專利名稱：路面缺陷檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種路面缺陷和路面狀態(tài)檢測技術(shù)，尤其是涉及一種針對浙青高 速公路等路面施工質(zhì)量進行監(jiān)測的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外對高速公路等浙青路面或其他路面的路面缺陷進行監(jiān)測時，常采用 “人工目視檢測法”或“基于紅外熱差的路面透水性評估及配套養(yǎng)護技術(shù)”等對路面缺陷進 行快速檢測和評估?！盎诩t外熱差的路面透水性評估及配套養(yǎng)護技術(shù)”所采用的核心儀器為紅外測 溫儀(或稱紅外點測溫儀)，其路面缺陷檢測系統(tǒng)將若干臺紅外測溫儀并排固定在檢測車 輛尾部，在汽車行進過程中通過距離傳感器觸發(fā)紅外點測溫儀工作，采集高速公路等路面 監(jiān)測范圍內(nèi)的溫度數(shù)值，通過多點溫度值形成溫度曲線，再由溫度差異曲線模擬形成路面 熱差(溫度差)圖譜，作為路面的檢測數(shù)據(jù)，進而判斷路面的損壞情況。紅外測溫儀是一種利用安裝在其內(nèi)的光電探測器探測物體表面溫度的儀器，其由 光電探測器發(fā)射紅外線光束，此發(fā)射光束在碰到物體表面后反射回來，再聚焦在到光電探 測器上。因為相較前述發(fā)射光束而言，返回的光束所攜帶的紅外熱能視所述物體的材質(zhì)和 表面狀態(tài)的不同而有程度不同的能量損失，該光電探測器接收所返回的紅外線光束的能量 并將其轉(zhuǎn)換為相應的電信號，該電信號再被換算為被測目標的溫度值。由于紅外測溫儀被用來對物體表面的某個點位置處的溫度進行逐一測量，因此理 想的情形是將發(fā)射光束聚焦到物體表面的一個點處，這樣測得的溫度才是最精確的該點溫 度。然而，由于光束的散射現(xiàn)象，從光電探測器發(fā)射的光束在經(jīng)過一定距離而最終接觸到物 體表面時，已經(jīng)不是射到一個點上，而是變成一塊區(qū)域，此區(qū)域的面積大小顯然與光電探測 器與被測物體的距離(即測溫距離)成正比。因此紅外測溫儀實際測得的溫度是一塊區(qū)域 的平均溫度。而且，紅外測溫儀雖然能通過一次或多次測量而給出被測物體某些點(或區(qū)域) 處的溫度，其并不能提供被測物體的直觀的圖像或提供能夠體現(xiàn)被測物體的結(jié)構(gòu)特征的紅 外熱圖，因而現(xiàn)有技術(shù)的這種基于紅外測溫儀的路面缺陷檢測方式由于沒有真實的現(xiàn)場圖 像做參考，檢測結(jié)果不夠直觀，對路面缺陷的判斷、定位和分析都很困難，容易造成漏測或 誤測，不能滿足實際檢測評估需要。例如，專利號為200420041784的專利文獻“紅外路面溫度測試儀”就公開了這樣 一種路面缺陷檢測系統(tǒng)，其利用紅外測溫儀采集浙青路面溫度，根據(jù)溫度差異形成熱差圖 譜，從定量、定性和定位三方面評估路面的透水區(qū)域。主要工作原理是由于路面密實度、透 水率存在不一致性，導致雨后結(jié)構(gòu)層內(nèi)含水量的不同，經(jīng)過日照水分蒸發(fā)帶走熱量，使路面 呈現(xiàn)不同的溫度反映，通過對熱差圖譜的分析可以判定密實度的差異。由于此系統(tǒng)的核心檢測設(shè)備采用的是紅外測溫儀，其工作原理決定了它只能測溫 不能成像，所以不能直觀地反映被測物體的熱分布圖像；又由于紅外測溫儀檢測出的紅外數(shù)字信號是與測溫距離成正比的一塊區(qū)域(被測區(qū)域)面積的平均溫度，所以其測溫結(jié)果 的精確性存在一定誤差；再者，由于紅外測溫儀所測溫度數(shù)值是點數(shù)據(jù)(最多也只是一小 塊區(qū)域的紅外數(shù)字信號，基于路面檢測的精度要求此區(qū)域還不能太大)類型，所以單個紅 外測溫儀的檢測面積非常有限，即使在一臺檢測車輛上加裝多臺紅外測溫儀，一次最多也 只能監(jiān)測一條車道，因此其要想實現(xiàn)對多車道路面的全面檢測肯定是即費時又費力，例如， 上述專利申請的說明書在對其附圖1的說明中稱“圖譜區(qū)按照溫度差形成的熱差圖譜， 偏紅表示高溫區(qū)、偏蘭表示低溫區(qū)，每次檢測一個車道”，可知其也僅僅只能實現(xiàn)對單車道 的檢測。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于紅外成像技術(shù)的路面缺陷 檢測系統(tǒng)，其利用紅外熱成像技術(shù)快速、直觀地檢測高速公路等浙青路面或其他路面的缺 陷，為相關(guān)道路滲水、裂縫、坑槽、松散、層間脫落等缺陷的保養(yǎng)維修提供準確的技術(shù)依據(jù)。為了達到上述目的，本實用新型提供一種基于紅外成像技術(shù)的路面缺陷檢測系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括檢測車輛，在被檢測路面上行駛；云臺，設(shè)置在該檢測車輛上，該云臺相對 于該檢測車輛進行水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)；紅外熱像儀，可拆卸地設(shè)置在該云臺上，該紅外熱 像儀用于拍攝所述被檢測路面的紅外熱圖，并輸出與該被檢測路面的包含有溫度數(shù)值的紅 外熱圖相關(guān)的紅外熱圖數(shù)字信號；主控制器，設(shè)置在該檢測車輛上并分別與該云臺和該紅 外熱像儀連接，控制該紅外熱像儀的拍攝動作，以及控制該云臺的水平旋轉(zhuǎn)角度和豎直旋 轉(zhuǎn)角度，并將該紅外熱像儀輸出的紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡傳輸?shù)募t外數(shù)字 信號；以及數(shù)據(jù)處理器，生成對所述紅外熱像儀的控制信號并將其輸出至該主控制器，以及 接收所述紅外數(shù)字信號并對其進行分析和處理，以確定所述被檢測路面的缺陷類型及缺陷 的定位位置。根據(jù)本實用新型的實施例，該主控制器包括USB信號轉(zhuǎn)換板，將與該紅外熱像儀 拍攝的包含有溫度數(shù)值的紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為USB信號；USB接口，接收和傳送所述 USB信號；以及數(shù)據(jù)分析和控制模塊，將來自該USB接口的USB信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡傳 輸?shù)乃黾t外數(shù)字信號病將其通過網(wǎng)線實時發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理器，根據(jù)來自該數(shù)據(jù)處理器 的測距信號產(chǎn)生熱像儀控制信號，并將所述熱像儀控制信號發(fā)送至該紅外熱像儀以控制該 紅外熱像儀的拍攝動作，以及根據(jù)來自該數(shù)據(jù)處理器的云臺控制信號產(chǎn)生云臺驅(qū)動信號， 并將所述云臺驅(qū)動信號發(fā)送至該云臺以控制該云臺的水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本實用新型的實施例，該云臺包括主體機座，固定安裝在該檢測車輛上；豎 直驅(qū)動電機，設(shè)置在該主體機座中；豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè)置在該主體機座上并與該豎直驅(qū)動電 機聯(lián)動，從而進行豎直旋轉(zhuǎn)；水平驅(qū)動電機，設(shè)置在該主體機座中；以及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè) 置在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上并與該水平驅(qū)動電機聯(lián)動，從而進行水平旋轉(zhuǎn)，同時該水平旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的帶動下一起進行豎直旋轉(zhuǎn)；以及固定支架，設(shè)置在該水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 上，可拆卸地固定該紅外熱像儀的機身。根據(jù)本實用新型的實施例，該數(shù)據(jù)處理器包括數(shù)據(jù)輸入接口，接收來自該主控制 器的紅外數(shù)字信號；數(shù)據(jù)分析模塊，應用路面缺陷分析軟件對來自數(shù)據(jù)輸入接口的紅外數(shù) 字信號進行截圖處理和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)處理后數(shù)據(jù)來確定被檢測路面上的缺陷類型、缺陷定位位置；以及存儲模塊，將所述處理后數(shù)據(jù)及確定結(jié)果存儲其中。根據(jù)本實用新型的實施例，該數(shù)據(jù)處理器還包括顯示模塊，與該數(shù)據(jù)分析模塊連 接并直觀顯示被檢測路面的紅外熱圖、紅外數(shù)字信號、缺陷類型、缺陷定位位置及建議處置 方案。根據(jù)本實用新型的實施例，該數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸入接口通過RJ45標準網(wǎng)絡接 口與該主控制器進行數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡通信。根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)還包括測距裝置，設(shè)置在該檢測車輛的車輪 上，該測距裝置與該數(shù)據(jù)處理器連接，該數(shù)據(jù)處理器接收來自該測距裝置的車速脈沖信號 并將其換算成測距信號，再將所述測距信號輸出至該主控制器，使得該主控制器根據(jù)所述 測距信號來生成熱像儀控制信號，以控制該紅外熱像儀的拍攝動作。根據(jù)本實用新型的實施例，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)傳送裝置，分別與該主控制器和該 數(shù)據(jù)處理器連接，以進行兩者之間的網(wǎng)絡通信。根據(jù)本實用新型的實施例，該數(shù)據(jù)傳送裝置是通過網(wǎng)線與該主控制器和該數(shù)據(jù)處 理器連接的路由器。上述本實用新型的技術(shù)方案具有如下有益效果①、將紅外熱成像等信息采集技術(shù)與圖像紅外數(shù)字信號處理等技術(shù)相結(jié)合，采用 非接觸的圖像拍攝實現(xiàn)對浙青高速公路等面的快速檢測；該系統(tǒng)的操作靈活性大，紅外攝 像不受云、雨、霧天氣影響，紅外成像清晰，單幀圖像采集時間僅為7ms。由于是熱成像檢測， 所拍攝到的缺陷細節(jié)能更清晰顯示，使缺陷判斷更加直接。②、利用最先進的傳感技術(shù)觸發(fā)，等距或等間隔向溫度監(jiān)測裝置傳達信號，確保圖 像拍攝的連續(xù)性。③、將紅外數(shù)字信號進行分析處理并進行管理，生成分析報告，及時發(fā)現(xiàn)路面缺陷 隱患，改善了現(xiàn)有的高速浙青公路養(yǎng)護技術(shù)。

圖1為本實用新型的路面缺陷檢測系統(tǒng)的方框圖圖2為圖1所示的路面缺陷檢測系統(tǒng)的各部件連接關(guān)系示意圖圖3為根據(jù)本實用新型實施例的路面缺陷檢測系統(tǒng)的工作流程圖圖4為根據(jù)本實用新型一個實施例的云臺結(jié)構(gòu)示意圖圖5為根據(jù)本實用新型一個實施例的路面缺陷檢測系統(tǒng)的安裝位置示意圖圖6為根據(jù)本實用新型另一實施例的路面缺陷檢測系統(tǒng)的安裝位置示意圖其中，附圖標記說明如下1-檢測車輛[0031]2-云臺[0032]21-主體機座[0033]22-豎直驅(qū)動電機[0034]23-豎直驅(qū)動機構(gòu)[0035]24-水平驅(qū)動電機[0036]25-水平驅(qū)動機構(gòu)[0037]26-固定支架3-紅外熱像儀4-主控制器41-USB信號轉(zhuǎn)換板42-USB 接口43-數(shù)據(jù)分析和控制模塊5-數(shù)據(jù)處理器51-數(shù)據(jù)輸入接口52-數(shù)據(jù)分析模塊53-存儲模塊54-顯示模塊6-測距裝置7-數(shù)據(jù)傳送裝置
具體實施方式
為了使本實用新型的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實 施例和附圖，對本實用新型的實施例做進一步詳細地說明。在此，本實用新型的示意性實施 例及其說明僅用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。隨著高速公路的快速發(fā)展和修建里程的不斷增加，結(jié)構(gòu)選型愈加重視，對施工工 藝和施工質(zhì)量的控制也越來越嚴格，但一些路段在通車一、兩年后會出現(xiàn)如路面透水、裂 縫、坑槽、車轍網(wǎng)裂、唧漿、橋面破損等損壞，這不僅大大降低了高速公路的安全、快速、舒適 行車的使用功能，還增加了公路養(yǎng)護成本。一般情況下，浙青路面的損壞可以分為兩類一類是結(jié)構(gòu)性損壞，包括路面結(jié)構(gòu)整 體或其中某一個或幾個組成部分的破壞，使路面達到不能承受預定的車輛荷載；另一類是 功能性損壞，它也有可能并不伴隨有結(jié)構(gòu)性損壞而發(fā)生，但由于平整性、抗滑能力等因素的 下降，使其不再具有預定的使用功能，從而影響行車質(zhì)量。功能性破損一般是表面性的，易于識別，其破損原因也比較清楚。主要有以下幾 種局部細狀裂縫、波浪擁包、泛油、剝落、麻面和磨光。這些破損主要是導致道路的服務水 平下降，與路面結(jié)構(gòu)性能一般沒有直接關(guān)系。對于功能性損壞，可以通過整修、養(yǎng)護或罩面 使面層的功能得到恢復。結(jié)構(gòu)性破損主要是由于路面各層內(nèi)在的某些結(jié)構(gòu)性缺陷以及載荷的應力增大所 引起，其結(jié)果反映到路面上就是各種形狀的裂縫、變形和位移等破壞。主要有以下幾種龜 裂、網(wǎng)裂、縱橫向裂縫、沉陷、坑槽、唧漿、修補損壞、松散和車轍。這些破損不僅導致道路的 服務水平下降，而且還路面結(jié)構(gòu)承載力明顯衰降，破損加劇，最終導致路面破壞。對于結(jié)構(gòu) 性損壞，通常需對道路進行徹底的翻修。此外，基層類型、面層結(jié)構(gòu)、荷載類型、氣候以及施工過程、鋪筑效果等都會影響路 面的損壞類型。例如在一些斷級配粗糙抗滑結(jié)構(gòu)的浙青表面層中，往往會由于鋪筑層較厚 而引發(fā)透水、滯留水等早期水損害性破壞；在溫差很大或者氣溫很低的氣候條件的地區(qū)，浙 青路面會因溫度應力產(chǎn)生橫向或縱向裂縫，這些裂縫又通常在車輛作用下引發(fā)折斷和碎裂[0056]在明確上述路面損壞類型的基礎(chǔ)上，就可以有針對性地對路面病害進行檢測治 理。由于目前常用的檢測手段存在著檢測效率低、覆蓋面窄、代表性差、成本高以及破壞路 面等諸多弊端。因此，繼續(xù)開展快速、簡便、有效的公路無損檢測技術(shù)已勢在必行。紅外熱像儀被廣泛應用于工業(yè)或民用檢測領(lǐng)域，基于紅外檢測技術(shù)來拍攝物體的 紅外熱圖、檢測物體的位置及工作狀態(tài)等，并可以從中獲取被拍攝物體的紅外數(shù)字信號。紅外熱像儀的工作原理決定了它即能成像又能測溫，也就是說在滿足了紅外點測 溫儀的測溫功能外，還能呈現(xiàn)出被測物體的紅外熱分布圖像，并且在該紅外熱分布圖像中 包含被測物體的每一點的準確的紅外數(shù)字信號，因此檢測結(jié)果準確直觀，易于對故障隱患 點進行快速判斷。由于紅外熱像儀的光學機理與攝像機相近，它可以通過調(diào)節(jié)鏡頭的視場 角來變換被測物體的面積范圍，如果將紅外熱像儀架設(shè)在檢測車輛頂部，足以同時檢測到 高速公路的4個車道的全部路面。所以，使用紅外熱像儀來檢測路面缺陷是具有非常良好 的應用前景的。本實用新型的基于紅外成像技術(shù)的路面檢測系統(tǒng)是一種能夠滿足上述要求的公 路無損檢測新技術(shù)和手段。通過對所形成的紅外熱圖分析，診斷出公路病害，就可開展對病 害破損原因的調(diào)查、研究，提出切實可行的預防性養(yǎng)護方案，進而提高道路修建質(zhì)量，延長 道路使用壽命，真正做到“預防為主，防治結(jié)合”。紅外熱成像檢測技術(shù)主要通過采集雨后浙青高速公路等面溫度，根據(jù)溫度差異形 成的紅外熱圖，從定量和定性兩方面評估路面的透水性和損害情況。如針對龜裂、網(wǎng)裂、沉 陷等結(jié)構(gòu)性破損，由于開裂滲水，會和其他正常路面存在一定的溫度差異，在紅外熱圖上則 呈現(xiàn)出網(wǎng)狀或條紋狀的低溫線，根據(jù)溫度差異情況，能大致判斷出路面的損壞情況，進而采 取適當?shù)男扪a方式。而針對功能性破損如波浪擁包、泛油、麻面和磨光等，則通過軟件系統(tǒng) 對差異數(shù)據(jù)的分析，形成分析報告，存檔備案，通過對備案的紅外熱圖積累對比，分析軟件 最后就能分析出路面的缺陷類型。如圖1所示，為本實用新型的基于紅外成像技術(shù)的路面缺陷檢測系統(tǒng)的方框圖。 該系統(tǒng)包括檢測車輛1，以相對均勻的時速在被檢測路面上行駛；云臺2，設(shè)置在該檢測車 輛1上，該云臺2可相對于該檢測車輛1進行水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)；紅外熱像儀3，可拆卸 地設(shè)置在該云臺2上，該紅外熱像儀3用于拍攝所述被檢測路面的紅外熱圖，并輸出與該 被檢測路面的包含有溫度數(shù)值的紅外熱圖相關(guān)的紅外熱圖數(shù)字信號(14位數(shù)字信號)；主 控制器4，設(shè)置在該檢測車輛1上并分別與該云臺2和該紅外熱像儀3連接，用以控制該紅 外熱像儀2的拍攝動作，其中所示拍攝動作具體包括拍攝起始時間、結(jié)束時間、拍攝觸發(fā)時 機、鏡頭調(diào)焦及拍攝范圍等，以及控制該云臺2的水平旋轉(zhuǎn)角度和豎直旋轉(zhuǎn)角度，并將該紅 外熱像儀3輸出的紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡傳輸?shù)募t外數(shù)字信號；以及數(shù)據(jù) 處理器5，用以生成并輸出對所述紅外熱像儀3的控制信號，以及用以接收所述紅外數(shù)字信 號并對其進行分析和處理，以確定所述被檢測路面的缺陷類型及缺陷的定位位置。在如圖2所示的實施例中，該主控制器4可包括USB信號轉(zhuǎn)換板41，用以接收來 自紅外熱像儀3的紅外熱圖數(shù)字信號并將其轉(zhuǎn)換為USB信號；USB接口 42，用以傳送所述 USB信號；以及數(shù)據(jù)分析和控制模塊43，應用Irsever軟件將來自USB接口 42的USB信號 轉(zhuǎn)換為能夠通過RJ45標準網(wǎng)絡接口傳輸?shù)募t外數(shù)字信號并將其通過網(wǎng)線實時發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器5，根據(jù)來自數(shù)據(jù)處理器5的測距信號產(chǎn)生熱像儀控制信號，并將所述熱像儀控制信 號發(fā)送至該紅外熱像儀3以控制該紅外熱像儀3的拍攝動作，以及根據(jù)來自數(shù)據(jù)處理器5 的云臺控制信號產(chǎn)生云臺驅(qū)動信號，并通過485串口將所述云臺驅(qū)動信號發(fā)送至云臺2以 控制該云臺2的水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)。該主控制器4例如可以AMD LX700芯片具體實現(xiàn)，或者也可以采用能夠滿足該主 控制器4的上述功能的其他類型的芯片。該主控制器4與該紅外熱像儀3 —起整體設(shè)置在 一個防護罩內(nèi)。其中，數(shù)據(jù)分析和控制模塊43在運行IRsever軟件后，可以將接收到的來自紅外 熱像儀3的14位紅外數(shù)字信號(USB信號)轉(zhuǎn)換成RJ45標準網(wǎng)絡信號，再發(fā)送給數(shù)據(jù)處理 器5進行處理；數(shù)據(jù)處理器5發(fā)送的控制信號(例如機芯調(diào)焦、擋片、云臺轉(zhuǎn)動等熱像儀控 制信號和云臺驅(qū)動信號)通過RJ45標準網(wǎng)絡發(fā)送至該主控制器4，該主控制器4收到所述 控制信號和驅(qū)動信號后可以發(fā)送USB信號，驅(qū)動紅外熱熱像儀的熱成像機芯進行一系列調(diào) 焦等動作，還可以通過485串口控制云臺2，使得該云臺2可以進行一定角度范圍內(nèi)的水平 和豎直旋轉(zhuǎn)。在如圖4所示的實施例中，云臺2包括主體機座21，固定安裝在該檢測車輛1 上；豎直驅(qū)動電機22，設(shè)置在該主體機座21中；豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23，設(shè)置在該主體機座21上 并與該驅(qū)動電機22聯(lián)動，以實現(xiàn)豎直旋轉(zhuǎn)；水平驅(qū)動電機M，設(shè)置在該主體機座21中；水 平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)25，設(shè)置在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23上并與該水平驅(qū)動電機M聯(lián)動，以實現(xiàn)水平旋 轉(zhuǎn)，同時該水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)25在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23的帶動下可以一起進行豎直旋轉(zhuǎn)(此時 其自身的旋轉(zhuǎn)已經(jīng)不是水平旋轉(zhuǎn)，而是傾斜旋轉(zhuǎn))，以及固定支架26，設(shè)置在該水平旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)25上，用以可拆卸地固定該紅外熱像儀3的機身。所述豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)23的旋轉(zhuǎn)速度可以為3-5° /S，優(yōu)選為4° /S，豎直旋轉(zhuǎn)的角 度范圍為10-90°。所述水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)25的旋轉(zhuǎn)速度可以為6-12° /S，優(yōu)選為9° /S，水 平旋轉(zhuǎn)的角度范圍為0-355°。該云臺2還可具備自動掃描與自動巡航功能。該云臺2還可包括網(wǎng)路通信功能，其通信協(xié)議包括Pelco-P、Pelco-D, YAAN、行業(yè) 標準等多協(xié)議，波特率可選。在該云臺2的主體機座21內(nèi)還可設(shè)置加熱器，當天氣寒冷時，為了保證云臺2內(nèi) 的各部件的正常運行，該加熱器用于對主體機座21內(nèi)的環(huán)境進行加熱，例如其在8°C 士5°C時開啟，在20°C 士5°C時關(guān)閉。在一個實施例中，數(shù)據(jù)處理器5可由筆記本電腦實現(xiàn)，該筆記本電腦可以置于檢 測車輛1內(nèi)，也可以置于檢測車輛1外某處，例如設(shè)置在某個工作站內(nèi)并以無線網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù) 據(jù)處理器5與主控制器4的遠程通信。 該數(shù)據(jù)處理器5可包括數(shù)據(jù)輸入接口 51，接收來自主控制器4的紅外數(shù)字信號； 數(shù)據(jù)分析模塊52，應用路面缺陷分析軟件對來自數(shù)據(jù)輸入接口 51的紅外數(shù)字信號進行截 圖處理和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)處理后數(shù)據(jù)來確定被檢測路面上的缺陷類型、缺陷定位位置和建 議處置方案等；以及存儲模塊53，將處理后數(shù)據(jù)及確定結(jié)果存儲其中，以待后續(xù)的進一步整理。 該數(shù)據(jù)處理器5還可包括顯示模塊M，用以直觀顯示被檢測路面的紅外熱圖、紅外數(shù)字信號、缺陷類型、缺陷定位位置及建議處置方案等。數(shù)據(jù)處理器5的數(shù)據(jù)輸入接口 51可通過RJ45標準網(wǎng)絡接口與主控制器4連接， 以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡通信。在一個實施例中，本實用新型的路面缺陷檢測系統(tǒng)還可包括測距裝置6，設(shè)置在該 檢測車輛1的車輪上，該測距裝置6與該數(shù)據(jù)處理器5連接并輸出車速脈沖信號至該數(shù)據(jù) 處理器5，該數(shù)據(jù)處理器5將所述車速脈沖信號換算成測距信號并將其發(fā)送至主控制器4， 使得該主控制器4根據(jù)所述測距信號而產(chǎn)生熱像儀控制信號，從而控制該紅外熱像儀3的 拍攝動作。其中，該測距裝置6例如可以是測量車輛的輪胎轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器，也可以是能 夠滿足車輛測距功能的其他類型的測距裝置。所述數(shù)據(jù)處理器5根據(jù)霍爾感應器傳送過來的脈沖信號，換算出檢測車輛1的車 速和行程，用戶需要根據(jù)實際情況對數(shù)據(jù)處理器5中的路面缺陷分析軟件進行設(shè)定，給出 每次相隔的預定距離(米)來觸發(fā)紅外熱像儀3進行北側(cè)路面的紅外熱圖拍攝，每次車輛 行駛過該預定距離后，路面缺陷分析軟件自動將從該主控制器4發(fā)送過來的紅外數(shù)字信號 截圖，并分析圖像上是否有路面缺陷表象，如果有，則自動將所在路段及缺陷表象記錄在數(shù) 據(jù)處理器5的存儲模塊(筆記本電腦的硬盤)中，以待后期整理。在一個實施例中，本實用新型的路面缺陷檢測系統(tǒng)還可包括數(shù)據(jù)傳送裝置7，其可 以是分別通過網(wǎng)線與該主控制器4和該數(shù)據(jù)處理器5連接的路由器，通過該路由器實現(xiàn)主 控制器4與數(shù)據(jù)處理器5之間的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡通信。其中所述數(shù)據(jù)傳送包括接收從主控 制器4輸出的所述紅外數(shù)字信號并將其發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理器5，接收來自數(shù)據(jù)處理器5的測 距信號和云臺控制信號并將其傳送至該主控制器4，所述網(wǎng)絡通信包括用由用戶直接從數(shù) 據(jù)處理器5發(fā)送紅外熱像儀控制指令和/或云臺控制指令給該主控制器4。在一個實施例中，本實用新型的路面缺陷檢測系統(tǒng)采用了使用RJ45標準網(wǎng)絡接 口的一線通技術(shù)進行主控制器4和數(shù)據(jù)處理器5之間的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡通信。由于系統(tǒng)采用先進的計算機壓縮技術(shù)與網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，只需通過RJ45標準以太 網(wǎng)通信接口，用一根網(wǎng)線就能實現(xiàn)主控制器4和數(shù)據(jù)處理器5之間的控制信號的網(wǎng)絡通信 及紅外圖像及溫度數(shù)據(jù)的時實傳送、記錄與分析處理，以及針對故障現(xiàn)的自動報警等，其全 部數(shù)據(jù)(紅外熱圖、溫度數(shù)據(jù)、控制命令等)都是以數(shù)字格式進行傳送，大大減小了系統(tǒng)布 線的復雜程度，降低了系統(tǒng)的布線成本，提高了數(shù)據(jù)傳送的可靠性和故障分析的準確性，增 強了溫度分析和計算的靈活性。本實用新型的路面缺陷檢測系統(tǒng)的基本工作原理是在檢測車輛行走過程中，基 于安裝在檢測車輛的輪胎上的測距裝置(霍爾傳感器)6所得到的測距信號，每過一定距離 (例如為2米)發(fā)送一個觸發(fā)信號，觸發(fā)檢測車輛上的紅外熱像儀3拍攝被檢測路面的某段 區(qū)域(該區(qū)域的長度例如為2米，寬度為標準車道寬度)的帶紅外數(shù)字信號的紅外熱圖，再 經(jīng)過數(shù)據(jù)處理器5上的數(shù)據(jù)分析模塊52及安裝其上的路面缺陷分析軟件來對熱圖及其上 的溫度數(shù)據(jù)進行分析處理，根據(jù)分析和處理結(jié)果繪制該區(qū)域的路面溫度分布圖譜，然后再 重復以上操作，循環(huán)往復，從而得到全部被檢測路面的連續(xù)的路面溫度分布圖譜和全部溫 度數(shù)據(jù)，用定量和定性方法直觀地反映被檢測路面的缺陷情況，為路面維修提供可視的圖 像與數(shù)據(jù)。[0081]
以下結(jié)合附圖3來具體描述本實用新型的基于紅外成像技術(shù)的路面缺陷檢測系 統(tǒng)所采用的路面檢測方法。所述路面缺陷檢測方法包括以下步驟Si)將紅外熱像儀3通過云臺2架設(shè)在檢測車輛上(考慮到熱像儀拍攝的視場角 與所需高度問題，檢測車輛1 一般采用如圖5-圖6所示的車頭、車尾部位距離地面較高的 工具車，方便熱像儀安裝)，主控制器4和霍爾傳感器均通過網(wǎng)線或相關(guān)電源線連接到駕駛 座旁的筆記本電腦(即數(shù)據(jù)處理器5)上，整個系統(tǒng)的裝置安裝位置如圖5-圖6所示。仍請參閱圖5-圖6，可以根據(jù)具體路況和檢測要求而將紅外熱像儀3可選地架設(shè) 在檢測車輛的頂部或尾部。安裝時，可通過輔助平面將紅外熱像儀3升高，以滿足檢測路面 寬度所需。由于紅外熱像儀3的安裝位置不同，在根據(jù)所得紅外熱圖確定路面缺陷位置時， 針對距離的計算方法中應把熱像儀的安裝位置考慮進去。檢測車輛以基本均勻的時速在高速公路等的被檢測路面上行駛。S2)基于來自數(shù)據(jù)處理器5的云臺控制信號，主控制器4生成云臺驅(qū)動信號，用以 驅(qū)動云臺2的水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)角度。S3)通過基于霍爾傳感器的脈沖信號而設(shè)定的預定距離(一般為2米)。S4)每隔該預定距離發(fā)送一個觸發(fā)信號給紅外熱像儀3的拍照觸發(fā)裝置，紅外熱 成像儀3根據(jù)所述觸發(fā)信號自動拍攝被檢測路面的紅外熱圖，此紅外熱圖為紅外數(shù)字圖 像，每一點都包含具體的溫度數(shù)值。S5)該紅外熱像儀3通過數(shù)據(jù)線將所拍攝的每一幀包含溫度數(shù)值的紅外熱圖熱 圖信號實時傳送到該主控制器4，該主控制器4將所述紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于標準 網(wǎng)絡傳輸?shù)募t外數(shù)字信號并進而傳送到該數(shù)據(jù)處理器5。S6)該數(shù)據(jù)處理器5應用路面缺陷分析軟件對所述紅外數(shù)字信號進行截圖處理和 數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過分析處理模塊的分析處理，給出被檢測路面的連續(xù)的溫度分布圖譜，同時獲 得溫度趨勢分析曲線，以準確反映出路面拍攝時間及每一點的對應溫度。S7)當紅外熱像圖的溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯差異時，路面缺陷分析軟件能對差異數(shù)據(jù) 進行分析，通過分析形成分析報告，確定路面缺陷類型，對有異常變化的溫度圖像和溫度曲 線，路面缺陷分析軟件會自動報警(例如在顯示模塊的顯示屏上自動彈出報警提示框)，并 根據(jù)起點的坐標給出出現(xiàn)缺陷的圖片所在的具體拍攝張數(shù)位置，計算機處理系統(tǒng)再根據(jù)此 張數(shù)位置和距離傳感器設(shè)定的距離觸發(fā)參數(shù)自動換算出故障點的具體路面位置，即相對起 點的公里數(shù)。所述方法還包括以下步驟S8)在執(zhí)行步驟S7后，判斷該檢測車輛1是否到達被檢測路面的終點，如果判斷結(jié) 果為否，則返回步驟S4。S9)在執(zhí)行步驟S8后，如果判斷結(jié)果為是，分析人員對所有出現(xiàn)缺陷的圖片逐一 進行分析判斷，給出處理結(jié)論和/或建議擬采取的處置方案，打印出故障報告并存檔備案， 該數(shù)據(jù)處理器5還將出現(xiàn)缺陷的圖像和有關(guān)數(shù)據(jù)導入并存儲在路面缺陷分析軟件的數(shù)據(jù) 庫中，供積累總結(jié)之用，以便能更好地指導日后的保養(yǎng)維護工作。S10)在執(zhí)行步驟S7后，判斷是否需要改變紅外熱像儀3的拍攝角度，如果判斷結(jié) 果為是，則返回步驟S2，如果判斷結(jié)果為否，則返回步驟S4。[0096]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的基于紅外成像技術(shù)的路面缺陷檢測系統(tǒng)和方法具 有以下的優(yōu)點a、現(xiàn)有技術(shù)中的紅外點測溫儀只能測溫不能成像，本實用新型即能測溫又能顯示 出被測物體的紅外熱圖像，其檢測結(jié)果相對現(xiàn)有技術(shù)而言更為直觀、快速、準確和可靠，為 后續(xù)的故障判斷與故障排除提供了有效依據(jù)，起到了事半功倍的效果。b、由于現(xiàn)有技術(shù)中的紅外點測溫儀實際上檢測的是被測物體表面的一塊區(qū)域 (稱為被測區(qū)域，此被測區(qū)域的面積與測溫距離成正比)的平均溫度，所以其測溫結(jié)果的精 確性存在一定誤差。而本實用新型首先能夠顯示出整個被檢測路面的紅外熱分布圖，同時 可以得到這張紅外熱分布圖上每一點的具體溫度數(shù)值，檢測結(jié)果更為直觀和準確，對判斷 故障點和后期處理提供了直觀可靠的依據(jù)，這是現(xiàn)有技術(shù)所達不到的。C、由于現(xiàn)有技術(shù)中的紅外點測溫儀所測得的溫度數(shù)值是針對一塊檢測區(qū)域(此 檢測區(qū)域的面積與測溫距離成正比)的平均溫度，紅外點測溫儀距離路面越近，檢測區(qū)域 的面積就越?。患t外點測溫儀距離路面越遠，則檢測區(qū)域的面積就大。但由于紅外點測溫儀 所測得的溫度須滿足一定的精度要求，所以要想測溫準確，就不能將紅外點測溫儀安裝在 距路面太遠的位置。這樣，單個紅外點測溫儀每次所檢測的面積就極為有限，即使在一臺檢 測車輛上加裝多臺紅外測溫儀，一次也只能監(jiān)測一條車道，對多車道路面的全面檢測即費 時又費力。而本實用新型可以通過調(diào)節(jié)鏡頭的視場角來變換被測物體的被測范圍，能夠很 容易地實現(xiàn)對例如具有4車道的高速公路的整個路面的同時檢測，這是現(xiàn)有技術(shù)所達不到 的，大大提高了檢測效率和準確性。在上述實施例中，本實用新型是將紅外成像技術(shù)應用到已建成的高速公路等浙青 路面或其他路面的缺陷檢測中，當然本實用新型的實施例不限于此，也可以將此技術(shù)應用 到在建的路面施工現(xiàn)場，為高速公路等浙青路面的鋪設(shè)施工作業(yè)提供浙青鋪設(shè)均勻度的紅 外熱像參考圖片和相關(guān)數(shù)據(jù)，保證施工質(zhì)量。盡管前面結(jié)合附圖而對本實用新型的多個示例性實施例進行了具體描述，但可以 理解的是，在本公開內(nèi)容的原理的精神和范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以推導出許多 其它變化和實施例。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對組件和/或附 件的設(shè)置組合進行多種變化和改進。除組件和/或附件的變化和改進之外，其他可選擇的 應用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。
權(quán)利要求1.一種路面缺陷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 檢測車輛(1)，在被檢測路面上行駛；云臺O)，設(shè)置在該檢測車輛(1)上，該云臺( 相對于該檢測車輛(1)進行水平旋轉(zhuǎn) 和豎直旋轉(zhuǎn)；其特征在于，該系統(tǒng)還包括紅外熱像儀(3)，可拆卸地設(shè)置在該云臺( 上，該紅外熱像儀C3)拍攝所述被檢測路 面的紅外熱圖，并輸出與該被檢測路面的包含有溫度數(shù)值的紅外熱圖相關(guān)的紅外熱圖數(shù)字 信號；主控制器G)，設(shè)置在該檢測車輛(1)上并分別與該云臺( 和該紅外熱像儀(3)連 接，該主控制器(4)控制該紅外熱像儀(3)的拍攝動作，以及控制該云臺O)的水平旋轉(zhuǎn)角 度和豎直旋轉(zhuǎn)角度，并將該紅外熱像儀C3)輸出的紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡 傳輸?shù)募t外數(shù)字信號；以及數(shù)據(jù)處理器(5)，生成對所述紅外熱像儀(3)的控制信號并將其輸出至該主控制器 (4)，以及接收所述紅外數(shù)字信號并對其進行分析和處理，以確定所述被檢測路面的缺陷類 型及缺陷的定位位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該主控制器(4)包括 USB信號轉(zhuǎn)換板(41)，將該紅外熱像儀C3)拍攝的包含有溫度數(shù)值的紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為USB信號；USB接口 0 ，接收和傳送所述USB信號；以及數(shù)據(jù)分析和控制模塊(43)，將來自該USB接口 0 的USB信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡 傳輸?shù)乃黾t外數(shù)字信號并將其通過網(wǎng)線實時發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理器(5)，根據(jù)來自該數(shù)據(jù) 處理器(5)的測距信號產(chǎn)生熱像儀控制信號，并將所述熱像儀控制信號發(fā)送至該紅外熱像 儀⑶以控制該紅外熱像儀⑶的拍攝動作，以及根據(jù)來自該數(shù)據(jù)處理器(5)的云臺控制 信號產(chǎn)生云臺驅(qū)動信號，并將所述云臺驅(qū)動信號發(fā)送至該云臺O)以控制該云臺(2)的水 平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該主控制器(4)與該紅外熱 像儀(3) —起設(shè)置在一個防護罩內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該云臺(2)包括 主體機座(21)，固定安裝在該檢測車輛(1)上；豎直驅(qū)動電機(22)，設(shè)置在該主體機座中；豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(23)，設(shè)置在該主體機座上并與該豎直驅(qū)動電機0 聯(lián)動，從而進 行豎直旋轉(zhuǎn)；水平驅(qū)動電機(M)，設(shè)置在該主體機座中；以及水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(25)，設(shè)置在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上并與該水平驅(qū)動電機聯(lián)動，從 而進行水平旋轉(zhuǎn)，同時該水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)0 在該豎直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的帶動下一起進行豎 直旋轉(zhuǎn)；以及固定支架(26)，設(shè)置在該水平旋轉(zhuǎn)機構(gòu)0 上，可拆卸地固定該紅外熱像儀(3)的機身。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)處理器(5)包括數(shù)據(jù)輸入接口(51)，接收來自該主控制器的紅外數(shù)字信號；數(shù)據(jù)分析模塊(52)，應用路面缺陷分析軟件對來自數(shù)據(jù)輸入接口(51)的紅外數(shù)字信 號進行截圖處理和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)處理后數(shù)據(jù)來確定被檢測路面上的缺陷類型、缺陷定位 位置；以及存儲模塊(53)，將所述處理后數(shù)據(jù)及確定結(jié)果存儲其中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)處理器( 還包括顯 示模塊(M)，與該數(shù)據(jù)分析模塊(5 連接并直觀顯示被檢測路面的紅外熱圖、紅外數(shù)字信 號、缺陷類型、缺陷定位位置及建議處置方案。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)處理器(5)的數(shù)據(jù)輸 入接口(51)通過RJ45標準網(wǎng)絡接口與該主控制器(4)進行數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括測距裝置(6)，設(shè)置在該檢測車輛⑴的車輪上，該測距裝置(6)與該數(shù)據(jù)處理器(5) 連接，該數(shù)據(jù)處理器( 接收來自該測距裝置(6)的車速脈沖信號并將其換算成測距信號， 再將所述測距信號輸出至該主控制器G)，使得該主控制器(4)根據(jù)所述測距信號來生成 熱像儀控制信號，以控制該紅外熱像儀(3)的拍攝動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)傳送裝置(7)，分別與該主控制器(4)和該數(shù)據(jù)處理器(5)連接，以進行兩者之間 的網(wǎng)絡通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的路面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)傳送裝置(7)是通 過網(wǎng)線與該主控制器(4)和該數(shù)據(jù)處理器( 連接的路由器。
專利摘要一種路面缺陷檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)應用紅外成像技術(shù)對路面缺陷進行檢測，該系統(tǒng)包括檢測車輛，在被檢測路面上行駛；云臺，設(shè)置在檢測車輛上并相對于該檢測車輛進行水平旋轉(zhuǎn)和豎直旋轉(zhuǎn)；紅外熱像儀，可拆卸地設(shè)置在云臺上并拍攝被檢測路面的紅外熱圖，以及輸出與該紅外熱圖相關(guān)的紅外熱圖數(shù)字信號；主控制器，設(shè)置在檢測車輛上并分別與云臺和紅外熱像儀連接，控制紅外熱像儀的拍攝動作和控制云臺的水平旋轉(zhuǎn)角度和豎直旋轉(zhuǎn)角度，并將所述紅外熱圖數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為用于標準網(wǎng)絡傳輸?shù)募t外數(shù)字信號；以及數(shù)據(jù)處理器，接收紅外數(shù)字信號并對其進行分析和處理，以確定被檢測路面的缺陷類型及缺陷的定位位置。該系統(tǒng)的操作靈活性大，能直觀顯示缺陷細節(jié)。
文檔編號E01C23/01GK201896286SQ201120050858
公開日2011年7月13日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者吳繼平, 李躍年 申請人:廣州颯特電力紅外技術(shù)有限公司