[发明专利]激光标线断面扫描面平整度的方法和面平整度仪

说明书

技术领域

本发明涉及路面检测领域，特别是路面的平整度检测。

背景技术

路面平整度是指路表面纵向的凹凸量的偏差值，主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。

所有路面--包括普通道路、广场、飞机跑道、公路特别是高速公路车道路面的路面质量水平的重要指标。路面平整度不仅影响行车效率，还影响舒适和安全。路面平整度的物理含义，是路面高程变化，凹凸起伏的程度，是一种引起车辆颠簸和使乘车人感到不舒适的路面粗糙度。

各国基于不同的基点发展了不同原理的评价和测量方法，我国基于路面高程起伏基点早期开发了三米尺直接沿路测量凹凸变化，统计而得到标准偏差。美国则以人感受舒适度为基点开发了颠簸累集仪。国际上为统一各国不同的评价方法和指标提出以路面高程变化为基础，考虑车人感受的理想化的四分之一车辆模型，定义了国际平整度指标IRI。并实验证明和各国的现行指标都有良好的相关性，可方便转换。在工程实现上采用了车载三角测距为基础的激光高程传感器沿路采集纵断面高程并用加速度传感器修正载车平台自身上下运动，以得到路面自己的高程变化。代入国际公认的计算程序得到IRI。这一由理想化的四分之一车辆模型理论和国际统一的计算程序的路面技术指标已为国际公认，并用现代激光传感器技术得以实现。

上述方法在长期应用中发现仍存在很多问题。

现在平整度仪标定都认可源头数据是路面客观断面高程曲线。用公认水准线为基测量路面得到的高程曲线是客观可信的，但由于路面和水平面有倾斜和低频弯曲，按国际公认数据处理方法要滤去低频弯曲与倾斜趋势项才能得到国际平整度计算要求的路面基高程起伏曲线，而现技术加速度传感器只能很短的在测量段形成计算基准，由于加速度传感器的多因素敏感，使计算基准并不标准，产生低速限制与弯道数据异常的问题，其中检测速度限制不能小于23公里/小时。

另外，现有技术的模型过于理想。一台四轮车辆与二维路面作用随路面高程起伏而上下颠簸，从而影响人的舒适度，这是一个二维面上的三维问题，而国际上却将车辆理想化为只有一个车轮的模型即四分之一车辆模型，过于简单。

最后，现有技术一次只能测量一个纵断面的平整度值，无法获得路面整体的平整度的分布情况，而实际情况下相同路段不同纵断面的平整度差别巨大，因此，想要获得路面整体平整度需要重复多次试验或者在移动平台上增加仪器以同时测量不同纵断面，上述方法或者繁琐、或者价格昂贵。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光标线断面扫描平整度的方法和面平整度仪，用于快速准确获得路面的平整度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种激光标线断面扫描平整度的方法，包括以下步骤：

对待测路面进行区域划分，包括位于路面中间的轮迹带区以及位于轮迹带区外侧的边带区，其中轮迹带区为目标测量区域；

向待测路面斜投平行于待测路面横向的激光，形成横跨待测路面横向的激光标线；

一激光标线图像采集装置沿待测路面纵向以断面扫描的方式采集路面激光标线图像，扫描过程中以水平面为测量和校正基准；

根据采集到的路面激光标线图像，获得各个纵断面的高程曲线；

利用某一纵断面的高程曲线获得该纵断面的平整度；计算整个待测路面所有纵断面的平整度的加权平均值作为轮迹带区的平整度。

进一步的，在本发明中，包括一个轮迹带区和两个边带区，所述轮迹带区和边带区均为矩形路面，其中轮迹带区对称分布于道路纵向中心线两侧，两两边带区对称分布于轮迹带区的外侧。

进一步的，在本发明中，采集路面激光标线图像时，所述图像采集控制装置的光轴与激光轴共面，且二者夹角大于45°。相比于之前采用加速度传感器修正激光测距这一间断纵断面测量的方法，本发明是对待测路面利用断面三维重构方法进行测量，本方法更加直观可靠。

进一步的，在本发明中，断面扫描时，所述横向间隔取1/50～1/200的待测路面的横向长度。在待测路面形成50～200个纵断面，同时扫描获得这些纵断面的高程曲线，可以对整个待测路面的平整度分布情况实现一次性测量。从获得较高的计算精度的上看，在纵向间隔的取值与横向间隔相同最佳，但为了与国际平整度统一，故本发明按照国际平整度纵断面数据间隔要求，所述纵向间隔取250mm。