Phát triển nguyên mẫu hệ thống tự động phát hiện và hàn gắn vết nứt trên mặt đường

Thứ hai, 02/07/2012 00:00

Xem với cỡ chữ

Việc hàn gắn các vết nứt trên mặt trường đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc của một con đường và kéo dài thời gian giữa các dự án lát lại đường trên qui mô lớn, nhưng các họat động hàn gắn vết nứt theo kiểu thủ công thông thường khiến cho người lao động phải tiếp xúc với môi trường giao thông nguy hiểm và mỗi ngày chỉ hoàn thành một đoạn đường hạn chế. Để giải quyết những thách thức này, Viện Nghiên cứu công nghệ Georgia (GTRI) đã phát triển nguyên mẫu hệ thống tự động phát hiện và hàn gắn vết nứt mặt đường bằng khoản tài trợ từ Sở Giao thông Georgia. Trong các thử nghiệm trên đường bộ, hệ thống này có thể phát hiện ra những vết nứt nhỏ có chiều rộng gần bằng 1/8 inch và hàn gắn có hiệu quả các vết nứt do một chiếc xe chạy với vận tốc 3 dặm/h.

Hệ thống tự động hàn vết nứt sẽ làm tăng mức độ an toàn cho các công nhân làm công việc này. Hệ thống này đòi hỏi ít nhân lực hơn và tăng số lượng đường được phủ nứt mỗi ngày. Ngoài ra, hệ thống có thể tiết kiệm chi phí cho các Sở giao thông vì việc hàn gắn các vết nứt kéo dài thời gian trước khi đường cần được lát lại hoàn toàn.

Nguyên mẫu hệ thống được gắn trên một xe moóc bao gồm một máy phim, đèn LED hai màu khác nhau và một bộ phận cung cấp liên tục các vật liệu trám cho các hệ thống phân phối vật liệu trám theo chiều dọc và ngang. Hoạt động này chỉ cần có một nhân công để lái xe kéo xe moóc.

Khi hệ thống di chuyển dọc một làn đường, đèn LED chiếu sáng con đường theo hai hướng song song và vuông góc với đường. Máy phim chụp đồng thời 2 bức ảnh về con đường, được phân tích bằng cách sử dụng các thụât toán tạo giới hạn và chọn lọc. Trong vòng 100 phần nghìn giây chụp hình, máy tính trên xe moóc tạo ra một "bản đồ về vết nứt” xác định vị trí và hình dạng của bất kỳ vết nứt hiển thị trong các hình ảnh.

Căn cứ vào các vết nứt được phát hiện thấy trên hình, bộ điều khiển chính điều khiển các van phết vật liệu trám thời điểm cần phải họat động. Để lấp đầy các vết nứt theo chiều dọc, vòi phân phối duy nhất có khả năng hoạt động liên tục được gắn với một trục trợ lực thẳng. Hệ thống phân phối vật liệu trám theo chiều ngang bao gồm 12 vòi phun cách đều nhau khoảng 1 phút (1 phút = 0,3048 m). Nguyên mẫu hệ thống phân phối theo chiều ngang và đường chéo đại diện cho một mô đun có thể được nhân rộng và liên kết với nhau để phục vụ cho toàn bộ làn đường.

Trong nhiều thử nghiệm trên đường, nguyên mẫu hệ thống được chứng minh là thành công về khả năng tự động hóa các hoạt động hàn gắn vết nứt.

Theo Jonathan Holmes, kỹ sư trưởng dự án nghiên cứu, trước khi hệ thống kích thước thật có thể được áp dụng thành công, cần phải giải quyết một số vấn đề. Trước hết là cải tiến thuật toán phát hiện vết nứt. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thuật toán phát hiện vết nứt trên hơn 100.000 hình ảnh mà họ đã chụp về các vết nứt trên những con đường và tìm thấy chương trình xác định chính xác hơn 83% các vết nứt.

Holmes cho rằng thuật toán phát hiện vết nứt còn hạn chế vì họ đã sử dụng một hệ thống dựa vào tầm nhìn nên bị lẫn với các khu vực có độ tương phản cao do các đặc trưng khác ngoài vết nứt mặt đường, bao gồm các vết bẩn tối màu trên mặt đường, các dải đất, vạch chỉ dẫn, vật liệu trám vết nứt và mảnh vỡ. Một hệ thống kích thước thật sẽ cần sự hợp nhất của nhiều cảm biến hình ảnh, chẳng hạn như một hệ thống quét lade 3 chiều.

Holmes cũng đề nghị cần có những thay đổi cách thức vật liệu trám được cung cấp cho các hệ thống phân phối theo chiều dọc và ngang trước khi một hệ thống hoàn chỉnh có thể được công nhận.

Theo Esciencenews.com

toan