激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，包括非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置、控制模塊和采集模塊，控制模塊主要由控制箱、單片機(jī)及PC機(jī)組成，采集模塊由數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)組成，非接觸式激光路面不平度測(cè)量裝置通過航空插頭連接控制箱，單片機(jī)與PC機(jī)通過串口通信模塊和控制界面，控制路面不平度測(cè)量裝置X、Y方向伺服電機(jī)的運(yùn)行，激光位移傳感器與X方向滑塊相連，數(shù)據(jù)采集卡采集激光位移傳感器輸出信號(hào)，PC機(jī)設(shè)計(jì)采集界面對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、預(yù)處理和存儲(chǔ)，便于后期對(duì)路面不平度數(shù)據(jù)的分析，該實(shí)用新型設(shè)計(jì)便于拆卸、攜帶，降低控制成本，提高工作效率，減少后期對(duì)數(shù)據(jù)處理的工作量。
【專利說明】
激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種軟硬路面的不平度測(cè)量系統(tǒng)，尤其是一種基于非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，包括控制與采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛運(yùn)行的路面除了公路等硬路面外，還包括松軟路面如土壤等。軟硬路面不平使得車輛在行駛中產(chǎn)生行駛阻力和振動(dòng)，對(duì)車輛動(dòng)力系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命，車輛平順性，乘坐舒適性等都會(huì)造成一定的影響。研究路面不平度的特性，對(duì)研究車輛的振動(dòng)特性及平順性具有指導(dǎo)意義，為路面的重構(gòu)及輪胎與土壤的耦合關(guān)系的研究提供一定的依據(jù)。綜上所述，對(duì)路面不平度測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)量路面高程的控制與采集方法的研究十分重要。雖然硬路面的檢測(cè)技術(shù)相對(duì)比較成熟，可以基于不同的測(cè)量方法和相應(yīng)的測(cè)量裝置，對(duì)路面的高程值進(jìn)行測(cè)量，分析不同路面呈現(xiàn)的路面特性，但是在軟土路面不平度的測(cè)量上，能夠應(yīng)用的裝置比較少，考慮到測(cè)量裝置需同時(shí)適用于軟硬路面的測(cè)量，結(jié)合成本和工作效率設(shè)計(jì)了該實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置的測(cè)定系統(tǒng)，通過單片機(jī)與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的調(diào)速及滑塊的定位，并且利用PC機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡完成軟硬路面高程信息的采集、顯示及存儲(chǔ)。
[0004]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的一種非接觸式激光路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，包括X、Y方向非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置、單片機(jī)、PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和激光測(cè)距傳感器。非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置主要由兩個(gè)伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、X方向的滾珠絲桿和Y方向的同步帶組成，激光位移傳感器連接在X方向的滑塊上，隨X方向的滑塊直線運(yùn)動(dòng)。在保持X方向不變時(shí)，Y方向的同步帶完成Y方向的直線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)方向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與單片機(jī)連接，單片機(jī)作為控制器，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制滑塊前進(jìn)的位置。同時(shí)數(shù)據(jù)采集卡與激光位移傳感器輸出信號(hào)相連，采集路面高程信息，通過PC機(jī)編寫采集程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、顯示及存儲(chǔ)等。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)選方案是:帶腳輪的測(cè)量臺(tái)架、放置單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的可拆卸控制箱，通過航空插頭連接控制箱與伺服電機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡采集激光位移傳感器輸出的信號(hào)，PC機(jī)與單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡相連，完成對(duì)非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置的控制及路面尚程?目息的米集。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:提出一種對(duì)軟硬路面不平度測(cè)試儀測(cè)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙光軸滾珠絲桿副和同步帶，雙光軸滾珠絲杠副優(yōu)于一般滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，保證滾珠絲杠副滑塊處連接的激光位移傳感器運(yùn)行平穩(wěn)，且可以實(shí)時(shí)改變程序控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即Χ、γ方向滑塊直線運(yùn)動(dòng)的速度，同步帶保證Y方向的滑塊的同步性，達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的定位精度?？刂葡浔阌诓鹦丁y帶，利于實(shí)驗(yàn)條件受限的情況下進(jìn)行路面高程信息的獲取?？刂撇糠种饕蓡纹瑱C(jī)和PC機(jī)組成，利用Labview軟件編寫控制界面，完成單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信，并且實(shí)現(xiàn)控制界面的虛擬化，控制界面可以改變電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、啟停等。采集部分主要由PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡組成，利用Labview軟件編寫采集程序，實(shí)現(xiàn)采集界面的虛擬化，采集界面對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，存儲(chǔ)便于數(shù)據(jù)的查看與處理，同時(shí)可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果可靠、直觀，操作方便，控制與采集系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，方便程序的調(diào)試與更改，降低控制成本，該非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)抖動(dòng)，減小了測(cè)量誤差，提高工作效率。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明
[0008]圖1本實(shí)用新型的測(cè)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]圖2本實(shí)用新型的控制模塊示意圖
[0010]圖3本實(shí)用新型的采集模塊示意圖
[0011]圖1中:I非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置，2控制箱，3單片機(jī)，4激光位移傳感器，5數(shù)據(jù)采集卡，6PC機(jī)(電腦)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型中采用的激光位移傳感器為SICK DT20-P214B，數(shù)據(jù)采集卡為NI USB-6002，電源為24V蓄電池。
[0013]實(shí)施例一
[0014]本實(shí)施例的基于一種激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，如圖1所示，包括非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置1、控制箱2、單片機(jī)3、激光位移傳感器4、數(shù)據(jù)采集卡5和PC機(jī)6。非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I通過航空插頭與控制箱2連接，利用單片機(jī)3編寫控制程序?qū)崿F(xiàn)非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I的X、Y方向電機(jī)的調(diào)速，以及單片機(jī)3與PC機(jī)6的通信，實(shí)現(xiàn)操作界面的虛擬化。通過數(shù)據(jù)采集卡5的模擬信號(hào)的輸入端與激光位移傳感器的輸出信號(hào)端相連，利用PC機(jī)6設(shè)計(jì)采集界面，獲取路面高程信息，并且實(shí)時(shí)地顯示與處理。
[0015]非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I主要由兩個(gè)方向的伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、滾珠絲杠副、同步帶及帶有腳輪的可調(diào)支撐組成。兩個(gè)方向電機(jī)分別與滾珠絲杠副和同步帶連接，實(shí)現(xiàn)Χ、Υ方向滑塊的直線移動(dòng)。腳輪的使用便于非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I的移動(dòng)，節(jié)省人力，當(dāng)非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置靜止時(shí)將腳輪鎖住，防止非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I的偏移，同時(shí)連接腳輪的可調(diào)支撐，可以調(diào)節(jié)非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置垂直方向的高度，方便測(cè)量裝置的調(diào)平，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的處理。
[0016]單片機(jī)3作為運(yùn)動(dòng)控制器，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，將兩個(gè)方向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)成滑塊的直線運(yùn)動(dòng)。線性不平度的獲取只需要非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置I中X方向電機(jī)工作，激光位移傳感器4測(cè)量的有效長(zhǎng)度為1000mm。單片機(jī)3控制X方向電機(jī)的速度、啟停，當(dāng)X方向滑塊到達(dá)指定測(cè)量位置時(shí)，單片機(jī)3接收磁接近開關(guān)的信號(hào)，進(jìn)入中斷使X方向電機(jī)停止。當(dāng)獲取X、Y方向的二維數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)3控制非接觸式激光軟硬路面不平度測(cè)量裝置IX方向的滑塊正向前進(jìn)1000mm，接近開關(guān)檢測(cè)到信號(hào)，單片機(jī)3進(jìn)入中斷X方向電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，Y方向電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，Y方向同步帶滑塊前進(jìn)指定的距離5mm或1mm后停止，同時(shí)X方向電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊前進(jìn)100mm后停止，接下來Y方向滑塊等間隔前進(jìn)，循環(huán)上述過程，當(dāng)Y方向滑塊到達(dá)行程開關(guān)(行程開關(guān)位置可以移動(dòng))，當(dāng)單片機(jī)3檢測(cè)到開關(guān)信號(hào)后，結(jié)束程序運(yùn)行。通過單片機(jī)3控制X、Y方向的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成整個(gè)1000 X 100mm二維平面內(nèi)的路面高程值。
[0017]路面高程值是通過激光位移傳感器4讀取，將距離值轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，與數(shù)據(jù)采集卡的模擬信號(hào)的輸入端連接，在PC機(jī)6上編寫采集程序完成對(duì)數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)的顯示、預(yù)處理與存儲(chǔ)。
[0018]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，包括非接觸式路面不平度測(cè)量裝置、控制部分和采集部分，其特征是:所述非接觸式路面不平度測(cè)量裝置通過航空插頭與控制箱連接，所述控制部分單片機(jī)控制Χ、γ方向的伺服電機(jī)，所述采集部分主要采集激光位移傳感器的信號(hào)，在PC機(jī)上顯示及存儲(chǔ);所述非接觸式路面不平度測(cè)量裝置包括方形框架和帶有腳輪的可調(diào)支撐，并在方形框架的前后梁上放置Y方向同步帶模組，在與Y方向的垂直方向放置X方向滾珠絲杠副，滾珠絲杠副的兩端固定在同步帶滑塊上;X方向采用的是滾珠絲杠副，且激光位移傳感器沿著X方向移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是:所述X方向滾珠絲杠副選用的是雙光軸滾珠絲杠副，激光位移傳感器與X方向滑塊連接，共同沿著X方向移動(dòng)，且激光位移傳感器距離路面的高度可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光軟硬路面不平度測(cè)試儀的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是:所述控制部分的控制箱通過USB接口與外接電源相連，通過航空插頭連接非接觸式路面不平度測(cè)量裝置，便于拆卸、攜帶，單片機(jī)與PC機(jī)串口通信，并通過虛擬界面控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、啟停。
【文檔編號(hào)】G01B11/30GK205642315SQ201620164536
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】魯植雄, 王中云, 周晶, 張培友, 程準(zhǔn)
【申請(qǐng)人】南京農(nóng)業(yè)大學(xué)