一种基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的制作方法

本实用新型涉及一种道路交通领域的车载检测设备，特别是涉及一种基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置。

背景技术：

我国公路里程长，道路情况复杂，超限超载情况依然形势严峻，部分公路不能得到及时地保养维护。在自然环境的影响及车辆反复的碾压下，公路上微小坑洞的边缘物质开始疏松、流失，坑洞渐渐向外、向下扩展，变大的坑洞影响了车辆的正常通行和行车安全。对于轻量的轿车而言，坑洞的突然出现降低了车辆的行车速度及舒适性；对于载重车辆而言，坑洞的突然出现会导致频繁的制动和加速，明显地增加了运营的燃油成本。为了能够准确预判车辆前方逐渐接近的坑洞信息，以便提前采取最佳绕行措施，具体来说是预判车轮前进轨迹方向上的坑洞，采用视频传感器捕捉路面图像和雷达传感器探测距离并进行比对的方法可以解决以上技术难题，这对于交通运输具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型针对目前无法实现应用视频传感器和雷达传感器采集信息并进行比对的方法针对车轮前进轨迹方向上的坑洞信息进行采集进而预判车轮逐渐接近的坑洞信息的现状，提供了一种成本低、传感器俯仰角及横向位置可调整、结构简单、质量轻便、安全可靠、满足在线检测要求的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现。

一种基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置，包括：承载板、摄像机和单线激光雷达，所述摄像机置于摄像机固定底座内，通过两侧螺钉固定，所述摄像机固定底座下端插入摄像机支撑架上端的凹槽内，并通过螺栓转动连接，所述摄像机固定底座的俯仰角度可调，所述单线激光雷达位于摄像机两侧，通过雷达固定底座分别固定在左右雷达延伸架上，所述雷达固定底座的俯仰角度可调，所述左右雷达延伸架通过螺栓固定在承载板上。

进一步地，所述摄像机支撑架上端的凹槽两侧设有一个圆孔和一个弧形孔，所述摄像机固定底座下端对应处设有两个圆孔，所述摄像机固定底座与摄像机支撑架上端的凹槽两侧通过两根螺栓连接，所述摄像机固定底座能沿弧形孔绕圆孔内的螺栓转动，转动位置由弧形孔内的螺栓锁紧固定。

进一步地，所述摄像机支撑架的凹槽两侧边为与其上的弧形孔相对应的圆弧状，用于摄像机固定底座的俯仰角度调整。

进一步地，所述承载板通过工字形连接件固定在汽车b柱正上方的车顶；所述摄像机为普通单目视频传感器，所述单线激光雷达为采用tof原理技术的单线激光雷达。

进一步地，所述雷达固定底座由凹槽和凹槽后壁组成，所述凹槽后壁上设有通孔，凹槽两侧壁设有螺纹孔，所述单线激光雷达置于凹槽内，通过凹槽侧壁的螺钉固定。

进一步地，所述左右雷达延伸架上部设有圆孔和弧形孔，所述雷达固定底座通过穿过圆孔和弧形孔的螺栓连接，所述雷达固定底座能沿弧形孔绕圆孔内螺栓转动，其转动位置通过弧形孔内螺栓锁紧固定。

基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置中通过调节左雷达延伸架和右雷达延伸架位于承载板上的横向位置，使左侧单线激光雷达扫描区域与左轮胎纵向对称面重合，右侧单线激光雷达扫描区域与右轮胎纵向对称面重合，即单线激光雷达扫描经过的平面与轮胎宽度的中垂线所在平面重合。然后，旋转雷达固定底座来调整单线激光雷达扫描角度，使扫描区域位于车轮运动轨迹前方适当位置。旋转摄像机固定底座来调整摄像机俯仰角，使摄像机与地面间有较好的垂直性。汽车发动的同时启动摄像机和两侧单线激光雷达，单线激光雷达连续扫描车轮前进轨迹方向上的路面，采集前进轨迹方向上轮胎中间位置坑洞的距离和深度信息，摄像机采集路面坑洞图像信息，从而快速完成对车轮前进轨迹方向上的坑洞形貌信息的采集。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置体积小、重量轻、安装方便、实用性强、稳定可靠，尤其是采用的两种传感器价格低可以使本实用新型广泛应用于经济型轿车和载重汽车。

2.本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置针对车轮运动轨迹方向上的坑洞进行检测，信息采集量小。采用摄像机和单线激光雷达分别采集路面坑洞形貌信息，可以精准而又快速捕捉到远处坑洞的轮廓信息和坑洞的距离及深度信息，实现了针对车轮轨迹方向上的坑洞信息在线采集。

3.本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置中单线激光雷达纵向安装可以对车轮轨迹前方远距离不间断连续扫描，以保证坑洞信息采集的实时性。

4.本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置可以调整两侧单线激光雷达的横向位置，能适应不同宽度的车体。

5.本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置安装在车顶的部分位于汽车b柱正上方，不会影响人员上下车。

附图说明

图1是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的等轴测视图；

图2是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置车顶以上部分的等轴测视图；

图3是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的正视图；

图4是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的单线激光雷达工作示意图；

图5是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的承载板的等轴测视图；

图6是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的摄像机支撑架的等轴测视图；

图7是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的摄像机固定底座的等轴测视图；

图8是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的摄像机的等轴测视图；

图9是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的左雷达延伸架的等轴测视图；

图10是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的右雷达延伸架的等轴测视图；

图11是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的雷达固定底座的等轴测视图；

图12是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的单线激光雷达的等轴测视图；

图13是本实用新型所述的基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的工字形连接件的等轴测视图。

图中：1.承载板，2.摄像机支撑架，3.摄像机固定底座，4.摄像机，5.左雷达延伸架，6.右雷达延伸架，7.雷达固定底座，8.单线激光雷达，9.工字形连接件，10.汽车。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：

汽车静止于地面上，将2个工字形连接件对称布置于汽车b柱正上方的车顶，16个螺栓分别穿过车顶的圆形通孔和工字形连接件倾斜端的圆形通孔，通过螺栓连接将工字形连接件固定到车顶。16个螺栓分别穿过承载板与工字形连接件另一端的圆形通孔，通过螺栓连接将承载板与工字形连接件固定在一起。摄像机支撑架的圆弧端朝车头方向放置，8个螺栓分别穿过摄像机支撑架底端的圆形通孔与承载板中部的圆形通孔，通过螺栓连接将摄像机支撑架固定在承载板上。摄像机固定底座的圆形倒角端朝车头方向放置，其下端插入摄像机支撑架的凹槽内，2个螺栓分别穿过摄像机支撑架下端中心位置和摄像机固定底座上的圆形通孔并通过螺栓连接固联在一起，以此螺栓为轴调整摄像机固定底座的俯仰角度至恰当位置，将2个螺栓分别穿过摄像机固定底座下端另一圆形通孔和摄像机支撑架上的圆弧形通孔并通过螺栓连接固定。将摄像机放置于摄像机固定底座内，4个螺钉分别拧进摄像机固定底座侧面的螺纹孔内并继续拧入摄像机侧面的螺纹孔，通过螺钉连接将摄像机固定在摄像机固定底座上。将左雷达延伸架和右雷达延伸架水平置于承载板上矩形通孔位置，8个螺栓分别穿过两个雷达延伸架上的圆形通孔和承载板上矩形通孔，通过螺栓连接将左雷达延伸架和右雷达延伸架固定在承载板上。2个雷达固定底座侧面分别与左雷达延伸架和右雷达延伸架弧形通孔端的外侧面面接触，2个螺栓分别穿过2个雷达固定底座侧面中心的圆形通孔以及左雷达延伸架和右雷达延伸架上的圆形通孔，通过螺栓连接固联在一起。2个螺栓分别穿过2个雷达固定底座侧面另一个圆形通孔以及左雷达延伸架和右雷达延伸架上的圆弧形通孔，通过螺栓连接将雷达固定底座分别与左雷达延伸架和右雷达延伸架固定。将2个单线激光雷达分别置于两侧的雷达固定底座内，8个螺钉分别拧进2个雷达固定底座侧面的螺纹孔内并继续拧入单线激光雷达侧面的螺纹孔，通过螺钉连接将单线激光雷达固定在雷达固定底座上。

所述的承载板为标准钢板制成的矩形零件，两端对称铣有4个矩形通孔，中部对称铣有8个圆形通孔。

所述的摄像机支撑架由标准钢板制成，底部正方形钢板对称铣有8个圆形通孔，中间为钢板焊接成的空心矩形钢管，上部为钢板弯折形成的凹槽，两个侧壁上各铣有1个圆形通孔和一段圆弧形通孔且圆弧形通孔所对的边角倒圆角处理。

所述的摄像机固定底座由标准钢板经过切割焊接制成，上部长方体凹槽后壁铣有1个矩形通孔。凹槽两侧壁上各钻有2个螺纹孔。凹槽下部的两个矩形板各铣有2个圆形通孔且一端倒圆角处理。

所述的摄像机为普通单目视频传感器。

所述的左雷达延伸架和右雷达延伸架为标准钢板制成，下端的矩形钢板上铣有4个圆形通孔并焊接有一个三角形肋板。上端的矩形钢板上铣有1个圆形通孔和一段圆弧形通孔，且圆弧形通孔所对的边角倒圆角处理。

所述的雷达固定底座为标准钢板加工制成，中间是长方体凹槽，凹槽后壁铣有2个圆形通孔，凹槽两侧壁各钻有2个螺纹孔。

所述的单线激光雷达为采用tof原理技术的单线激光雷达。

所述的工字形连接件为标准钢板制成，上下两端平面上各铣有8个圆形通孔且中部焊接有2个三角形肋板。

所述的汽车顶部加工有16个圆形通孔。

参阅图1至图13，基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置包括有承载板1、摄像机支撑架2、摄像机固定底座3、摄像机4、左雷达延伸架5、右雷达延伸架6、雷达固定底座7、单线激光雷达8、工字形连接件9和汽车10。

工字形连接件9为标准钢板制成，上下两端平面上各铣有8个圆形通孔且中部焊接有2个三角形肋板。汽车10顶部加工有16个圆形通孔。汽车10静止于地面上，将2个工字形连接件9对称布置于汽车10b柱正上方的车顶，16个螺栓分别穿过车顶的圆形通孔和工字形连接件9倾斜端的圆形通孔，通过螺栓连接将工字形连接件9固定到车顶。承载板1为标准钢板制成的矩形零件，两端对称铣有4个矩形通孔，中部对称铣有8个圆形通孔。16个螺栓分别穿过承载板1与工字形连接件9另一端的圆形通孔，通过螺栓连接将承载板1与工字形连接件9固定在一起。摄像机支撑架2由标准钢板制成，底部正方形钢板对称铣有8个圆形通孔，中间为钢板焊接成的空心矩形钢管，上部为钢板弯折形成的凹槽，两个侧壁上各铣有1个圆形通孔和一段圆弧形通孔且圆弧形通孔所对的边角倒圆角处理。摄像机支撑架2的圆弧端朝车头方向放置，8个螺栓分别穿过摄像机支撑架2底端的圆形通孔与承载板1中部的圆形通孔，通过螺栓连接将摄像机支撑架2固定在承载板1上。摄像机固定底座3由标准钢板经过切割焊接制成，上部长方体凹槽后壁铣有1个矩形通孔。凹槽两侧壁上各钻有2个螺纹孔。凹槽下部的两个矩形板各铣有2个圆形通孔且一端倒圆角处理。摄像机固定底座3的圆形倒角端朝车头方向放置，其下端插入摄像机支撑架2的凹槽内，2个螺栓分别穿过摄像机支撑架2下端中心位置和摄像机固定底座3上的圆形通孔并通过螺栓连接固联在一起，以此螺栓为轴调整摄像机固定底座3的俯仰角度至恰当位置，将2个螺栓分别穿过摄像机固定底座3下端另一圆形通孔和摄像机支撑架2上的圆弧形通孔并通过螺栓连接固定。摄像机4为普通单目视频传感器。将摄像机4放置于摄像机固定底座3内，4个螺钉分别拧进摄像机固定底座3侧面的螺纹孔内并继续拧入摄像机4侧面的螺纹孔，通过螺钉连接将摄像机4固定在摄像机固定底座3上。左雷达延伸架5和右雷达延伸架6为标准钢板制成，下端的矩形钢板上铣有4个圆形通孔并焊接有一个三角形肋板。上端的矩形钢板上铣有1个圆形通孔和一段圆弧形通孔，且圆弧形通孔所对的边角倒圆角处理。将左雷达延伸架5和右雷达延伸架6水平置于承载板1上矩形通孔位置，8个螺栓分别穿过左雷达延伸架5和右雷达延伸架6上的圆形通孔和承载板1上矩形通孔，通过螺栓连接将左雷达延伸架5和右雷达延伸架6固定在承载板1上。雷达固定底座7为标准钢板加工制成，中间是长方体凹槽，凹槽后壁铣有2个圆形通孔，凹槽两侧壁各钻有2个螺纹孔。2个雷达固定底座7侧面分别与左雷达延伸架5和右雷达延伸架6弧形通孔端的外侧面面接触，2个螺栓分别穿过2个雷达固定底座7侧面中心的圆形通孔以及左雷达延伸架5和右雷达延伸架6上的圆形通孔，通过螺栓连接固联在一起。2个螺栓分别穿过2个雷达固定底座7侧面另一个圆形通孔以及左雷达延伸架5和右雷达延伸架6上的圆弧形通孔，通过螺栓连接将雷达固定底座7分别与左雷达延伸架5和右雷达延伸架6固定。单线激光雷达8为采用tof原理技术的单线激光雷达。将2个单线激光雷达8分别置于两侧的雷达固定底座7内，8个螺钉分别拧进2个雷达固定底座7侧面的螺纹孔内并继续拧入单线激光雷达8侧面的螺纹孔，通过螺钉连接将单线激光雷达8固定在雷达固定底座7上。

基于车轮运动轨迹的车载路面坑洞在线采集装置的使用方法：

首先，调节左雷达延伸架5和右雷达延伸架6位于承载板1上的横向位置，使左侧单线激光雷达8扫描区域与左轮胎纵向对称面重合，右侧单线激光雷达8扫描区域与右轮胎纵向对称面重合，即单线激光雷达8扫描经过的平面与轮胎宽度的中垂线所在平面重合。然后，旋转雷达固定底座7来调整单线激光雷达8扫描角度，使扫描区域位于车轮运动轨迹前方适当位置。旋转摄像机固定底座3来调整摄像机4俯仰角，使摄像机4与地面间有较好的垂直性。汽车10发动的同时启动摄像机4和两侧单线激光雷达8，单线激光雷达8连续扫描车轮前进轨迹方向上的路面，采集前进轨迹方向上轮胎中间位置坑洞的距离和深度信息，摄像机4采集路面坑洞图像信息，从而快速完成对车轮前进轨迹方向上的坑洞形貌信息的采集。