對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統的製作方法

2023-06-09 17:12:46 1

專利名稱：對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於光電測量系統技術領域，涉及一種物體位移或面形及其有關質量指標的光電檢測系統，特別是一種可用於檢測路面車轍指標的雷射路面車轍檢測系統。
背景技術：
路面車轍的檢測指標是路面養護維修管理工作的一項重要內容。路面車轍的凸陷不平特別是在雨天產生的積水現象往往對道路交通存在有極大的安全隱患，易使行駛的車輛產生側滑，同時嚴重的車轍將會使車輛行駛變道困難，嚴重影響了行車的舒適性和安全性。所以，快速檢測出道路的車轍情況從而為道路養護維修提供準確的路面狀況分析指標是非常重要的。
以往公知的路面車轍檢測技術主要有採用手工法的水準儀測量法、橫短尺測量法、橫斷面儀測量法等。近年來，隨著雷射測量技術的發展，本領域相繼又推出了雷射轉鏡掃描法、多個雷射位移傳感器檢測法、線雷射數字圖像檢測法等幾種快速檢測路面車轍的技術，由於其檢測速度快，採樣密度大，能比較客觀地給出車轍的多項指標，如左右車轍大小、車轍分布等，在很大程度上受到使用者的青睞。上述的現有技術在實際使用中雖然各具特點,但各自相應也還存在有一些需待解決的問題。手工法檢測車轍的技術一般只能適用於通車量小、小範圍檢測的 情況。由於是手工檢測，檢測結果常常可能受到人為因素的影響，此 外，手工檢測法若用於車速高、車流量大的高速公路上檢測，還存在 嚴重的安全隱患。
在幾種快速檢測路面車轍的技術中，採用雷射轉鏡掃描法，由於
其技術複雜，產品價格也較昂貴，目前使用的不多；釆用多個雷射位 移傳感器檢測車轍，雖然在橫斷面上布設有較多的雷射位移傳感器 時，檢測精度可以滿足實際要求，但由於採用雷射探頭多，此種方法 的產品成本較高。
對於目前釆用的線雷射數字圖像檢測法，它是利用單方向擴束的 線雷射照射路面，當路面有車轍存在時，散射的線雷射看上去已經變 形， 一般情況下成為一條曲線，通過高速數字相機拍攝路面上散射的 線雷射，在拍攝的圖像上將得到與路面車轍對應的變形曲線，進而再 通過圖像處理獲得路面的車轍。此種檢測方法，可以在橫斷面上實現 高密度採樣，從而可以進一步提高車轍的檢測精度。但是，該方法也 還存在有一些嚴重的不足，其主要表現在①.該檢測方法為了滿足 數字成像的要求，線雷射的光強即線雷射器輸出功率較大，這將造成 對檢測人員和其他人員視覺器官的傷害；另外，由於要採用較大功率 的線雷射器，也引出了諸如線雷射器的散熱問題、線雷射結構穩定性、 線雷射輸出功率穩定性以及使用壽命等一系列問題；②.採用該方法 時車轍檢測精度受車輛振動顛簸造成車輛俯仰變化情況的影響比較 大，如何克服線雷射路面車轍測量方法的不足，進而從根本上減小或消除車輛震動、顛簸對測量結果產生的影響，亦是目前線雷射車轍檢
測方法亟待解決的問題。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足之處，提供一種設計 結構合理、使用方便、測量精度高且不會對人眼造成傷害的對稱式多 束準直雷射路面車轍檢測系統。
為實現上述發明目的而採用的技術解決方案是這樣的:所提供的 對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統具有兩臺分裝在系統搭載車 後端兩側上部的俯向拍攝相機、多個通過收放式門形杆沿車身橫向並 排裝在系統搭載車後外下部的後側準直雷射器和多個通過橫連杆並 排裝在系統搭載車後內下部的前側準直雷射器，前、後側準直雷射器 向斜下方發出的準直雷射束對稱相交於拍攝相機下拍攝區的待側路
表面處o
本發明所述的雷射路面車轍檢測系統為一種基於對稱式檢測原 理的路面車轍檢測系統，該檢測系統通過多束準直雷射代替高亮度的 線雷射束，在路表面上利用密集的雷射點而非連續的雷射線，有效減 小雷射對人員眼睛的傷害，保護操作人員和其他人員的健康，在極大 提高採用雷射束檢測路面車轍安全性的同時也大大提高了檢測系統 的使用壽命。實際工作中，前後兩側準直雷射器發出的準直雷射光束 在路面上的投影形成的多個雷射散射點，通過數字拍攝相機成像後， 就得到一個對應的"連點曲線"像，再藉助數字圖像處理和計算可得
到路面車轍的深度、左右車轍大小等信息；當車輛上下振動時，檢測系統前後對稱的準直雷射束同時向上或向下運動,準直雷射束在路面 車轍上的投影最高點與最低點僅僅是前後位置變化,對應的車轍深度
不變；當車輛振動或顛簸造成車輛俯仰角度變化時，兩組準直雷射束 產生相反的位移，通過取兩者車轍檢測結果的均值，可以減小或消除 車轍檢測的誤差；當路面在小區域範圍內存在坡度情況時，兩組準直 雷射束檢測出大小相反的位移，通過取兩者車轍檢測結果的均值，可 以減小或消除車轍檢測的誤差。總之，本發明所述的路面車轍檢測系 統，可以達到減小或消除各種外界因素對測量精度的影響，獲得準確 客觀的路面車轍信息。


圖1為本發明一個具體實施例的側向工作結構示意圖。 圖2為圖1所示實施例的俯視向結構的工作原理圖。 圖3為圖1所示實施例結構隨車體沿逆時鐘向轉動i9角(俯角) 的工作原理圖。
圖4為圖1所示實施例結構隨車體沿順時鐘向轉動i9角(仰角) 的工作原理圖。
附圖中各標號分別為l一系統搭載車，2—相機固定架，3—拍攝 相機，4一轉動軸，5—橫向架杆，6-縱向架杆，7—路表面，8—後 側雷射束，9一前側雷射束，IO—橫連杆，ll一轉動軸，12—轉動軸， 13—後側雷射器，14一前側雷射器，15—前側雷射束與路表面交接線， 16—後側雷射束與路表面交接線，17 —路表面最低處，18—路表面最 高處，19—拍攝相機視場角邊緣，20—拍攝相機光軸，H—車轍深度。
具體實施例方式
以下將結合附圖對本發明內容做進一步說明，但本發明的實際製作結構並不僅限於圖示的實施例。
參見圖1,本發明所述的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統
由設在系統搭載車1後上方兩邊的俯向拍攝相機3、多個通過收放式門形杆沿車身橫向並排裝在系統搭載車1後外下部的後側雷射器13和多個通過橫連杆10並排裝在系統搭載車1後內下部的前側雷射器14組成。兩臺俯向拍攝相機3均採用數字相機，分別通過相機固定架2裝在系統搭載車1後端兩側的上部,每臺相機拍攝1/2寬車道路面的寬度。收放式門形杆包括兩根前端通過轉動軸12裝在系統搭載車1後端兩側下部的縱向架杆6和一根通過轉動軸4連接在兩縱向架杆6前端的橫向架杆5，門形杆可通過轉動軸12轉動實現定位放下或收起，各後側雷射器13等間隔地布設在橫向架杆5上。橫連杆10通過轉動軸11裝在系統搭載車1後內下部,各前側雷射器14等間隔地布設在橫連杆10上。該檢測系統中的前、後側雷射器14、 13相對路面檢測位置點對稱設置，其向斜下方發出的雷射束9、 8對稱相交於拍攝相機3下拍攝區的待側路表面處。
本發明所述的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統的工作原理如圖3和圖4所示。
一、正常情況下，系統搭載車1沿平直路面平穩行駛，門形杆放下，前側雷射器14發出的雷射束9與路面和車轍底面的交點分別為B、 C，後側雷射器13發出的雷射束8與路面和車轍底面的交點分別為A、 D,則車轍深度
// = ^ sin ZSCD = ATsin 。
二、 當車輛上下振動時，檢測系統前後對稱設置的雷射器14、 13同時向上或向下運動，準直雷射在路面車轍上的投影最高點與最 低點僅僅是前後位置變化，對應的車轍深度不變。
三、 當車輛行駛中因道路不平引起的振動或顛簸而造成車輛俯仰 角度變化時，兩線雷射器產生相反的位移，導致兩側線雷射束9、 8 的照射角度發生變化。當雷射束9、 8的照射角度逆時針變化^角時， 此時原雷射束9、 8分別變為9'、 8',其發出的雷射束與路面和車轍 底面的交點分別為Bi、 Ci和Ai、 Di,貝IJ
H後二";";sinZSCZ)
顯然H前〈H, H後〉H;當雷射束9、 8的照射角度順時針變化iff角
時(參見圖4)，此時原雷射束9、 8分別變為9"、 8'，其發出的準直
雷射束與路面和車轍底面的交點分別為B2、 C2和A2、 D2，則同理可
有H前XH, 11後<^11。
當取兩者的均值即l (H前+ H後)時，不管是逆時針轉動還是順時
針轉動，均可以減小或消除車轍檢測的誤差，即
H"丄(H前+H後) 2
如此即達到減小或消除各種外界因素對測量精度的影響的作用，從而 獲得準確客觀的路面車轍信息。
權利要求
1、一種對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統，其特徵在於具有兩臺分裝在系統搭載車(1)後端兩側上部的俯向拍攝相機(3)、多個通過收放式門形杆沿車身橫向並排裝在系統搭載車(1)後外下部的後側準直雷射器(13)和多個通過橫連杆(10)並排裝在系統搭載車(1)後內下部的前側準直雷射器(14)，前、後側準直雷射器(13、7)向斜下方發出的準直雷射束(9、8)對稱相交於拍攝相機(3)下拍攝區的待側路表面處。
2、 根據權利要求1所述的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系 統，其特徵是所說的收放式門形杆包括兩根前端通過轉動軸(12)裝在 系統搭載車(1)後端兩側下部的縱向架杆(6)和一根通過轉動軸(4)連 接在兩縱向架杆(6)前端的橫向架杆(5),各後側準直雷射器(13)等 間隔地布設在橫向架杆(5)上。
3、 根據權利要求1所述的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系 統，其特徵是所說的橫連杆(10)通過轉動軸(11)裝在系統搭載車(1) 後內下部，各前側準直雷射器(14)等間隔地布設在橫連杆(10)上。
4、 根據權利要求1所述的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系 統,其特徵是兩臺俯向拍攝相機(3)分別通過相機固定架(2)裝在系統 搭載車(l)後端兩側上部。
全文摘要
本發明涉及用於檢測路面車轍指標的對稱式多束準直雷射路面車轍檢測系統，由兩臺分裝在系統搭載車後端兩側上部的俯向拍攝相機、多個通過收放式門形杆沿車身橫向並排裝在搭載車後外下部的後側雷射器和多個通過橫連杆並排裝在系統搭載車後內下部的前側線雷射器組成。實際工作中，前、後側雷射器各自向斜下方發出的準直雷射光束在路面上的投影形成的雷射散射線，通過拍攝相機成像並藉助數字圖像處理和計算後，可得到路面車轍的深度、左右車轍大小等信息。與現有技術相比，該檢測系統通過多束準直雷射代替高亮度的線雷射束，可有效減小雷射對人員眼睛的傷害，在提高採用雷射束檢測路面車轍安全性的同時也大大提高了檢測系統的使用壽命。
文檔編號E01C23/00GK101476277SQ200910021060
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月6日 優先權日2009年2月6日
發明者宋宏勳, 平 李, 樊江順, 申福林, 毅 韓, 建 馬, 馬榮貴 申請人:長安大學