一种公路桥梁平整性检测方法及系统与流程

1.本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种公路桥梁平整性检测方法及系统。


背景技术：

2.公路桥梁检验包括桥梁结构的检查和验算，以及桥梁荷载试验和量测等，其中桥面平整性检测就是其中的一项。
3.现有的公路桥梁的平整性检测采用人工检测，人为选取检测点和人工检测并不能准确地反映出路面的平整性，也无法对检测数据进行补偿修正，导致平整性检测的精准度难以保证。因此，本发明提供一种能对检测数据进行补偿修正、保证检测精度的公路桥梁平整性检测方法及系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种公路桥梁平整性检测方法及系统，旨在解决解决现有技术中人工检测公路桥梁平整性无法对检测数据进行补偿修正、检测精度较低的技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种公路桥梁平整性检测方法,包括以下步骤：步骤一：利用无人机系统扫描待测公路桥梁路基面，获取公路桥梁路基面的三维数据，并将三维数据传输至建模系统，由建模系统建立待测公路桥梁路基的三维模型；步骤二：设定检测小车的运行路线，在预设的行进轨迹上等间距标定若干数据采集点，作为检测小车行进轨迹中的目标位置；步骤三：检测小车沿着预设行进轨迹实现行进移动，在移动到第n个数据采集点时，获取该点位置的高程数据；步骤四：将获取到的每个数据采集点的高程数据上传至处理系统进行补偿计算，得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性评价指标。
6.作为本发明进一步的方案：所述步骤二的具体方法包括：在公路桥梁的三维模型上设定检测小车的行进轨迹，再将数据采集点在预设的行进轨迹上标注出来并获取坐标信息，然后将数据采集点的坐标信息通过通讯模块传输至检测小车上负载的导航定位系统中，通过结合坐标信息和已建立的桥梁路基三维模型，在实际的公路桥梁路基确定坐标点位置作为检测小车的目标位置，确保检测小车行进轨迹的准确性，并能准确到达数据采集点。
7.作为本发明进一步的方案：所述步骤三的具体方法包括：检测小车通过负载的移动模块实现行进移动，在移动到第n个数据采集点时停止，由负载的全景相机获取该点位置的高清晰度图像数据，并将图像数据上传导入到建模系统中，建立高精度的实景模型，并在实景模型内获取该数据采集点精确的高程数据。
8.作为本发明进一步的方案：检测小车通过负载的移动模块实现行进移动的具体方
法包括：移动模块包括驱动装置和激光雷达，检测小车由驱动装置提供移动的动力来源，并实现运动和静止模式的自主切换，同时由激光雷达进行障碍物扫描和检测，通过通讯模块进行障碍物信息的实时传输，从而实现检测小车在行进过程中的实时避障功能。
9.作为本发明进一步的方案：所述步骤四的的具体方法包括：处理系统接收到的每个数据采集点的高程数据，并根据高程数据的大小得到高程最大值以及高程最小值，处理系统利用补偿公式对高程最大值以及高程最小值进行补偿计算，和均表示为不同的比例系数且均大于零，得到最大高程补偿值以及最小高程补偿值，再根据公式得到最大落差值，作为公路桥梁路基平整性的评价指标。
10.本发明还提供一种公路桥梁平整性检测系统,包括无人机系统、检测小车、导航定位系统、全景相机、移动模块、建模系统以及处理系统；所述无人机系统用于扫描公路桥梁路基面，获取公路桥梁路基面的三维数据，并将三维数据传输至建模系统；所述检测小车用于沿着预设行进轨迹实现行进移动，并获取数据采集点的高程数据；所述导航定位系统负载于检测小车上，用于接收数据采集点的坐标点信息，并结合桥梁路基的三维模型，在实际的公路桥梁路基确定坐标点位置作为检测小车的目标位置；所述全景相机负载于检测小车上，用于获取数据采集点的高清晰度图像数据，并将图像数据上传导入到建模系统；所述移动模块负载于检测小车上，用于实现检测小车的行进移动；所述建模系统用于接收无人机系统上传的三维数据建立待测公路桥梁路基的三维模型，并接收全景相机上传的图像数据建立高精度的实景模型；所述处理系统用于接收检测小车上传的高程数据，并对高程数据进行补偿计算和分析处理，得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性评价指标。
11.作为本发明进一步的方案：所述移动模块包括驱动装置和激光雷达，所述驱动装置用于为检测小车提供移动动力，并实现运动和静止模式的自主切换，所述激光雷达用于扫描和检测障碍物，并进行障碍物信息的实时传输。
12.作为本发明进一步的方案：还包括通讯模块，所述通讯模块用于实现检测系统内部的数据传输功能。
13.本发明的有益效果：本发明通过三维数据建立公路桥梁的三维模型，并在三维模型上预设检测小车的行进路线，通过数据采集点坐标信息结合检测小车负载的导航定位及移动模块实现了公路桥梁路基的自主检测过程，无需人工现场检测，省时省力，提高了检测效率；同时，通过检测小车负载的全景相机获取高清晰度图像数据，建立实景模型以获取数据采集点的高程数
据，并通过对高程最大值 以及高程最小值的补偿修正，能够得到最接近路面高度峰谷值的最大高程补偿值以及最小高程补偿值，并以此计算得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性的评价指标，通过对检测数据的补偿修正能够有效提高检测精确度，从而保证公路桥梁平整性的检测精度。
附图说明
14.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
15.图1是本发明提供的一种公路桥梁平整性检测方法的流程框图；图2是本发明提供的一种公路桥梁平整性检测系统的结构原理图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1所示，本发明为一种公路桥梁平整性检测方法,包括以下步骤：步骤一：利用无人机系统扫描待测公路桥梁路基面，获取公路桥梁路基面的三维数据，并将三维数据传输至建模系统，由建模系统建立待测公路桥梁路基的三维模型；无人机系统包括搭载了高清相机的无人机飞行器，当无人机飞行器在公路桥梁的上空飞行时，高清相机进行定时拍照，可以在满足照片清晰度和分辨率的情况下提前设置无人机飞行器的飞行高度，并将拍摄到的图像通过通讯模块上传到建模系统中进行可视化三维建模。
18.步骤二：设定检测小车的运行路线，在预设的行进轨迹上等间距标定若干数据采集点，作为检测小车行进轨迹中的目标位置；步骤二的具体方法包括：在公路桥梁的三维模型上设定检测小车的行进轨迹，再将数据采集点在预设的行进轨迹上标注出来并获取坐标信息，然后将数据采集点的坐标信息通过通讯模块传输至检测小车上负载的导航定位系统中，通过结合坐标信息和已建立的桥梁路基三维模型，在实际的公路桥梁路基确定坐标点位置作为检测小车的目标位置，确保检测小车行进轨迹的准确性，并能准确到达数据采集点。
19.步骤三：检测小车沿着预设行进轨迹实现行进移动，在移动到第n个数据采集点时，获取该点位置的高程数据；步骤三的具体方法包括：检测小车通过负载的移动模块实现行进移动，在移动到第n个数据采集点时停止，由负载的全景相机获取该点位置的高清晰度图像数据，并将图像数据上传导入到建模系统中，建立高精度的实景模型，并在实景模型内获取该数据采集点精确的高程数据。
20.其中，检测小车通过负载的移动模块实现行进移动的具体方法包括：移动模块包括驱动装置和激光雷达，检测小车由驱动装置提供移动的动力来源，
并实现运动和静止模式的自主切换，同时由激光雷达进行障碍物扫描和检测，通过通讯模块进行障碍物信息的实时传输，从而实现检测小车在行进过程中的实时避障功能。
21.步骤四：将获取到的每个数据采集点的高程数据上传至处理系统进行补偿计算，得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性评价指标。
22.步骤四的的具体方法包括：处理系统接收到的每个数据采集点的高程数据，并根据高程数据的大小得到高程最大值 以及高程最小值，处理系统利用补偿公式对高程最大值以及高程最小值进行补偿计算，和均表示为不同的比例系数且均大于零，得到最大高程补偿值以及最小高程补偿值，再根据公式得到最大落差值，作为公路桥梁路基平整性的评价指标。
23.考虑到高程数据最大和最小的数据采集点也有可能并不是实际路面上的高度峰谷点，其有可能是靠近峰谷点的位置，因此，需要对高程最大值及高程最小值进行修正补偿，其中，表示为“极点”（高程数据最大或最小的数据采集点）位置的高程数据对于高程补偿值的影响大小，而和表示为与“极点”左右相邻位置点的高程数据对于高程补偿值的影响大小。
24.一般来说，和的系数值大小可以根据数据采集点的设定间隔来确定：相邻数据采集点之间的设定间隔越大，即说明与“极点”左右相邻位置点为高度峰谷点的可能性越低，此时与“极点”左右相邻位置点的高程数据对于高程补偿值的影响较小，则和的系数值越小；相邻数据采集点之间的设定间隔越小，即说明与“极点”左右相邻位置点为高度峰谷点的可能性越高，此时与“极点”左右相邻位置点的高程数据对于高程补偿值的影响较大，则和的系数值越大。
25.如图2所示，本发明还提供一种公路桥梁平整性检测系统,包括无人机系统、检测小车、导航定位系统、全景相机、移动模块、建模系统以及处理系统；所述无人机系统用于扫描公路桥梁路基面，获取公路桥梁路基面的三维数据，并将三维数据传输至建模系统；所述检测小车用于沿着预设行进轨迹实现行进移动，并获取数据采集点的高程数据；所述导航定位系统负载于检测小车上，用于接收数据采集点的坐标点信息，并结合桥梁路基的三维模型，在实际的公路桥梁路基确定坐标点位置作为检测小车的目标位置；所述全景相机负载于检测小车上，用于获取数据采集点的高清晰度图像数据，并将图像数据上传导入到建模系统；所述移动模块负载于检测小车上，用于实现检测小车的行进移动；所述建模系统用于接收无人机系统上传的三维数据建立待测公路桥梁路基的三
维模型，并接收全景相机上传的图像数据建立高精度的实景模型；所述处理系统用于接收检测小车上传的高程数据，并对高程数据进行补偿计算和分析处理，得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性评价指标。
26.在具体应用中，所述移动模块包括驱动装置和激光雷达，所述驱动装置用于为检测小车提供移动动力，并实现运动和静止模式的自主切换，所述激光雷达用于扫描和检测障碍物，并进行障碍物信息的实时传输。
27.在具体应用中，检测系统还包括通讯模块，所述通讯模块用于实现检测系统内部的数据传输功能。具体地，无人机系统通过通讯模块向建模系统上传三维数据，三维模型的坐标信息通过通讯模块上传至导航定位系统，全景相机获取的图像数据通过通讯模块上传导入到建模系统，高程数据通过通讯模块上传至处理系统，激光雷达检测到的障碍物信息通过通讯模块传输至驱动装置，都是由通讯模块实现数据传输过程。
28.本发明通过三维数据建立公路桥梁的三维模型，并在三维模型上预设检测小车的行进路线，通过数据采集点坐标信息结合检测小车负载的导航定位及移动模块实现了公路桥梁路基的自主检测过程，无需人工现场检测，省时省力，提高了检测效率；同时，通过检测小车负载的全景相机获取高清晰度图像数据，建立实景模型以获取数据采集点的高程数据，并通过对高程最大值 以及高程最小值的补偿修正，能够得到最接近路面高度峰谷值的最大高程补偿值以及最小高程补偿值，并以此计算得到最大落差值作为公路桥梁路基平整性的评价指标，通过对检测数据的补偿修正能够有效提高检测精确度，从而保证公路桥梁平整性的检测精度。
29.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。