基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置的製作方法

2023-11-30 15:45:01

專利名稱：基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於浙青路面鋪築、維護工程的圖像獲取、圖像處理、路面防護的裝置，特別是一種基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，該裝置採用雷射三角法及光學特性機械原理，根據浙青路面構造深度的特點和計算公式，來方便和準確地獲取構造深度的數據和三維圖像。
背景技術：
構造深度也稱為紋理深度，是指一定面積的路表面凹凸不平的開口孔隙的平均深度。浙青路表面的構造深度反應了浙青路表面的宏觀構造，是評價浙青路面抗滑和排水性能的重要指標。一般來說，表面構造深度越大的浙青路面，可以提供較高的摩阻力。在降雨量較大的地區，如果浙青路表面沒有足夠的構造深度來蓄水和排水，很容易在路表面形成水膜而發生交通事故。因此對浙青路面構造深度的檢測和評定非常的重要。·常用鋪砂法、雷射構造儀測量浙青路面構造深度的方法，鋪砂法雖然操作簡便，但受人為影響和天氣影響較大，不宜在潮溼的氣候下測量，只能以抽樣的形式測量，重現性差，速度慢、效率低、獲取數據難，且測量精度不高；運用雷射構造儀測量構造深度，雖然比鋪砂法速度快、效率高且能獲取數據，但是只能測定浙青路面乾燥表面的的構造深度，由於運用的是點雷射作為光源，因此獲得的數據為間斷的，不連續的，需要通過擬合才能得到整個區域的真實數據，且不能恢復出路面的三維圖像。
發明內容針對現有的鋪砂法檢測路面構造深度的的效率低、影響因素多和雷射構造深度儀的不能獲取連續的數據和路面三維圖像的缺陷，本實用新型的目的在於，提供一種設計合理、操作方便、自動化控制能力高、測量結果精度高、以線雷射作為光源的測量構造深度並獲取路面三維形貌圖像的檢測裝置。為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術解決方案一種基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，包括拖車，其特徵在於，在拖車上安裝有計算機、電動機、電源模塊和縱向滑軌，縱向滑軌上安裝有滑塊，在滑塊上安裝旋轉編碼器，並固定有由C⑶相機、相機接收透鏡、雷射器和發射透鏡組成的雷射三角測量裝置，其中，電動機與雷射三角測量裝置連接，電動機、旋轉編碼器、CCD相機和雷射器通過專用連接線與計算機相連。本實用新型的其它一些特點是所述的縱向滑軌也可以用橫向滑軌替代，只是三角測量裝置移動的方向不同。也可將三角測量裝置固定在縱向滑軌的上方或者下方，通過調節拖車距地面的距離即可。所述的縱向滑軌也可以是絲槓或者是齒輪和齒條組成的傳動機構。所述的雷射器採用線雷射器。本實用新型的基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，線雷射器作為光源，用CCD相機圖像採集設備，並將它們以一定的角度和高度安置，線雷射器和CCD相機作為一個檢測整體裝置，在拖車的縱向安裝一縱向滑軌，縱向滑軌上安置有帶有滑塊的滑槽，將線雷射器和CCD相機整個裝置固定安裝在滑塊上，雷射三角測量裝置可在此縱向滑軌方向縱向移動，旋轉編碼器將線雷射器和CCD相機組成的檢測裝置的縱向移動的位移信號轉換成電信號傳輸給計算機，計算機通過軟體控制將電信號以觸發的形式發送給CCD相機以此控制CCD相機的拍攝頻率，即相機以一定的間隔時間採集圖像，CCD相機將採集到的圖像傳送給計算機軟體，通過軟體程序進行處理和計算，最終得出路面的構造深度，並根據這些具有時間間隔的數據恢復出路面的三維形貌圖像。該裝置操作簡便、自動化，且測量精度可達亞像素級。

圖I是本實用新型的裝置結構示意圖。圖2是雷射三角法測量原理圖。圖中的標記分別表示1、拖車，2、計算機，3、電動機，4、電源模塊(UPS)，5、縱向滑軌，6、滑塊，7、旋轉編碼器，8、左軌道，9、右軌道，10、雷射三角測量裝置，11、(XD相機，12、接收透鏡，13、雷射器,14、發射透鏡。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參見圖I，本實施例給出一種基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，包括拖車1，在拖車I上安裝有計算機2、電動機3、電源模塊4和縱向滑軌5，縱向滑軌5上安裝有滑塊6，在滑塊6上安裝旋轉編碼器7，並固定有由CCD相機11、相機接收透鏡12、雷射器13和發射透鏡14組成的雷射三角測量裝置10，其中，電動機3與雷射三角測量裝置10連接，電動機3、旋轉編碼器7、CCD相機11和雷射器13通過專用連接線與計算機2相連。製作時，將雷射三角測量裝置10(即CXD相機11、相機接收透鏡12、雷射器13和發射透鏡14)封裝成一個整體，固定在縱向滑軌5的上方或者下方，通過調節拖車I距地面的距離即可進行操作。旋轉編碼器7用來控制相機的拍攝頻率，計算機2用以存儲圖片，處理數據以及最終三維結果展示。旋轉編碼器7控制整個裝置每行進Imm測量一次，保證了縱向的測量精度。本實施例中，雷射器13採用線雷射器，電源模塊4選擇UPS，為整個裝置供電。電動機3主要控制雷射三角測量裝置10的運動，縱向滑軌5由左軌道8和右軌道9組成，在左軌道8和右軌道9中有軌槽，滑塊6位於軌槽中，滑塊6上固定旋轉編碼器7。當電動機3開啟後，帶有滑塊的縱向滑軌5開始縱向移動，滑塊6運動帶動旋轉編碼器7轉動，旋轉編碼器7將滑塊縱向運動的位移信號轉換成電信號傳送給計算機2，計算機2通過內置的軟體控制向C⑶相機11發出脈衝觸發，C⑶相機11拍攝獲取圖像，並傳送到計算機2中進行進一步的處理，雷射器13必須垂直照射浙青路面，且與CXD相機11成一定的角度，雷射器13用於向浙青路面發射雷射，CCD相機11將接收到被測路面的垂直距離，由於浙青路面的各處構造深度不同，所以CXD相機11獲取的圖像像素坐標會有變化，根據坐標的差距由雷射三角法測量原理的計算公式得出浙青路面構造深度的數據並恢復出浙青路面的三維形貌。測量原理如圖2所示，通過光學原理及公式推導可得最終計算公式為
a2 x'X =-
f^D由於C⑶相機是斜置的，當被測物表面在垂直方向上發生位移變化(X)時，顯示到相機靶面中為被測物體像元位移的變化(即x』)，最終通過公式計算可由像元位移(x』)得到物體的真實位移變化X。
權利要求1.一種基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，包括拖車(I)，其特徵在於，在拖車⑴上安裝有計算機(2)、電動機(3)、電源模塊⑷和縱向滑軌(5)，縱向滑軌(5)上安裝有滑塊(6)，在滑塊(6)上安裝旋轉編碼器(7)，並固定有由CCD相機(11)、相機接收透鏡(12)、雷射器(13)和發射透鏡(14)組成的雷射三角測量裝置(10)，其中，電動機 (3)與雷射三角測量裝置(10)連接，電動機(3)、旋轉編碼器(7)、CCD相機(11)和雷射器(13)通過專用連接線與計算機(2)相連。
2.如權利要求I所述的基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，其特徵在於，所述的縱向滑軌(5)用橫向滑軌替代。
3.如權利要求I所述的基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，其特徵在於，所述的縱向滑軌(5)用絲槓或者由齒輪和齒條組成的傳動機構替代。
4.如權利要求I所述的基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，其特徵在於，所述的雷射器(13)採用線雷射器。
5.如權利要求I所述的基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，其特徵在於，所述的三角測量裝置(10)固定在縱向滑軌(5)的上方或者下方。
專利摘要本實用新型公開了一種基於線雷射測量構造深度及路面三維圖像獲取裝置，包括拖車，其特徵在於，在拖車上安裝有計算機、電動機、電源模塊和縱向滑軌，縱向滑軌上安裝有滑塊，在滑塊上安裝旋轉編碼器，並固定有由CCD相機、相機接收透鏡、雷射器和發射透鏡組成的雷射三角測量裝置，其中，電動機(3)與雷射三角測量裝置連接，電動機、旋轉編碼器、CCD相機和雷射器通過專用連接線與計算機相連。該裝置操作簡便、自動化，且測量精度可達亞像素級。
文檔編號G01B11/24GK202533047SQ201220184059
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者李泰龍 申請人:李泰龍