CN111692988A - 一种路面构造深度检测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面构造深度检测***，包括壳体、激光扫描器、操控界面、蓄电池、接线口组及微处理器；激光扫描器安装在壳体下部，操控界面及接线口组安装在壳体表面，蓄电池及微处理器安装在壳体的内部，微处理器分别与激光扫描器、操控界面及蓄电池电连接，接线口组与操控界面及微处理器电连接；激光扫描器用于向测试面发射并接受激光漫反射信号；微处理器用于根据激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，根据空隙体积计算路面构造深度测试值，并将构造深度测试值转换为构造深度测定值；接口线组用于连接数据线路、电源线路及充电线路。采用本发明，携带便捷、操作简单，生产成本低。

Description

一种路面构造深度检测***

技术领域

本发明涉及一种检测技术，尤其涉及一种路面构造深度检测***。

背景技术

路面表面的构造深度也称纹理深度，是表征路面粗糙度的一种形式，他和路面摩擦系数都是平价路表抗滑性能的专业技术指标，但两者所表征的作用不同，路面构造深度是以嵌入凹凸不平的路面表面空隙中的体积与覆盖面积之比求得平均深度。路面构造深度的大小是反映路面抗滑性能的一项指标。

目前工程上应用比较普遍的方法有手工铺砂法、电动铺砂仪法及车载式激光构造深度仪法等。手工铺砂法是目前工程上常用的方法；电动铺砂法避免了手工铺砂法因人为操作差异导致测试结果变异性大的缺点，但操作过程比较复杂，目前国内使用普及不高；车载式激光构造深度仪检测效率高、测试结果稳定，但该设备多为路面多个指标综合检测***，设备成本较高。

目前我国普遍使用的手工铺砂法用于测试路面构造深度。手工铺砂法用构造深度测定仪主要存在以下缺点：

1、仪器携带不方便(需带大量标准砂)，测试步骤繁琐，检测需要两人同时进行且时间过长效率低。

2、检测全程需要人工操作，检测各环节如装砂和叩击方法无法量化标准，叩击量筒力度大小不一，摊铺过程中力度不好控制等人为因素误差大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种路面构造深度检测***，携带便捷、操作简单，生产成本低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种路面构造深度检测***，包括壳体、激光扫描器、操控界面、蓄电池、接线口组及微处理器；激光扫描器安装在壳体下部，操控界面及接线口组安装在壳体表面，蓄电池及微处理器安装在壳体的内部，微处理器分别与激光扫描器、操控界面及蓄电池电连接，接线口组分别与蓄电池及微处理器电连接；激光扫描器用于向测试面发射并接受激光漫反射信号；微处理器用于根据激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，根据空隙体积计算路面构造深度测试值，并将构造深度测试值转换为构造深度测定值；接口线组用于连接数据线路、电源线路及充电线路。

作为上述方案的改进，激光扫描器包括滑槽及激光断面扫描仪；激光断面扫描仪与滑槽活动连接以使激光断面扫描仪在滑槽上水平滑动，激光断面扫描仪与微处理器电连接。

作为上述方案的改进，根据空隙体积计算路面构造深度测试值的计算公式为：

其中，TD为路面构造深度测试值，V为空隙体积，S为测试面的面积。

作为上述方案的改进，将构造深度测试值转换为构造深度测定值的步骤包括：通过最小二乘法建立拟合曲线公式；根据拟合曲线公式将构造深度测试值转换为构造深度测定值。

作为上述方案的改进，通过最小二乘法建立拟合曲线公式的步骤包括：选取预设数量的测试面作为测试面集合；逐一获取测试面集合内每个测试面的激光满反射信号，以作为样本信号集合；逐一通过样本信号集合中的每个激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，并根据空隙体积计算路面构造深度测试值，形成样本深度测试集合；通过手工铺砂法对测试面集合中的每个测试面逐一进行检测，形成手工标准深度集合；根据样本深度测试集合及手工标准深度集合建立拟合曲线公式：

TD’＝aTD+b

其中，TD’为构造深度测定值，TD为构造深度测试值，a及b均为拟合曲线公式参数。

作为上述方案的改进，壳体上表面设有把手。

作为上述方案的改进，壳体上表面设有电量灯，电量灯与微处理器电连接。作为上述方案的改进，接线口组包括USB接口、充电线接口及电源线接口，USB接口及电源线接口分别与微处理器电连接，充电线接口与蓄电池电连接。

作为上述方案的改进，激光扫描器为三维激光扫描仪，三维激光扫描仪与微处理器电连接。

实施本发明的有益效果在于：

实施本发明路面构造深度检测***，携带便捷、操作简单，生产成本低。

具体来说，激光扫描器安装在壳体下部，其用于向测试面发射并接受激光漫反射信号，从而实时获取反映路面构造深度的检测信号，并将检测信号实时传输到微处理器，微处理器安装在壳体的内部，其用于通过激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，根据空隙体积计算路面构造深度测试值，并将构造深度测试值转换为构造深度测定值，从而根据检测信号快速计算出路面构造深度。另外，操控界面及接线口组安装在壳体表面，方便检测人员进行具体操控、导出数据及充电。由于激光扫描器、微处理器、操作界面及接线口组分别安装在壳体下部、内部及上表面，且壳体体积较小，方便检测人员携带，且有效降低总体成本。

附图说明

图1是本发明路面构造深度检测***第一实施例的结构示意图；

图2是本发明路面构造深度检测***第一实施例的电连接关系图；

图3是本发明路面构造深度检测***第二实施例的结构示意图；

图4是本发明路面构造深度检测***的将构造深度测试值转换为构造深度测定值的流程图；

图5是本发明路面构造深度检测***的通过最小二乘法建立拟合曲线公式的流程图；

图6是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用滑槽和激光断面扫描仪时测试面构造深度为0.2mm的校准板；

图7是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用滑槽和激光断面扫描仪时测试面构造深度为0.4mm的校准板；

图8是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用滑槽和激光断面扫描仪时测试面构造深度为0.7mm的校准板；

图9是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用滑槽和激光断面扫描仪时测试面构造深度为1mm的校准板；

图10是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用三维激光扫描仪时测试面构造深度为0.2mm的校准板；

图11是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用三维激光扫描仪时测试面构造深度为0.4mm的校准板；

图12是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用三维激光扫描仪时测试面构造深度为0.7mm的校准板；

图13是本发明路面构造深度检测***的激光扫描器采用三维激光扫描仪时测试面构造深度为1mm的校准板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

图1是本发明路面构造深度检测***第一实施例的结构示意图。图2是本发明路面构造深度检测***第一实施例的电连接关系图。本发明路面构造深度检测***第一实施例包括壳体1、激光扫描器2、操控界面3、蓄电池4、接线口组5及微处理器6。激光扫描器安装在壳体1下部，操控界面3及接线口组5安装在壳体1表面，蓄电池4及微处理器6安装在壳体1的内部，微处理器6分别与激光扫描器2、操控界面3及蓄电池4电连接，接线口组5分别与蓄电池4及微处理器6电连接。激光扫描器2用于向测试面发射并接受激光漫反射信号。微处理器6用于根据激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，根据空隙体积计算路面构造深度测试值，并将构造深度测试值转换为构造深度测定值；接口线组5用于连接数据线路、电源线路及充电线路。

实施本发明路面构造深度检测***，携带便捷、操作简单，生产成本低。

具体来说，激光扫描器2安装在壳体1下部，其用于向测试面发射并接受激光漫反射信号，从而实时获取反映路面构造深度的检测信号，并将检测信号实时传输到微处理器6，微处理器6安装在壳体1的内部，其用于通过激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，根据空隙体积计算路面构造深度测试值，并将构造深度测试值转换为构造深度测定值，从而根据检测信号快速计算出路面构造深度。另外，操控界面3及接线口组5安装在壳体1表面，方便检测人员进行具体操控、导出数据及充电。由于激光扫描器2、微处理器6、操作界面3及接线口组5分别安装在壳体1下部、内部及上表面，且壳体体积较小，方便检测人员携带，且有效降低总体成本。

在图1中的本发明路面构造深度检测***第一实施例中，激光扫描器2包括滑槽21及激光断面扫描仪22。激光断面扫描仪22与滑槽21活动连接以使激光断面扫描仪22在滑槽21上水平滑动，激光断面扫描仪22与微处理器6电连接。

采用激光断面扫描仪，可以通过调节扫描范围调整测试面的大小，满足不同的测试需要。

需要说明的是，激光扫描器包括滑槽结构，其壳体相应为方体形状，以便将滑槽安装在壳体下部，并使得激光断面扫描仪在滑槽上滑动从而对路面进行激光断面扫描。方体形状壳体的长为400mm，宽为350mm，高为200mm。

微处理器6可以采用单片机。单片机集成了运算器、控制器、存储器及输入输出器等诸多部件，实现对激光漫反射信号的处理、数据存储等诸多功能。比如运算器可以根据预设激光测距算法对激光漫反射信号运算处理，从而得出特定空隙高度，进而计算出空隙体积。优选地，上述单片机可以采用的型号包括但不限于AT89C51。

图3是本发明路面构造深度检测***第二实施例的结构示意图。与第一实施例不同的是，第二实施例中激光扫描器2为三维激光扫描仪，三维激光扫描仪与微处理器6电连接。

采用三维激光扫描仪，结构简单，安装方便，成本较低。

需要说明的是，三维激光扫描仪为圆筒形状，其扫描测试面为圆形测试面，壳体也相应地为圆筒形状，方便安装三维激光扫描仪以及进行三维激光扫描。圆筒形壳体的底面直径为400mm，高为300mm。

下面对本发明路面构造深度检测***的具体结构、数据处理及运行过程等进行介绍，如无特别说明，以下介绍均适用于本发明路面构造深度检测***的第一实施例及第二实施例。

首先对通过激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积的过程进行说明。当激光扫描器2采用滑槽和激光断面扫描仪时，激光断面扫描仪扫描过程中发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到激光断面扫描仪中的接收器，从而计算目标点与激光断面扫描仪距离。根据该距离在自定义坐标系中获得测点的坐标，比如X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，则根据目标点与激光断面扫描仪距离可获取到上述坐标系中的坐标。然后激光断面扫描仪将漫反射信号传输给微处理器6，微处理器6通过后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，从而计算扫描面积内路面材料空隙体积，再根据空隙体积计算出路面材料颗粒表面以及路面材料颗粒之间的深度变化。

当激光扫描器2采用三维激光扫描仪时，三维激光扫描仪发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到三维激光扫描仪中的接收器，从而计算目标点与三维激光扫描仪距离。根据该距离在自定义坐标系中获得测点的坐标，比如X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，则根据目标点与扫描仪距离可获取到上述坐标系中的坐标。然后三维激光扫描仪将漫反射信号传输给微处理器6，微处理器6通过后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，从而计算扫描面积内路面材料空隙体积，再根据空隙体积计算出路面材料颗粒表面以及路面材料颗粒之间的深度变化。

根据空隙体积计算路面构造深度测试值的计算公式为：

其中，TD为路面构造深度测试值，V为空隙体积，S为测试面的面积。

需要说明的是，测试面的面积可以根据用户需要进行设定。比如，当激光扫描器采用激光断面扫描仪时，测试面的面积可以为0.09㎡，当激光扫描器采用三维激光扫描仪时，测试面的面积可以为π·0.025㎡。

图4是将构造深度测试值转换为构造深度测定值的流程图，其步骤包括：

S101、通过最小二乘法建立拟合曲线公式。

S102、根据拟合曲线公式将构造深度测试值转换为构造深度测定值。

国家现行规范没有本发明路面构造深度检测***的测试结果规定。根据《实验室资质认定评审准则》的要求“对于我国尚未建立计量基准的量值，应通过设备比对获得满意结果来提供溯源的证据”，为确保本发明路面构造深度检测***检测数据的准确性和有效性，可以在同等条件下对本发明路面构造深度检测***及手工铺砂法测定仪测试若干组数据，并对该两种设备的检测结果，进行相关性分析。

比对数据的分析可以采用线性拟合进行相关性分析，即采用最小二乘法进行相关性分析。下面对以现有规范的手工铺砂法测定仪数据为比对基准，求取相关关系式及相关系数的步骤进行说明。

图5是通过最小二乘法建立拟合曲线公式的流程图，其步骤包括：

S201、选取预设数量的测试面作为测试面集合。

S202、逐一获取测试面集合内每个测试面的激光满反射信号，以作为样本信号集合。

S203、逐一通过样本信号集合中的每个激光漫反射信号计算测试面内的空隙体积，并根据空隙体积计算路面构造深度测试值，形成样本深度测试集合。

S204、通过手工铺砂法对测试面集合中的每个测试面逐一进行检测，形成手工标准深度集合。

S205、根据样本深度测试集合及手工标准深度集合建立拟合曲线公式：

TD’＝aTD+b

其中，TD’为采用手工标准深度测定值，TD为构造深度测试值，a及b均为拟合曲线公式参数。

在获得上述构造深度测试值TD值与采用手工铺砂法测试的手工标准深度测定值TD’之间的相关关系式及相关系数，可将实测的构造深度测试值TD值换算为手工铺砂法构造深度TD’值。

壳体1上表面设有把手11。

把手11的设置方便检测人员携带本发明路面构造深度检测***。

壳体1上表面设有电量灯12，电量灯12与微处理器6电连接。

电量灯12用于显示不同的电量状态，比如电量高于预设电量阈值时，电量灯发出绿色光，否则发出红色光，以提醒检测人员采取措施防止因电量过低影响本发明路面构造深度检测***的使用。

接线口组5包括USB接口51、充电线接口52及电源线接口53，USB接口51及电源线接口53分别与微处理器6电连接，充电线接口52与所述蓄电池4电连接。

USB接口51用于连接数据线，以将微处理器中的数据导出到其他设备，比如电脑、手机、平板电脑等，以做进一步的分析或直接出具检测报告。

充电线接口52用于连接充电线路，以为蓄电池进行充电，防止蓄电池电量不足。

电源线接口53用于连接电源线，以为本发明路面构造深度检测***提供其他电源，比如室内电源，通过电源线路连接室内电源插口，无需使用蓄电池，保证在室外使用时，蓄电池有充足的电量。电源线接口对应的电源可以为12V的直流电源。

下面对本发明路面构造深度检测***的操作步骤进行说明。

首先，在测试路段选择测试点并确定测试面的面积，并将测试面及附近的路面打扫干净。

第二，将本发明路面构造深度检测***放置测试面的位置。打开电源开关，开机预热3分钟。输入相关试验信息。

第三，在测试面放置校准板进行测试校准，按操控界面3上的“校准”功能键，屏幕显示校准数据及传感器校准正常。

需要说明的是，校准板用于对本发明路面构造深度检测***的参数进行校正，减少实际检测时出现的误差。校准板可以包括多个构造深度的测试面。比如图6至图9是激光扫描器采用滑槽和激光断面扫描仪时的校准板，构造深度分别为0.2mm、0.4mm、0.7mm及1mm。又比如图10至图13是激光扫描器采用三维激光扫描仪时的校准板，构造深度分别为0.2mm、0.4mm、0.7mm及1mm。

第四，校准完成后，按操控界面3上的“开始”功能键，开始试验。

第五，微处理器6自动计算构造深度检测结果，并将测试数据显示于操控界面3上及保存与微处理器6连接的储存卡中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种路面构造深度检测***，其特征在于，包括壳体、激光扫描器、操控界面、蓄电池、接线口组及微处理器；

所述激光扫描器安装在所述壳体下部，所述操控界面及接线口组安装在所述壳体表面，所述蓄电池及微处理器安装在所述壳体的内部，所述微处理器分别与所述激光扫描器、操控界面及蓄电池电连接，所述接线口组分别与所述蓄电池及微处理器电连接；

所述激光扫描器用于向测试面发射并接受激光漫反射信号；

所述微处理器用于根据所述激光漫反射信号计算所述测试面内的空隙体积，根据所述空隙体积计算所述路面构造深度测试值，并将所述构造深度测试值转换为构造深度测定值；

所述接口线组用于连接数据线路、电源线路及充电线路。

2.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述激光扫描器包括滑槽及激光断面扫描仪；

所述激光断面扫描仪与所述滑槽活动连接以使所述激光断面扫描仪在所述滑槽上水平滑动，所述激光断面扫描仪与所述微处理器电连接。

3.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述根据空隙体积计算路面构造深度测试值的计算公式为：

其中，TD为所述路面构造深度测试值，V为所述空隙体积，S为测试面的面积。

4.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述将所述构造深度测试值转换为构造深度测定值的步骤包括：

通过最小二乘法建立拟合曲线公式；

根据所述拟合曲线公式将所述构造深度测试值转换为构造深度测定值。

5.如权利要求4所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述通过最小二乘法建立拟合曲线公式的步骤包括：

选取预设数量的测试面作为测试面集合；

逐一获取所述测试面集合内每个测试面的激光满反射信号，以作为样本信号集合；

逐一通过所述样本信号集合中的每个激光漫反射信号计算所述测试面内的空隙体积，并根据所述空隙体积计算所述路面构造深度测试值，形成样本深度测试集合；

通过手工铺砂法对所述测试面集合中的每个所述测试面逐一进行检测，形成手工标准深度集合；

根据所述样本深度测试集合及手工标准深度集合建立拟合曲线公式：

TD’＝aTD+b

其中，TD’为所述构造深度测定值，TD为所述构造深度测试值，a及b均为拟合曲线公式参数。

6.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述壳体上表面设有把手。

7.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述壳体上表面设有电量灯，所述电量灯与所述微处理器电连接。

8.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述接线口组包括USB接口、充电线接口及电源线接口，所述USB接口及电源线接口分别与所述微处理器电连接，所述充电线接口与所述蓄电池电连接。

9.如权利要求1所述路面构造深度检测***，其特征在于，所述激光扫描器为三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪与所述微处理器电连接。

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