专利名称：车辙检测仪器及其检测方法
技术领域：
本发明涉及车辙检测技术，具体涉及一种自动检测公路车辙的检测仪器及其检测方法。
背景技术：
随着我国交通运输的迅猛发展，准确及时地检测公路病害日益成为突出问题。车辙作为我国高速公路沥青路面的主要病害形式之一，严重影响行车安全性和运输经济性。车辙检测及其评价是确定养护维修方案的重要依据之一，也是对路面进行长期监测必不可少的技术内容。我国目前的车辙检测绝大多数采用手工方式，用直尺作为检测工具，采用人工直接测量的方式，手段落后，与现代公路交通的运营环境极不适应。同时，由于检测手段落后，检测效率低，不能有效地监测病害发展过程，使得无法制定经济有效的维修方案，以降低维修成本。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种检测快速、设备成本低、且测量精度高、使用可靠的车辙检测仪器。本发明的目的还在于提供一种检测速度快、准确程度高的车辙检测方法。
本发明的产品结构为它包括距离传感器部分、信号调理电路部分、模拟信号数字化电路部分、主控电路部分、速度匹配电路部分、通讯电路部分和计算机部分，所述的距离传感器部分由至少一个测量距离的传感器组成；所述的信号调理电路由信号切换电路和前置增益放大电路组成；所述的模拟信号数字化电路部分由模拟-数字转换器组成；所述的主控电路部分由微处理器电路部分组成；所述的通讯电路部分由通讯器件组成；所述的速度匹配电路部分由速度检测电路和距离触发电路组成；所述的计算机部分是由含有处理器和存储器的具有显示、运算和存贮功能的计算机组成； 所述的测量距离的传感器与信号调理电路的信号切换电路连接；信号切换电路与前置增益放大电路和主控电路部分连接；前置增益放大电路与所述的模拟信号数字化电路部分的模拟-数字转换器连接；模拟-数字转换器与主控电路连接；所述的速度匹配电路部分的速度检测电路与距离触发电路连接；距离触发电路与主控电路连接；所述的主控电路除分别与信号切换电路、模拟-数字转换器、距离触发电路连接、通讯电路部分的通讯器件连接。
本发明的检测技术包括以下步骤 A.首先将距离传感器部分的测量距离的传感器采用直线型形式，分列在路面上方，并沿公路纵向移动； B.距离传感器部分的测量距离的传感器，分别获得各自与路面的距离信号； C.距离信号经信号调理电路的信号切换电路选通后，由前置增益放大电路进行信号调理； D.速度匹配电路部分的速度检测电路获得速度数据，距离触发电路根据速度数据产生触发信号给主控电路，主控电路根据触发信号控制信号调理电路的信号切换电路分别切换到测量距离的传感器，然后控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分； E.主控电路将所有测量距离的传感器获得的距离数据通过通讯电路部分传输给计算机部分，计算机部分进行数据的存贮、显示。
本发明提高了车辙的检测速度和准确程度。目前国内车辙测量方法仍沿用3米直尺人工测量的方法，测量效率低，测量结果受测量仪器和测量人员主观影响较大，同时，由于我国公路里程长，使用人工测量难于实现公路普查和数据库管理。国外车辙测量采用3点测量或5点测量。例如，美国曾经对50个州际公路部门和波多黎各目前使用的车辙采集方法进行了一项调查，共51个部门，39个部门进行了回应，其中20个州用3个传感器车辙仪，19个采用其它的方法，这19个州当中有2个州采用人工测量方法，2个州根本不采集车辙数据。
图1是本发明的电路方框图； 图2是本发明仪器的工作流程图。
具体实施例方式 下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明 实施例1 结合图1，本实施例公路车辙检测仪器包括距离传感器部分1、信号调理电路部分2、模拟信号数字化电路部分3、主控电路部分4、速度匹配电路部分5、通讯电路部分6和计算机部分7。本仪器安装在汽车上。
距离传感器部分1由多个测量距离的传感器组成，本实施例采用了17个红外测距传感器，各传感器间隔20cm，成直线型排列，与汽车行使方向垂直。
信号调理电路2由信号切换电路21和前置增益放大电路22组成；其中信号切换电路21由cd74hc4051模拟开关芯片组成，前置增益放大电路22由ad620仪用运算放大器芯片组成。
模拟信号数字化3电路部分由模拟-数字转换器ad9288芯片组成； 主控电路部分4由微处理器MCS-51单片机组成； 速度匹配电路部分5由速度检测电路51和距离触发电路52组成；速度检测电路51检测汽车行驶的速度，距离触发电路52根据速度数据产生触发信号，由FPGA芯片EP1C6Q240芯片构成。
通讯电路部分6由RS-232通讯器件MAX232芯片组成； 计算机部分7是由含有处理器和存储器的具有显示、运算和存贮功能的通用计算机组成。
距离传感器部分的17个红外测距传感器与信号调理电路的信号切换电路连接；信号切换电路与前置增益放大电路和主控电路部分连接；前置增益放大电路与所述的模拟信号数字化电路部分的模拟-数字转换器连接；模拟-数字转换器与主控电路连接。速度匹配电路部分的速度检测电路与距离触发电路连接；距离触发电路与主控电路连接。主控电路除分别与信号切换电路、模拟-数字转换器、距离触发电路连接、通讯电路部分的通讯器件连接。
本发明的检测路面车辙的方法是 A.首先将距离传感器部分的多个测量距离的传感器采用直线型形式，分列在路面上方，并沿公路纵向移动。本实施例有17个红外测距传感器，间隔20cm直线排列，与路面平行，并与汽车行进方向垂直。
B.17个红外测距传感器分别获得各自与路面的距离信号； C.每个距离信号经信号调理电路的信号切换电路选通后，由前置增益放大电路进行信号调理； D.速度匹配电路部分的速度检测电路获得汽车的行驶速度数据，距离触发电路根据速度数据产生触发信号给主控电路。本实施例采用汽车每行驶1m产生一次触发信号的方法。主控电路根据触发信号控制信号切换电路分别切换到17个测量距离的传感器，然后控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分； E.主控电路将所有17个传感器获得的距离数据通过RS-232通讯接口传输给计算机，计算机进行数据的存贮、显示。
结合图2，本实施例的工作流程如下 1.进行系统初始化，主要是检查17个传感器是否工作正常，通讯接口是否连接。
2.判断是否有触发信号，如果没有则继续判断；如果有触发信号，则控制切换电路分别切换到测量距离的传感器， 3.控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分； 4.判断17个红外测距传感器是否都已经获得，如果没有，则继续测量；如果已经全部获得，则将距离数据传输到计算机； 5.计算机根据获得的数据进行存贮和显示。
实施例2 结合图1，本实施例公路车辙检测仪器包括距离传感器部分1、信号调理电路部分2、模拟信号数字化电路部分3、主控电路部分4、速度匹配电路部分5、通讯电路部分6和计算机部分7。本仪器安装在汽车上。
距离传感器部分1由多个测量距离的传感器组成，本实施例采用了33个激光测距传感器，各传感器间隔10cm，成直线型排列，与汽车行使方向垂直。
信号调理电路2由信号切换电路21和前置增益放大电路22组成；其中信号切换电路21由cd74hc4051模拟开关芯片组成，前置增益放大电路22由ad620仪用运算放大器芯片组成。
模拟信号数字化3电路部分由模拟-数字转换器ad9288芯片组成； 主控电路部分4由微处理器MCS-51单片机组成； 速度匹配电路部分5由速度检测电路51和距离触发电路52组成；速度检测电路51检测汽车行驶的速度，距离触发电路52根据速度数据产生触发信号，由FPGA芯片EP1C6Q240芯片构成。
通讯电路部分6由RS-232通讯器件MAX232芯片组成； 计算机部分7是由含有处理器和存储器的具有显示、运算和存贮功能的通用计算机组成。
距离传感器部分的33个激光测距传感器与信号调理电路的信号切换电路连接；信号切换电路与前置增益放大电路和主控电路部分连接；前置增益放大电路与所述的模拟信号数字化电路部分的模拟-数字转换器连接；模拟-数字转换器与主控电路连接。速度匹配电路部分的速度检测电路与距离触发电路连接；距离触发电路与主控电路连接。主控电路除分别与信号切换电路、模拟-数字转换器、距离触发电路连接、通讯电路部分的通讯器件连接。
本发明的检测路面车辙的方法是 A.首先将距离传感器部分的多个测量距离的传感器采用直线型形式，分列在路面上方，并沿公路纵向移动。本实施例有33个激光测距传感器，间隔10cm直线排列，与路面平行，并与汽车行进方向垂直。
B.33个测距测距传感器分别获得各自与路面的距离信号； C.每个距离信号经信号调理电路的信号切换电路选通后，由前置增益放大电路进行信号调理； D.速度匹配电路部分的速度检测电路获得汽车的行驶速度数据，距离触发电路根据速度数据产生触发信号给主控电路。本实施例采用汽车每行驶0.1m产生一次触发信号的方法。主控电路根据触发信号控制信号切换电路分别切换到33个测量距离的传感器，然后控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分； E.主控电路将所有33个激光传感器获得的距离数据通过RS-232通讯接口传输给计算机，计算机进行数据的存贮、显示。
结合图2，本实施例的工作流程如下 1.进行系统初始化，主要是检查33个激光传感器是否工作正常，通讯接口是否连接。
2.判断是否有触发信号，如果没有则继续判断；如果有触发信号，则控制切换电路分别切换到测量距离的传感器， 3.控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分； 4.判断33个激光测距传感器是否都已经获得，如果没有，则继续测量；如果已经全部获得，则将距离数据传输到计算机； 5.计算机根据获得的数据进行存贮和显示。
权利要求
1、一种车辙检测仪器，它包括距离传感器部分、信号调理电路部分、模拟信号数字化电路部分、主控电路部分、速度匹配电路部分、通讯电路部分和计算机部分，其特征在于，所述的距离传感器部分由至少一个测量距离的传感器组成；所述的信号调理电路由信号切换电路和前置增益放大电路组成；所述的模拟信号数字化电路部分由模拟-数字转换器组成；所述的主控电路部分由微处理器电路部分组成；所述的通讯电路部分由通讯器件组成；所述的速度匹配电路部分由速度检测电路和距离触发电路组成；所述的计算机部分是由含有处理器和存储器的具有显示、运算和存贮功能的计算机组成；
所述的测量距离的传感器与信号调理电路的信号切换电路连接；信号切换电路与前置增益放大电路和主控电路部分连接；前置增益放大电路与所述的模拟信号数字化电路部分的模拟-数字转换器连接；模拟-数字转换器与主控电路连接；所述的速度匹配电路部分的速度检测电路与距离触发电路连接；距离触发电路与主控电路连接；所述的主控电路除分别与信号切换电路、模拟-数字转换器、距离触发电路连接、通讯电路部分的通讯器件连接。
2、一种车辙检测方法，其特点在于，它包括以下步骤
A.首先将距离传感器部分的测量距离的传感器采用直线型形式，分列在路面上方，并沿公路纵向移动；
B.距离传感器部分的测量距离的传感器，分别获得各自与路面的距离信号；
C.距离信号经信号调理电路的信号切换电路选通后，由前置增益放大电路进行信号调理；
D.速度匹配电路部分的速度检测电路获得速度数据，距离触发电路根据速度数据产生触发信号给主控电路，主控电路根据触发信号控制信号调理电路的信号切换电路分别切换到测量距离的传感器，然后控制模拟信号数字化电路部分将调理后的信号转化为距离数据，并传输给主控电路部分；
E.主控电路将所有测量距离的传感器获得的距离数据通过通讯电路部分传输给计算机部分，计算机部分进行数据的存贮、显示。
全文摘要
本发明提供了一种车辙检测仪器及其检测方法，它包括距离传感器部分、信号调理电路部分、模拟信号数字化电路部分、主控电路部分、速度匹配电路部分、通讯电路部分和计算机部分，所述的距离传感器部分由至少一个测量距离的传感器组成；所述的信号调理电路由信号切换电路和前置增益放大电路组成；所述的模拟信号数字化电路部分由模拟-数字转换器组成；所述的主控电路部分由微处理器电路部分组成；所述的通讯电路部分由通讯器件组成；所述的速度匹配电路部分由速度检测电路和距离触发电路组成；所述的计算机部分是由含有处理器和存储器的具有显示、运算和存贮功能的计算机组成。本发明提高了车辙的检测速度和检测精度。
文档编号G01S17/08GK101302738SQ20081006486
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月7日 优先权日2008年7月7日
发明者华 王, 侯相琛, 马松林 申请人:哈尔滨工业大学