沥青路面的线激光测量方法及构造深度

路面构造的测量方法一直是路面抗滑性能研究的重点话题,为了弥补传统路面构造测量技术的精度不高、效率低下且测量范围代表性不足的缺陷,基于非接触式激光三角测距法原理,自主研发了一套超高速线激光测试系统。利用线性插值与空间拟合平面法对采集数据进行处理,有效重构了路面构造的三维形貌。基于传统铺砂法平均构造深度指标(MTD)和平均断面深度(MPD)测量原理,提出三维曲面构造深度计算方法,以改善人工铺砂法测量构造深度的主观性。最后通过几何学方法对比,验证了该计算方法的可靠性。试验结果表明基于面域扫描技术的线激光系统能够大幅度提高沥青路面构造的扫描效率与测量范围,测量数据三维直观,具有很高的应用价值。     

考虑病害三维特征的沥青路面车辙异常检验方法

针对复杂路况下车辙深度异常或横断面数据不完整的问题,提出了基于病害三维特征的路面车辙异常检验方法.首先,对三维图像中激光点异常值进行筛选及修正,利用横断面深度数据应用包络线算法提取最大车辙.考虑到裂缝、坑槽和拥包对车辙提取存在误判,利用三维高程数据建立病害种子检测模型以自动提取裂缝、坑槽和拥包种子点.测试结果表明,车辙深度相对误差小于7%,车辙深度测量重复性小于4%,包络线算法结果与人工测量值的相关系数高达0.999 2.在车辙异常检验中,裂缝种子识别模型准确率和召回率的均值分别为92.18%和84.79%,且F值为88.33%,优于支持向量机及改进的Canny方法.坑槽及拥包种子识别模型检测正确率大于95%.所提方法不仅能高效地提取车辙深度,而且能准确地检验造成车辙检测异常的其他病害.     

基于高精度激光断面高程的沥青路面MTD测量

为实现沥青路面构造深度非接触式自动测量,借助三维激光技术提出了一种基于断面高程的沥青路面构造深度测量方法.采用高精度三维激光扫描仪,采集不同级配沥青路面纹理高程数据,通过数字图像处理技术和平均曲率流光顺算法,提取并处理路面断面高程轮廓.结合蒙特卡洛期望法估算断面构造深度,实现平均构造深度测量,利用铺砂法进行对比验证,并与摆式摩擦仪测量结果进行相关性分析.试验结果表明,针对不同级配沥青路面,采用所提方法与铺砂法测量的MTD值的相对误差均小于等于6.63%,与抗滑值的相关系数高达0.97.     

基于语义分割模型的三维沥青路面车辙异常分析方法

车辙深度是路面状况评价和道路养护的一个重要指标。现有车辙深度测量方法未考虑复杂路况下坑槽、松散、裂缝和桥梁接缝等对车辙计算的影响，其有效性和适用性受到了限制，测量结果的真实性也有待进一步验证。有鉴于此，文中提出了一种基于语义分割模型的沥青路面车辙异常检测与校正方法。采用三维线激光技术采集道路横断面高程数据，利用包络线算法提取车辙深度。对于最大车辙深度超过10 mm的横断面，搭建基于深度学习的语义分割框架，提出改进的DeepLabV3+网络对病害类型进行自动辨识和像素定位，并结合最大车辙深度高程点，设计基于拉格朗日插值的校正规则来对异常车辙进行校正。研究结果表明，改进的DeepLabV3+模型能较为准确地识别和定位造成车辙检测异常的路面病害，其对5种路面特征和病害的综合检测准确率达81.63%，在均交并比（MIoU）和大部分交并比（IoU）上的表现均优于U-Net、PSPNet、DeepLabV3+模型。现场验证结果表明，文中方法不仅能够自动分析车辙异常的原因，还能通过对异常车辙的校正排除其他病害的影响，从而较大程度地还原实际车辙深度水平。文中研究成果可为路面预防性养护提供科学数据支撑。     

基于GPS和车辙的三维路面重构

提出了一种基于地理定位系统(GPS)和横断面车辙数据的路面三维重构模型.针对GPS和车辙的采样间隔不同,首先采用Cardinal插值算法对非等间距的离散GPS点插值,并按间距需求选取等间距的插值点,然后将序列化后的GPS插值数据与车辙数据融合,构造出在三维空间中用于绘制三角形网格的顶点矩阵,最后实现了三维重构路面的绘制.实验表明用该方法重构的三维路面在路面车辙、坑槽及拥包的检测方面有很好的应用价值.     

用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程

分析了激光线结构光车辙检测原理,提出了适应沥青路面纹理特征和技术状况的线结构光图像处理流程,包括路面横断面曲线提取和车辙特征参数提取.其中路面横断面曲线提取由光心提取、光心连接和光心曲线平滑实现.基于高斯拟合的光心提取用于确定线结构光位置,光心连接用线性插值得到完整的路面横断面曲线,而光心曲线平滑则可削弱路表纹理及其他干扰因素的影响.车辙特征参数提取在获取横断面包络线的基础上实现,最大车辙深度和曲线填充面积均可作为车辙评价参数,而路面横断面曲线也可用于路面横向变形特征的描述.模拟车辙试验表明,线结构光检测可以精确测量车辙深度,提出的图像处理流程具备可行性.     

车辙检测中大功率线激光光学系统的设计与实现

文章提出了一种利用柱透镜阵列实现强度均匀分布的大功率激光线的新方法。借助于该方法,设计并制作了一套用于高速公路路面车辙检测的大功率激光线系统。实验和分析结果表明,该系统可将连续输出功率为3W的半导体激光器的输出光束整形为均匀分布的激光线。激光线的扇出角达62°,能量利用率达80%以上,在强烈的太阳背景噪声下仍然能进行图像采集和识别工作。     

基于激光轮廓检测仪的沥青路面宏观轮廓特征评价指标研究

为了采用沥青路面轮廓特征指标来评价路面的施工质量均匀性,本文基于激光轮廓检测仪对沥青路面宏观轮廓特征进行研究,经过合理的数学推导方法,得出五个评价指标,采用MATLAB程序计算五个指标的数值。并且设计实验方案做验证性分析,室内成型四组不同的车辙板,以搓揉试验为基础,分别进行0,2,4,6,8小时的搓揉试验,测得数据并计算五个指标数值,将其与铺砂法的构造深度做相关性分析。结果表明：此五个指标能合理的表征沥青路面轮廓特征,具有一定的准确性和可信度,为后续评价沥青路面施工质量均匀性打下坚实基础。     

基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法

叶片作为航空发动机的核心部件,对整机的安全性和可靠性起着关键性作用．一直以来叶片型面的尺寸、形状精度在加工和检测过程中均有着严格要求．为此,本文提出一种基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法．首先,基于研制的叶片四轴检测装置,结合线性编码器与线激光传感器实现了叶片型面的快速扫描与数据采集．然后,提出基于叶片基准面几何特征的多视场扫描数据拼接方法,完成了叶片型面的高精度重构．最后,以典型叶片为实验对象进行型面重构实验,并将重构数据与三坐标测量结果进行对比．结果表明叶片截面轮廓的平均偏差在0.040mm以内,标准差小于0.028mm．验证了提出的叶片型面重构方法的精确性与可行性．     

基于线结构光的水泥混凝土路面错台三维检测

提出了一种基于线结构光的错台三维检测方法.激光器发出的线结构光垂直入射到路面上,然后由电荷耦合元件(CCD)相机拍摄经路面漫反射形成的光束,实现原始数据采集.依据激光三角法计算出路面三维高度数据,并对三维数据特征和错台形状进行分析,提出了致密错台量计算方法,可得到平均错台量和最大错台量.结果表明:91%的错台三维检测结果与直尺测量结果绝对误差在2mm内.     

基于足尺沥青路面加速加载车辙试验研究

本文对沥青路面的车辙展开研究,基于足尺沥青路面进行加速加栽车辙试验,在路面加载的各个时期对车辙的断面特征及车辙深度等数据进行了采集。利用Shami对于不同试验温度和荷载作用次数下的APA试验结果进行分析,验证了车辙深度预估模型并对重载交通沥青路面进行车辙预估。     

基于侧向位移法的沥青层流动性车辙分析

为分析高速公路严重车辙路段流动性车辙形成的原因,建立了沥青路面3维有限元模型,提出以沥青层的侧向(横向)位移发展趋势分析法代替传统的竖向位移分析方法.分析结果表明,基于沥青层横向位移发展趋势的车辙变形评价方法能够简单清楚地解释沥青路面流动性车辙形成的方式和原因,指出当沥青上中面层结构组合不协调时,沥青上面层极易出现侧向流动失稳变形.     

级配对混合料压实性能和车辙稳定性的影响

分别以混合料试件达到目标高度时的旋转压实次数Naim及沥青路面分析仪 (APA)浸水车辙深度为评价指标 ,探讨集料级配对沥青混合料压实性能和车辙稳定性的影响 .研究选取 10种级配 ,结果表明 :级配相对于Super pave控制点的分布状况对混合料的压实性能和车辙稳定性均有显著影响 ;与对于控制点约束范围内的级配相比 ,低于控制点约束低限的级配 ,其混合料车辙稳定性更好但更难压实 ;级配线高于、穿过、低于Superpave禁区以及沿禁区低限的混合料其车辙稳定性无显著差异 ;低于控制点低限最远的级配 ,混合料的压实性能最差 ,车辙稳定性也较差 .     

南京长江第四大桥钢箱梁铺装层温度影响系数分析

为了减少现有的钢桥面铺装层车辙深度预估的误差,提出基于长期实测数据的钢桥面铺装车辙评估模型的温度影响系数计算公式。首先对南京长江第四大桥的实测温度概率统计后采用双高斯函数表征其分布;在此基础上修正了现有车辙评估模型中的温度影响系数公式,并利用车辙实测数据对车辙评估模型计算值进行验证。研究结果表明:钢箱梁复合浇筑式铺装层温度可通过双高斯分布描述其概率分布;计入温度影响系数的车辙深度与实际车辙值之间误差较小,相对误差为15.2%。     

沥青路面养护路段划分方法研究

在路面维修或进行预防性养护时,通常希望同一处置措施的施工路段尽可能长一些,以避免施工机械的频繁迁移.根据实际调查结果,选取横向裂缝长度、纵向裂缝长度、车辙深度和摩擦系数为分类指标,建立聚类分析模型.以Matlab统计工具箱为基础,对路面状况进行聚类分析,以获得该路段的路面破坏主要模式.结果表明,该模型科学简便,评价结果客观、合理,与实际情况符合程度高.     

Data acquisition, analysis and applications of multi-sensor integration

This paper presents some key techniques for multisensor integration system, which is applied to the intelligent transportation system industry and surveying and mapping industry, e.g. road surface condition detection, digital map making. The techniques are synchronization control of multisensor, spacetime benchmark for sensor data, and multisensor data fusion and mining. Firstly, synchronization control of multisensor is achieved through a synchronization control system which is composed of a time synchronization controller and some synchronization subcontrollers. The time synchronization controller can receive GPS time information from GPS satellites, relative distance information from distance measuring instrument and send spacetime information to the synchronization subcontroller. The latter can work at three types of synchronization mode, i.e. active synchronization, passive synchronization and time service synchronization. Secondly, spacetime benchmark can be established based on GPS time and global reference coordinate system, and can be obtained through position and azimuth determining system and synchronization control system. Thirdly, there are many types of data fusion and mining, e.g. GPS/Gyro/DMI data fusion, data fusion between stereophotogrammetry and PADS, data fusion between laser scanner and PADS, and data fusion between CCD camera and laser scanner. Finally, all these solutions presented in paper have been applied to two areas, i.e. landborne intelligent road detection and measurement system and 3D measurement system based on unmanned helicopter. The former has equipped some highway engineering Co., Ltd. and has been successfully put into use. The latter is an ongoing research.     

RAP掺量对半柔性路面路用性能的影响

为了探究再生沥青混合料(RAP)掺量对再生半柔性路面路用性能的影响,以体积法设计基体沥青混合料级配.通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、低温劈裂实验及车辙实验,分析评价不同RAP掺量再生半柔性路面路用性能.结果表明:RAP材料的变异特性、RAP掺量变化等因素使不同路用性能呈现不同变化趋势;当RAP掺量较低时,相关路用性能指标表现良好,当RAP掺量过高时,路用性能明显下降,且劈裂抗拉强度比不满足规范要求;RAP掺量对车辙深度、劈裂抗拉强度和残留稳定度影响较大.     

车辙历程中的集料细观运动追踪方法及其应用

研究集料运动规律是理解车辙细观机理的有效途径。采用X-ray CT获取沥青混合料在车辙试验前后的位移变化情况。在改造的车辙试验中采用黄铜矿(CuFeS2)作为集料替代物,应用该方法成功地从集料细观运动角度描述了车辙历程。研究结果还表明：车辙发展过程中,试验轮正下方的混合料保持较完好的骨架结构,而车辙区域两侧边缘的粗集料多数向上运动,无法形成有效的骨架结构;并通过构建有限元模型,验证以矿石替代集料、结合CT和图像处理技术的集料追踪方法是合理有效的。