本发明专利技术属于道路工程中非接触式测量技术领域，涉及一种基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，包括：具备在Y轴上运动的横梁和在X轴上运动及在Z轴方向上转动的三维扫描仪的框架式结构装置,包括底座、横梁、导轨、丝杆滑台、自动转台、直流伺服电机；由三维扫描仪、微型计算机、储蓄电源及若干连接线等组成的三维扫描装置系统。本发明专利技术的检测方法，包括：系统启动，系统标定，设定运动参数，三维数据还原，点云数据拼接组合等。本发明专利技术采用双目成像和蓝光光栅技术获得的待测路面构造数据，提高了路面测量精度；同时，通过控制系统控制三维扫描仪的运动，自动化程度高，测量误差低，扫描速度高，从整体上提高了路面测量效率。从整体上提高了路面测量效率。从整体上提高了路面测量效率。
【技术实现步骤摘要】
基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置及方法
[0001]本专利技术属于道路工程中非接触式测量
，具体涉及一种基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]路面的抗滑性能是影响道路行驶安全的重要因素之一，而在影响路面抗滑性能的因素中，路面的构造深度作为抗滑性能的重要指标，准确地获取路面三维构造对更合理地评价路面抗滑性能是很重要的，因此，路面三维构造检测已成为
研究热点。
[0003]现有的路面三维构造检测方法有接触式测量和非接触式测量。接触式测量为早期传统测量方法，主要有针描法，虽然测量精度能够满足要求，但触针直接与路表面集料接触，容易造成触针的磨损，检测装置生命周期短、成本高，且以逐点进出方式进行测量，速度慢。非接触测量主要是激光法，李智等人采用激光测距技术研发了一种路面三维构造检测装置，在二维视角下获得路面三维纹理特征。Yang等人采用一种基于激光的三维三角表面纹理测量设备对路面三维纹理数据进行采集，在二维视角下建立了路面三维构造模型。激光法的测量精度和测量效率相比于传统测量方法有较大提升，但该法只能获得路面的二维轮廓，无法获得路面纹理的三维信息，对于获得更精确的纹理构造的需求是不够的，利用点或线激光进行扫描，数据收集時间也较长，且由于光度或光线阴影不利条件下容易产生无效读数，受外界环境和路面材料本身的表面反射特性影响，三角测量存在着重采样和滤波效果的问题。因此，需要一种基于双目立体成像和蓝光光栅技术的路面三维构造检测装置及检测方法。
专利技术内容
[0004]为了克服上述路面三维构造检测技术存在的问题，本次专利技术提供一种基于双目立体成像和蓝光光栅技术的路面三维构造检测装置及其检测方法，可以更方便、更高效、更精准地实现路面三维纹理构造的重构。
[0005]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，包括框架式结构装置、三维扫描装置系统；框架式结构装置包括平行导轨、具有滚轮的框架式结构底座，所述框架式结构底座上设有相互平行的丝杆滑台，相互平行的丝杆滑台上分别设有相互平行的横梁，横梁上设有所述平行导轨；横梁在Y轴方向上运动，平行导轨在X轴上运动，所述三维扫描装置系统位于平行导轨上；所述三维扫描装置系统包括三维扫描仪，微型计算机、储蓄电源及若干连接线，所述三维扫描仪通过若干连接线与微型计算机连接。
[0007]进一步地，所述平行横梁设置于与Y轴平行的丝杆滑台上，所述丝杆滑台中的丝杆与直流伺服电机连接，伺服电机设置在丝杆滑台一侧带动平行横梁在Y轴上移动。
[0008]进一步地，所述平行导轨上设有自动转动云台，三维扫描仪通过可转动连接装置设置在自动转动云台上。
[0009]进一步地，所述可转动连接装置包括转动控制轴、金属块、底座，底座通过转动控制轴嵌在两块平行的金属块之间，底座与三维扫描仪连接，金属块通过螺栓与自动转动云台连接。
[0010]进一步地，所述自动转动云台通过滑块设置平行导轨上，所述滑块与直流伺服电机连接，伺服电机设置在平行导轨一侧带动滑块在平行横梁的X轴上移动。
[0011]进一步地，所述自动转动云台与直流伺服电机连接，带动自动转动云台在Z轴方向上转动，从而使三维扫描仪在Z轴方向上转动。
[0012]进一步地，所述滑块、丝杆均与直流伺服电机连接。
[0013]进一步地，直流伺服电机与控制系统连接，通过控制系统控制所述电机的转速与圈数及自动转台转动时间间隔，用于带动三维扫描仪在X轴、Y轴上移动及在Z轴方向上转动。
[0014]进一步地，所述直流伺服电机通过控制系统控制，控制系统是在微型计算机系统上基于TwinCat实现，用于控制直流伺服电机的转速与圈数。
[0015]进一步地，所述三维扫描仪包括蓝光光栅投影仪、两个可变焦工业相机和机架，投影仪位于机架的中间，两个可变焦工业位于投影仪左右侧，通过人工调整其与投影仪的相对位置以及两相机的倾斜角度；所述蓝光光栅投影仪和可变焦工业相机通过若干连接线与微型计算机连接。
[0016]实现所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0017]S1、选定待测路面测量范围，并在测量范围边沿贴上数量不一的标定点，
[0018]S2、接通所述三维扫描装置系统各部分电源，打开微型计算机，启动数据采集分析软件Flexscan3D，检查投影仪和相机是否已连接，新建项目并设置工作路径；
[0019]S3、三维扫描仪标定：首先调整三维扫描仪的倾角，使其与待测路面形成倾角，调整两相机的夹角及成像视角，再通过相机调焦及结合软件调整其曝光度和亮度增益值获得清晰的图像，接着通过拍摄标定点在投影光栅和相机成像重合范围内不同位置的图像，实现对三维扫描仪系统的在某一平面上的标定，获得相应参数，一经标定完毕，三维扫描仪中的投影仪及两相机位置在测量过程中保持不变，只改变三维扫描仪在标定平面内的运动状态完成对待测路面在不同位姿下的扫描任务；
[0020]S4、启动基于TwinCat的控制系统，设定所述三维扫描仪在X轴、Y轴运动速度和运动距离、转动时间间隔及三维扫描仪的光栅图像采集时间间隔参数，控制三维扫描仪的移动及转动完成扫描任务；
[0021]S5、点击控制系统中的开始按钮，搭载在框架式装置上的三维扫描仪按预定路径运动，到达预订待测位置上蓝光光栅投影仪投射不同相位的蓝光光栅条纹到待测路面，再由相机拍摄受物体表面调制的光栅图像，图像传至数据采集软件Flexscan3D进行解码，视差匹配，将解码信息还原成物体的三维高程信息数据，接着对不同位姿下的扫描图像进行贴标记点拼接处理，直至完成本次预定路径运动任务，并得到一幅拼接组合的扫描图像的点云数据；
[0022]S6、利用Geomagic Studio 2015软件对上述扫描后的点云数据进行去噪处理，获得待测路面完整的三维高程信息数据，导出相应的文本格式。
[0023]相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术采用蓝光光栅技术，在镜头上加装了滤光片，只让特定波长的蓝光通过，由于自然光和照明光源中的蓝光含量很少，绝大部分的光线都被滤光片过滤，但蓝光投影光源的光线能通过镜头杯图像传感器采集到，通过蓝光光栅技术的三维扫描仪获得被测路面的构造数据，不易受环境光线及杂散光影响，提高了检测精度。
[0025]本专利技术采用的蓝光光栅扫描仪是基于双目成像且单幅扫描时间小于5s，其扫描时间短，精度高，三维构造测量效果佳。
[0026]本专利技术通过控制系统控制三维扫描仪在不同位姿下获得被测路面的三维高程数据，自动化程度高，测量误差低，扫描速度高，从整体上提高了路面测量效率。
[0027]本次专利技术的检测装置不仅整体结构简单，操作方便，成本低，而且在保证了双目系统的精度的前提下，也满足系统多视角多尺寸多方位的测量需求。本专利技术的检测装置体型相对较小、便于携带，可以很好地应用在路面构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，包括框架式结构装置、三维扫描装置系统；框架式结构装置包括平行导轨、具有滚轮的框架式结构底座，所述框架式结构底座上设有相互平行的丝杆滑台，相互平行的丝杆滑台上分别设有相互平行的横梁，横梁上设有所述平行导轨；横梁在Y轴方向上运动，平行导轨在X轴上运动，所述三维扫描装置系统位于平行导轨上；所述三维扫描装置系统包括三维扫描仪，微型计算机、储蓄电源及若干连接线，所述三维扫描仪通过若干连接线与微型计算机连接。2.根据权利要求1所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述平行导轨上设有自动转动云台，三维扫描仪通过可转动连接装置设置在自动转动云台上。3.根据权利要求2所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述可转动连接装置包括转动控制轴、金属块、底座，底座通过转动控制轴嵌在两块平行的金属块之间，底座与三维扫描仪连接，金属块通过螺栓与自动转动云台连接。4.根据权利要求1所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述自动转动云台通过滑块设置平行导轨上，所述滑块与直流伺服电机连接，伺服电机设置在平行导轨一侧带动滑块在平行横梁的X轴上移动。5.根据权利要求1所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述自动转动云台与直流伺服电机连接，带动自动转动云台在Z轴方向上转动，从而使三维扫描仪在Z轴方向上转动。6.根据权利要求1所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述滑块、丝杆均与直流伺服电机连接。7.根据权利要求7所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，所述三维扫描仪包括蓝光光栅投影仪、两个可变焦工业相机和机架，投影仪位于机架的中间，两个可变焦工业位于投影仪左右侧，通过人工调整其与投影仪的相对位置以及两相机的倾斜角度；所述蓝光光栅投影仪和可变焦工业相机通过若干连接线与微型计算机连接。8.根据权利要求1～7任一项所述的基于双目成像和蓝光光栅的路面三维构造检测装置，其特征在于，直流伺服电机与控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智，陈伟勇，李迎辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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