基于激光轮廓检测仪的沥青路面宏观轮廓三维重构

廖景铿邵申申田 力/.广东工业大学华立学院 .广东省建筑科学研究院

基于激光轮廓检测仪的沥青路面宏观轮廓三维重构

廖景铿1邵申申2田 力2/1.广东工业大学华立学院 2.广东省建筑科学研究院

为精确地描述沥青路面宏观轮廓的特征，本文基于激光轮廓检测仪，结合自主研发的加速加载搓揉试验机，对沥青路面车辙板进行0，2，4，6，8小时的搓揉压实试验，并采集宏观轮廓高程数据，编写MATLAB程序对路面宏观轮廓高程数据进行三维重构。

沥青路面；激光轮廓检测仪；加速加载；三维重构

引言

目前用以描述沥青路面路表轮廓特征的方法有很多，然而不论是传统方法还是一些较为先进的技术，其对于路表轮廓特征的描述仍局限于传统的平均构造深度（MTD）和平均断面深度（MPD）两个指标，精度不够且人为操作及外界影响因素多，本文将致力于利用自主研发的激光轮廓检测系统，基于轮廓构造这一面区域概念，对激光轮廓检测仪采集的数据进行处理分析，试图利用三维重构模拟出路表轮廓特征图，更加直观的描述沥青路面的表面轮廓特征。

一、激光轮廓检测仪原理及仪器简介

为了客观准确地了解沥青路面的表面轮廓构造情况，自主研发了激光轮廓检测仪。本仪器利用激光测距的原理，运用电机对其扫描速度进行控制，进行数据读取采集，这一系统能够通过扫描速度和采样间隔，控制测量范围内测量点的分布，从而准确获取测量所需的数据，并配合计算机MATLAB编程软件对测量数据进行处理。

（一）仪器测量方案

结合本文所述及的激光轮廓检测仪的原理，拟对沥青路面的测量区域采取小间距，多条线的测量方法，以期达到一个覆盖面区域概念的测量范围，试图客观真实重构沥青路标的轮廓特性。

首先对于测量区域的选择，结合评价指标中对于铺砂法和激光法的参考，按照以往对于沥青路面表面层铺砂法的经验，其测量区域圆的半径一般为15cm～20cm，其内接正方形的边长约为10.5cm～14cm，而激光法单条线的测量单元总长度一般为10cm，所以本仪器初步拟定测量区域为10cm×10cm。

（二）测量数据处理

依据测量方案，可以在计算机中得到1000×1000个测量点的测量数据的txt文件，利用MATLAB编程软件，对得到的数据进行处理，进而得到所需的评价指标。

对测量点的数据进行处理主要分为三个步骤，数据读取、数据处理以及指标计算，具体说就是将测量所得到的测量点的txt文件数据读入MATLAB程序，再对数据进行去噪和需要的整合，最后用以计算并进行三维重构。

二、路表轮廓特征的三维重构及比较

（一）加速加载搓揉试验机工作原理简介

本节研究过程采用自主研发的加速加载搓揉试验机结合激光轮廓检测仪，基于CAVF法和断级配设计理论的材料设计方法改进了AC-13的级配组成及其设计方法，获得间断筛孔4.75mm的抗滑表层级配的沥青混合料，为了区别于传统的规范级配，本文将间断（4.75mm）级配的AC-13简称为骨架密实型断级配GAC-13，其级配表如表1所示。实验对象为GAC-13级配的沥青混合料车辙板，车辙板的尺寸为300×300×50mm ，轮载为100kg，在水环境下对GAC-13级配的车辙板和进行0，2，4，6，8小时的搓揉。搓揉试验结束后，在常温下将车辙板晾干，分别进行激光轮廓检测试验。

表1 两种试验试件采用的混合料级配通过率（％）

（二）三维重构

利用测量得到的数据，编写MATLAB程序对各种测量车辙试件的边面轮廓进行三维重构，揭示不同搓揉时间下路表轮廓特征的变化情况。

图2 花岗岩GAC-13级配60度不同压实次数下三维重构图

三、结论

试验采用GAC-13级配形式，由图中可以看出，无论是初始的轮廓特征还是随着搓揉压实时间的增加，GAC-13轮廓特征较丰富，初始及搓揉8小时后这种优势依旧存在，说明GAC-13路面抗滑性能及耐久性较好。

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