一种钢桥面铺装使用状况的高精度综合检测系统和方法

摘要

本发明公开了一种钢桥面铺装使用状况的高精度综合检测系统，包括检测车，其特征在于：在所述检测车后侧的中部、左端和右端分别安装有高清线阵相机，三个高清现在相机位于同一水平线且所述高清线阵相机镜头垂直路面设置，三个高清线阵相机在钢桥面上的采集范围相接具有重叠部分；所述检测车后侧上部还安装有测温型红外热像仪，所述红外热像仪与地面垂直线呈30‑40°的夹角。采用本发明的检测系统，可用于检测钢桥面铺装的使用状况。

说明书

技术领域

本发明涉及道路使用状况的检测，为融合了多项道路指标检测的数据采集 系统和方法。

背景技术

现今道路使用状况检测，主要采取人工检测或检测车两种方法，针对道路 病害数据采集，大多采用人工测量方式，而人工检测效率低下，数据量和工作 量都特别巨大。也有少量使用搭载了车载数据采集系统的检测车，进行数据采 集、统计及分析的方式，该方式可极大的提高检测效率，减少检测时间及工作 量，但目前市面上现有的检测车，仅用于普通沥青路面或混凝土路面的检测。 如在中国专利CN202953184U中公开了一种用于机场勤务车中的道路检测装置， 并具体公开了电脑、机械平台和后高速摄像机组，所述电脑安装在所述机场勤 务车车厢内，所述后高速摄像机组通过所述机械平台安装在所述机场勤务车后 端，所述后高速摄像机组与所述电脑相连接。虽然上述专利中也公开了用于机 场勤务车中道路检测装置，并采用高速摄像对路面进行检测。

但是，当用于钢桥面沥青铺装层检测时，存在以下差异：①受力条件不同， 钢桥面铺装早期病害多以≤1mm的微细裂缝为主，而路面上裂缝多超过2mm。 ②材料不同，桥面上面层材料多为SMA10/13，EA10等，而路面上面层材料多 为AC16/20/25、SMA16/20、CGFC13/16等中粒式混合料为准，与路面材料相比， 桥面铺装材料表面构造更为致密，在散射条件、反照率和吸收系数等参数上均 存在差异。鉴于以上使用条件的不同，现有的检测车无法识别桥面铺装上微细 裂缝，仅可识别坑槽等较为严重的病害，而目前桥面铺装主要病害形式为各类 裂缝(纵向裂缝、横向裂缝、网裂等)，导致大部分病害无法采集。

钢桥面铺装作为一种特殊铺装工程，它直接提供车辆行驶界面，同时起到 分散车辆荷载和保护钢板的作用。对于钢桥面裂缝等早期病害，由于现有的检 测车辆无法采集到病害数据，目前只能采用人工测量的方式。

此外，桥面铺装体系为多层黏结复合结构，是钢板与防水层、防水层与保 护层、保护层和磨耗层等之间的黏结而成的有机整体，而层间的有效黏结对钢 桥面铺装正常使用及耐久性极为关键。由于外界条件、材料性能、施工缺陷等 综合因素的影响，层间脱空为桥面铺装最为常见的早期病害之一。

目前，针对土木结构脱空、空洞检测，现有技术多为声波信号检测技术， 如雷达波、超声波等，其中探地雷达应用较为广泛，但受钢板干扰，检测精度 无法达到相应要求，且价格昂贵。钢桥面铺装层间脱层检测技术，目前还处于 研究空白。

因此，现有检测设备无法用于桥面使用状况检测及评定。急需开发一种能 够识别钢桥铺装路面细微病害和层间脱空的检测设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于识别钢桥铺装路面微细病害和层间脱空 的高精度道路综合检测系统和方法。为了实现上述目的，本发明是这样实现的： 一种钢桥面铺装使用状况的高精度综合检测系统，包括检测车，其特征在于： 在所述检测车后侧的中部、左端和右端分别安装有高清线阵相机，三个高清现 在相机位于同一水平线且所述高清线阵相机镜头垂直路面设置，三个高清线阵 相机在钢桥面上的采集范围相接具有重叠部分；所述检测车后侧上部还安装有 测温型红外热像仪，所述红外热像仪与地面垂直线呈30-40°的夹角。采用上述 方式设置的检测系统，可通过三个同一直线排列的高清线阵相机检测钢桥面上 的小于0.35mm坑槽、裂缝等缺陷，还可通过高清线阵相机和红外热像仪共同检测钢桥面内部是否存在层间脱空的危害；检测精度高、范围广。

为进一步提高检测精度，在所述检测车后侧的中部、左端和右端分别设置 有用于安装所述高清线阵相机的支架，且左端的高清线阵相机与右端的高清线 阵相机的最大间距为2400mm。

为进一步提高检测精度，所述高清线阵相机距地面1900-2200mm。

为进一步适应不同的检测环境，每一个高清线阵相机配置有一台高功率激 光补偿器。

为进一步提高检测精度，所述红外热像仪安装高度为1900-2200mm。所述红 外热像仪为TMM测温型红外热像仪。

优选的，所述高清线阵相机视野范围为1.4m，分辨率为4096，采集频率为 100kHz。

为进一步计算检测车行驶速度、距离，并触发高清线阵摄像机进行高频采 集，所述检测车的车胎部分安装有旋转编码器。

为进一步采集路面情况，所述检测车的前侧安装有多功能激光断面仪。

优选的，所述检测车的前端设置有框式横梁，

为进一步便于设备操作人员观察街景，检测车的车顶安装有街景摄视频系 统。

为进一步对检测车进行定位采集，所述检测车的车顶安装有GPS接收器。

本发明还提供一种钢桥面铺装使用状况的检测方法，采用上述的检测系统， 并包括以下步骤：

(1)、调整高清线阵相机和红外热像仪的焦距，使得桥面情况清晰出现在 视野内；

(2)、检测车行驶过程中进行检测；

(3)、根据高清线阵相机所获照片判断是否存在裂缝病害；

(4)、根据高清线阵相机所获照片结合红外热像仪所获温度图像，检查同 一桥面位置的照片与温度图像，如照片为无异状，而温度图像存在与周围颜色 不同的异点或异区，则判断该异点或异区存在层间脱空；若照片与温度图像均 无异状，则判断该桥面位置不存在层间脱空。

有益效果：

本发明提供了一种用于钢桥面铺装使用状况的高精度道路综合检测系统， 可用于识别路面微细病害，并具有以下优势：

(1)可应用于微细病害识别，具备更高的识别精度。其检测车采集速度为 25～100km/h，病害采集精度可达0.35mm坑槽、裂缝病害识别率≥95％，检测重 复性标准偏差≤5％。

(2)用于层间脱空识别，具备高频相应帧率及识别精度高的优势；其最高 检测车速≥80km/h，像元尺寸17μm，波段(8...14)μm，分辨率640×480， 测温精度±2％。

(3)具备高频触发模块，能在高精度数据采集情况下，快速采集数据。

(4)采集数据稳定，标准偏差小，具备可重复性。

(5)目前没有适用于钢桥面的高精度检测系统，均是采用与一般道路相通 的检测手段，但本发明的检测系统适用于钢桥面等特殊路面的检测及评价。

附图说明

图1为实施例中检测系统的结构图；

图2为检测车的后视图；

图3为高清线阵相机的使用状态示意图；

图4为高清线阵相机和激光补偿器布局图；

图5为红外热像仪布局图。

标号说明：检测车1、横梁2、高清线阵相机3、激光补偿器4、多功能激 光断面仪5、旋转编码器6、街景摄视频系统7、GPS接收器8，红外热像仪9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并 不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本 发明权利要求所要求保护的范围。

实施例：如图1-3所示，本发明提供一种可用于识别路面微细病害及层间 脱空的高精度车载检测系统，尤其适用于钢桥面铺装路面使用状况的综合检测， 其检测车采集速度为25～100km/h，病害采集精度可达0.35mm，坑槽、裂缝病害 识别率≥95％，检测重复性标准偏差≤5％，且可清晰分别脱空与非脱空位置。

具体的：本发明的高精度检测系统包括检测车1，在所述检测车后侧上部的 中间、左端和右端分别分别安装有高清线阵相机3，相机镜头垂直路面设置。其 中，本实施例中的高清线阵相机购自大恒图像公司、分辨率4096，采集频率 100kHz，视野范围1400mm。并且本实施例中，每个相机配置高功率激光补偿器 4一台，相机镜头及补偿器垂直于路面平行放置。需要说明的是，外界光线较弱 时，如夜晚光线较暗情况，采用设备配套的激光补偿器进行补偿；当外界光线 较强，如白天日光较强情况，可关闭激光补偿器，直接采用日光进行补偿。

在本实施例中，在所述检测车后侧的左右两端以及中间分别设置用于固定所 述高清线阵相机的支架，所述支架可单独活动，比如可通过铰杆、齿轮、电缸、 气缸等进行前后和左右的伸出与缩回。进而将所述高清线阵相机安装在所述支 架上，可通过支架调整高清线阵相机的位置。保证左端、右端和中间的三个高 清线阵相机位于同一高度、同一水平线。所述激光补偿器也可安装在所述支架 上，用于对所述高清线阵相机进行光度补偿。本实施例中，所述左右两端的支 架的最大距离为2400mm，使用时，可调整三个线阵相机距钢桥面的距离均为 2000mm。

另外，作为本实施例中的另一实施方式，可在所述检测车的后部设置有横 梁，进而将三个高清线阵相机安装在所述横梁的中间和左右两端，所述激光补 偿器也分别设置在所述横梁的中间和左右两端。所述横梁可为左右可伸缩结构， 且所述横梁最大宽度为2400mm。其中，横梁中部与检测车固定，其左右分给设 置有滑竿，所述滑竿采用如电缸、气缸、齿轮等结构实现左右伸缩，达到最大 伸缩距离时横梁总宽度为2400mm。所述横梁设置在检测车上侧，当然所述横梁 也可设置为可上下移动的方式，比如说在检测车上设置有滑道，所述横梁可沿 滑道上下滑动。其中，本实施例中的检测车在使用时所述横梁距钢桥面2000mm。

通过上述的支架或者横梁对高清线阵相机的支撑，使得单个高清线阵相机 在钢桥面的的视野范围为1.4m，相邻两个相机之间的视野会有200mm的重叠部 分。三个相机在钢桥面上的检测总宽度为3800mm。

并且，本实施例中的检测车的后侧中部还设置有测温型红外热像仪9，所述 测温型红外热像仪距地面高度为1900-2200mm，可设置在所述横梁上，也可在所 述检测车的后部另外设置支架单独用于安装所述红外热像仪，也可设置在检测 车中部用于安装高清线阵相机的支架上。

所述测温型红外热像仪具有与垂直于地面30-40°的夹角。本实施例中的红 外相机为TMM测温型红外热像仪。

在本实施例中，所述高清线阵相机和所述红外热像仪的距地面高度均为 2000mm。

作为本实施例中的其中一种实施方式，所述检测车的前侧安装有多功能激光 断面仪5，所述多功能激光断面仪由15个数据采集激光头、横梁及配件组成， 其中5号激光头为高频激光头。横梁位于车辆前端，横梁为框式横梁，分为可 拆卸的中横梁及两个端横梁。激光头间距按行业规范(GB/T 26764-2011)布置， 可采集道路国际平整度指数(IRI)、构造深度(MPD)、车辙深度(RD)数据。

作为本实施例中的另一实施方式，所述检测车的车胎部分安装有旋转编码器 6。本实施例中的旋转编码器设置在检测车的左后轮胎上，所述旋转编码器分辨 率为6000P/R，最高响应频率为200kHz。并采用用于检测旋转量、旋转角度及 旋转位置的旋转传感器，由轮胎转动来带动旋转编码器旋转触发脉冲信号，从 而计算出车辆行驶速度、距离，并触发高清线阵摄像机进行高频采集。

作为本实施例中的另一实施方式，检测车的车顶安装有街景摄视频系统7。 所述街景摄视频系统像素400万，具备实时观测及存储功能。便于设备操作人 员观察街景，也可用于记录路面街景及核对异常数据。

作为本实施例中的另一实施方式，检测车的车顶还安装有GPS接收器8，所 述GPS接收器用于接收GPS信号及对检测数据所处的经纬度位置进行定位采集。

另外，本实施例中还提供本发明还提供一种钢桥面铺装使用状况的检测方 法，采用上述的检测系统，并包括以下步骤：

(1)、调整高清线阵相机和红外热像仪的焦距，使得桥面情况清晰出现在 视野内；

(2)、检测车行驶过程中进行检测；

(3)、根据高清线阵相机所获照片判断是否存在裂缝病害；

(4)、根据高清线阵相机所获照片结合红外热像仪所获温度图像，检查同 一桥面位置的照片与温度图像，如照片为无异状，而温度图像存在与周围颜色 不同的异点或异区，则判断该异点或异区存在层间脱空；若照片与温度图像均 无异状，则判断该桥面位置不存在层间脱空。

比如说，根据高清线阵相机判断钢桥面该位置表面无异常，但是根据红外 热像仪所获得的温度图像，可看出该位置存在与周围颜色不同的区域(如颜色 较高，表示该位置温度较高)，那么就标识出该位置，通过后期实际检查，确实 发现该位置处存在层间脱空的状况。那么根据实验得出，采用该方式判断钢桥 面是否存在层间脱空的方式是比较清晰和准确的。

本实施例中的用于钢桥面铺装使用状况的高精度道路综合检测系统和方 法，可应用于钢桥面微细病害比如说裂缝和层间脱空等的识别，具备更高的识 别精度。具备高频触发模块，能在高精度数据采集情况下，快速采集数据。适 用于钢桥面等特殊路面的检测及评价。

尤其是本实施例中采用的三台并行的高清线阵相机并结合其他机构的检测 方案，为国内首次针对钢桥面的微细病害而专门研发，可对钢桥面铺装上大多 数的微细病害的进行采集和识别，能满足钢桥面铺装层的破损状况指标PCI的 检测和评定。而采用红外热像仪配合高清线阵相机检查钢桥面的层间脱空的方 法，更是国内外首次提及以及运用，并且达到清晰分别出桥面的脱空与非脱空 状况。