激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，包括非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置、控制模塊和采集模塊，控制模塊主要由控制箱、單片機及PC機組成，采集模塊由數據采集卡和PC機組成，非接觸式激光路面不平度測量裝置通過航空插頭連接控制箱，單片機與PC機通過串口通信模塊和控制界面，控制路面不平度測量裝置X、Y方向伺服電機的運行，激光位移傳感器與X方向滑塊相連，數據采集卡采集激光位移傳感器輸出信號，PC機設計采集界面對采集到的數據進行顯示、預處理和存儲，便于后期對路面不平度數據的分析，該實用新型設計便于拆卸、攜帶，降低控制成本，提高工作效率，減少后期對數據處理的工作量。
【專利說明】
激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種軟硬路面的不平度測量系統，尤其是一種基于非接觸式激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，包括控制與采集系統。
【背景技術】
[0002]車輛運行的路面除了公路等硬路面外，還包括松軟路面如土壤等。軟硬路面不平使得車輛在行駛中產生行駛阻力和振動，對車輛動力系統與傳動系統的壽命，車輛平順性，乘坐舒適性等都會造成一定的影響。研究路面不平度的特性，對研究車輛的振動特性及平順性具有指導意義，為路面的重構及輪胎與土壤的耦合關系的研究提供一定的依據。綜上所述，對路面不平度測量裝置及實現自動、快速、準確地測量路面高程的控制與采集方法的研究十分重要。雖然硬路面的檢測技術相對比較成熟，可以基于不同的測量方法和相應的測量裝置，對路面的高程值進行測量，分析不同路面呈現的路面特性，但是在軟土路面不平度的測量上，能夠應用的裝置比較少，考慮到測量裝置需同時適用于軟硬路面的測量，結合成本和工作效率設計了該實用新型。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于:針對上述現有技術存在的問題，提出一種激光軟硬路面不平度測量裝置的測定系統，通過單片機與PC機實現對伺服電機的調速及滑塊的定位，并且利用PC機與數據采集卡完成軟硬路面高程信息的采集、顯示及存儲。
[0004]為了達到以上目的，本實用新型的一種非接觸式激光路面不平度測試儀的測定系統，包括X、Y方向非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置、單片機、PC機、數據采集卡和激光測距傳感器。非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置主要由兩個伺服電機及驅動器、X方向的滾珠絲桿和Y方向的同步帶組成，激光位移傳感器連接在X方向的滑塊上，隨X方向的滑塊直線運動。在保持X方向不變時，Y方向的同步帶完成Y方向的直線運動。兩個方向伺服電機驅動器與單片機連接，單片機作為控制器，調節伺服電機的轉速，控制滑塊前進的位置。同時數據采集卡與激光位移傳感器輸出信號相連，采集路面高程信息，通過PC機編寫采集程序對數據進行采集、顯示及存儲等。
[0005]本實用新型的優選方案是:帶腳輪的測量臺架、放置單片機及驅動器的可拆卸控制箱，通過航空插頭連接控制箱與伺服電機，數據采集卡采集激光位移傳感器輸出的信號，PC機與單片機、數據采集卡相連，完成對非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置的控制及路面尚程?目息的米集。
[0006]本實用新型的優點在于:提出一種對軟硬路面不平度測試儀測定系統的設計，直線傳動機構采用雙光軸滾珠絲桿副和同步帶，雙光軸滾珠絲杠副優于一般滾珠絲杠副結構，保證滾珠絲杠副滑塊處連接的激光位移傳感器運行平穩，且可以實時改變程序控制伺服電機的轉速，即Χ、γ方向滑塊直線運動的速度，同步帶保證Y方向的滑塊的同步性，達到實驗要求的定位精度。控制箱便于拆卸、攜帶，利于實驗條件受限的情況下進行路面高程信息的獲取。控制部分主要由單片機和PC機組成，利用Labview軟件編寫控制界面，完成單片機與PC機的串口通信，并且實現控制界面的虛擬化，控制界面可以改變電機的運行狀態，包括電機的正反轉、啟停等。采集部分主要由PC機和數據采集卡組成，利用Labview軟件編寫采集程序，實現采集界面的虛擬化，采集界面對測量的數據實時顯示，存儲便于數據的查看與處理，同時可以對采集的數據進行預處理，結果可靠、直觀，操作方便，控制與采集系統靈活性強，方便程序的調試與更改，降低控制成本，該非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置運行平穩無抖動，減小了測量誤差，提高工作效率。
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖對本實用新型進行說明
[0008]圖1本實用新型的測定系統結構示意圖
[0009]圖2本實用新型的控制模塊示意圖
[0010]圖3本實用新型的采集模塊示意圖
[0011]圖1中:I非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置，2控制箱，3單片機，4激光位移傳感器，5數據采集卡，6PC機(電腦)。
【具體實施方式】
[0012]本實用新型中采用的激光位移傳感器為SICK DT20-P214B，數據采集卡為NI USB-6002，電源為24V蓄電池。
[0013]實施例一
[0014]本實施例的基于一種激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，如圖1所示，包括非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置1、控制箱2、單片機3、激光位移傳感器4、數據采集卡5和PC機6。非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I通過航空插頭與控制箱2連接，利用單片機3編寫控制程序實現非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I的X、Y方向電機的調速，以及單片機3與PC機6的通信，實現操作界面的虛擬化。通過數據采集卡5的模擬信號的輸入端與激光位移傳感器的輸出信號端相連，利用PC機6設計采集界面，獲取路面高程信息，并且實時地顯示與處理。
[0015]非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I主要由兩個方向的伺服電機及驅動器、滾珠絲杠副、同步帶及帶有腳輪的可調支撐組成。兩個方向電機分別與滾珠絲杠副和同步帶連接，實現Χ、Υ方向滑塊的直線移動。腳輪的使用便于非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I的移動，節省人力，當非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置靜止時將腳輪鎖住，防止非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I的偏移，同時連接腳輪的可調支撐，可以調節非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置垂直方向的高度，方便測量裝置的調平，簡化數據的處理。
[0016]單片機3作為運動控制器，驅動伺服電機驅動器，將兩個方向電機的旋轉運動轉成滑塊的直線運動。線性不平度的獲取只需要非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置I中X方向電機工作，激光位移傳感器4測量的有效長度為1000mm。單片機3控制X方向電機的速度、啟停，當X方向滑塊到達指定測量位置時，單片機3接收磁接近開關的信號，進入中斷使X方向電機停止。當獲取X、Y方向的二維數據時，單片機3控制非接觸式激光軟硬路面不平度測量裝置IX方向的滑塊正向前進1000mm，接近開關檢測到信號，單片機3進入中斷X方向電機停止轉動，Y方向電機開始轉動，Y方向同步帶滑塊前進指定的距離5mm或1mm后停止，同時X方向電機反向轉動，滑塊前進100mm后停止，接下來Y方向滑塊等間隔前進，循環上述過程，當Y方向滑塊到達行程開關(行程開關位置可以移動)，當單片機3檢測到開關信號后，結束程序運行。通過單片機3控制X、Y方向的電機運轉，完成整個1000 X 100mm二維平面內的路面高程值。
[0017]路面高程值是通過激光位移傳感器4讀取，將距離值轉換成電流信號，與數據采集卡的模擬信號的輸入端連接，在PC機6上編寫采集程序完成對數據采集卡采集到的數據的顯示、預處理與存儲。
[0018]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，包括非接觸式路面不平度測量裝置、控制部分和采集部分，其特征是:所述非接觸式路面不平度測量裝置通過航空插頭與控制箱連接，所述控制部分單片機控制Χ、γ方向的伺服電機，所述采集部分主要采集激光位移傳感器的信號，在PC機上顯示及存儲;所述非接觸式路面不平度測量裝置包括方形框架和帶有腳輪的可調支撐，并在方形框架的前后梁上放置Y方向同步帶模組，在與Y方向的垂直方向放置X方向滾珠絲杠副，滾珠絲杠副的兩端固定在同步帶滑塊上;X方向采用的是滾珠絲杠副，且激光位移傳感器沿著X方向移動。2.根據權利要求1所述的激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，其特征是:所述X方向滾珠絲杠副選用的是雙光軸滾珠絲杠副，激光位移傳感器與X方向滑塊連接，共同沿著X方向移動，且激光位移傳感器距離路面的高度可調。3.根據權利要求1所述的激光軟硬路面不平度測試儀的測定系統，其特征是:所述控制部分的控制箱通過USB接口與外接電源相連，通過航空插頭連接非接觸式路面不平度測量裝置，便于拆卸、攜帶，單片機與PC機串口通信，并通過虛擬界面控制伺服電機的正反轉、啟停。
【文檔編號】G01B11/30GK205642315SQ201620164536
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月3日
【發明人】魯植雄, 王中云, 周晶, 張培友, 程準
【申請人】南京農業大學