[0001] 本发明涉及路面测量技术领域，特别是涉及一种标定装置、标定系统及标定方法。

[0002] 路面的抗滑性能一直是人们关心与研究较多的问题。如何准确测量沥青混合料表面构造，尤其是微观构造和宏观构造，并客观全面地评价其表面构造特性，是道路工作者亟待解决的问题。我国现行规范中规定的路面表面构造测试方法，主要有铺砂法、摆式摩擦系数测试仪法。其中铺砂法和摆式摩擦系数测试仪法，由于操作过程受人为因素的影响较大，致使测试结果离散性较大，精度不高。

[0003] 目前研究发现，路面纹理构造是影响抗滑性能的最直接因素，而目前一些研究机构主要使用自主研发的激光扫描设备在工程现场采集路面构造形貌数据。对于激光设备的组装过程的精度能否满足研究与应用要求，长时间使用过程中的精度如何，怎样获得需要标定的参数，以便指导后续数据处理的修正，是路面抗滑性能测量的关键。因此，开发一种用于高精度激光扫描仪的标定装置与方法至关重要。

[0029] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

[0030] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0031] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0032] 本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

[0033] 在一个实施例中，请参考图1、图2及图4，一种标定装置100，包括：底座110、标定件120及调节组件130。标定件120设置在底座110上，标定件120上设有第一标定面121。第一标定面121用于与激光扫描仪200的移动轨迹平行设置。底座110设置在调节组件130上。调节组件130用于调节第一标定面121的平面位置。

[0034] 上述的标定装置100，将标定件120设置在底座110上，再将底座110设置在调节组件130上，使得标定件120稳定支撑在调节组件130上，有利于提高标定结果的可靠性；接着，通过对调节组件130进行调节，使得标定件120上的第一标定面121的平面位置能够调至所需位置，以便激光扫描仪200对第一标定面121进行准确、有效测定。由于第一标定面121与激光扫描仪200的移动轨迹平行设置，因此，激光扫描仪200在移动过程中，始终与第一标定面121保持恒定间距，从而能够准确、有效判断出激光扫描仪200的测试精度。其中，平面位置包括平面高度与平面的倾斜角度。具体在本实施例中，本实施例第一标定面121在标定过程中，在调节组件130的作用下，保持水平状态；同时，第一标定面121处于激光扫描仪200的扫描范围内。此外，本实施例的具体标定方法为：沿着第一标定面121的长度方向，移动激光扫描仪200，使得激光扫描仪200在第一标定面121上测出多组以底座110为基准面的高度值，并对多组以底座110为基准面的高度值进行求均值h1,avg。得出高度平均值之后，再次移动激光扫描仪200，使得激光扫描仪200在第一标定面121上再次测出多组以底座110为基准面的测试高度值hi,1，将所得的测试高度值hi,1减去平均值h1,avg得到第一标定面121的高度误差di,1，通过分析第一标定面121的高度误差di,1，使得操作人员能够有效且准确判断出激光扫描仪200的测试精度，以便能够快速确定激光扫描仪200在测试路面微观纹理过程中数据的准确性。其中，为了便于理解第一标定面121的长度方向，以图2为例，第一标定面121的长度方向为图2中表示的S0方向。

[0035] 进一步地，标定件120上还设有第二标定面122。第二标定面122与第一标定面121并列设置；第二标定面122相对标定件120的底部距离L2小于第一标定面121相对标定件120的底部距离L1。或者第二标定面122相对标定件120的底部距离L2大于第一标定面121相对标定件120的底部距离L1。由此可知，标定件120上至少有两种高度不同的标定面。如此，分别对第一标定面121与第二标定面122进行标定测试，得出激光扫描仪200在不同高度标定面上的误差值，通过对这些误差值，能够准确判断出激光扫描仪200的测试精度。同时，通过这些误差值，有助于研究不同高度对激光扫描精度的影响关系。其中，标定件120的底部为标定件120上与底座110接触的侧面。

[0036] 更进一步地，请参考图2与图4，第二标定面122为两个以上。两个以上的第二标定面122并列设置在标定件120上；第二标定面122相对标定件120的底部距离L2沿着标定件120的宽度方向逐渐增大或者逐渐减小。由此可知，标定件120上至少设有三种不同高度的标定面，如此，通过对这三种以上不同高度的标定面测试，减少标定过程中的偶然误差，有利于提高标定装置100的标定精度。同时，本实施例将第二标定面122相对标定件120的底部距离L2沿着标定件120的宽度方向逐渐变化，使得激光扫描仪200在标定过程中，其测试值呈逐渐变化趋势，极大方便操作人员对数据进行处理，避免因数据混乱、无规律而导致处理出错。其中，为了便于理解标定件120的宽度方向，以图2为例，标定件120的宽度方向为图2中表示的S1方向。

[0037] 具体地，第二标定面122为三个，三个第二标定面122并列设置在标定件120上，第二标定面122相对标定件120的底部距离L2小于第一标定面121相对标定件120的底部距离L1，且第二标定面122相对标定件120的底部距离L2沿着标定件120的宽度方向逐渐变小。由此可知，标定件120呈或者近似呈四级阶梯状结构，标定件120上设有四个不同高度的标定面，具体的标定方法为：沿着其中一个标定面的长度方向，移动激光扫描仪200或者标定件120，每移动第三预设间距，激光扫描仪200对第二标定面122进行测定，得出第二标定面122以底座110为基座面的高度平均值hm,avg，其中m为自然数；得出高度平均值之后，移动激光扫描仪200或者标定件120，每移动第四预设间距，激光扫描仪200对第二标定面122进行测定，并输出以底座110为基座面的测试高度值hj,m，其中j为自然数；将测试高度值hj,m与第二标定面122的高度平均值hm,avg相减，得出第二标定面122的高度误差dj,m；对第一标定面121的高度误差di,1与第二标定面122的高度误差dj,m处理，并进行误差分析。具体在本实施例中，第二预设间距、第三预设间距及第四预设间距均为0.05mm，激光扫描仪200的单道扫描宽度为40mm。标定件120为刚性矩形板，标定件120的长度L0与宽度W0均为120mm；标定件120的高度h0为20mm。每一级的高度差ΔH为5mm。其中，单道扫描宽度是指激光扫描仪200一次扫描过程中的扫描宽度。

[0038] 在一个实施例中，调节组件130包括支撑件131与第一调平件132。支撑件131设置在第一调平件132上，且支撑件131在第一调平件132上的高度可调。底座110设置在支撑件131上。由此可知，通过支撑件131，使得底座110得到稳定支撑。由于支撑件131设置在第一调平件132上，且支撑件131在第一调平件132上的高度可调，因此，通过调节支撑件131在第一调平件132上的高度，使得第一标定面121处于所需位置。其中，当支撑件131与第一调平件132均为一个时，支撑件131则设置在底座110的一侧，通过调节支撑件131在第一调平件
132上的高度，使得底座110一侧发生转动，从而使得第一标定面121到达所需位置上；当支撑件131与第一调平件132均为两个以上时，支撑件131与第一调平件132一一对应设置，此时，分别调节两个以上支撑件131的高度，使得第一标定面121快速到达所需位置处，从而使得第一标定面121的调节变得更加灵活、便利。具体在本实施例中，支撑件131与第一调平件
132通过螺纹方式连接，通过转动第一调平件132，使得支撑件131在第一调平件132上的高度得到有效调节。其中，第一调平件132可为调平螺栓或者调平螺钉。

[0039] 进一步地，支撑件131与第一调平件132均为三个，支撑件131与第一调平件132一一对应设置。底座110设置在三个支撑件131上。如此，有助于标定件120在不平整路面上的固定摆放，同时可以更加便捷地将第一标定面121调整至水平状态。

[0040] 在一个实施例中，请参考图1与图3，标定装置100还包括水平指示器140。水平指示器140设置在底座110上。如此，通过水平指示器140，使得第一标定面121快速且准确调整至水平状态。其中，水平指示器140包括水准泡、条式水平仪、激光水平仪或者其他设备。

[0041] 在一个实施例中，请参考图1、图2及图4，一种标定系统，包括导轨300、激光扫描仪200及以上任意实施例中的标定装置100。激光扫描仪200与导轨300滑动配合。导轨300沿着第一标定面121的长度方向延伸设置。

[0042] 上述的标定系统，采用以上的标定装置100，将标定件120设置在底座110上，再将底座110设置在调节组件130上，使得标定件120稳定支撑在调节组件130上，有利于提高标定结果的可靠性；接着，通过对调节组件130进行调节，使得标定件120上的第一标定面121的平面位置能够调至所需位置，以便激光扫描仪200对第一标定面121进行准确、有效测定。由于导轨300沿着第一标定面121的长度方向延伸设置，因此，激光扫描仪200在移动过程中，始终与第一标定面121保持恒定间距，从而能够准确、有效判断出激光扫描仪200的测试精度。同时，通过导轨300，不仅保证激光扫描仪200能够沿着第一标定面121的长度方向移动，而且还保证激光扫描仪200在移动过程中更加平稳，避免上下抖动而导致数据严重失真。其中，为了便于理解第一标定面121的长度方向，以图2为例，第一标定面121的长度方向为图2中S0表示的方向。

[0043] 进一步地，标定系统还包括支架400。导轨300设置在支架400上。如此，通过支架400，使得激光扫描仪200得到稳定支撑，便于激光扫描仪200稳定移动。

[0044] 更进一步地，标定系统还包括第二调平件500。支架400设置在第二调平件500上，且支架400在第二调平件500上的高度可调。如此，通过调节支架400在第二调平件500上的高度，使得激光扫描仪200能够扫描到第一标定面121。其中，当支架400与第二调平件500均为两个以上时，支架400与第二调平件500一一对应设置，此时，分别调节两个以上支架400的高度，使得激光扫描仪200快速到达所需位置处，从而使得激光扫描仪200的调节变得更加灵活、便利。同时，分别调节两个以上支架400的高度，可以对导轨300的倾斜角度进行调节，从而能够有效保证激光扫描仪200在导轨300上的移动轨迹与第一标定面121平行。具体在本实施例中，支架400与第二调平件500通过螺纹方式连接，通过转动第二调平件500，使得支架400在第二调平件500上的高度得到有效调节。其中，第二调平件500可为调平螺栓或者调平螺钉。

[0045] 在一个实施例中，请参考图1、图2、图4及图5，一种标定方法，包括以下步骤：

[0046] S10：沿着第一标定面121的长度方向，移动激光扫描仪200或者标定件120，每移动第一预设间距，激光扫描仪200对第一标定面121进行测定，得出第一标定面121以底座110为基准面的高度平均值h1,avg；

[0047] S20：得出高度平均值之后，移动激光扫描仪200或者标定件120，每移动第二预设间距，激光扫描仪200对第一标定面121进行测定，并输出以底座110为基座面的测试高度值hi,1，其中i为自然数；

[0048] S30：将测试高度值hi,1与第一标定面121的高度平均值h1,avg相减，得出第一标定面121的高度误差di,1，并对第一标定面121的高度误差di,1进行误差分析。

[0049] 上述的标定方法，沿着第一标定面121的长度方向，移动激光扫描仪200或者标定件120，使得激光扫描仪200在标定件120上测出多组以底座110为基准面的高度值，对多组以底座110为基准面的高度值进行求均值h1,avg。得出高度平均值之后，再次移动激光扫描仪200或者标定件120，使得激光扫描仪200再次测出多组以底座110为基准面的测试高度值hi,1，将所得的测试高度值hi,1减去平均值h1,avg得到第一标定面121的高度误差di,1，通过分析第一标定面121的高度误差di,1，使得操作人员能够有效且准确判断出激光扫描仪200的测试精度，以便能够快速确定激光扫描仪200在测试路面微观纹理数据的准确性。具体在本实施例中，对第一标定面121的高度误差di,1进行误差分析方法为：将第一标定面121的误差值作为Y轴坐标，将对应的测试点在第一标定面121上的位置数据作为X轴坐标，形成离散点集，统计该离散点集在±0.01mm范围内的个数比例，若大于95％，则判断激光扫描仪200的测试精度为合格，否则为不合格。同时，第一预设间距与第二预设间距均为0.05mm。

[0050] 可选地，对多组以底座110为基准面的高度值进行求均值h1,avg的方式为算术平均法、几何平均法、调和平均法、加权平均法或者其他平均方法。

[0051] 进一步地，请参考图1、图2、图4、图5及图6，步骤还包括：S40：沿着其中一个第二标定面122的长度方向，移动激光扫描仪200或者标定件120，每移动第三预设间距，激光扫描仪200对第二标定面122进行测定，得出第二标定面122以底座110为基座面的高度平均值hm,avg，其中m为自然数，且m≥2，第二标定面122相对标定件120的底部高度小于第一标定面121相对标定件120的底部高度；S50：得出高度平均值之后，移动激光扫描仪200或者标定件
120，每移动第四预设间距，激光扫描仪200对第二标定面122进行测定，并输出以底座110为基座面的测试高度值hj,m，其中j为自然数；S60：将测试高度值hj,m与第二标定面122的高度平均值hm,avg相减，得出第二标定面122的高度误差dj,m；S70：对第一标定面121的高度误差di,1与第二标定面122的高度误差dj,m处理，并进行误差分析。由此可知，标定件120上至少有两种高度不同的标定面。如此，分别对第一标定面121与第二标定面122进行标定测试，得出激光扫描仪200在不同高度标定面上的误差值，通过对这些误差值，能够准确判断出激光扫描仪200的测试精度。同时，通过这些误差值，有助于研究不同高度对激光扫描精度的影响。
具体在本实施例中，对第一标定面121的高度误差di,1与第二标定面122的高度误差dj,m处理方法为将第一标定面121的高度误差di,1与第二标定面122的高度误差dj,m进行求误差平均值di，具体见如下公式(1)：

[0052]

[0053] 统计该误差平均值di在±0.01mm范围内的个数比例。其中，为了便于理解第二标定面122的长度方向，以图2为例，第二标定面122为图2中S2表示的方向。同时，第三预设间距与第四预设间距均为0.05mm。

[0054] 更进一步地，当第二标定面122为三个，且第二标定面122相对标定件120的底部高度沿着标定件120的宽度方向逐渐减小。此时，得出第二标定面122以底座110为基座面的高度平均值hm,avg分别为h2,avg、h3,avg及h4,avg；所得第二标定面122的高度误差dj,m分别为dj,2、dj,3及dj,4。将第一标定面121的高度误差di,1与第二标定面122的高度误差dj,2、dj,3及dj,4进行求误差平均值di，具体见如下公式(2)：

[0055]

[0056] 最后，将所得误差平均值di绘制离散点集坐标。具体可参考图7，图7中横坐标为测试点在标定件120上沿着标定件120的长度方向的位置数据，图7中纵坐标为测试点的误差平均值di。从图7中可知，误差平均值超过95％的个数比例集中在±0.01mm范围之内。

[0057] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0058] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。