[發(fā)明專(zhuān)利]離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310098327.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103162632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯瑜京;溫彥鋒;張雪東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 北京尚德技研知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴(yán)勇剛

1.一種離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其用于在離心試驗(yàn)中對(duì)土工模型頂面的三維位移進(jìn)行測(cè)量，其特征在于，其包括一個(gè)用于裝載所述土工模型并放置于離心機(jī)吊籃中的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的模型箱，所述模型箱頂部固定連接有一根支撐梁，所述支撐梁固定連接有三根安裝桿，在所述安裝桿上均連接有攝像頭，所述模型箱內(nèi)進(jìn)一步固定有用于照明的光源；

所述離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在所述離心機(jī)吊籃內(nèi)與所述攝像頭連接的影像采集設(shè)備，所述影像采集設(shè)備包括一個(gè)分別與所述攝像頭連接的信號(hào)接收器，一個(gè)與所述信號(hào)接收器連接的處理器，一個(gè)與所述處理器連接的存儲(chǔ)卡，一個(gè)與所述處理器連接的第一無(wú)線模塊；

所述離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置在所述離心機(jī)外的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備包括一個(gè)用于與所述第一無(wú)線模塊建立通訊連接的第二無(wú)線模塊以及一個(gè)與所述第二無(wú)線模塊連接的控制主機(jī)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐梁端面邊沿與所述模型箱邊沿均設(shè)置有用于校準(zhǔn)所述支撐梁安裝位置的刻度標(biāo)尺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為與所述攝像頭一體設(shè)置的LED燈。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐梁與所述安裝桿均為中空“口”型結(jié)構(gòu)桿件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述模型箱長(zhǎng)寬高分別為120cm、80cm、90cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述模型箱內(nèi)的底面和四壁均設(shè)置有間隔1mm的水平和垂直標(biāo)志線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述模型箱與所述支撐梁通過(guò)螺栓連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝桿固定連接在所述支撐梁的四等分位置，所述攝像頭為5000萬(wàn)像素?cái)z像頭。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-5、7-8之一所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，其使用步驟如下，

步驟A，在放置所述土工模型進(jìn)行離心試驗(yàn)前，在所述模型箱底部平鋪放置設(shè)置有1mm×1mm方格的方格紙，使離心機(jī)過(guò)載從靜止至250g，以10g為間隔，分別在各個(gè)間隔的過(guò)載下穩(wěn)定運(yùn)行3-5分鐘，在每個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)載下，通過(guò)所述控制設(shè)備記錄所述三個(gè)攝像頭的影像，從而由所述控制設(shè)備計(jì)算出在每個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)載下通過(guò)所述三個(gè)攝像頭的影像進(jìn)行3D位移測(cè)量時(shí)，所述方格紙上每個(gè)交叉點(diǎn)的偏移值；

步驟B，通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟A所計(jì)算出所述偏移值，擬合得出每個(gè)間隔過(guò)載時(shí)，在所述模型箱水平截面上每個(gè)點(diǎn)的偏移值所形成的曲面圖；從而進(jìn)一步擬合得出在所述模型箱水平截面上每個(gè)點(diǎn)在不同過(guò)載時(shí)的偏移值曲線；

步驟C，在所述模型箱內(nèi)放置所述土工模型，當(dāng)在離心試驗(yàn)中對(duì)所述土工模型頂面進(jìn)行位移測(cè)量時(shí)，將所述土工模型頂面劃分為水平面投影大小為1mm×1mm的多個(gè)區(qū)域，在不同過(guò)載條件下，通過(guò)所述控制設(shè)備根據(jù)所述三個(gè)攝像頭的影像采集的影像計(jì)算出所述土工模型頂面的每個(gè)所述區(qū)域位移量，然后根據(jù)不同過(guò)載條件下，所述區(qū)域在水平面投影的位置，將所述區(qū)域至少四個(gè)端點(diǎn)的位移值減去根據(jù)步驟B所得出的每個(gè)點(diǎn)的偏移值所得出的所述區(qū)域的偏移值，即得出每個(gè)所述區(qū)域的真實(shí)位移，從而得出所述土工模型頂面的真實(shí)位移。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心模型3D光學(xué)位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，其使用步驟如下，

步驟A，在放置所述土工模型進(jìn)行離心試驗(yàn)前，使離心機(jī)過(guò)載從靜止至250g，以10g為間隔，分別在各個(gè)間隔的過(guò)載下穩(wěn)定運(yùn)行3-5分鐘，在每個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)載下，通過(guò)所述控制設(shè)備記錄所述三個(gè)攝像頭的影像，從而由所述控制設(shè)備計(jì)算出在每個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)載下通過(guò)所述三個(gè)攝像頭的影像進(jìn)行3D位移測(cè)量時(shí)，所述模型箱底面的每個(gè)標(biāo)志線交叉點(diǎn)的偏移值；

步驟B，通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟A所計(jì)算出所述偏移值，擬合得出每個(gè)間隔過(guò)載時(shí)，在所述模型箱水平截面上每個(gè)點(diǎn)的偏移值所形成的曲面圖；從而進(jìn)一步擬合得出在所述模型箱水平截面上每個(gè)點(diǎn)在不同過(guò)載條件下的偏移值曲線；

步驟C，在所述模型箱內(nèi)放置所述土工模型，當(dāng)在離心試驗(yàn)中對(duì)所述土工模型頂面進(jìn)行位移測(cè)量時(shí)，將所述土工模型頂面劃分為水平面投影大小為1mm×1mm的多個(gè)區(qū)域，在不同過(guò)載條件下，通過(guò)所述控制設(shè)備根據(jù)所述三個(gè)攝像頭的影像采集的影像計(jì)算出所述土工模型頂面的每個(gè)所述區(qū)域位移量，然后根據(jù)不同過(guò)載條件下，所述區(qū)域在水平面投影的位置，將所述區(qū)域至少四個(gè)端點(diǎn)的位移值減去根據(jù)步驟B所得出的每個(gè)點(diǎn)的偏移值所得出的所述區(qū)域的偏移值，即得出每個(gè)所述區(qū)域的真實(shí)位移，從而得出所述土工模型頂面的真實(shí)位移。