[发明专利]路面弯沉激光高速检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面检测系统，特别是一种路面弯沉激光高速检测系统。

背景技术

路面弯沉量是各种公路，机场路面特别是高速公路的验收和定期检测的一个很重要的指标，但长期已来弯沉检测设备仍是人工或低速检测设备，如低速人工的弯沉检测设备贝克曼梁仍大量用于公路的竣工验收和静态检测中，近年研制了基于贝克曼梁原理的自动弯沉仪和从国外引进的先进的动态弯沉设备，如落锤式动态弯沉仪FWD，虽可连续进行弯沉检测，但检测速度仅能达到5公里/小时，远达不到高速公路正常行驶速度，不仅检测效率低，而且不便在高速公路进行正常检测。因此急需研制满足能在高速公路正常交通行驶速度的高速弯沉检测设备。

丹麦荷兰与美国等一些国家正研制用激光传感的路面弯沉的高速检测技术，如基于激光多普勒效应测量路面变形速度的高速弯沉仪的设计，其特点是直接用行进中的汽车轮对地面连续加载，而用车载的激光多普勒速度传感器对路面变形进行高速非接触测量，从而实现对路面变形的高速或交通速度的检测。如用安装于汽车轮迹线上的纵梁置多个激光多普勒速度传感器测量路面在滚动的车轮加载下产生变形的速度，再由变形速度和有关参量计算得到路面的弯沉和沉盆。显然其突出优点是实现了高速检测，大大提高了检测效率，用滚轮加载和正常交通状况更一致，测量更具真实性。

但实验中仍有许多问题尚未解决，而至今仍未形成成熟产品与得到广泛应用。显然如何解决运动幅度比路面变形大几个数量级的车载平台自己的影响是一个难以解决的问题，而且激光速度传感器不是测量的在满载下路面的变形速度，而是测量在滚轮前进中沉盆曲线变化的速度，不能直接得到总弯沉和沉盆曲线。计算总弯沉和沉盆都需要对测量条件多种参数进行标定。实际上总体技术尚不成熟。由于采用价格昂贵的精密激光多普勒速度传感器系列，其总系统国际开价高达1500万人民币以上，严重影响高速弯沉技术的工程应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接测量与显示路面弯沉和弯沉盆曲线的高速智能弯沉检测系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种路面弯沉激光高速检测系统，包括载体车，扇形激光光源，高分辨率CCD摄像机，里程控制器，计算机图像探测与信息处理系统，它还包括标准载荷箱，标准载荷箱设置在后轮轴上方，扇形激光光源设置在车体底部的一侧，该光源发射的激光束投射到车体另一侧轮隙上，高分辨率CCD摄像机设置在该轮隙线上方，高分辨率CCD摄像机与激光光源固连于同一梁上，高分辨率CCD摄像机分别连接计算机图像探测与信息处理系统和控制高分辨率CCD摄像机曝光的里程控制器，并将采集到的数据传输给计算机图像探测与信息处理系统。

上述路面弯沉激光高速检测系统可包括一个激光光源和一个高分辨率CCD摄像机，该激光光源对地面以小于二十度的角度投射到另一侧轮隙线路面，从而形成长度为路面弯沉半径二倍的线结构光图形，在该结构光图形的正上方设置高分辨率CCD摄像机，与上述CCD摄像机相连接的里程控制器用空间周期为线结构光图形长度之半的里程信号控制CCD摄像机采集路面图形。

上述路面弯沉激光高速检测系统也可以包括两个激光光源和两个高分辨率CCD摄像机，两扇形激光束对地面以小于二十度的角度投射到另一侧轮隙线路面，形成两纵向中心距离大于路面弯沉半径的两段线结构光图形，第一高分辨率CCD摄像机设置在第一结构光图形的正上方，第二高分辨率CCD摄像机设置在第二结构光图形的正上方；上述摄像机分别与里程控制器相连接，里程控制器的两列控制信号空间周期相同但相对空间延迟间隔恰等于两个线结构激光图形的纵向中心距离。

上述载体车的后轮与前轮的轴距达路面弯沉半径的3倍，后轮轴上置加载重物箱对后轮的总载荷达国家规程要求。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1)原理方法明确，它用滚轮在行进中加载，直接测量路面满加载状态和在无载状态前后的变形差，直观显示与严格定量测量路面弯沉曲线，克服了国外正研制的多普勒速度传感器是间接测量滚轮行进中路面弯沉变化速度，反算最大形变，存在需对不同路面进行严格标定的困难；2)结构简单，采用成熟的结构光传感器与高分辨CCD探测技术组合，易于实现，价格低，便于推广；3)不受车体运动影响也不需对测量条件进行限定和复杂的标定；4)能直接测量和显示路面在滚轮加载下的总弯沉和沉盆曲线，能在不影响公路正常交通的情况下，对各种公路路面弯沉进行高速高效的检测。

附图说明

图1为本发明的路面弯沉激光高速检测系统单探测光系统主视图。

图2为本发明的路面弯沉激光高速检测系统单探测光系统俯视图。

图3为本发明的路面弯沉激光高速检测系统双探测光系统主视图。