专利名称：路面车辙激光检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电测量系统技术领域,涉及一种物体位移或面 形及其有关质量指标的光电检测装置，特别是一种可用于检测路面车 辙指标的路面车辙激光检测装置。
背景技术：
路面车辙的检测指标是路面养护维修管理工作的一项重要内容。 路面车辙的凸陷不平特别是在雨天产生的积水现象往往对道路交通 存在有极大的安全隐患，易使行驶的车辆产生侧滑，同时严重的车辙 将会使车辆行驶变道困难,严重影响了行车的舒适性和安全性。所以， 快速检测出道路的车辙情况从而为道路养护维修提供准确的路面状 况分析指标是非常重要的。
以往公知的路面车辙检测技术主要有釆用手工法的水准仪测量 法、横短尺测量法、横断面仪测量法等。近年来，随着激光测量技术 的发展，本领域相继又推出了激光转镜扫描法、多个激光位移传感器 检测法、线激光数字图像检测法等几种快速检测路面车辙的技术，由 于其检测速度快，采样密度大，能比较客观地给出车辙的多项指标， 如左右车辙大小、车辙分布等，在很大程度上受到使用者的青睐。上 述的现有技术在实际使用中虽然各具特点,但各自相应也还存在有一 些需待解决的问题。
手工法检测车辙的技术一般只能适用于通车量小、小范围检测的 情况。由于是手工检测，检测结果常常可能受到人为因素的影响，此 外，手工检测法若用于车速高、车流量大的高速公路上检测，还存在 严重的安全隐患。
在几种快速检测路面车辙的技术中，采用激光转镜扫描法，由于
其技术复杂，产品价格也较昂贵，目前使用的不多；采用多个激光位 移传感器检测车辙，虽然在横断面上布设有较多的激光位移传感器时，检測精度可以满足实际要求，但由于采用激光探头多，此种方法 的产品成本较高。
对于目前采用的线激光数字图像检测法,它是利用单方向扩束的 线激光照射路面，通过高速数字相机拍摄路面上散射的线激光，进而 再通过图像处理获得路面的车辙。此种检测方法，可以在横断面上实 现髙密度采样，从而可以进一步提高车辙的检测精度。但是，该方法 也还存在有一个严重的不足之处，就是车辙检测精度受车辆振动颠簸 造成车辆俯仰变化情况的影响比较大。如何克服线激光路面车辙测量 方法的不足，进而从根本上减小或消除车辆震动、颠簸对测量结果产 生的影响，是目前线激光车辙检测方法亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足之处,提供一种 设计结构合理、使用方便、测量精度高的路面车辙激光检測装置。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的:所提供的 路面车辙激光检测装置由1 2台设在系统搭载车后部外上方的俯向 拍摄相机和1 2个通过转动轴设在系统搭载车车身后下部的带有角 度变化测量传感器(如角速度传感器、陀嫘仪等)的线激光器组成，线 激光器前方设有扩束镜，通过线激光器向斜下方发出的线激光束射至 拍摄相机下拍摄区的待側路表面处。实际工作中，设置在车身后下方 的线激光器通过扩束镜使激光光源发出的光束在一个方向上扩展,其 在路面上的投影形成的激光散射线，通过数字拍摄相机成像后，就得 到一个对应的"曲线"像，再借助数字图像处理和计算可得到路面车 辙的深度、左右车辙大小等信息；当车辆上下振动时，检测装置的线 激光同时向上或向下运动，线激光在路面车辙上的投影最高点与最低 点仅仅是前后位置变化，对应的车辙深度不变；当车辆振动或颠簸造 成车辆俯仰角度变化时,通过和线激光器安装在一起的角度变化测量 传感器，随时测量出车辆的俯仰角度变化值，通过数据处理，可以减 小或消除车辙检测的误差，从而达到减小或消除各种外界因素对测量 精度的影响的作用，获得准确客观的路面车辙信息。
图1为本实用新型的侧向工作结构示意图。
图2为本实用新型一个实施例的俯视向结构的工作原理图，该实
施例结构中俯向拍摄相机台数和线激光器个数按i: 2配置。
图3 图5为本实用新型另三个实施例的俯视向结构的工作原理 图，其中图3所示结构中俯向拍摄相机台数和线激光器个数按2 : 2
配置，图4所示结构中俯向拍摄相机台数和线激光器个数按l: l配 置，图5所示结构中俯向拍摄相机台数和线激光器个数按2 : l配置
图6为本实用新型所述检测装置随车体沿逆时钟向转动W角(俯
角)的工作原理图。
图7为本实用新型所述检测装置随车体沿顺时钟向转动i9角(仰 角)的工作原理图。
附图中各标号分别为l一系统搭载车,2-竖向支撑架杆，3—相 机固定架，4一拍摄相机,5-拍摄相机视场角边缘，6—拍摄相机光轴， 7—路表面最高处,8—路表面，9一路表面最低处,IO—线激光束，ll一 密封盖，12—转动轴，13—线激光器，14一激光束与路表面交接线， 15—激光器支撑架，H—车辙深度。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型 的实际制作结构并不仅限于图示的实施例。
参见附图，本实用新型所述的路面车辙激光检测装置由设在系统 搭载车1后上方的俯向拍摄相机4、设在搭载车1后下部的线激光器 13以及系统支撑连接架体组成。拍摄相机4均采用数字相机，线激 光器13向后斜下方发出的线激光束射至拍摄相机4下拍摄区的待侧 路表面处。在图2所示的实施例结构中，线激光器13为两个分别通 过转动轴对称设在系统搭载车1车身后下部两侧的带有角度变化测 量传感器且前方设有扩束镜的线激光器,在系统搭载车1后部正中设 有一副竖向支撑架杆2,将一个俯向拍摄相机4通过相机固定架3安 装在竖向支撑架杆2的上端。在图3所示的实施例结构中，线激光器13为两个分别通过转动轴对称设在系统搭载车1车身后下部两侧的 带有角度变化测量传感器且前方设有扩束镜的线激光器,在系统搭载 车1后部两側边各设有一副竖向支撑架杆2,将两个俯向拍摄相机4 分别通过一个相机固定架3安装在各竖向支撑架杆2的上端,每台相 机可拍摄1/2宽车道路面的宽度。在图4所示的实施例结构中，线激 光器13为一个通过转动轴设在系统搭载车1车身后下中部位置的带 有角度变化测量传感器且前方设有扩束镜的线激光器,设置在车身后 上方的拍摄相机4数亦为一台。图5所示实施例结构中的俯向拍摄相 机台数和线激光器个数则依上形式按2 : 1配置。
本实用新型所述的路面车辙激光检测装置的工作原理如图1、图 6和图7所示。
一、 正常情况下，系统搭载车1沿平直路面平稳行驶，线激光器 13通过扩束镜使激光光源发出的光束在一个方向上扩展，其在路面 上的投影形成的激光散射线，通过数字拍摄相机成像后，得到对应的
"曲线"像，再借助数字图像处理和计算可得到路面车辙的深度(此 时车辙深度^-^.sirm，见图l)、左右车辙大小等信息。
二、 当车辆上下振动时，检测装置线激光器13同时向上或向下 运动，线激光在路面车辙上的投影最高点与最低点仅仅是前后位置变 化，对应的车辙深度不变。
三、 当车辆行驶中因道路不平引起的振动或颠簸而造成车辆俯仰 角度变化(如图6所示的沿顺时钟向转动刀角或如图7所示的沿逆时 钟向转动刀角)时，线激光器13产生相反的位移，通过和线激光器 13安装在一起的角度变化测量传感器，可随时测量出车辆的俯仰角 度P的变化值,再通过数据处理,便可以减小或消除车辙检测的误差， 如此即达到了减小或消除各种外界因素对測量精度的影响的作用,从 而能够获得准确客观的路面车辙信息。在图6所示情况时，车辙深度 丽-l^-Z^sina', a'-or + Aor。在图7所示情况时，车辙深度
权利要求1、一种路面车辙激光检测装置，其特征在于由1～2台设在系统搭载车(1)后部外上方的俯向拍摄相机(4)和1～2个通过转动轴(12)设在系统搭载车(1)车身后下部的带有角度变化测量传感器的线激光器(13)组成，线激光器(13)前方设有扩束镜，通过线激光器(13)向斜下方发出的线激光束(10)射至拍摄相机(4)下拍摄区的待侧路表面处。
2、 根据权利要求1所述的路面车辙激光检测装置，其特征在于 线激光器(13)为两个分别通过转动轴对称设在系统搭载车(1)车身后 下部两側的带有角度变化测量传感器且前方设有扩束镜的线激光器。
3、 根据权利要求1所述的路面车辙激光检测装置，其特征在于 线激光器(13)为一个通过转动轴设在系统搭载车(1)车身后下中部位 置的带有角度变化测量传感器且前方设有扩束镜的线激光器。
4、 根据权利要求1或2或3所述的路面车辙激光检测装置，其 特征在于所说的角度变化測量传感器为角速度传感器或陀嫘仪。
5、 根据权利要求1所述的路面车辙激光检测装置，其特征是在 系统搭载车(1)后部正中设有一副竖向支撑架杆(2)，将一个俯向拍摄 相机(4)通过相机固定架(3)安装在竖向支撑架杆(2)的上端。
6、 根据权利要求1所述的路面车辙激光检测装置，其特征是在 系统搭载车(1)后部两侧边各设有一副竖向支撑架杆(2)，将两个俯向 拍摄相机(4)分别通过一个相机固定架(3)安装在各竖向支撑架杆(2) 的上端。
专利摘要本实用新型涉及一种用于检测路面车辙指标的路面车辙激光检测装置，由设在系统搭载车后上方的俯向拍摄相机、设在搭载车后下部的带有角度变化测量传感器的线激光器以及系统支撑连接架体组成。实际工作中，线激光器发出的光束在路面上的投影形成的激光散射线，通过拍摄相机成像并借助数字图像处理和计算后，可准确客观地得到路面车辙的深度、左右车辙大小等信息，具有设计结构合理、使用方便、测量精度高等优点。
文档编号E01C23/00GK201358436SQ20092003186
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者宋宏勋, 平 李, 樊江顺, 申福林, 毅 韩, 建 马, 马荣贵 申请人:长安大学