專利名稱：步行式輪廓測定儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測定路面或其它表面縱向輪廓的輪廓測定儀。特別是，本發明涉及一種可以由單獨一個步行操作人員在路面上推動的輪廓測定儀。
為了測定路面的不平整度早先已經研制了各種裝置。從這些裝置得到的測定結果提供一種評價路面上車輛行駛質量的方法。負責道路建設和保養的當局需要此類信息，以監控路面的損壞情況，并保證駕車人在路面上行駛時的舒適和安全。
用于評價路面質量的最早的機器之一依賴于當一輛特定的機動車輛以通常速度沿路面行駛時測量該車輛的一根軸和底盤之間的相對垂直運動。這種機器的主要缺點是，它并不說明路面的真實情況而是說明特定車輛對路面的反應程度。因此，結果嚴重取決于車輛的操作速度、載重、懸掛系統甚至其使用的輪胎類型。顯然，所有這些特點對各種車輛大不相同。為了當測定路面質量時盡可能減少這些變量，通常的做法是保持某些車輛專用于測定路面質量。
由于承認這些早期機器面臨的問題，人們試驗研制一種獨輪基準拖車，它可以由一輛車輛牽引并有一個理想的懸掛系統。在理想狀態下，該拖車具有比率恒定且精細確定的線性彈簧、質量精密確定的靜態和動態元件、垂直速度與阻尼力之間的線性關系恒定且精細確定的懸掛阻尼器，以及一個同心度得到保證的確定類型的輪胎。雖然用這類拖車得到的結果比用車輛為基礎的裝置得到的結果要更為一致，但由于不可控的變量，它們仍被看作相當不可靠。這些拖車同時需要細心保養，而且比以車輛為基礎的裝置更難使用。
根據獲得路面不平整度的全面信息的需要，研制了一種專用的測量儀器。該儀器包括一個以正常交通速度在車輛后面受到牽引的慣性穩定的高度基準平臺。該高度基準平臺被設置成緩慢地跟蹤平均路面高度。精細路面高度相對于基準平臺的高度受到連續測量和記錄。由此得到的記錄被稱為路面的縱向輪廓。該儀器的優點是，它真實地測量了真實路面中的偏差，這種測量與牽引車輛的行駛特性無關。這種儀器導致研制許多用于測定路面不平整度的高技術系統。這些儀器被稱為公路縱向輪廓測定儀或更簡單地稱為輪廓測定儀。
現代的輪廓測定儀通常安裝在一輛專門改裝的車輛中，并使用快速響應的和高精度的非接觸型位移傳感器，以測量路面上的各個不同的點和車輛底盤之間的距離。惰性高度基準通常從代表車輛底盤垂直動力加速度的加速度計信號計算出來。獲得的測量結果可以被存儲，因而可以形成路面的輪廓。通常從輪廓得到的簡明統計資料包括國際粗糙度指數(I.R.I.)、均方根垂直加速度(R、M、S、V、A、)和對應于由一輛澳大利亞洲道路局國家協會的粗糙度監控車產生的數值的模擬輸出值。
上述類型的輪廓測定儀能夠提供精確的結果，但制造費用極高，而且合適地使用這些儀器需要熟練的操作人員。這些形式的輪廓測定儀是相當容易損壞的裝置，因此需要連續的保養，當使用它們時必須特別小心。此類輪廓測定儀也不適合于測試短的路段，這種短的路段沒有足夠的加速道路使系統加速到操作速度，或者沒有足夠的減速道路以便安全停車。在少數道路工程中經常有這種情況。同時，由于主要車輛的重量，這種類型的輪廓測定儀不能用于測試新澆注的混凝土路面。這些形式的輪廓測定儀通常不能用于測試橋面，因為橋面通常是在進出道路建成以前建設和完成的。
這些條件下的輪廓測量傳統上是由兩個操作人員一組利用光學測繪儀器進行的。如果在數目充分多的點十分小心地進行高度測量來確定路面的機動車輛行駛質量，那么這是一個非常緩慢的過程。
已經設計了其它儀器來測量鋪砌路面接續的縱向增量的坡度，但即使顯著地快于光學測繪法，但它們仍然冗長乏味并需要高度操作技能來獲得質量夠格的記錄。
與預定用于不能使用公路速度輪廓測定儀的場合的先有技術的低速輪廓測定儀相比，本發明的目的是顯著提高記錄高質量輪廓的速度和減小對操作人員技能的依賴程度。
根據本發明的第一方面，本發明提供一種包括一個橫梁安置系統的輪廓測定儀，該系統包括一個樞軸式地連接到前后支腳構件上的橫梁，這兩個支腳構件沿橫梁的長度間隔設置，每個支腳構件設置成安置在一段路面上，該系統同時包括重新安置上述前后支腳構件用的機構，使得在輪廓測定儀沿待測量輪廓的路面向前移動時后支腳構件可以安置在先前由上述前支腳構件占據的路面區段上，還包括測量前后支腳構件之間的橫梁坡度用的機構。
最好是，該橫梁被設置成在停止相位期間在路面上保持靜止，而輪廓測定儀繼續在路面上向前行進。該測量橫梁坡度用的機構最好是在停止相位期間受到驅動的。
最好是，該輪廓測定儀還包括測定從測量運行開始到上述前支腳構件的每次特定安置的總距離用的機構。
最好是，該重新安置機構包括一個循環停止機構和一個輔助機構，而且該橫梁設置成通過輔助機構間接地連接到循環停止機構上。
在一種優選實施例中，該循環停止機構設置成輸出一個循環運動，后者由一個停止相位、一個聯合的上升和向前加速相位、一個標稱恒速向前行進相位和一個聯合的下降和減速至零的相位形成。該輔助機構設置成在循環停止機構的停止相位期間機械上與橫梁隔離。最好是，該循環停止機構受一對輪子的被動轉動所驅動，這一對輪子設置成安裝成一直線，當輪廓測定儀受到向前驅動時輪子以同步方式轉動。
最好是，設置與上述一對輪子中的一個或橫梁安置系統的一部分相聯結的起動機構，用于起動測量機構以測量橫梁的坡度。橫梁的坡度可以用一個伺服加速度計測量，后者這樣安裝，使得能指示與橫梁的縱軸成一直線的重力分量，該分量與相對于真實局部水平線的絕對坡度的正弦成比例。對橫梁的任何特定安置，前后支腳構件之間的高度增量等于前后支腳之間的距離乘以坡度角度的正弦。最好提供記錄高度增量和測定路面輪廓的機構。路面的輪廓最好通過累加支腳構件的兩次安置之間的高度增量而且在水平標度上提供這些增量而建成，在水平標度中行程距離原則上是從運行開始的安置數目乘以支腳到支腳間距。
最好是，該輪廓測定儀還包括一個連接到上述橫梁安置系統的有輪車架。該車架被設置成提供一個完成輪廓測量用的橫向和縱向穩定的基準和一個機構，后一機構用于自己操縱輪廓測定儀，使橫梁安置機構升高而與輪廓測定儀在其上面行進的表面脫離接觸。
現在將參照
作為實例的本發明的一個實施例。
圖1是根據本發明的一個實施例的輪廓測定儀的雙重循環停止機構的簡化側視圖。為清楚起見沒有示出測量系統底盤。底盤為軸承、軸線和有關物件如導軌、皮帶和鏈張拉裝置、精確的相位起動和停止裝置以及聯接到有輪車架上的其它裝置提供安裝場所。
圖2是根據本發明的一個實施例的重疊在并聯接在圖1所示循環停止機構上的輪廓測定儀的橫梁安置機構和測量橫梁的示意側視圖。
根據本發明的一個實施例的輪廓測定儀包括一個如圖1和2中所示的橫梁安置系統，它聯接在并支承于一個有輪車架(未示出)上。該有輪車架保證橫梁安置系統的輪子與表面連續接觸而同時進行輪廓測量并為其提供側向和縱向穩定基準。該有輪車架由步行操作人員沿路面長度推動以進行輪廓記錄。
該有輪車架為輪廓測定儀的適當功能所需的所有輔助電子裝置提供支承。此種裝置包括一臺便攜式計算機，用于數據獲得、結果的顯示和處理。該車架也可以包括升高整個橫梁安置機構使其與待測量輪廓的表面脫離接觸的機構，以便使輪廓測定儀沒有用于進行輪廓測定時可以容易地操縱。
車架上可以增加一個周長精確已知的附加的非負荷承載輪并如此懸掛，使得其圍繞自身軸的角運動與輪廓測定儀行進的距離精確相關。該輪子可以安裝一個產生一串電脈沖的解碼器，每個脈沖代表輪廓測定儀縱向運動的精確微小增量。在以橫梁長度乘以安置數為基礎的縱向行進指示不太充分地精確的情況下，可以對這些脈沖進行電子計數，以給出非常精確的縱向行進指示。
該車架也可以包括一個彈簧驅動的制動器，當操作輪廓測定儀或進行輪廓記錄時，該制動器必須由操作人員利用一根安裝在推動手柄上的非閉鎖桿手動地保持在釋放狀態中。
該有輪車架可以采取各種形式，具有各種在它自身和橫梁安置機構之間聯接的機構。它也可以利用各種升高橫梁安置機構使其脫離表面接觸的機構和各種在其輪子上應用制動的機構。
橫梁安置系統的主要部件是圖1中所示的雙重循環停止機構10。該循環停止機構10的兩半部基本上相同，每個包括一個輪子12和一個小短環鏈14，后者安裝在一對相同的前后鏈輪16、18上。后鏈環的前鏈輪16和前鏈環的后鏈輪18是通過安裝在驅動鏈輪22、24上的有齒帶20驅動的。鏈輪22、24本身又直接受輪子12的驅動。驅動鏈輪22、24之間的比為4∶1。循環停止機構10的每半部的輪子12的周長精密地等于鏈14的環長度的兩倍。循環停止系統10的兩半部之間的較小差異對調節尺寸限制簡化了。
循環停止機構10的每半部的輪子12通過由有齒帶26組成的絕對同比傳動同步，有齒帶26安裝在一對相同的鏈輪28、30上。鏈輪30通過一個允許它們之間進行不定的相對角調整的裝置聯接在其相應的輪子12上，使兩個鏈環結合連接件80的運動能夠精密地同步。輪子12的軸可以安裝單向離合器或制動器(未示出)，以防止循環停止機構可能產生的損壞性逆轉動。
每個鏈14由38個節距為0.250英寸的連接件組成，其總長度為9.50英寸。前后鏈輪16、18每個有19個齒，因此每個鏈14對應于鏈輪16、18的每兩轉完成圍繞前后鏈輪16、18的一次完整通過。因為在輪子12和相應的鏈環驅動鏈輪16、18之間的有齒帶20與驅動鏈輪22、24具有精確地為4∶1的增速比，由此得出，對應于輪子12的每精確的半轉，每個鏈環14將圍繞其相應的鏈輪16、18完成一次完全通過。
輪子12的輪胎磨到其半周長為精確的9.50英寸，等于鏈環的長度。因此，當輪子與接觸被測定輪廓的表面的橫梁安置機構一起受到向前推動時，對于輪廓測定儀的每9.50英寸的行程，輪子將精確地轉動半周。
鏈14可以區分為一個上部非支承區段14a和一個下部非支承區段14b。當輪廓測定儀被向前推動時，下部非支承區段14b以精確的同一速度受到向后驅動，使得當輪廓測定儀沿路面受到推動時鏈的非支承區段14b中的連接件似乎在路面的上方靜止。當鏈14的每個連接件圍繞后鏈輪18行進時，它也受到向前加速，使得在它離開后鏈輪18的頂部而在上部非支承區段14b中行進時，它已經獲得等于輪廓測定儀的向前速度的兩倍。當鏈14的每個連接件圍繞前鏈輪16下降時，它沿前進方向受到減速，使得在它離開前鏈輪16的底部而在鏈的下部非支承區段14b中行進時，它已經達到零值的向前速度而與輪廓測定儀的行進速度無關。因此可以理解，任何聯接到鏈14的連接件上的物體將受到由下面限定的循環運動(1)停止相位(“相位1”)，其中它以低的高度在路面上方靜止，隨后為(2)縱向加速(“相位2”)，伴隨著升高到一個增高高度，隨后為(3)向前行進相位(“相位3”)，在增高位置處于等于輪廓測定儀速度兩倍的速度，隨后為(4)降至低高度并減速至零值的向前速度以準備下一個停止相位(“相位4”)。
雙重循環停止機構10可以操作地連接到一個示于圖2中的橫梁50上。下面將詳細討論橫梁和循環停止機構10之間的操作連接。
橫梁50樞軸式地連接到前支腳和后支腳52、54上。每個支腳52、54的樞軸式連接之間的橫梁50的長度為9.50英寸。前后支腳52、54之間的橫梁50的長度等于鏈14的長度。橫梁50在其中點56處扭轉鉸接。
每個支腳52、54配置成通過三個橡膠墊58接觸路面。橡膠墊58是這樣配置的，使得每個支腳52、54的中心代表在其上面安置相應的支腳52、54的路面區段的平均高度。與扭轉鉸接的橫梁50一起使用此類型的支腳52、54保證橫梁50將牢固地安置在任何路面上，而橫梁50形成兩支腳52、54之間的坡度。以這種方式，該橫梁精密地代表兩支腳52、54之間路面區段的坡度。
橫梁50的坡度利用一個安裝在細長的重量輕的板62上的伺服加速度計60測量。板62通過兩塊耐用的有彈性的軟泡沫合成橡膠64、66聯接在橫梁50的每個端部上。加速度計60的這種配置能夠快速地解決橫梁50的前后支腳52、54之間有效坡度的瞬時精確指示的問題。泡沫橡膠懸掛件64、66也保護加速度計60在輪廓測定儀的非停止相位期間不受到危險的瞬時加速度。
為了測量路面的輪廓，橫梁50必須沿路面步進。橫梁50的步進運動是通過將橫梁50聯接到循環停止機構10上而獲得的。但是，因為關鍵的是加速度計60用于測量重力坡度時它不受到任何運動或振動，所以橫梁50不直接聯接到循環停止機構10的鏈14上。相反，橫梁50通過一個輔助機構間接地聯接到鏈14上。在圖2中最清楚地例示的輔助機構是這樣設置的，使得在輪廓測定儀的停止相位期間橫梁50與循環停止機構10和車架分開。
一個輔助機構連接在循環停止機構的每個半部上。該輔助機構包括一個作為鏈14的連接件形成的結合連接件80(圖1)。每個結合連接件80設置成通過軸82(圖2)提供一個轉動輸出，軸82將連接件80(圖1)的變化取向傳遞給一個中介機構，后者接續地從輪廓測定儀抓取和釋放橫梁50。雙重循環停止機構10的兩個結合連接件80是這樣設置的，使得兩者同時精確地進行同一相位的運動。兩個結合連接件輸出軸82聯接到軸承(未示出)上，軸承以這樣一種方式安裝在一個大而重量輕的橫梁安置板84上，使得整個板84相對于支承輪子12的軸的副底盤(未示出)進行水平和垂直的循環運動。橫梁安置板84的水平和垂直循環運動與結合連接件80的運動相同。橫梁安置板84的運動用圖2中的環路200例示。
橫梁安置板84在整個橫梁安置的所有相位中利用一個附加的不受驅動的雙連接件穩定裝置保持垂直。停止相位期間橫梁安置板84的重量和向前行進相位期間板84和橫梁50的聯合重量由在垂直導板滾動的凸輪滾柱承載，使得鏈14a和14b的未支承長度并不必須承載負荷。為了圖示清楚，這些部件都沒有示出。
兩個結合連接件輸出軸82在“下降和減速”相位(相位4)期間順時針轉動180°而在“上升和向前加速”相位(相位2)期間又順時針轉動180°。它們在“停止”相位(相位1)或“倍速向前行進”相位(相位3)期間并不轉動。
每個輸出軸82的轉動利用凸輪88和凸輪隨動件90轉化為循環水平運動。凸輪隨動件90通動一個圖示為上下導架92、94的機構受限制而沿水平方向運動。每個凸輪隨動件90通過連接件96連接到一個橫梁抓取臂98上。每個橫梁抓取臂98樞軸式地連接到橫梁安置板84的頂部，并設置成平行于橫梁安置板擺動。連接在每個橫梁抓取臂98的自由端上的是一對沿側向分開的鉤取錐形件100，其中僅靠近的一個示于圖2。每對鉤取錐形件100設置成嚙合在板104中形成的相應形狀的孔102中，板104固定在橫梁50的鄰近端部上。橫梁抓取臂98由壓縮彈簧106偏壓而強烈地離開板104。
圖2表示“停止”相位(相位1)中的機構。在該相位中，橫梁抓取臂98從板104中的洞孔102完全退回，抓取臂98保持退回，直到結合連接件80到達停止相位(相位1)的終止并開始“上升和向前加速”相位(相位2)，在該相位中凸輪88開始轉動180°。然后一對橫梁臂98彼此相對地受到驅動，使鉤取錐形件進入孔102中并抓取橫梁50。這個抓取橫梁50的過程是在橫梁安置板84和凸輪88到達輪廓測定儀的“上升和向前加速”相位(相位2)的頂點時完成的。因為在輪廓測定儀的“向前行進”相位(相位3)期間凸輪88并不轉動，所以在此相位期間坡度測量橫梁50保持被抓住并良好地向前載帶到路面上方以準備下一次橫梁安置。當結合連接件80和凸輪88開始“下降和減速”相位(相位4)時，凸輪88開始其下一個180°順時針轉動。但是，因為凸輪88對下一個180°轉動的大半具有恒定的半徑，所以坡度測量橫梁50對于該相位的幾乎全部保持被橫梁抓取臂98抓取的狀態。因此，在相位4期間，即使輪廓測定儀向前穩定地移動，橫梁50也幾乎減速到停止。在相位4期間，橫梁50也下降到在路面的幾毫米以內。此時，凸輪88到達一個突然的間斷。凸輪隨動件90由此向外突然移出，使橫梁抓取臂98在彈簧106的偏壓下彼此移開。橫梁50于是掉下最后的幾毫米到路面上，因此從輪廓測定儀斷開。在這個位置中，鉤取錐形件100沿各個方向離開孔102至少6mm。錐形體100最好裝有延長銷(未示出)，該銷不參加橫梁50的抓取和釋放，但保證在正常操作期間橫梁50不會完全脫離輪廓測定儀。在兩個橫梁抓取臂98之間可以聯接一個小型氣壓阻尼缸(未示出)，以便在臂向外突然移出時將傳到機構上的震動減到最小。
當坡度測量橫梁50停在路面上時，后支腳54精確地安置在原先由前支腳52占據的路面區段上。兩個支腳52、54快速地停在它們的三個橡膠墊58上。通過將橫梁50連接到每個支腳52、54上的樞軸式連接件，橫梁50可以縱向傾斜。通過在橫梁50的中點56處形成的扭轉鉸接，橫梁50可以橫向傾斜。
橫梁50現在處在停止相位(相位1)。在相位1中，橫梁50停在路面上，由于橫梁50的安置而在橫梁支腳52、54和加速度計60中形成的瞬時狀態消失。雖然橫梁50嚴格地靜止，但應當記住，輪廓測定儀繼續向前移動。剛巧在停止相位(相位1)的終點，與一個輪子12上的標志凸輪一起聯結的非接觸位置檢測器(未示出)產生一個觸發信號，該信號使一個數據記錄器從加速度計60為這次特定的橫梁安置讀出特定的坡度。在坡度已經讀出后，結合連接件80和凸輪88移入“上升和向前加速”相位(相位2)。在相位2期間，橫梁50從其與路面接觸的位置上升并沿向前方向加速，使輪廓測定儀的向前速度加倍。橫梁50而后移到輪廓測定儀的前面，其支腳52、54很好地離開路面(相位3)，由此補上橫梁50保持靜止的停止相位(相位1)期間的時間損失。
在兩次橫梁安置間的向前移動精確地等于有效的橫梁長度。這是因為橫梁長度和鏈14的長度相等。這便于從縱向增量的連續系列進行真實輪廓的數學構造，其斜面長度全都相同并等于有效的橫梁長度，而它的從一個支腳到另一個支腳發生變化的高度是相對于真實水平線的傾斜角度的正弦乘以有效的橫梁長度。
上述輪廓測定儀能夠測量相距小于250mm的接續各點之間的絕對高度變化，精度為大約±0.2mm/m。這使該輪廓測定儀能夠有利地歸入一級精度的輪廓測定儀范疇。
上述輪廓測定儀最好聯用一個車上數據記錄系統和計算機，它們可以在線地建立和顯示路面主要輪廓。該輪廓測定儀計算機最好包括充足的進行離線數據簡化的軟件，以便為任何特定的測量運行產生大量輪廓概要統計資料。這些統計資料包括國際粗糙度指數、等效的N、A、A、S、R、A粗糙度、等效的梅氏(May′s)指數、均方根垂直加速度、等效的加里福尼亞輪廓測定儀指數、各種種類的波長和幅度譜。
上述輪廓測定儀可以連續操作并以從零到大約1Km/小時的任意速度記錄有效數據，但將來的改進可以允許以高得多的速度操作。提供簡單的可以聽見的監控音以指示車速何時接近工作極限。
或者是，可以在車輪上外加一個機械的或電—機械的控制器以明確地限制最大速度。
作為相同測量原理的又一替代方案，車輛可以用電動機或燃料發動機為動力，以與表面類型或坡度無關的恒定最佳速度操作。它可以通過一根重量很輕的引線或通過合適的“無線裝置進行遙控來起動、停止和駕駛。
建議使用一個快速作用的重力傾斜傳感器來測量橫梁的坡度，因為在每個測量周期中橫梁的支腳位于正確位置以指示真實坡度的時間很短。雖然上述實施例為此目的使用一個伺服加速度計，但該裝置可以有許多其它可能的替代方案。它們包括主要測量重力坡度的裝置或其它形式的在線加速度計，或者是快速作用被動式或者是力平衡式的。另一種可能性是研制一種具有鎖定/釋放能力的專用伺服斜度儀，它可以在除了“停止”相位以外的所有橫梁安置相位期間保持在鎖定狀態，以減小安置期間震動損壞的可能性。
在上述實施例中，每個支腳52、54設置成通過三個橡膠墊58接觸路面。可以設想為此目的可以使用許多其它配置。例如可以使用彈性毛刷、柔軟而耐用的泡沫聚合物板材或流體阻尼墊。
也應當注意到，兩個輪子12除了用皮帶26外也可以用許多其它機構聯接。例如，可以使用一根在兩端帶有斜齒輪的縱軸、一個齒輪系或一個滾動鏈環，以形成必需的絕對聯接。
在上述實施例中，輪子12的周長剛巧是鏈14的長度，這意味著輪子12的每一周轉動將精確地具有兩個輪子安置/坡度測量周期。這提供一種在停止相位后期獲得合適的定時電脈沖的簡易方法，一次對應于輪子12的每個接觸的180度轉動，以便控制每次特定的橫梁安置的坡度的記錄。
但是在輪廓測定儀輪子轉動和橫梁安置周期之間基本上不需要任何特定的比例，只要輪子直徑和聯接比是這樣的，就是鏈14b的下部非支承長度以輪廓測定儀向前移動的剛巧同樣速度受到向后驅動。如果聯接比不是一個整數值，那么就需要一些不是受輪軸驅動的凸輪的方法，以正確地提供控制坡度記錄的定時電脈沖。
在20世紀80年代初期，世界銀行建立了一組公路輪廓測定儀的國際標準。最嚴格的稱為1級的標準要求在公路上測量接續的點的相對高度的精度為每縱向米小于1mm，要求在縱向間距不大于250mm。
雖然本實施例的步行式輪廓測定儀的高度測量精度比1級要求精細得多，但一般最好讓橫梁長度盡可能大到適用到特定用途。因此上述實施例的尺寸定為使用一根有效的從支腳到支腳的間距為9.50英寸(241.3mm)的橫梁，它是短于以使用環14的美國標準鏈為基礎的250mm的最大實用尺寸。這使得裝置能夠測量相應于1級標準的輪廓。選用美國標準鏈優先于米制鏈是因為它的聯接銷大得多、這增強了連接件80的功能。
可以使用許多替代的改變的輪廓測定儀輪子直徑、鏈的類型、連接件尺寸、連接件數目和鏈輪尺寸以產生本系統的實用實施例，用于不需要與世界銀行公路輪廓測定儀標準一致的情況，如評價飛機跑道、人行道、鋪砌的運動場等。然而要求橫梁的有效的縱向支腳到支腳距離精確地等于每個鏈的長度。
上述實施例使用側向的成對鉤取錐形體100以抓取和釋放橫梁50。但是，為此功能可以使用許多其它裝置。例如側向作用的雙閘瓦、轉動收縮機構、作用在橫梁每端的矩形孔中的單獨的棱錐、電磁作用的或壓縮空氣操作的爪形件都是合適的。
在上述實施例中在裝置的每個端部處重復循環停止機構10，以便簡化橫梁安置裝置。但是可以僅僅利用一個鏈環和從一個輪子的一步向上驅動來建造以同一原理為基礎的系統，具有由其它機構完成的端部到端部的功能重復。
也可以使用利用多元件連接、滑動件的其它機構來產生“上升、前進、下降、釋放、停止、抓取”等步驟的重復周期，來接續地安置坡度測量橫梁。
上述實施例只作為例子，在本發明的范圍內可以進行修改。
在本說明書和后續的權利要求書全文中，除非上下文另有要求，詞語“包括”(原文“eomprise”、“eomprises”或“comprising”)將理解為暗指包括所述的整件或成組整件，但并不排斥任何其它整件或成組整件。
權利要求
1.一種輪廓測定儀，包括一個橫梁安置系統，后者包括一個樞軸式地連接到前后支腳構件上的橫梁，該支腳構件沿橫梁的長度間隔設置，每個上述支腳構件設置成安置在一段路面或其它表面上，包括重新安置上述前后支腳構件用的機構，使得在輪廓測定儀沿待測量輪廓的路面向前移動時后支腳構件可以安置在先前由上述前支腳構件占據的路面區段上，還包括測量前后支腳構件之間的橫梁坡度用的機構。
2.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于，該橫梁被設置成在停止相位期間在路面上保持靜止，而輪廓測定儀繼續在路面上向前行進。
3.一種如權利要求2所述的輪廓測定儀，其特征在于，該測量橫梁坡度用的機構是在停止相位期間受到驅動的。
4.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于，該重新安置機構包括一個循環停止機構和一個輔助機構，而且該橫梁設置成通過輔助機構間接地連接到循環停止機構上。
5.一種如權利要求4所述的輪廓測定儀，其特征在于，該循環停止機構設置成輸出一個循環運動，后者由一個停止相位、一個聯合的上升和向前加速相位、一個標稱恒速向前行進相位和一個聯合的下降和減速至零的相位形成。
6.一種如權利要求5所述的輪廓測定儀，其特征在于，該輔助機構設置成在循環停止機構的停止相位期間機械上與橫梁隔離。
7.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于，還包括測定從測量運行開始到上述前支腳構件的每次特定安置的總距離用的機構。
8.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于，該橫梁是一個扭轉鉸接橫梁。
9.一種如權利要求4所述的輪廓測定儀，其特征在于，該循環停止機構受一對輪子的被動轉動所驅動，這一對輪子設置成安裝成一直線，當輪廓測定儀受到向前驅動時輪子以同步方式轉動。
10.一種如權利要求9所述的輪廓測定儀，其特征在于，上述一對輪子具有大體相同的周邊。
11.一種如權利要求9所述的輪廓測定儀，其特征在于還包括與上述一對輪子中的一個或上述橫梁安置系統的一部分相聯結的起動機構，用于起動測量機構以測量橫梁的坡度。
12.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于該坡度測量機構包括一個伺服加速度計，后者這樣安裝，使得能指示與橫梁的縱軸成一直線的重力分量。
13.一種如權利要求12所述的輪廓測定儀，其特征在于還包括從加速度計信號計算前后支腳構件之間高度增量的機構、累加高度增量以便給出相對于記錄運行開始的任何前支腳安置的真實高度的機構、計算從記錄運行開始到任何前支腳安置的總距離的機構和從這種信息形成一個路面輪廓的機構。
14.一種如權利要求1所述的輪廓測定儀，其特征在于還包括一個連接到上述橫梁安置系統的有輪車架。
15.一種如權利要求14所述的輪廓測定儀，其特征在于該車架設置成提供一個完成輪廓測量用的橫向和縱向穩定的基準和一個機構，后一機構用于自由操縱輪廓測定儀，使橫梁安置機構升高而與輪廓測定儀在其上面行進的表面脫離接觸。
全文摘要
一種具有橫梁安置系統(10)的輪廓測定儀，該系統包括一根樞軸式地連接在前后支架構件(52，54)上的橫梁(50)。支架構件(52，54)沿橫梁(50)的長度隔開并設置成安置在一段路面上。橫梁安置系統(10)也包括重新安置前后支腳構件(52，54)的機構，使得在輪廓測定儀沿待測輪廓的路面向前移動時后支架構件(54)安置在先前由前支腳構件(52)占據路面區段上，還包括測量前后支腳構件(52，54)之間的橫梁(50)的坡度(60)用的機構。
文檔編號G01C7/04GK1131982SQ94193531
公開日1996年9月25日 申請日期1994年9月26日 優先權日1993年9月27日
發明者格雷厄姆·R·泰森 申請人:Arrb運輸研究有限公司