本发明属于校准,特别涉及一种用于激光高速弯沉仪的弯沉模拟单元、校准方法和系统。
背景技术:
1、路面在车轮的碾压作用下会出现动态推移的微小变形,道路工程领域称为路面弯沉。路面弯沉区域的空间分布类似于盆状结构,故被称之为弯沉盆。其中,车轮与地面的接触点处于“盆底”,“盆底”的深度也即最大弯沉值。对弯沉盆结构以及最大弯沉值的快速检测是公路基础设施研究和运行养护的重点和难点。
2、交通速度弯沉仪(traffic speed deflectometer,tsd)又称为激光高速弯沉仪、激光式高速弯沉测定仪、路面激光高速弯沉仪、激光动态弯沉测量系统等,其是一种新型路面弯沉测量仪器。该仪器在高速行驶过程中利用激光多普勒(laser-doppler)测速技术,测量路面形成弯沉盆时的变形速度,并基于欧拉-伯努利梁模型等理论和方法反演路面的最大弯沉值及弯沉盆,可以实现车辆高速运动条件下的路面弯沉测量。该仪器的路面弯沉检测速度可达100km/h,具有检测效率高、安全性好、实时性强等特点。在日常应用中,此类设备需要校准。
3、在申请号为202210117166.6、发明名称为一种激光式高速弯沉测定仪弯沉校准装置及方法的专利文献中,公开了:一组边缘加工有环形斜面的旋转盘,主要通过旋转运动模拟了高速的车辆行驶速度,并由斜面的伴随运动模拟微弱的竖向变形速度。但该方案在实操时存在些许不足之处,例如:①校准装置对旋转盘的实际工作水平面要求精度较高,尤其是沿行车方向的俯仰角;②激光点在旋转盘上的位置不易被高精度测量和量化确定;③旋转盘系统的偶发、随机振动会弱化旋转盘边缘加工斜面的速度模拟功能。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明第一方面提供了一种用于激光高速弯沉仪的弯沉模拟单元,其包括:
2、转动件,为盘状或筒状;驱动机构,用于驱动所述转动件自转,当所述转动件为盘状时,所述转动件的旋转面为水平面;当所述转动件为筒状时,所述转动件的回转轴处于水平状态。
3、在如上所述的弯沉模拟单元中,可选地,所述转动件的旋转面具有纹理或粗糙度,以实现漫反射;和/或
4、所述驱动机构包括电动机,所述电动机转速与所述转动件的转速相同。
5、在如上所述的弯沉模拟单元中,可选地,所述弯沉模拟单元还包括:
6、角度调节机构,与所述驱动机构连接,用于当所述转动件为盘状且旋转时,使所述转动件的旋转面为水平面;当所述转动件为筒状且旋转时,所述转动件的回转轴处于水平状态。
7、第二方面提供了一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准方法,所述弯沉校准方法使用上述的弯沉模拟单元,所述激光高速弯沉仪具有激光多普勒测速仪ldv,其包括:
8、根据待模拟弯沉盆参数确定模拟弯沉值;根据所述待模拟弯沉盆参数、ldv测点位置、ldv安装角度差值和所述激光高速弯沉仪的行驶速度,得到ldv速度理论值;根据预先得到的关系表达式和所述ldv速度理论值,确定所述转动件的目标转速,所述关系表达式用于表征转动件转速与ldv速度的函数关系;按所述转动件的目标转速驱动所述弯沉模拟单元的转动件旋转以模拟所述模拟弯沉值;接收所述激光高速弯沉仪在所述转动件旋转期间测量得到的测量弯沉值;根据所述待模拟弯沉盆参数确定模拟弯沉值;根据所述测量弯沉值和所述模拟弯沉值对所述激光高速弯沉仪进行校准。
9、在如上所述的方法中,可选地,所述根据待模拟弯沉盆参数、ldv测点位置、ldv安装角度差值和所述激光高速弯沉仪的行驶速度,得到ldv速度理论值,包括:
10、根据待模拟弯沉盆参数确定与ldv测点位置对应的弯沉斜率;根据所述弯沉斜率和所述行驶速度得到与ldv测点位置对应的弯沉速度;根据所述弯沉速度、所述行驶速度和所述ldv安装角度差值得到所述ldv速度理论值。
11、在如上所述的方法中,可选地,所述关系表达式为一元线性回归模型,所述关系表达式的自变量为ldv速度,所述关系表达式的因变量为转动件转速。
12、在如上所述的方法中,可选地,所述一元线性回归模型的截距为0。
13、第三方面提供了一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准装置,所述弯沉校准装置使用上述的弯沉模拟单元,所述弯沉校准装置包括:
14、模拟弯沉值计算模块,用于根据待模拟弯沉盆参数确定模拟弯沉值;速度理论值计算模块,用于根据待模拟弯沉盆参数、ldv测点位置、ldv安装角度差值和所述激光高速弯沉仪的行驶速度,得到ldv速度理论值;目标转速计算模块,用于根据预先得到的关系表达式和所述ldv速度理论值,确定所述转动件的目标转速,所述关系表达式用于表征转动件转速与ldv速度的函数关系;模拟弯沉值模拟模块,用于按所述转动件的目标转速驱动所述弯沉模拟单元的转动件旋转以模拟所述模拟弯沉值;测量弯沉值接收模块,用于接收所述激光高速弯沉仪在所述转动件旋转期间测量得到的测量弯沉值;校准模块,用于根据所述测量弯沉值和所述模拟弯沉值对所述激光高速弯沉仪进行校准。
15、第四方面提供了一种电子设备,所述电子设备包括:处理器和用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;
16、其中,所述处理器被配置为执行上述的用于激光高速弯沉仪的弯沉校准方法。
17、第五方面提供了一种计算机可读存储介质,其所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述的用于激光高速弯沉仪的弯沉校准方法。
18、第六方面提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序或指令,其所述计算机程序或指令被处理器执行时实现上述的用于激光高速弯沉仪的弯沉校准方法。
19、第七方面提供了一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准系统,其包括:
20、多个弯沉模拟单元,所述弯沉模拟单元为上述的弯沉模拟单元,所述弯沉模拟单元的数量与所述激光高速弯沉仪的ldv的数量相同,多个所述弯沉模拟单元分为第一组弯沉模拟单元和第二组弯沉模拟单元,所述第一组弯沉模拟单元位于地面以下,所述第二组弯沉模拟单元位于地面上;刚性支撑,与所述激光高速弯沉仪的后轴双胎接触,用于使所述第一组弯沉模拟单元位于所述激光高速弯沉仪的后轴双胎下方;弯沉校准装置,与多个所述弯沉模拟单元连接,为上述的弯沉校准装置。
21、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
22、使得旋转件的表面结构不再需要边缘精加工有斜面以及激光多普勒测速仪所发射激光束在旋转件的位置(即激光点位置)也不再局限于特定位置;消除了对旋转盘盘面水平俯仰角的高精度控制需求,以及对ldv激光点在旋转盘上绝对位置的精确控制;降低了对弯沉模拟单元位置和状态的严格要求,简化了校准前的准备工作,提高了校准效率,减少校准时间和成本;旋转件的形式中引入了旋转滚筒,增加了弯沉模拟单元的多样性、设计灵活性和应用范围;还可以显著减少弯沉模拟单元的振动,降低竖向振动速度误差;通过电动机转速模拟弯沉速度,减少了系统振动对ldv测量值的噪声污染;弯沉值的高精度模拟过程依赖于电机的转速和电机与ldv激光束之间的相对关系,通过电动机转速和相对关系的精确控制,实现高精度模拟,提高了模拟的稳定性和准确性;路面弯沉速度的转化:不仅高速的行驶速度可通过电动机来计算,竖直方向微弱的弯沉速度也被转化为电动机的转速中。
1.一种用于激光高速弯沉仪的弯沉模拟单元,其特征在于,所述弯沉模拟单元包括:
2.根据权利要求1所述的弯沉模拟单元,其特征在于,所述转动件的旋转面具有纹理或粗糙度,以实现漫反射;和/或
3.根据权利要求1所述的弯沉模拟单元,其特征在于,所述弯沉模拟单元还包括:
4.一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准方法,所述弯沉校准方法使用权利要求1-3中任一项所述的弯沉模拟单元,所述激光高速弯沉仪具有激光多普勒测速仪ldv,其特征在于,所述弯沉校准方法包括:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据待模拟弯沉盆参数、ldv测点位置、ldv安装角度差值和所述激光高速弯沉仪的行驶速度,得到ldv速度理论值,包括:
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述关系表达式为一元线性回归模型,所述关系表达式的自变量为ldv速度,所述关系表达式的因变量为转动件转速。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述一元线性回归模型的截距为0。
8.一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准装置,所述弯沉校准装置使用权利要求1-3中任一项所述的弯沉模拟单元,所述弯沉校准装置包括:
9.一种电子设备,所述电子设备包括:处理器和用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;
10.一种用于激光高速弯沉仪的弯沉校准系统,其特征在于,所述弯沉校准系统包括: