路面材料反射特性自动化测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种路面材料反射特性自动化测试系统，用于模拟路灯入射、驾驶人及行人获得亮度的条件，测量路面材料反射特性在不同入射条件、不同出射角度下的亮度系数与镜面反射因子的测试系统，以评价路面材料的光学特性及其对视觉安全的影响，可以为路面材料的光学特性研究、道路照明系统的设计及视觉安全的评估提供室内便捷的解决方案和技术支撑。本装置包括：光源发射件、用于测量亮度的亮度计、转动电机构件、支架、外置框架、与亮度计相对设置的样品转动放置台以及数据采集控制系统。本发明专利技术提供的路面材料反射特性自动化测试系统具有可提供多种入射角及出射角、结构占用空间小、可缩短测试时间等优点。可缩短测试时间等优点。可缩短测试时间等优点。

【技术实现步骤摘要】
路面材料反射特性自动化测试系统


[0001]本专利技术涉及一种公路工程领域，具体涉及一种路面材料反射特性自动化测试系统。

技术介绍

[0002]对道路的照明情况进行充分调查和测量有助于提高道路的可见度，降低交通事故发生率和节能。结果显示，更好的道路照明可以提高道路安全性，降低夜间事故发生率30％。根据中国照明学会的统计数据，城市路灯照明占中国照明耗电30％左右的比例。时下，由于各种原因我们的道路照明浪费十分严重，提高道路照明效率成为关系节约能源，降低城市财政费用，和环境保护的重要课题。国内的道路照明研究相比国外还十分落后。目前，我国使用的城市道路设计标准虽然同时采用亮度和照度作为道路照明评价系统，实际应用中绝大部分仍采用照度评价系统。而国际上发达国家早在四十年前就已普遍采用亮度作为道路照明评价系统。与亮度相比，照度易于测量。然而光从路灯投射到路面后，需经过路面材料反射，进入人眼，照度只是反映路灯投射到路面上的光通量密度，亮度才真正反映人眼所感受到的路面明亮程度。采用亮度作为道路照明评价系统，路面材料自然成为道路照明必须要研究的对象。但是目前，道路行业从业者及照明行业设计者大多选择忽略路面材料的反射特性，不考虑路面材料反射特性，仅以照度作为两种道路照明的判据，就会造成能源浪费或是道路可见度下降导致交通事故发生率上升。
[0003]要对路面材料的亮度、镜面反射情况进行评价，就需要构建路面材料反射特性测试系统。要计算路面材料亮度及镜面反射因子，需要首先获得路面材料的亮度系数，其表征了路面上某点的亮度和该点的水平照度之比，CIE照明协会提出采用简化亮度系数r表征路面材料的反射特性，并给出了模拟路灯入射角的半球空间内的不同测试角。实验室测量法在实验室准确测量r表格内所有或绝大多数规定角下的简化亮度系数，这种方式测试精度高且可靠性高，但耗时较长。过往的研究中将测量的观测角规定为1
°
，即选择司机眼睛在离路面1.45米高，注视前方83米距离的路面上的点。这一角度与实际行车过程差别较大。因此，开发路面材料反射特性自动化测试系统，以实现不同入射角、接收角的模拟，提高测试效率及精度至关重要。

技术实现思路

[0004]基于此，针对上述现有技术状况的不足，本专利技术的目的在于提供一种路面材料反射特性自动化测试系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种路面材料反射特性自动化测试系统，包括：
[0007]光源发射件、用于测量亮度的亮度计、转动电机构件、支架、外置框架、与亮度计相对设置的样品转动放置台以及数据采集控制系统，所述亮度计安装在所述外置框架上且在外置框架上进行上下、前后调节以调整不同方位角β，所述支架设置于所述样品转动放置台
上，所述光源发射件通过转动电机构件连接于所述支架的上端，所述转动电机构件以被测样品表面中心为圆心，分别在竖直和水平面作圆周运动，以调整光源发射件的入射角度γ；
[0008]其中，所述亮度计将测量的亮度信息发送至所述数据采集控制系统，所述数据采集控制系统根据内置算法计算样品表面不同位置下的照度，通过亮度与照度之比测量光线从不同方位角β和入射角γ入射时被测路面材料的亮度系数。
[0009]在其中一个实施例中，所述光源发射件为照射范围大于5cm的LED光源，其中心通过被测样品的中心，以实现光源的有效照射。
[0010]在其中一个实施例中，所述转动电机构件采用精确度达0.01
°
的伺服电机，以实现180
°
角度内的旋转角度控制。
[0011]在其中一个实施例中，所述外置框架在样品放置位两端留够2cm的转动距离，以实现样品及光源的半球空间转动。
[0012]在其中一个实施例中，所述外置框架具有可以上下调节的横杠以限制亮度计高度，并实现亮度计的上下移动，以保证实现不同的亮度接收角。
[0013]在其中一个实施例中，所述亮度计为成像式亮度计或瞄点式亮度计，其配合镜头实现测量，可根据测试精度要求不同而选择。
[0014]在其中一个实施例中，所述亮度计的光轴通过被测样品的中心位置，以实现精确测量。
[0015]由于采用了上述技术方案，本专利技术获得的有益效果包括：
[0016]第一、本专利技术通过自动化控制及采集，在实验室内测量获得不同入射角及接收角下的路面材料反射特性，即为亮度系数，计算获得亮度及镜面因子。可以实现模拟路灯照射条件下的路面材料反射特性测试，全程测试仅需15分钟，测试效率高，测试精度可达0.01cd/
㎡
。
[0017]第二、本专利技术通过外置框架具有可以上下调节的横杠以限制亮度计的功能，并实现亮度计的上下移动，以保证实现不同的亮度接收角。突破了原有类似的测试装置只能限制接收角1
°
的限制。
附图说明
[0018]图1是本专利技术路面材料反射特性自动化测试系统示意图；
[0019]图2是本专利技术路面材料在道路照明系统实际情况下的角度示意图。
[0020]图中：1
‑
光源发射件；2
‑
样品转动放置台；3
‑
支架；4
‑
外置框架；5
‑
亮度计；6
‑
样品放置位；7
‑
数据采集控制系统。
具体实施方式
[0021]以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0022]请参阅图1
‑
2，例如，一种路面材料反射特性自动化测试系统，包括：光源发射件1、用于测量亮度的亮度计5、转动电机构件(图中未示出)、支架3、外置框架4、与亮度计相对设置的样品转动放置6、以及数据采集控制系统7，所述亮度计5安装在所述外置框架4上且在外置框架4上进行上下、前后调节以调整不同方位角β，用于模拟行驶方向，所述支架3设置于所述样品转动放置台2上，所述光源发射件1通过转动电机构件连接于所述支架3的上端，
所述转动电机构件以被测样品表面中心为圆心，分别在竖直和水平面作圆周运动，以调整光源发射件的入射角度γ。上述所有构件安装在光学防震平台上，可配合遮光罩以实现防震、暗室等测试条件，通过数据采集控制系统和计算机配合实现数据的自动化采集。系统示意图见图1。
[0023]在本测试系统中，光源发射件1用于模拟路灯入射，光源发射件1是照射范围大于5cm的LED光源，其中心通过样品转动放置台的样品放置中心，以实现光源的有效照射。为实现光源在水平和垂直两个自由度绕样品转动，转动电机构件包括机械臂和伺服电机，所述光源发射件通过机械臂连接于所述支架的上端，伺服电机控制机械臂，使光源以样品表面中心为圆心，分别在竖直和水平面作圆周运动。转动电机构件采用精确度达0.01
°
的伺服电机，其可以实现180
°
角度内的旋转角度控制。入射角γ为光源中心与垂直线的夹角，方位角β为机械臂在垂直平面圆周运动的转动轴与y轴的夹角。以实现光线入射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路面材料反射特性自动化测试系统，其特征在于，包括：光源发射件、用于测量亮度的亮度计、转动电机构件、支架、外置框架、与亮度计相对设置的样品转动放置台以及数据采集控制系统，所述亮度计安装在所述外置框架上且在外置框架上进行上下、前后调节以调整不同方位角β，所述支架设置于所述样品转动放置台上，所述光源发射件通过转动电机构件连接于所述支架的上端，所述转动电机构件以被测样品表面中心为圆心，分别在竖直和水平面作圆周运动，以调整光源发射件的入射角度γ；其中，所述亮度计将测量的亮度信息发送至所述数据采集控制系统，所述数据采集控制系统根据内置算法计算样品表面不同位置下的照度，通过亮度与照度之比测量光线从不同方位角β和入射角γ入射时被测路面材料的亮度系数。2.根据权利要求1所述的路面材料反射特性自动化测试系统，其特征在于，所述光源发射件为照射范围大于5cm的LED光源，其中心通过被测样品的中心，以实现光源的有效照射。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，谢宁，张雪，贾明，
申请(专利权)人：同路达泰州生态科技有限公司同路达青岛生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：