一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，首先获取包含铣刨形貌的三维激光高程点云数据，并对获取的原始铣刨面形貌进行平滑处理，采用平滑后的所有连续横断面进行组合，重构出铣刨面的三维模型，将铣刨面划分为若干面积相等的基本单元；以铣刨面横向为横坐标E，以铣刨面纵向为纵坐标F，构建铣刨面二维坐标系，根据基于平滑数据建立的铣刨面三维模型，提取基本单元的平均高程峰值MHP，根据每个基本单元的平均高程峰值的计算结果，逐个识别判定每个基本单元的铣刨质量，最后根据每个基本单元的铣刨质量对沥青路面铣刨质量综合评价。本发明专利技术能够评价铣刨面施工的均匀性并对铣刨质量进行准确量化。

An evaluation method for milling quality of Asphalt Pavement Based on 3D laser detection technology

The invention discloses a method for asphalt pavement milling quality evaluation of 3D laser detection technology based on the obtained 3D laser point cloud data contains elevation milling morphology, and access to the original milling surface is smoothed by all continuous transverse surface smooth after combination, reconstruct the 3D model of milling the milling surface will be divided into several basic unit of area equal to the milling surface; lateral abscissa E, with milling surface longitudinal coordinate F is constructed, the milling surface coordinates, according to the milling surface 3D model data smoothing based on the mean elevation of peak MHP extraction of the basic unit. According to the calculation results of average elevation of peak value of each basic unit, by identification of milling quality of each basic unit, according to the milling quality of each basic unit of asphalt pavement milling Comprehensive evaluation of planing quality. The invention can evaluate the uniformity of the milling plane construction, and accurately quantify the milling quality.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法
本专利技术属于路面养护施工质量评价领域，具体涉及一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法。
技术介绍
沥青路面铣刨是利用现有铣刨机具清除道路面层的车辙、拥包、波浪、网裂、松散等病害，促进新铺罩面与旧路面充分结合，提高路面平整度的一种施工工艺。铣刨能显著增强路面整体性，延长道路使用寿命。理想的铣刨面应槽峰高度平整、横向均匀纵向顺直。但受施工现场的路面水平横纵坡度、铣刨机具性能、驾驶员经验、作业环境等因素影响，在实际操作中常常出现铣刨面起伏、骨料剥落，病害局部残留等现象，使得新铺罩面与旧路面无法充分粘结，导致路面平整度和耐久性降低，影响行车舒适性和养护经济性。因此，快速、准确的铣刨质量评价对路面养护施工具有重要作用。目前，沥青路面铣刨质量仍缺少一套精细准确的评价方法，铣刨质量的评价主要依靠现场相关技术人员利用刻度尺等工具进行人为量，受人为主观经验、采样数据密度和检测设备精度影响，仅能识别较大范围铣刨面严重偏离铣刨标准要求的情况，无法准确掌握整个铣刨面的铣刨均匀程度，无法准确掌握铣刨面过低或铣刨面过高部分的面积和位置，导致难以科学地评价整个铣刨面的施工质量。利用三维线激光检测技术获取的铣刨面激光点云数据，可构建近乎真实的铣刨面三维细观模型，经过数据处理、指标提取，并进行合理的分析与评价，可准确掌握铣刨面过低、铣刨面过高等施工质量不合格区域的位置、面积等信息，为科学地评价铣刨施工质量提供依据，为铣刨不合格区域的修正提供信息支撑，为保证路面养护施工质量奠定基础。综上所述，准确识别铣刨质量对养护路面服务质量和使用寿命的影响至关重要，而现行人工现场观测方法难以实现对铣刨质量的全面、准确量化。因此，为提高路面养护施工质量，保证路面服务质量和使用寿命，提出一种准确的沥青路面铣刨质量评价方法成为当前需要迫切解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，以解决现有铣刨质量评价方法上存在的缺陷，本专利技术能够评价铣刨面施工的均匀性并对铣刨质量进行准确量化。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，包括以下步骤：步骤1：采用三维激光检测设备对沥青路面铣刨面进行扫描，获取包含铣刨形貌的三维激光高程点云数据，并对获取的原始铣刨面形貌进行平滑处理，得到能准确反映铣刨面宏观特征和凹凸状况的三维激光高程点云数据；步骤2：采用平滑后的所有连续横断面进行组合，重构出铣刨面的三维模型；步骤3：将步骤2重构的铣刨面划分为若干面积相等的基本单元，每个基本单元横、纵向分别包含n、m个激光高程点云数据；步骤4：以铣刨面横向为横坐标E，以铣刨面纵向为纵坐标F，构建铣刨面二维坐标系，其中E＝E1，E2，…Ei…Ea，F＝F1，F2，…Fj…Fb，i表示铣刨面横向第i个基本单元，a为铣刨面横向基本单元的个数，j指的是铣刨面纵向第j个基本单元，b为铣刨面纵向基本单元的个数，EiFj即为该铣刨面上任意一个基本单元的具体位置；步骤5：根据基于平滑数据建立的铣刨面三维模型，提取基本单元的平均高程峰值MHP；步骤6：根据每个基本单元的平均高程峰值的计算结果，逐个识别判定每个基本单元的铣刨质量；步骤7：根据每个基本单元的铣刨质量对沥青路面铣刨质量综合评价。进一步地，步骤1中对获取的原始铣刨面形貌采用最小二乘多项式平滑法进行平滑处理。进一步地，步骤3中根据铣刨鼓刀头的横纵间距，将铣刨面划分为若干50mm×50mm的基本单元。进一步地，步骤5中平均高程峰值MHP的计算方法如下：式中，m为基本单元中所包含的横断面节段的数量，为第i个横断面节段中高程点云的最大值，mean表示取均值。进一步地，步骤6中逐个识别判定每个基本单元的铣刨质量的方法具体为：步骤6.1：以标准铣刨面高程上下浮动0.5m为阈值表示基准平均高程峰值MHP0；步骤6.2：将每个基本单元的平均高程峰值与基准平均高程峰值进行对比，当则该基本单元铣刨质量良好，当该基本单元铣刨质量不良，其中表示铣刨面中处于EiFj位置的基本单元的平均高程峰值。进一步地，步骤7中对沥青路面铣刨质量综合评价具体为：步骤7.1：根据各基本单元铣刨质量判断结果，计算各铣刨质量所占的面积，如下所示：Ak＝nka式中，nk为被判断为铣刨质量为k的基本单元的个数，k为良好或不良，a为每个基本单元的面积；步骤7.2：根据步骤4建立的铣刨面二维坐标系，以及基本单元铣刨质量识别结果，总结铣刨不良区域位置；步骤7.3：分别计算所有Fj中铣刨质量良好、铣刨质量不良的基本单元个数，观察其沿铣刨面纵向F的分布，分析其变化规律，总结铣刨均匀性。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术弥补了铣刨质量评价缺乏量化标准的情况，采用先进的三维激光技术，准确、快速地获取沥青铣刨面的高程点云，对高程点云进行平滑处理，建立铣刨面的三维模型，提取并计算单元区域特征参数，并对铣刨质量进行了识别判断，基于铣刨质量判断，量化了铣刨不良区域的面积并对其进行准确定位，基于三维激光技术对沥青路面铣刨质量进行准确评价，不但为保证路面养护施工质量提供保障，还能为网络级智能化养护提供信息指导。附图说明图1是本专利技术的流程示意图；图2是铣刨面平滑前后的横断面三维激光数据图；图3是平滑后的铣刨面三维模型图；图4是以基本单元为元素的铣刨面二维坐标系；图5是铣刨面基本单元区域特征参数说明图；图6是基本单元特征参数计算结果与铣刨面高程图对应图；图7是铣刨不良区域位置识别说明图；图8是各铣刨质量基本单元个数沿铣刨面纵向的分布图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：参见图1，一种基于三维线激光技术的沥青路面铣刨质量评价方法，包括以下步骤：1、铣刨面激光点云数据获取与处理1.1铣刨面激光点云数据获取根据检测环境，调控三维激光检测系统的曝光值、检测宽度、扫描间距等参数，采用三维激光检测设备对沥青路面铣刨面进行扫描，获取包含铣刨形貌的三维激光高程点云数据。1.2铣刨面激光点与数据处理为了削弱或除去激光点云的噪声，利用最小二乘多项式平滑法对获取的原始铣刨面形貌进行平滑处理，得到能准确反映铣刨面宏观特征和凹凸状况的三维激光高程点云数据。2、铣刨面三维模型构建为了多维度地观察分析铣刨面的表面特征，提高分析结果的准确性，用平滑后的所有连续横断面进行组合，重构出铣刨面的三维表面轮廓。3、铣刨面单元分割为了更加精确地对铣刨面的铣刨质量进行定量分析，根据铣刨鼓刀头的横纵间距，将铣刨面划分为50mm×50mm的基本单元，每个基本单元横、纵向分别包含n、m个激光高程点云数据。4、铣刨面二维坐标系建立以铣刨面横向为横坐标E(E1，E2，…Ei…Ea)，i指的是铣刨面横向第i个基本单元，a为铣刨面横向基本单元的个数。以铣刨面纵向为纵坐标F(F1，F2，…Fj…Fb)，j指的是铣刨面纵向第j个基本单元，b为铣刨面纵向基本单元的个数。EF形成二维坐标系，EiFj则为该铣刨面上任意一个基本单元的具体位置。5、单元区域特征参数的建立与计算铣刨面的平整度是控制铣刨质量的重要指标，为了便于对铣刨质量进行量化分析，根据基于平滑数据建立的铣刨面三维模型，分析铣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用三维激光检测设备对沥青路面铣刨面进行扫描，获取包含铣刨形貌的三维激光高程点云数据，并对获取的原始铣刨面形貌进行平滑处理，得到能准确反映铣刨面宏观特征和凹凸状况的三维激光高程点云数据；步骤2：采用平滑后的所有连续横断面进行组合，重构出铣刨面的三维模型；步骤3：将步骤2重构的铣刨面划分为若干面积相等的基本单元，每个基本单元横、纵向分别包含n、m个激光高程点云数据；步骤4：以铣刨面横向为横坐标E，以铣刨面纵向为纵坐标F，构建铣刨面二维坐标系，其中E＝E1，E2，…Ei…Ea，F＝F1，F2，…Fj…Fb，i表示铣刨面横向第i个基本单元，a为铣刨面横向基本单元的个数，j指的是铣刨面纵向第j个基本单元，b为铣刨面纵向基本单元的个数，EiFj即为该铣刨面上任意一个基本单元的具体位置；步骤5：根据基于平滑数据建立的铣刨面三维模型，提取基本单元的平均高程峰值MHP；步骤6：根据每个基本单元的平均高程峰值的计算结果，逐个识别判定每个基本单元的铣刨质量；步骤7：根据每个基本单元的铣刨质量对沥青路面铣刨质量综合评价。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用三维激光检测设备对沥青路面铣刨面进行扫描，获取包含铣刨形貌的三维激光高程点云数据，并对获取的原始铣刨面形貌进行平滑处理，得到能准确反映铣刨面宏观特征和凹凸状况的三维激光高程点云数据；步骤2：采用平滑后的所有连续横断面进行组合，重构出铣刨面的三维模型；步骤3：将步骤2重构的铣刨面划分为若干面积相等的基本单元，每个基本单元横、纵向分别包含n、m个激光高程点云数据；步骤4：以铣刨面横向为横坐标E，以铣刨面纵向为纵坐标F，构建铣刨面二维坐标系，其中E＝E1，E2，…Ei…Ea，F＝F1，F2，…Fj…Fb，i表示铣刨面横向第i个基本单元，a为铣刨面横向基本单元的个数，j指的是铣刨面纵向第j个基本单元，b为铣刨面纵向基本单元的个数，EiFj即为该铣刨面上任意一个基本单元的具体位置；步骤5：根据基于平滑数据建立的铣刨面三维模型，提取基本单元的平均高程峰值MHP；步骤6：根据每个基本单元的平均高程峰值的计算结果，逐个识别判定每个基本单元的铣刨质量；步骤7：根据每个基本单元的铣刨质量对沥青路面铣刨质量综合评价。2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，其特征在于，步骤1中对获取的原始铣刨面形貌采用最小二乘多项式平滑法进行平滑处理。3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光检测技术的沥青路面铣刨质量评价方法，其特征在于，步骤3中根据铣刨鼓刀头的横纵间距，将铣刨面划分为若干5...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠冰，梁海媚，张洪伟，李喆，蔡宜长，郭牧，李岩，
申请(专利权)人：长安大学，内蒙古自治区交通建设工程质量监督局，
类型：发明
国别省市：陕西,61