道路病害检测机器人

3仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验方法GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T12643机器人与机器人装备词汇JB/T14111电力场站巡检机道路病害是指道路表面及结构内部因材料老化、荷载冲击或环4道路病害检测机器人应由移动搭载平台、控制装置、里程测量装置、检测系统装置、通信装置等组成。其中，检测系统装置主要包括以下内容：a)地理位置信息采集系统：应能够准确为数据处理系统提供里程信息，并为各系统提供统一的驱动信号。应能够利用基于卫星的大地坐标定位装置，自动采集地理位置信息并通过软件技术与里程信息自动关联；b)路面损坏检测系统：路面损坏检测，应能够利用平面图像采集装置或路面三维数据采集装置，自动检测包含裂缝、修补等损坏类型信息的路面图像，通过人工或自动识别分析，获得路面损坏分类的统计c)探地雷达检测系统：探地雷达检测，应能够利用二维或三维探地雷达等测量装置，获得反映道路结构状况的电磁波回波信息，通过数据处理和成像，获得结构层厚度及路下病害体信息数据。4.2功能道路病害检测机器人应具备以下功能：a)道路病害检测机器人应具备先进的距离测量技术，以保证机器人在检测过程中的距离测量精度。距离测量宜采用增量式光电编码器等测量装置，测量装置应能提供统一的驱动信号；b)道路病害检测机器人应具备先进的定位技术，以保证机器人在检测过程中的定位精度。地理位置信息应采用卫星导航定位系统装置采集，应能自动关联地理位置信息与桩号信息，采集的地理位置信息数据应以5m为间隔记录并保存；c)道路病害检测机器人应具备越障能力、爬坡能力、稳定的行驶性能能力；d)道路病害检测机器人应具有障碍物检测功能和防跌落功能，应配备启动、停止等操作控制装置，以备机器人运行时出现异常需要进行操作时使用；e)道路病害检测机器人应具有良好的适应性，应能满足我国不同地区道路检测要求；f)道路病害检测机器人应具备自检功能。4.3产品分类4.3.1按导航方式分为有轨导航和无轨导航。4.3.2按移动方式分为轮式机器人、履带式机器人等。5技术要求5.1外观与结构道路病害检测机器人外观与结构质量应符合以下要求：a)整体外观应美观整洁，结构坚固可靠；b)外壳应平整光洁，无伤痕、毛刺等缺陷，应具有保护涂层或其他防腐设计。c)表面不应存在裂纹、明显凹陷或变形等影响结构强度的缺陷；d)金属部件应进行防腐蚀处理或采用耐腐蚀材料，不应出现锈蚀现象；e)所有连接件和紧固件应采取可靠的防松、防脱落措施。5.2运动性能5.2.1距离测量装置距离测量装置应满足以下要求：a)分辨率不低于0.1m;b)距离测量精度相对误差不大于0.5%。5.2.2地理位置信息采集地理位置信息采集要求如下：a)当卫星信号覆盖率(可接收有效卫星信号路段长度之和占检测路段总长的百分比)不小于70%时，95%的测点平面定位允许误差在2m以内；b)地理位置信息的采样频率不低于10Hz。5轮式机器人爬坡坡度不低于15°,履带式机器人爬坡坡度不低于30°。b)环境相对湿度不大于90%;a)道路病害检测机器人的电池和电池组性能应能保证机器人可在其预期使用条件下正c)道路病害检测机器人电池供电一次充电续航能力，轮式机器人续航能力不低于8h,履带式机器b)路面图像或路面三维数据采用纵向连续检测方式；5.7.1.2软件6a)实时显示并保存路面图像或路面三维数据，应支持道路二维或三维数据的可视化交互，显示道路病害详细信息。b)数据处理采用自动识别技术时能人工辅助识别、复核和更正路面损坏，能保存识别标注图结果；c)具有10m、100m、1000m等不同区间长度的统计计算、保存和展示功能。10m区间的路面破损率以区间内路面各类损坏面积乘以权重或换算系数后除以路面检测面积后得到，100m、1000m区间的路面破损率以区间内的全部10m区间路面破损率的算术平均值作为结果。5.7.2探地雷达检测系统5.7.2.1检测装置道路结构内部状况检测采用二维或三维探地雷达检测方法。检测装置应满足如下要求：a)检测设备采用多通道二维探地雷达或三维探地雷达等不同类型、不同频率的设备，多通道二维探地雷达的通道数不少于8个，三维探地雷达的通道数不少于16个。检测路面结构层厚度的探地雷达天线标称主频应不低于1GHz,检测道路结构内部缺陷的探地雷达天线标称主频为100MHz~1GHz。b)路面结构层厚度检测的纵向采样间隔不大于200mm,道路结构内部缺陷检测的纵向采样间隔不大5.7.2.2软件探地雷达软件应满足如下要求：a)实时显示并保存每个通道天线的原始扫描信息。探地雷达数据应能够关联道路桩号和地理位置信息，通过解算、重构、识别等信息处理，能获得路面结构层厚度或道路结构内部缺陷的平面位置和埋深等信息。b)具有10m、100m、1000m等不同区间长度结构层厚度的统计计算、保存和展示功能。区间统计结果包括算术平均值、标准差和代表值。c)具有道路结构内部缺陷病害卡自动生成与统计报表功能。病害卡内容包括道路结构内部缺陷的类别、平面位置、埋深和图像等，应支持道路二维或三维数据的可视化交互，显示道路病害详细信息。5.7.3性能要求检测装置的性能要求应符合表1的规定。序号1横向检测宽度(m)不小于车道宽度的70%裂缝最小分辨宽度(mm)1路面损坏面积测量误差2测量示值误差空耦天线地耦天线空耦天线地耦天线雷达天线覆盖宽度(m)空耦天线不小于车道宽度的40%道路结构内部缺陷检出率(空洞、脱空)地耦天线6试验方法6.1试验条件应满足如下条件：a)环境温度：10℃~30℃;7b)环境相对湿度不大于85%;c)试验路段：无积水、污染、交叉口，坡度变化较小的平坦直线路段。6.1.2试验机器人应满足如下条件：a)试验整机装备应齐全，并按制造商规定充满电；b)试验整机应按照制造商说明，使其处于可正常使用时的状态；c)若试验整机上安装测试仪器，应尽量减少对各车轮载荷分布的影响，并应尽量减小风阻影响。6.2外观与结构检查6.2.1在关机状态下进行外观与结构检查。6.2.2结构尺寸采用符合精度要求的量具进行测量，其他结构、外观等采用目测的方法进行检验。6.3运动性能6.3.1距离测量误差距离测量误差试验步骤如下：a)在试验路段上确定起点并作标记，用钢卷尺或全站仪沿直线测量500m标准长度(D₀),在终点作标b)当安装有距离测量装置的车轮轴心垂直投影对齐起点标记后，启动距离测量装置，开始测量。道路病害检测机器人沿行驶轨迹标记驶向终点。当该车轮轴心垂直投影与终点标记对准时停车并停止测量，记录检测系统输出的距离测量值；c)重复步骤b),连续测试3次并计算测量值的算术平均值作为里程测量值(D₁),按照公式(1)计算距离测量误差。式中：δ——距离测量相对误差；6.3.2地理位置信息采集系统静态定位偏差率地理位置信息采集系统静态定位偏差率试验步骤如下：a)在卫星信号良好的场地中选择一个测试点，按照GB/T18314中E级测量要求和方法，使用测地型全球定位系统接收机测定该测试点的位置信息并解算为平面直角坐标(x₀,y。)作为测试点基准坐标；b)将检测设备的地理位置信息采集系统接收天线取下并正确安置到测试点上，或将承载车移动至测试点位，使接收天线的地面投影落在测试点上，连续采集60min位置信息并解算为平面直角坐标(x;,y;)作为测试点测试坐标；c)按照公式(2)计算测试点的第i次测试静态定位偏差(△i),并计算△大于2m的测点数占总测点数的百分比记为静态定位偏差率。式中：6.3.3越障能力越障试验按下列步骤进行：a)在试验场地上布置越障试验装置，宽度应大于道路病害检测机器人的宽度；b)越障试验装置的高度为50mm(履带式机器人为150mm);8a)首先进行15°爬坡能力试验(履带式机器人为30°);d)若当坡度为15°(履带式机器人为30°)时试验结果满足要求，进行20°(履带机器人为40°)b)使道路病害检测机器人自主导航行驶，保持最大速度直线驶过始端线和c)上述试验不应少于2次，计算机器人的平均速度，判断试验结果是否符合本文件5.2.a)在试验场地道路病害检测机器人行走路线上设置统一的障碍物(高150mm×宽100mm);b)将机器人按照预设路线行走，观察机器人行走过程中遇到台阶是否及时停止。b)道路病害检测机器人以1.5m/s的9a)在清洁、干燥、平坦、坚硬且具有良好附着系数的混凝土或沥青路面，启动道路病害检测机器c)要求试验过程中不允许机器人补充能源。道路病害检测机器人在正常试验周期内若出现电量不6.7自检功能b)遥控遥测检测方法：机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开本地监控后台/遥控电源(或断开通信模块),观察本地监控后台/遥控是否有有声(光)报警提示和报警代码。若有报警提示，并d)驱动模块检测方法：机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开任一驱动模块电源(或信号线),观察是否有有声(光)报警提示和报警代码，若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块；e)检测设备检测方法：机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开任一检测设备电源(或信号线),观察是否有有声(光)报警提示和报警代码，若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块；f)将机器人(搭载全套任务荷载)展开，进行整机的自检(自检模块应包括：遥控遥测模块、电池电压、驱动模块以及检测设备),并观察是否有声(光)报警提示和报警代码。6.8.1.2裂缝最小分辨宽度6.8.1.3路面损坏面积测量误差a)用钢直尺测量各厚度试样的厚度，沿四边各测量1次，取厚度测量结果的算术平均值作为厚度试样的厚度标准值(Hsi)。b)在水平地面上平铺金属板，金属板的尺寸不小于厚度试样的尺寸。在厚度试样组中选取1个具有中间厚度值的试样作为波速标定试样放置于金属板上，安置好探地雷达天线，用探地雷达系统稳定测量1min。随机抽取10道测试数据，记录测试数据中雷达波在标定试样中的双程走时并计算平均值(te),用公式(6)计算雷达波在标定试样中的波速(ve):Ve———波速标定试样中的雷达波速，单位为毫米每纳秒(mm/ns);He波速标定试样的厚度，单位为毫米(mm);te———波速标定试样中的雷达波双程走时平均值，单位为纳秒(ns)。c)用标定后的探地雷达对第i个厚度试样稳定测量1min后，随机抽取10道测试数据，根据标定的波速计算厚度，取算术平均值作为第i个厚度试样的厚度测试值(H₆)。d)重复步骤c),采用公式(4)计算厚度测量示值误差。当试样厚度超过10cm时，计算相对误差。Ai——第i个厚度试样的厚度测量示值误差，单位为毫米(mm);Hi——第i个厚度试样的厚度测试值，单位为毫米(mm);H₃i——第i个厚度试样的厚度标准值，单位为毫米(mm)。6.8.2.2横向检测宽度探地雷达横向检测宽度的试验可以分以下两种方式：a)多通道二维探地雷达组成的天线阵横向检测宽度采用钢卷尺量取最外侧2个探地雷达天线体外边缘的横向距离；b)三维探地雷达的横向检测宽度采用钢卷尺量取最外侧天线单元外边缘的横向距离。6.8.2.3道路结构内部缺陷检出率道路结构内部缺陷检出率的试验步骤如下：a)选取已证实存在空洞或脱空等病害的试验路段或模拟试验路段，病害数量不少于10个，病害埋深范围在0.5m~2.0m,记录道路结构内部缺陷的类别、数量、平面位置和埋深等信息；b)探地雷达依次检测试验路段，从雷达图像中查找并记录缺陷的类别、数量、平面位置和埋深等信c)比较检测信息与证实信息的差异，计算缺陷检出率。7检验规则7.1检验分类7.1.1产品检验分为出厂检验和型式检验。检测项目见表2。表2检测项目序号检验项目出厂检验型式检验1外观与结构++2++3位置信息++4越障能力++5爬坡能力+十6最大设计速度++7防碰撞功能++8防跌落功能++9紧急制动++一+防水防尘等