[发明专利]基于深度相机的碎石封层质量检测装置

说明书

本发明型专利公开了一种同步碎石封层质量检测装置，对铺洒沥青碎石的碎石表面进行表面均匀度和表面平整度检测。包括有升降采集模块、数据处理模块、编码器采集模块、电源控制模块。其中封层表面检测主要是通过深度相机同步采集封层表面彩色图像和深度图像，对彩色图像和深度图像边缘检测、特征提取，检测封层表面的碎石分布质量，来衡定封层表面碎石铺洒均匀度，描述表面上的平整度；升降装置模块可通过工控机自动控制调整深度相机的横向和纵向位置，编码器采集模块可以实时记录获取图像位置，确定识别封层碎石铺洒质量的位置。本发明可以实时对封层表面的碎石铺洒状况进行检测，衡量了封层表面的铺洒情况，有利于衡量同步碎石封层施工质量。

技术领域

本发明型属于工程机械技术领域，涉及一种沥青路面养护时同步碎石封层表面碎石质量检测方法与装置。

背景技术

随着公路建设的快速发展以及科技的进步，同步碎石封层技术作为一种经济、高效、快速的路面养护技术，在公路工程中得到了广泛的应用。同步碎石封层是用同步碎石封层车将碎石及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上，通过胶轮压路机或自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层，主要作为路面表处层使用。

碎石封层表面沥青和碎石颗粒融合互相嵌入的均匀度与表面的平整度会严重影响路面整体受力及沥青面层的抗剪能力，进而影响道路的使用寿命。现有技术通过沥青用量和碎石用量来衡量同步碎石封层的施工质量，而不能描述同步碎石封层铺洒时的均匀性和压路机碾压后的平整度，因此只通过沥青和碎石用量的多少来衡量碎石封层的质量还远远不够。

发明内容

本发明型的目的是提供一种同步碎石封层质量检测装置，对铺洒和压实之后的碎石均匀度和平整度进行检测，并提高检测精度。

为实现上述目的，本发明型的主要内容为：

一种基于深度相机的碎石封层质量检测装置，包括有自动控制升降采集模块、图像处理模块、编码器采集模块、电源控制模块，可以通过铰链连接机构连接在同步碎石封层车或胶轮压路机后，保证在施工中实时检测碎石封层的施工质量。

自动控制升降采集模块包含两个深度相机、采集卡和自动控制升降装置。

在检测装置后方布置两个深度相机，利用深度相机来获取碎石封层的图像。深度相机与普通的工业相机如线相机或面相机，最大的不同是深度相机是一种3D相机，普通的工业相机拍摄的图像能看到相机视角内的所有物体并记录下来，但是其所记录的数据并不包含这些物体像素距离相机的距离。我们仅仅只能通过图像的语义分析来判断哪些物体离我们比较远，哪些比较近，但是并没有确切的数据。而深度相机则不仅会获得物体的彩色图像，也会根据不同的测距原理获取物体距离相机的深度信息。在这里采用深度相机来获取碎石封层表面的彩色图像和深度图像，封层表面的深度图像数据即为封层表面图像上每像素点距离相机所在水平面的距离。

在碎石封层表面的工作环境下，因为光照和检测精度的影响，选用因特尔公司的realsense D435i深度相机，其工作原理是基于双目视觉三角形法来获得碎石封层表面距离相机的深度数据。Realsense D435i的获取彩色图像和深度图像最大分辨率为1920x1080，帧率最大为30HZ图像，最大视野为70°x 42.5°，在0.2m～4m的范围内获取的深度数据精度在1mm范围内，配备全局快门和宽视野，非常适合用于在快速移动的场景中捕获深度数据。

自动升降装置后方布置的两个深度相机，有交叉重叠区域，利用特征匹配算法把封层表面彩色图像拼接，获取更宽广的碎石封层表面图像。

自动升降装置主要由升降电机控制装置、升降梯形丝杠装置、升降梯形推座装置组成。电机控制装置通过伺服电机自动控制主动齿轮转动，进而带动从动轮和升降丝杠转动，可以按需要调节升降梯形推座，即调节两个深度相机距离碎石封层表面的位置。