高速路况检测车转让专利
申请号 : CN200910021298.3
文献号 : CN101487224B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 马建 , 宋宏勋 , 马荣贵 , 韩毅 , 樊江顺 , 申福林 , 李平
申请人 : 长安大学
摘要 :
本发明涉及一种可用于检测评价多项道路质量指标的高速路况检测车，包括一个具有操作室的车体，在车体前端设置有可向下方发出准直激光束的平整度、构造深度检测激光探头，在车体后端上部装有路面车辙检测拍摄相机和路面破损线阵相机，在车体后下部设有带有线激光源方向调节转轴的大功率线激光器，在车体后端下部装有一部线阵相机LED灯聚光照明装置，在车体顶部分别装有道路环境照相机、安全监控照相机和GPS定位天线，在车体操作室内设置有工作台、发电机、工控机柜等以及控制电路装置。与现有技术相比，本发明具有结构新颖、功能齐全、操作方便、检测精度高、可实现多项道路质量指标多项道路质量指标综合检测等优点。
权利要求 :
1.一种高速路况检测车，包括一个具有操作室的车体(19)，其特征是：
1.1在车体(19)前端设置有2个能够向下方发出准直激光束的平整度、构造深度检测激光探头(6)；
1.2在车体(19)后端上部两侧等高对称各装有两台能够做俯向拍摄的相机，包括一台路面车辙检测拍摄相机(2)和一台路面破损线阵相机(4)；
1.3在车体(19)后下部两侧各设有一个带有线激光源方向调节转轴(22)的大功率线激光器(3)，线激光器(3)前方设有扩束镜，通过线激光器(3)向斜后下方发出的线激光束射至路面车辙检测拍摄相机(2)下拍摄区的待测路表面处；
1.4在车体(19)后端下部装有一部线阵相机LED灯聚光照明装置(5)，所说的线阵相机LED灯聚光照明装置(5)具有一个倾斜凹面腔灯架(5a)，在灯架(5a)的内腔表面通过铝基固定板(5b)装有至少5列LED灯排，每列LED灯排包含至少9个LED灯(5c)，在每列LED灯排前方均设有一个前后位置及方向可调的柱面镜(5d)，由各列LED灯(5c)发出的光线经可调的柱面镜(5d)后在线阵相机(4)拍摄位置处聚焦为一条亮带；
1.5在车体(19)顶部的前后两端分别装有道路环境照相机(7)和安全监控照相机(9)，在车体(19)顶部还设有GPS定位天线(1)；
1.6在车体操作室内设置有工作台椅(10、12)、发电机(17)、工控机柜(16)以及用于控制检测激光探头(6)、线激光器(3)、线阵相机(4)、路面车辙检测拍摄相机(2)、LED灯聚光照明装置(5)和照相机(7、9)工作的控制电路装置。
2.根据权利要求1所述的高速路况检测车，其特征是路面车辙检测拍摄相机(2)和路面破损线阵相机(4)通过转动杆(20)铰装在车体(19)后端上部两侧。
3.根据权利要求1所述的高速路况检测车，其特征是在车体(19)顶部前端装有四个道路环境照相机(7a～7d)，其中三个照相机(7a～7c)沿车宽向对称设置，其拍摄光轴分别朝向车体正前方和车体两侧的斜前方，另一个照相机(7d)在略后位设置，其拍摄光轴朝向车体的外侧方。
说明书 :
技术领域
本发明属于道路质量检测设备技术领域，涉及一种可用于检测评价多项道路质量指标的高速路况检测车。
背景技术
在高等级公路的建设、运营、养护维修中，道路的多项质量指标状况如路面平整度、构造深度、路面车辙、路表面裂缝以及道路两侧的各种环境信息(如护栏、边坡、中心隔离带)等指标状况，对于建设部门和交通管理部门来说都是非常重要的。如何对上述指标进行快速、客观的检测与评价，长期以来一直是有关部门十分关注的问题。
目前，本领域对相关道路质量指标检测与评价的现状如下所述。
对于路面平整度、构造深度指标的检测与评价，迄今虽然已采用了先进的激光检测技术，但其多还只限于对这两项指标的单独检测与评价，且仅仅是检测一个轮迹带上平整度指标，尚没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面车辙指标的检测与评价，目前采用的激光检测装置所存在的主要问题主要是在横断面方向上安装布设的激光探头数量少，检测宽度小于一个行车道的宽度，检测精度低；另外安装激光探头的横梁往往布设在检测车的外部，横梁的宽度也超出检测车的宽度，不利于行车安全。总体上讲对路面车辙指标的检测也还是单独检测，亦没有没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面裂缝等破损情况的检测与评价，目前主要还是采用人工行走目视记录检测的方式，存在检测效率低、影响正常交通以及检测人员的人身安全隐患大等问题，而近年来已有应用的数字图像检测方法也还没有没有做到与其它路面质量指标同时进行高效率检测。另外对于道路环境信息的检测，目前也主要是采用人工的方法进行，效率低、不能实现长距离大范围的检测。
即便是目前已有采用的多道路指标的检测装置，一般也仅仅是几项单项指标的综合，还没有实现所有的指标的综合检测，故其功能与性能也均难以令人满意。
目前，本领域对相关道路质量指标检测与评价的现状如下所述。
对于路面平整度、构造深度指标的检测与评价，迄今虽然已采用了先进的激光检测技术，但其多还只限于对这两项指标的单独检测与评价，且仅仅是检测一个轮迹带上平整度指标，尚没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面车辙指标的检测与评价，目前采用的激光检测装置所存在的主要问题主要是在横断面方向上安装布设的激光探头数量少，检测宽度小于一个行车道的宽度，检测精度低；另外安装激光探头的横梁往往布设在检测车的外部，横梁的宽度也超出检测车的宽度，不利于行车安全。总体上讲对路面车辙指标的检测也还是单独检测，亦没有没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面裂缝等破损情况的检测与评价，目前主要还是采用人工行走目视记录检测的方式，存在检测效率低、影响正常交通以及检测人员的人身安全隐患大等问题，而近年来已有应用的数字图像检测方法也还没有没有做到与其它路面质量指标同时进行高效率检测。另外对于道路环境信息的检测，目前也主要是采用人工的方法进行，效率低、不能实现长距离大范围的检测。
即便是目前已有采用的多道路指标的检测装置，一般也仅仅是几项单项指标的综合，还没有实现所有的指标的综合检测，故其功能与性能也均难以令人满意。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构新颖、功能齐全、操作方便、检测精度高、可实现多项道路质量指标多项道路质量指标综合检测的高速路况检测车。
为实现上述发明目的而研制的高速路况检测车包括一个具有操作室的车体，其技术结构特征主要有：(1).在车体前端设置有2个能够向下方发出准直激光束的平整度、构造深度检测激光探头(激光位移传感器)；(2).在车体后端上部两侧等高对称各装有两台能够做俯向拍摄的相机，包括一台路面车辙检测拍摄相机和一台路面破损线阵相机；(3).在车体后下部两侧各设有一个带有线激光源方向调节转轴的大功率线激光器(激光位移传感器)，线激光器前方设有扩束镜，通过线激光器向斜后下方发出的线激光束射至路面车辙检测拍摄相机下拍摄区的待测路表面处；(4).在车体后端下部装有一部线阵相机LED灯聚光照明装置，所说的线阵相机LED灯聚光照明装置具有一个倾斜凹面腔灯架，在灯架的内腔表面通过铝基固定板装有至少5列LED灯排，每列LED灯排包含至少9个LED灯，在每列LED灯排前方均设有一个前后位置及方向可调的柱面镜，由各列LED灯发出的光线经可调的柱面镜后在线阵相机拍摄位置处聚焦为一条亮带；(5).在车体顶部的前后两端分别装有道路环境照相机和安全监控照相机，在车体顶部还设有GPS定位天线；(6).在车体操作室内设置有工作台、发电机、工控机柜等以及用于控制检测激光探头、线激光器、线阵相机、路面车辙检测拍摄相机、LED灯聚光照明装置和照相机等工作的控制电路装置。
实际工作中，当高速路况检测车向前行驶时，通过设在车体前端设置的的平整度、构造深度检测激光探头对路面进行检测，采集到的数据经计算机进行数据处理后，便可以快捷、准确地检测出路面的平整度、车辙、构造深度等多项道路质量指标。与进行上述质量检测的同时，设置在车体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，通过路面车辙检测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。此外，设在车体顶部前端的道路环境照相机可对检测车前方道路两侧的环境进行检测，设在车体顶部后端的安全监控照相机可对检测车后部的情况进行监视，所获取的信息均送至计算机进行数据处理，进而可获得路表面裂缝以及道路两侧的护栏、边坡、中心隔离带各种环境信息指标。在车体后上部安装的线阵相机主要用于拍摄记录道路表面破损情况，在车体后端下部所装的线阵相机LED灯聚光照明装置则做为线阵相机拍摄过程的辅助照明装置，当采用该LED灯聚光照明装置时，由电控制系统启动全部或多多个LED灯发出的光经可调柱面镜后聚焦在物面上形成一条高亮度光带(补光)照射在拍摄路面上，形成高亮度光面，可满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。
与现有技术相比，本发明具有的显著优点是：1、采用激光位移传感器、大功率线激光器、线阵相机、LED灯聚光照明装置等配合工作的设置方式，同时还将道路环境照相机、安全监控照相机和GPS定位天线等装置集中设置在车体上，实现了对道路平整度、车辙、构造深度、路面破损、道路环境、GPS定位等集成综合检测；2、车内空间(轿厢)分为工作区和辅助区，工作空间宽敞舒适，可将车内各种设备集中安装保护，统一安装在工控机柜中，车内各项工作位的设计符合人体操作要求，有利于工作人员长时间的检测工作；3、对路面破损的照明采用由多组LED灯构成的LED灯聚光照明装置同步倾斜照明，实现了均匀照明，解决以往线阵相机拍摄图象中存在的照明不足问题，使相机采集到的图面清晰、亮度及对比度好、环境光干扰小；4、道路环境信息采集采用多台相机拍摄，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄；5、车上自带发电供电系统，可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源；6、所有激光检测探头全部安装在检测车内部，车辙检测的线激光光源和拍摄相机不超车宽，有利于行车安全。
为实现上述发明目的而研制的高速路况检测车包括一个具有操作室的车体，其技术结构特征主要有：(1).在车体前端设置有2个能够向下方发出准直激光束的平整度、构造深度检测激光探头(激光位移传感器)；(2).在车体后端上部两侧等高对称各装有两台能够做俯向拍摄的相机，包括一台路面车辙检测拍摄相机和一台路面破损线阵相机；(3).在车体后下部两侧各设有一个带有线激光源方向调节转轴的大功率线激光器(激光位移传感器)，线激光器前方设有扩束镜，通过线激光器向斜后下方发出的线激光束射至路面车辙检测拍摄相机下拍摄区的待测路表面处；(4).在车体后端下部装有一部线阵相机LED灯聚光照明装置，所说的线阵相机LED灯聚光照明装置具有一个倾斜凹面腔灯架，在灯架的内腔表面通过铝基固定板装有至少5列LED灯排，每列LED灯排包含至少9个LED灯，在每列LED灯排前方均设有一个前后位置及方向可调的柱面镜，由各列LED灯发出的光线经可调的柱面镜后在线阵相机拍摄位置处聚焦为一条亮带；(5).在车体顶部的前后两端分别装有道路环境照相机和安全监控照相机，在车体顶部还设有GPS定位天线；(6).在车体操作室内设置有工作台、发电机、工控机柜等以及用于控制检测激光探头、线激光器、线阵相机、路面车辙检测拍摄相机、LED灯聚光照明装置和照相机等工作的控制电路装置。
实际工作中，当高速路况检测车向前行驶时，通过设在车体前端设置的的平整度、构造深度检测激光探头对路面进行检测，采集到的数据经计算机进行数据处理后，便可以快捷、准确地检测出路面的平整度、车辙、构造深度等多项道路质量指标。与进行上述质量检测的同时，设置在车体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，通过路面车辙检测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。此外，设在车体顶部前端的道路环境照相机可对检测车前方道路两侧的环境进行检测，设在车体顶部后端的安全监控照相机可对检测车后部的情况进行监视，所获取的信息均送至计算机进行数据处理，进而可获得路表面裂缝以及道路两侧的护栏、边坡、中心隔离带各种环境信息指标。在车体后上部安装的线阵相机主要用于拍摄记录道路表面破损情况，在车体后端下部所装的线阵相机LED灯聚光照明装置则做为线阵相机拍摄过程的辅助照明装置，当采用该LED灯聚光照明装置时，由电控制系统启动全部或多多个LED灯发出的光经可调柱面镜后聚焦在物面上形成一条高亮度光带(补光)照射在拍摄路面上，形成高亮度光面，可满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。
与现有技术相比，本发明具有的显著优点是：1、采用激光位移传感器、大功率线激光器、线阵相机、LED灯聚光照明装置等配合工作的设置方式，同时还将道路环境照相机、安全监控照相机和GPS定位天线等装置集中设置在车体上，实现了对道路平整度、车辙、构造深度、路面破损、道路环境、GPS定位等集成综合检测；2、车内空间(轿厢)分为工作区和辅助区，工作空间宽敞舒适，可将车内各种设备集中安装保护，统一安装在工控机柜中，车内各项工作位的设计符合人体操作要求，有利于工作人员长时间的检测工作；3、对路面破损的照明采用由多组LED灯构成的LED灯聚光照明装置同步倾斜照明，实现了均匀照明，解决以往线阵相机拍摄图象中存在的照明不足问题，使相机采集到的图面清晰、亮度及对比度好、环境光干扰小；4、道路环境信息采集采用多台相机拍摄，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄；5、车上自带发电供电系统，可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源；6、所有激光检测探头全部安装在检测车内部，车辙检测的线激光光源和拍摄相机不超车宽，有利于行车安全。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为该高速路况检测车的俯视向结构示意图。
图3为该检测车后视向工作结构示意图。
图4为该检测车LED灯聚光照明装置一个实施例的结构示意图。
图5为图4所示LED灯聚光照明装置实施例结构的俯向视图。
图中各标号分别是：1-GPS定位天线，2-路面车辙检测拍摄相机，3-大功率线激光器，4-路面破损线阵相机，5-线阵相机LED灯聚光照明装置，5a-倾斜凹面腔灯架，5b-铝基固定板，5c-LED灯，5d-柱面镜，5e-可调节支撑螺杆，5f-固定铰板，5g-铰链，5h-可调节球铰，5i-固定板架，6-平整度、构造深度检测激光探头，7(7a～7d)-道路环境照相机，8-光电测距编码器，9-后方安全监控照相机，10-单人工作台，11-单人工作椅，12-双人工作台，13-双人工作椅，14-单人辅助工作椅，15-双人辅助工作椅，16-工控机柜，17-发电机，18-可折叠辅助工作椅，19-车体，20-转动杆，21-相机收回转轴，22-线激光源方向调节转轴。
图2为该高速路况检测车的俯视向结构示意图。
图3为该检测车后视向工作结构示意图。
图4为该检测车LED灯聚光照明装置一个实施例的结构示意图。
图5为图4所示LED灯聚光照明装置实施例结构的俯向视图。
图中各标号分别是：1-GPS定位天线，2-路面车辙检测拍摄相机，3-大功率线激光器，4-路面破损线阵相机，5-线阵相机LED灯聚光照明装置，5a-倾斜凹面腔灯架，5b-铝基固定板，5c-LED灯，5d-柱面镜，5e-可调节支撑螺杆，5f-固定铰板，5g-铰链，5h-可调节球铰，5i-固定板架，6-平整度、构造深度检测激光探头，7(7a～7d)-道路环境照相机，8-光电测距编码器，9-后方安全监控照相机，10-单人工作台，11-单人工作椅，12-双人工作台，13-双人工作椅，14-单人辅助工作椅，15-双人辅助工作椅，16-工控机柜，17-发电机，18-可折叠辅助工作椅，19-车体，20-转动杆，21-相机收回转轴，22-线激光源方向调节转轴。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实发明的内容做进一步说明，但本发明的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
参见附图，本发明所述的高速路况检测车由车体19和设置在车体19上的大功率线激光器3、路面车辙检测拍摄相机2、路面破损线阵相机4、线阵相机LED灯聚光照明装置5、平整度、构造深度检测激光探头6、道路环境照相机7、后方安全监控摄像机9、GPS定位天线1以及配置在车体轿厢内的工作台10、12、工作椅11、13～15、18、发电机17、工控机柜16、控制电路装置等组成。
两台路面破损线阵相机4和两台路面车辙检测拍摄相机2分别通过转动杆20铰装布设在车体19后端两侧，工作时相机2、4可在控制电路驱动下随转动杆20自动伸出或收进。
两个平整度、构造深度检测激光探头6设置在车体前端，可向下方发出准直激光束。两个带有线激光源方向调节转轴22的大功率线激光器3分设在车体19后下部两侧，线激光器3前方设有扩束镜，通过线激光器3向斜后下方发出的线激光束射至路面车辙检测拍摄相机2下拍摄区的待侧路表面处。
为线阵相机4提供辅助照明的LED灯聚光照明装置5装在车体19后端下部，其结构如图4和图5所示。它具有一个通过可调节支撑螺杆5e和下连接架铰连安装在固定架板5i上的倾斜凹面腔灯架5a，在灯架5a的内腔表面通过铝基固定板5b装有至少五列LED灯排，每列LED灯排包含至少9个LED灯5c，在每列LED灯排的前方均设有一个前后位置及方向可调的柱面镜5d，由各列LED灯排发出的光线经可调向柱面镜5d后在线阵相机4拍摄位置处聚焦为一条亮带，可满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。实际结构上灯架5a可以通过对可调节支撑螺杆5e、固定铰板5f、铰链5g、可调节球铰5h等的调整以实现俯仰角、左右倾角、水平转角、上下位置的三维调节。
在车体19顶部前端装有四台道路环境照相机7a～7d，其中三个照相机7a～7c沿车宽向对称设置，其拍摄光轴分别朝向车体正前方和车体两侧的斜前方，另一个照相机7d在略后位设置，其拍摄光轴朝向车体的外侧方，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄。
GPS定位天线1设在车体顶部，采用光电编码器和GPS联合精确定位。
检测车内的工作区和辅助区通过车内中间设置的两个工控机柜16分隔开，车内各种设备可集中安装保护并统一安装在工控机柜16中。在工作区内设有工作台10、12、工作椅11、13～15、18、发电机17，发电机17可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源。车内有三个工作位和四个休息位，其中对工作位的设计可使操作人员面向行车前方，有利于长时间的检测工作。
参见附图，本发明所述的高速路况检测车由车体19和设置在车体19上的大功率线激光器3、路面车辙检测拍摄相机2、路面破损线阵相机4、线阵相机LED灯聚光照明装置5、平整度、构造深度检测激光探头6、道路环境照相机7、后方安全监控摄像机9、GPS定位天线1以及配置在车体轿厢内的工作台10、12、工作椅11、13～15、18、发电机17、工控机柜16、控制电路装置等组成。
两台路面破损线阵相机4和两台路面车辙检测拍摄相机2分别通过转动杆20铰装布设在车体19后端两侧，工作时相机2、4可在控制电路驱动下随转动杆20自动伸出或收进。
两个平整度、构造深度检测激光探头6设置在车体前端，可向下方发出准直激光束。两个带有线激光源方向调节转轴22的大功率线激光器3分设在车体19后下部两侧，线激光器3前方设有扩束镜，通过线激光器3向斜后下方发出的线激光束射至路面车辙检测拍摄相机2下拍摄区的待侧路表面处。
为线阵相机4提供辅助照明的LED灯聚光照明装置5装在车体19后端下部，其结构如图4和图5所示。它具有一个通过可调节支撑螺杆5e和下连接架铰连安装在固定架板5i上的倾斜凹面腔灯架5a，在灯架5a的内腔表面通过铝基固定板5b装有至少五列LED灯排，每列LED灯排包含至少9个LED灯5c，在每列LED灯排的前方均设有一个前后位置及方向可调的柱面镜5d，由各列LED灯排发出的光线经可调向柱面镜5d后在线阵相机4拍摄位置处聚焦为一条亮带，可满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。实际结构上灯架5a可以通过对可调节支撑螺杆5e、固定铰板5f、铰链5g、可调节球铰5h等的调整以实现俯仰角、左右倾角、水平转角、上下位置的三维调节。
在车体19顶部前端装有四台道路环境照相机7a～7d，其中三个照相机7a～7c沿车宽向对称设置，其拍摄光轴分别朝向车体正前方和车体两侧的斜前方，另一个照相机7d在略后位设置，其拍摄光轴朝向车体的外侧方，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄。
GPS定位天线1设在车体顶部，采用光电编码器和GPS联合精确定位。
检测车内的工作区和辅助区通过车内中间设置的两个工控机柜16分隔开，车内各种设备可集中安装保护并统一安装在工控机柜16中。在工作区内设有工作台10、12、工作椅11、13～15、18、发电机17，发电机17可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源。车内有三个工作位和四个休息位，其中对工作位的设计可使操作人员面向行车前方，有利于长时间的检测工作。