一种路面倾角测量装置的制作方法

本发明涉及路面平整度测量领域中的路面倾角测量装置。

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。

ipr评价中的关键为路面高程，而路面倾斜角度则是高程计算的关键数据，专利号为zl01239123.9的中国专利公开了一种手推车的测量方式，它利用了传统的测量角度和距离计算高程的方法，用角度传感器和距离传感器测量由三轮支撑的监测平台的纵向倾角和通过的距离，计算出高程和iri。从理论上讲这种方法可以测量导路面纵向高程曲线，但是该方法存在以下问题：在对路面倾角测量时，由于路面本身的不平整性（该平整性指的是路面局部的高低不平），容易导致路面倾角的测量出现误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种路面倾角测量装置，以减少路面不平整而对倾角测量的影响。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种路面倾角测量装置，包括基准车，基准车包括基准车车架，基准车车架上转动装配有前行走轮和后行走轮，前行走轮、后行走轮上缠绕有行走带，行走带包括位于前行走轮、后行走轮上侧的上侧行走带和位于前行走轮、后行走轮下侧的下侧行走带，基准车车车架上设置有具有倾角传感器的倾角测量器，基准车车架上转动装配有转动轴线沿左右方向延伸的摆杆，摆杆上设置有用于与待测路面滚动接触配合的随动轮，摆杆与基准车车架之间设置有用于检测摆杆相对所述基准车车架转动角度的摆杆编码器，基准车车架上设置有用于对下侧行走带的上端施压以使得下侧行走带为直线结构的行走带施压结构。

随动轮有两个，两个随动轮转动装配于刚性梁的两端，刚性梁的中部与所述摆杆转动连接，摆杆上设置有用于检测刚性梁相对所述摆杆转动角度的刚性梁编码器。

随动轮有一个，所述随动轮转动装配于所述摆杆上。

两个随动轮之间的间距可调。

倾角测量器包括固定于基准车车架上的测量器支架，测量器支架上转动装配有摆锤，倾角传感器设置于所述测量器支架上以检测所述摆锤的倾斜角度，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摆锤编码器。

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。

所述行走带为齿形同步带，齿形同步带的内侧具有平面轨道，行走带施压结构包括多个沿前后方向顺序布置的用于与下侧行走带上端的平面轨道滚动接触配合的滚柱。

本发明的有益效果为：本发明中，针对路面的高低不平问题，基准车提供一个测量基准，其具体工作原理为，行走带的下侧行走带与待测路面接触滚压配合，而下侧行走带上侧的行走带施压结构则对下侧行走带施加压力，保证下侧行走带与待测路面接触时为一个不发生上凹变形的直线结构，这样即使待测路面不平整，下侧行走带也会呈与两个路面高点接触的稳定直线结构，倾角测量器测量此状态下基准车车架的倾斜角度，而摆杆编码器测量摆杆相对基准车车架的摆动角度，两个传感器的矢量之和即为路面倾斜角度在摆杆上的反应值，通过基准车的使用，在面对不平整路面时，找到一个稳定的基准，从而保证路面倾角的准确测量。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图；

图2是本发明的实施例2的结构示意图；

图3是本发明的实施例3的结构示意图；

图4是实施例3中倾角测量器的结构示意图。

具体实施方式

本发明中路面倾角测量装置的实施例1如图1所示：包括基准车33，基准车包括基准车车架31，基准车车架31上转动装配有前行走轮24和后行走轮32，其中后行走轮为计米轮，前行走轮为由动力机构驱动的主动行走轮，前行走轮、后行走轮上缠绕有行走带26，行走带26包括位于前行走轮、后行走轮上侧的上侧行走带27和位于前行走轮、后行走轮下侧的下侧行走带28，在本实施例中行走带为内侧设置有同步齿的齿形同步带，基准车车架上设置有用于对下侧行走带的上端施压以使得下侧行走带为直线结构的行走带施压结构，行走带施压结构包括多个沿前后方向顺序连续布置的用于与下侧行走带上端的平面轨道滚动接触配合的滚柱29，滚柱由滚针轴承构成。基准车车架上设置有用于检测基准车车架倾斜角度的倾角测量器，本实施例中的倾角测量器由一个倾角传感器30构成。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。

基准车车架的前端转动装配有转动轴线沿左右方向延伸的摆杆21，摆杆与前行走轮24同轴线布置，基准车车架31上设置有用于检测摆杆21相对基准车车架转动角度的摆杆编码器25。摆杆上设置有用于与待测路面滚动接触配合的随动轮，在本实施例中，随动轮有两个，两个随动轮分别为转动装配于刚性梁4两端的前随动轮20和后随动轮22，刚性梁4的中部与摆杆21转动连接，摆杆21上设置有用于检测刚性梁4相对摆杆转动角度的刚性梁编码器23。两个随动轮之间的间距可调，两个随动轮之间的轴距为iri要求的测量轴距，本实施例中通过以下手段实现两个随动轮之间的间距可调，刚性梁上设置有沿前后方向延伸的导向长槽7，两个随动轮的轮轴均穿设于导向长槽中，两个随动轮的轮轴通过螺母5固定，松开螺母，则可以调整对应随动轮的位置，拧紧螺母，则可以实现对应随动轮位置的固定。两个随动轮和前行走轮、后行走轮处于摆杆的同一侧，避免受道路左右高低不平而导致的倾角影响。

使用时，基准车推着刚性梁沿待测路面14行走，因为路面的平整度问题，刚性梁会相对摆杆发生转动，摆杆会相对基准车车架转动，满足一定测量间距后，倾角传感器、摆杆编码器和刚性梁编码器同时读数，倾角传感器的读数为基准车车架的倾斜角度，摆杆编码器的读数为摆杆相对基准车车架的相对转动角度，刚性梁编码器的读数为刚性梁相对摆杆的转动角度。不能凹陷变形的下侧行走带为倾角传感器的测量提供了一个稳定的基准，在该基准的前提下，三个传感器的矢量和即为刚性梁的倾角值，在通过前随动轮与后随动轮之间的间距，可以计算出相应的高程。两个随动轮之间的间距时计算高程的关键，因为两个随动轮均与待测路面接触，因此才能使用两个随动轮之间的间距，而前行走轮、后行走轮并不一定同时与待测路面接触，因此基准车车架只能提供一个倾角基准值，而不能用于高程的计算。

在本发明的其他实施例中：行走带施压结构也可以不是一组滚柱结构，比如说行走带施压结构为一块施压板，施压板的下板面与下侧行走带的上端滑动接触配合，通过施压板对下侧行走带的施压，来防止下侧行走带发生变形，而影响基准车车架的倾角测量基准；当然行走带还可以为履带，此时行走带施压结构可以是沿前后方向延伸的施压条，施压条与下侧行走带的上端滑动接触配合，来保证下侧行走带始终未直线结构；基准车也可以不具备主动行走能力，比如说手推基准车行走或者基准车被其它动力小车带动而沿待测路面行走。

一种路面倾角测量装置的实施例2如图2所示：实施例2与实施例1不同的是，随动轮34只有一个，随动轮34直接转动装配于摆杆21上，通过倾角传感器30和摆杆编码器25两个传感器的矢量和来获得摆杆的倾角值。

一种路面倾角测量装置的实施例3如图3~4所示：实施例3与实施例1不同的是，为了降低在保证倾角测量精度的前提下，降低倾角测量器的成本，倾角测量器3的结构与实施例1中的倾角测量器不同，因为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，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。

本实施例中，倾角测量器3包括固定于基准车车架上的测量器支架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转动角度的摆锤编码器15，摆锤编码器15为与摆锤轴9间隔布置的非接触式编码器，摆锤编码器15位于远离摆锤的一侧，倾角传感器8安装于摆锤上。基准车车架（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，基准车沿待测路面行走时，根据路面的平整性，基准车车架会随之产生倾角，满足一定测量间距后，倾角传感器和摆锤编码器的读数之和即为该时刻基准车车架的倾斜角度，其原理为：倾角传感器测量摆锤的倾角，摆锤编码器测量摆锤相对测量器支架的转动角度，其实基准车运动到位后，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，摆锤编码器的读数即为基准车车架的倾斜角度，但事实上，基准车在行驶过程中，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，相当于为摆锤编码器找到一个计量零点，从而可以准确的读取基准车车架的倾斜角度。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，通过摆锤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基准车车架倾角测量的准确性，同时降低产品成本。

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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