一种路面平整度测量装置及倾角测量器的制作方法

本发明涉及一种用于路面平整度测量的路面平整度测量装置及倾角测量器。

背景技术：

路面平整度是衡量道路路面质量的重要指标之一，它直接影响到车轮的行驶速度、行车安全和行驶平顺性，对路面平整度的评价，目前国内外都采用国际路面平整度指标iri作为评价指标。

中国专利cn101251380a公开了一种“随动式手推平整度测量装置”，其包括底板、行走轮和角度传感器（即倾角传感器），还包括前测量轮、后测量轮和随动杆，随动杆的一端与固定在底板前端的牵引座相铰接，前测量轮通过连接板设置在随动杆后端，前、后测量轮的轴距为iri要求的测量间距。使用时，测量人员通过推杆推动测量装置行走，距离传感器输出距离信号，每通过一个测量间距，角度传感器采集一个角度值，该角度值认为为随动杆的倾斜角度，得到一个高程值，通过被侧路段后仪表就得到了该路段的高程值，经仪表的运算和处理可获得该被侧路段的断面高程曲线和国际路面平整度指数iri值。现有的这种平整度测量装置的基本原理是间隔的测定随动杆的倾斜角度，由于随动杆的长度已知，因此可以获得相应的高程，然而其存在的问题在于：众所周知，倾角传感器的测量原理是通过加速度来实现的，其存在的本质缺陷就是精度不是十分高，角度越大，精度就越差，对于一些特别高精度的传感器，其成本是相当高昂的，普通消费者根本无力承担。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够降低产品成本，同时又能够满足倾角测量精度的路面平整度测量装置；本发明的目的还在于提供一种该路面平整度测量装置中使用的倾角测量器。

为解决上述技术问题，本发明中路面平整度测量装置的技术方案如下：

一种路面平整度测量装置，包括刚性梁，刚性梁上装配有前行走轮和后行走轮，刚性梁上设置有倾角测量器，倾角测量器包括测量器支架，测量器支架上转动装配有摆锤，测量器支架上还设置有用于检测所述摆锤倾斜角度的倾角传感器，路面平整度测量装置还包括用于检测测量器支架相对所述摆锤转动角度的编码器。

所述编码器为非接触式编码器。

所述摆锤通过摆锤轴与所述测量器支架转动配合，测量器支架与所述摆锤轴之间设置有用于摆锤动作时提供阻尼力的阻尼结构。

所述阻尼结构为磁力阻尼结构，磁力阻尼结构包括固定于所述摆锤轴上的摆锤轴导体，磁力阻尼结构还包括间隔环设于所述摆锤轴导体外围的至少一圈磁体，。

所述磁体由与所述摆锤轴同轴线布置的永磁磁套构成。

前行走轮、后行走轮之间的轴间距可调。

本发明中倾角测量器的技术方案为：

一种倾角测量器，包括测量器支架，测量器支架上转动装配有摆锤，测量器支架上还设置有用于检测所述摆锤倾斜角度的倾角传感器，测量器支架上还设置有用于检测测量器支架相对所述摆锤转动角度的编码器。

所述摆锤通过摆锤轴与所述测量器支架转动配合，测量器支架与所述摆锤轴之间设置有用于摆锤动作时提供阻尼力的阻尼结构，所述阻尼结构为磁力阻尼结构，磁力阻尼结构包括固定于所述摆锤轴上的摆锤轴导体，磁力阻尼结构还包括间隔环设于所述摆锤轴导体外围的至少一圈磁体。

所述摆锤固定于所述摆锤轴的一端，编码器置于所述摆锤轴的另外一侧。

所述磁体由与所述摆锤轴同轴线布置的永磁磁套构成。

本发明的有益效果为：使用时，路面平整度测量装置的前行走轮和后行走轮在被测路面上行走，根据路面的平整性，刚性梁会随之产生倾角，满足一定测量间距后，倾角传感器和编码器的读数之和即为该时刻刚性梁的倾斜角度，其原理为：倾角传感器测量摆锤的倾角，编码器测量摆锤相对测量器支架的转动角度，其实当路面平整度测量装置运动到位后，测量器支架随着刚性梁而倾斜，摆锤自身受重力作用，是有保持竖直姿态的运动趋势，如果摆锤处于竖直姿态，那么倾角传感器的读数即为零，编码器的读数即为刚性梁的倾斜角度，但事实上，测量装置在行驶过程中，由于惯性等复杂作用力作用，摆锤往往不是在竖直姿态，呈与竖直姿态有一定夹角的姿态，此时倾角传感器则记录摆锤的倾角值，相当于为编码器找到一个计量零点，从而可以准确的读取刚性梁的倾斜角度。本发明中，倾角传感器只用于测量摆锤较小的倾角值，而并非现有技术中直接去测量梁的大倾角值，因此可以满足倾角传感器的小角度时高精度的使用要求，这种满足小角度测量的倾角传感器的成本较低，通过编码器来测量梁的倾角，编码器具有测量准确，成本低的特点，利用两个传感器的结合来保证倾角测量的准确性，同时降低产品成本。

进一步的，为了能够让在测量时刻，摆锤可以尽量的平稳，以提高测量精度，通过磁力阻尼结构来项摆锤提供运动阻力，摆锤基本不会出现往复摆动的情况，摆锤处于一个稳定的测量姿态，从而保证测量精度。

附图说明

图1是本发明的实施例1的使用状态图；

图2是图1中倾角测量器的结构示意图；

图3是本发明的实施例2中倾角测量器的结构示意图。

具体实施方式

一种路面平整度测量装置的实施例1如图1~2所示：包括刚性梁4，刚性梁4的前端转动装配有一个前行走轮6，刚性梁的转动装配有一个后行走轮1，前行走轮、后行走轮之间的轴间距可调，前、后行走轮之间的轴距为iri要求的测量间距，本实施例中通过以下手段实现前行走轮、后行走轮的间距可调，在刚性梁上设置有沿前后方向延伸的导向长槽7，前行走轮、后行走轮的轮轴均穿设于导向长槽中，前行走轮、后行走轮的轮轴通过螺母5固定，松开螺母，则可以调整对应行走轮的位置，拧紧螺母，则可以实现行走轮位置的固定。在本发明中前行走轮和后行走轮均为随动轮，使用时，路面平整度测量装置被其它牵引小车牵引而沿被测路面行走。前行走轮或后行走轮为设置有转动圈数测量装置的计米轮。

刚性梁上设置有倾角测量器3，倾角测量器3包括固定于刚性梁上的测量器支架11，测量器支架11上通过摆锤轴9转动装配有摆锤2，具体的摆锤轴9通过轴承10与测量器支架11转动配合，摆锤2固定于摆锤轴9的一端，测量器支架上设置有用于检测所述摆锤2倾斜角度的倾角传感器8，测量器支架上还设置有用于检测测量器支架11相对所述摆锤2转动角度的编码器15，编码器15为与摆锤轴9间隔布置的非接触式编码器，编码器15位于远离摆锤的一侧，倾角传感器8安装于摆锤上。刚性梁（或测量器支架）上设置有用于对倾角传感器8进行无线充电的无线充电装置，本发明中倾角传感器会随着摆锤摆动，通过无线充电方式对倾角传感器进行充电可以避免倾角传感器供电线路复杂，而容易接触不良的问题。

测量器支架与摆锤轴之间设置有用于摆锤动作时提供阻尼力的阻尼结构，阻尼结构为磁力阻尼结构，磁力阻尼结构包括固定于所述摆锤轴上的摆锤轴导体13，磁力阻尼结构还包括间隔环设于所述摆锤轴导体外围的至少一圈磁体，磁体由与摆锤轴同轴线布置的永磁磁套12构成，永磁磁套12固定于测量器支架11上。

使用时，路面平整度测量装置沿被测路面14行走，随着路面的坡度，刚性梁会带着测量器支架一起倾斜，测量器支架相对摆锤转动，理想状态下，摆锤受重力惯性会一直处于竖直姿态，编码器的读数值即为刚性梁的倾斜角度，但是由于路面的颠簸及受力的复杂性，摆锤往往不会处于竖直姿态，当摆锤产生摆动时，摆锤轴导体切割永磁磁套的磁场磁力线，永磁磁套对摆锤产生运动阻力，使得摆锤能快速的稳定下来，倾角传感器可以准确的测量摆锤相对竖直方向的倾斜角度，编码器测量刚性梁相对摆锤的转动角度，两个测量值和即为刚性梁的倾斜角度，通过该角度和前、后行走轮之间的间距可以计算处对应的升程。本发明中利用两个传感器配合，编码器具有精度高、成本低的特点，而用于测量小角度倾角的倾角传感器也是具有精度高、成本低的特点，从而实现了低成本，高精度的测量，相比现有技术中直接采用一个成本高昂的大倾角高精度倾角传感器而言，大大降低了产品成本；非接触式编码器减少了编码器对摆锤轴间的作用力，从而有利于进一步的提高测量精度；永磁磁套可以在360度对摆锤轴产生运动阻力，从而使得摆锤快速稳定。

在本发明的其他实施例中，前行走轮、后行走轮中的一个行走轮也可以是连接有动力机构的主动行走轮；本路面平整度测量装置还可以是一个手推车式结构，通过手推来实现路面平整度测量装置沿待测量路面行走，当然本路面平整度测量装置还可以通过牵引而行走。

一种路面平整度测量装置的实施例2如图3所示，实施例2与实施例1不同的是，倾角传感器安装于摆锤轴远离摆锤的一端。

倾角测量器的实施例如图1~3所示：倾角测量器的具体结构与上述各路面平整度测量装置实施例中所述的倾角测量器相同，在此不再详述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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