CN109239099A - 多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法 - Google Patents

多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法 Download PDF

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袁方潇
薛诺诺
张祁
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法，包括：激光位移传感器，进行平整度、构造深度以及路面破损的检测；GPS预处理单元，对里程进行校正；线阵相机，对前方路况以及沿线设施进行图像检测；光电编码器，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量；图像采集卡，将图像信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上；工控机，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制。通过上述方式，本发明多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法，通过图像采集模块实现路面状况信息的采集，通过数据处理模块实现路面信息的数据化，具有可靠性能高、定位精确、结构合理、实用方便等优点。

Description

多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法
技术领域
本发明涉及道路检测设备领域，特别是涉及多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法。
背景技术
社会飞速发展，自1998年以来，中国已经连续多年每年将超过2000亿元的投资用于公路建设，高速公路通车里程居世界第二，我们用短短的十多年时间走完了发达国家半个多世纪的发展历程，人们对公路的依赖越来越大，同时也加剧了路面的破损，现有技术存在检测精度和准确度偏低等问题，路面破损的检测技术亟待加强。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法，包括：图像采集装置、数据处理装置、GPS定位***收发装置和电源装置，所述图像采集装置包括激光位移传感器、线阵相机、LED照明单元、光电编码器和设备控制台，激光位移传感器根据自身发出的激光的散射光采集信息传输至数据处理装置，光电编码器根据车辆行驶的距离触发所述线阵相机拍照，并且将采集到的图像传输至数据处理装置，LED照明单元用于拍摄的辅助照明，设备控制台用于控制线阵相机和LED照明单位，所述数据处理装置包括图像采集卡、GPS预处理单元和工控机，图像采集卡用于处理来自激光位移传感器和线阵相机各自的信息，并且将处理后的数据传输到工控机，GPS预处理单元通过GPS定位***收发装置的GPS定位信息对路面破损处进行定位，并将位置信息传输至工控机。
在本发明一个较佳实施例中，所述GPS定位信息为路面检测点的经度和纬度。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光位移传感器采用激光三角测距法。
在本发明一个较佳实施例中，所述光电编码器安装在车轮上。
多机协同环境下的路面破损实时检测***的检测方法，包括以下步骤：
（1）光电编码器根据车辆每前进设定距离就会发出一个脉冲触发线阵相机进行拍照；
（2）线阵相机将拍到的数据传输到图像采集卡，图像采集卡将图像信号采集到工控机中；
（3）在步骤（1）和步骤（2）进行的同时，激光位移传感器发射激光到路面并接收散射光，并且将得到的数据传输到工控机；
（4）在在步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）进行的同时，GPS预处理单元对GPS信号解析，并且将得到的GPS定位信息存储到工控机；
（5）工控机对路面图像进行破损类型识别、分类和统计，生成报表，以数据文件的形式保存在工控机的存储器。
在本发明一个较佳实施例中，所述工控机采用Harris角点对存储在工控机数据库的路面图像进行特征提取，应用邻近像素点灰度差值，进行判断是否为角点、边缘、平滑区域，利用移动的窗口在图像中计算灰度变化值，结合线阵相机拍摄的图像与激光位移传感器得到的数据提取出路面图像， 生成含有路面情况及相应定位的检测报表。
本发明的有益效果是：提供多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法，通过图像采集模块实现路面状况信息的采集，通过数据处理模块实现路面信息的数据化，具有可靠性能高、定位精确、结构合理、实用方便等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明的多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法一较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明的多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法一较佳实施例的激光位移传感器俯视示意图；
图3是本发明的多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法一较佳实施例的激光位移传感器内部结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明实施例包括：
多机协同环境下的路面破损实时检测***，该***安置在一辆车上，包括图像采集装置、数据处理装置、GPS定位***收发装置和电源装置。
图像采集装置包括激光位移传感器、线阵相机、LED照明单元、光电编码器和设备控制台，激光位移传感器发出激光照射到路面并接收散光将采集到的信号传输至数据处理模块；光电编码器安装在车轮上，每前进固定距离触发线阵相机拍照，采集到的图像传输到数据处理模块；LED照明单元，对拍摄进行辅助照明；设备控制台用于控制拍摄参数LED照明单元亮度及各个装置开关。
数据处理装置包括图像采集卡、GPS预处理单元、工控机，图像采集卡接收来自激光位移传感器和线阵相机的数据并进行处理，将处理后的数据传输到工控机；工控机对线阵图像进行拼接形成连续图像，并以固定帧数合成图像，进行保存；GPS收发***将GPS信号传输给GPS预处理单元，GPS预处理单元预处理后传输至工控机进行保存；工控机对路面图像进行破损类型识别、分类和统计，生成报表。
参见图2，激光位移传感器安装方式为传感器1和传感器2同等高度，并固定在检测车辆底盘4的大梁上的同一个钢梁3上，钢梁3不发生任何形变，传感器1和传感器2之间的距离是L，传感器1测得的路面距传感器接收器的距离为H11，路面距基准平面的距离为Y1，传感器2测得的路面距传感器接收器的距离为H12，与路面距基准平面的距离为Y2，该基准水平保持不变，且与刚性梁平行，可以计算出在位置1时：
同样在位置2时：
此时，只需令：
式中的L为高度变化因子，反映了路面平整度高度变化程度的大小，该测量方法可以有效消除车辆自身的振动所引起的检测距离值的变化，当已知的位置点一定，计算出每个检测点距基准面的距离，可以绘制出平整度曲线，从而算出路面的平整度。
参见图3，半导体激光器1被第一透镜2聚焦到被测物体，散射光被第二透镜3收集，投射到线阵CCD4阵列上；信号处理器5通过三角函数计算阵列上的光点位置得到距物体的距离；当被测物发生位置变化时，反映在线阵CCD4上是光斑的轴向移动，通过感知线阵CCD4上的光斑位置计算出被测物的位移变化，图中所示路面近端位置6，路面远端位置7。
多机协同环境下的路面破损实时检测***的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）光电编码器根据车辆每前进设定距离就会发出一个脉冲触发线阵相机进行拍照；
（2）线阵相机将拍到的数据传输到图像采集卡，图像采集卡将图像信号采集到工控机中；
（3）在步骤（1）和步骤（2）进行的同时，激光位移传感器发射激光到路面并接收散射光，并且将得到的数据传输到工控机；
（4）在在步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）进行的同时，GPS预处理单元对GPS信号解析，并且将得到的GPS定位信息存储到工控机；
（5）工控机对路面图像进行破损类型识别、分类和统计，生成报表，以数据文件的形式保存在工控机的存储器。
优选地，所述工控机采用Harris角点对存储在工控机数据库的路面图像进行特征提取，应用邻近像素点灰度差值，进行判断是否为角点、边缘、平滑区域，利用移动的窗口在图像中计算灰度变化值，结合线阵相机拍摄的图像与激光位移传感器得到的数据提取出路面图像， 生成含有路面情况及相应定位的检测报表。
本发明多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法的有益效果是：提供多机协同环境下的路面破损实时检测***及其检测方法，通过图像采集模块实现路面状况信息的采集，通过数据处理模块实现路面信息的数据化，具有可靠性能高、定位精确、结构合理、实用方便等优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.多机协同环境下的路面破损实时检测***，其特征在于，包括：图像采集装置、数据处理装置、GPS定位***收发装置和电源装置，所述图像采集装置包括激光位移传感器、线阵相机、LED照明单元、光电编码器和设备控制台，激光位移传感器根据自身发出的激光的散射光采集信息传输至数据处理装置，光电编码器根据车辆行驶的距离触发所述线阵相机拍照，并且将采集到的图像传输至数据处理装置，LED照明单元用于拍摄的辅助照明，设备控制台用于控制线阵相机和LED照明单位，所述数据处理装置包括图像采集卡、GPS预处理单元和工控机，图像采集卡用于处理来自激光位移传感器和线阵相机各自的信息，并且将处理后的数据传输到工控机，GPS预处理单元通过GPS定位***收发装置的GPS定位信息对路面破损处进行定位，并将位置信息传输至工控机。
2.根据权利要求1所述的多机协同环境下的路面破损实时检测***，其特征在于，所述GPS定位信息为路面检测点的经度和纬度。
3.根据权利要求1所述的多机协同环境下的路面破损实时检测***，其特征在于，所述激光位移传感器采用激光三角测距法。
4.根据权利要求1所述的多机协同环境下的路面破损实时检测***，其特征在于，所述光电编码器安装在车轮上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的多机协同环境下的路面破损实时检测***的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）光电编码器根据车辆每前进设定距离就会发出一个脉冲触发线阵相机进行拍照；
（2）线阵相机将拍到的数据传输到图像采集卡，图像采集卡将图像信号采集到工控机中；
（3）在步骤（1）和步骤（2）进行的同时，激光位移传感器发射激光到路面并接收散射光，并且将得到的数据传输到工控机；
（4）在在步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）进行的同时，GPS预处理单元对GPS信号解析，并且将得到的GPS定位信息存储到工控机；
（5）工控机对路面图像进行破损类型识别、分类和统计，生成报表，以数据文件的形式保存在工控机的存储器。
6.根据权利要求5所述的多机协同环境下的路面破损实时检测***的检测方法，其特征在于，所述工控机采用Harris角点对存储在工控机数据库的路面图像进行特征提取，应用邻近像素点灰度差值，进行判断是否为角点、边缘、平滑区域，利用移动的窗口在图像中计算灰度变化值，结合线阵相机拍摄的图像与激光位移传感器得到的数据提取出路面图像， 生成含有路面情况及相应定位的检测报表。
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