[实用新型]测定相似材料模型实验数据的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地质采矿和岩土工程测定位移的技术方法及装置，尤其是能快捷测定相似材料模型实验数据的装置。

背景技术

相似材料模型实验广泛应用于地质采矿和岩土工程领域。现有的相似材料模型实验位移测定方法为传统方法。在传统的测量方法中，经纬仪或全站仪测量法以及透镜放大测量法，存在作业工作量大，测量精度较低的缺点；精密水准仪与百分表等只能测定模型的下沉值；近景摄影测量方法需采用昂贵的大型摄影设备，作业过程复杂，不便于推广应用；而三维激光扫描新技术虽已广泛应用于三维实体测量中，但其坐标测定精度仅为±1～2mm，难以满足模型实验要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种采用常规数码照相与图像处理技术来测定相似材料模型实验数据的装置，它可方便、快捷地获得高精度的相似材料模型实验数据。

本实用新型的技术方案是这样实现的，测定相似材料模型实验数据的装置，它包括数码摄像装置10、物面上的相似材料模型2；相似材料模型2固定在支撑架1内，其特征是：相似材料模型2上有标记物，标记物四周有标准参照体7，标准参照体7固定在支撑架1的梁架上。

所述的标记物是大头针。

所述的标准参照体7是中心为空心圆9、空心圆9四周为正方形控制格网5，空心圆9与正方形控制格网5同心同面。

所述的正方形控制格网5，其边长在10mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm之间选择。

本实用新型的特点是：测定相似材料模型实验数据的装置，数码摄像装置可以将同一测点、同一时间内两次独立照相结果的平均值作为坐标测定值，可根据所有测点的两次独立照相结果的较差来计算坐标测定中误差。以煤层开采相似材料模型为例，实测得到的煤柱上方和开采区上方测点的坐标测定中误差分别为0.016mm和0.025mm，与精密水准仪测量精度大体相当。两种方法测定的对应点下沉值互差最大为0.06mm，平均互差为0.023mm，相当于实地7mm的测量精度。可见，采用单点数码照相法测定下沉和水平移动完全可满足模型实验小位移测量的精度要求。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。

图1是实施例结构示意图；

图2是相似材料模型与支撑架固定结构示意图；

图3是相似材料模型变化结构示意图；

图4是测点与控制格网独立坐标系。

图中：1、支撑架；2、相似材料模型；3、纵梁；4、横梁；5、正方形控制格网；6、位移后的标记物；7、标准参照体；8、初始标记物；9、空心圆；10、数码摄像装置。

具体实施方式

实施例如图1所示，测定相似材料模型实验数据的装置，它包括数码摄像装置10，物面上的相似材料模型2，相似材料模型2固定在支撑架1内，支撑架1的形状结构因相似材料模型2需求有所不同，相似材料模型2面向数码摄像装置10一侧有标准参照体7，标准参照体7是方型体，中心是空心圆9，空心圆9内插有位移后的标记物6至相似材料模型2上。

如图2所示，标准参照体7是中心为空心圆9、空心圆9四周为正方形控制格网5，空心圆9与正方形控制格网5同心同面。如图4所示，正方形控制格网5的大小在10mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm之间选择。将某一尺寸控制格网的内功圆去掉，形成空心圆格网标志，使测点标志可在空心圆内自由移动；空心圆9直径应尽可能小，一般取测点标志预计最大移动量的2倍即可；最小的一种空心圆9的直径及最小正方形控制格网5的边长为10mm。

将标准参照体7可固定在纵梁3和横梁4上，视相似材料模型2而定。固定时保证标准参照体7在实验过程中不随模型移动而变动；这样也就保证了正方形控制格网5在实验过程中不产生移动。

实验中采用5cm长的带帽大头针作为标记物(图3中的位移后的标记物6和初始标记物8)，标记物垂直插入空心圆9内的相似材料模型2上，在大头针顶帽上也用胶水粘贴普通相纸打印的“十字”形测点标志，或者直接在顶帽上刻画“十字”形标志。在实验过程中，该测点标志会在空心圆9内髓模型下沉而与固定不动的正方形控制格网5产生相对移动。

采用普通数码相机，在近距离拍摄模式下，针对每个测点进行拍照，在保证图像清晰的条件下，尽可能靠近被拍摄测点，拍摄距离一般在200-400mm，拍照时大致将镜头取景框中心正对准测点标志，以减小照片变形纠正后的残余误差；