[发明专利]土工离心机模型试验三维全场变形测量设备及方法

权利要求书

1.一种土工离心机模型试验三维全场变形测量设备，其特征在于，包括：

转动式相机支架，用于固定第一和第二顶部相机，并转动所述第一和第二顶部相机以调整角度，其中，所述转动式相机支架包括：底部钢板和转动钢板，其中，所述底部钢板和所述转动钢板通过多个可滑动螺栓进行角度的调整及固定，所述转动式相机支架的转动范围为5°至135°；

固定式槽钢支架，用于固定和支持所述转动式相机支架，利用长螺栓将所述固定式槽钢支架分别与所述固定式槽钢支架和离心机模型箱进行连接固定；

相机组，用于采集实验进行中的图像，所述相机组包括所述第一和第二顶部相机及离心机模型箱侧面的固定式相机，其中，所述第一和第二顶部相机用于采集土工离心机模型上表面图像，所述固定式相机用于采集土工离心机模型侧面图像，三个相机同时捕获多时间点的模型图像；

镜头前挡板，用于支撑所述相机组的相机镜头，以防止所述相机组受到极高离心加速度影响下引起的相机组形变和相机镜头脱落的情况；

相机镜头固定圈，用于固定所述相机组的相机镜头，使所述相机镜头平放在所述镜头前挡板的平面板上并保持稳定，并防止相机机身长而受到高离心加速度影响而引起的折断情况；

相机机身固定圈，用于固定所述相机组的相机机身，使相机平放在所述转动式相机支架上的钢板上并保持稳定；

机顶盒，用于统一IP地址同时控制所述相机组工作；

光源装置，用于试验过程中补充光照，使得所述图像的清晰度满足预设条件；以及

终端设备，所述终端设备与所述机顶盒相连，用于对所述图像的图像处理，并利用开源分析软件对所述第一和第二顶部相机的图像进行三维图像分析，并对所述固定式相机的图像进行二维图像分析，获取模型的位移变化结果云图，并整合得到三维全场变化图像，其中，所述模型的位移变化结果云图包括：对所述第一和第二顶部相机的图像进行三维图像分析得到的模型上表面的三维位移变形云图，以及对所述固定式相机的图像进行二维图像分析得到的模型侧面的位移变化云图，其中，根据所述模型上表面的三维位移变形云图和模型侧面的位移变化云图生成所述三维全场位移变化图像，进一步包括：根据所述模型将上表面及侧面的分析结果图像进行坐标转换，与所述模型侧面及上表面相对位置进行匹配，得到所述模型的完整三维位移变化云图。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

收纳箱，用于存放所述相机组、所述转动式相机支架、所述固定式槽钢支架、所述终端设备、所述机顶盒、所述镜头前挡板、所述相机镜头固定圈、所述相机机身固定圈与所述光源装置。

3.一种土工离心机模型试验三维全场变形测量方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任一项所述的设备，其中，方法包括以下步骤：

将所述固定式槽钢支架固定在所述离心机模型箱上；

将所述转动式相机支架固定在所述槽钢支架上，并调整成第一预设角度其中，所述转动式相机支架包括：底部钢板和转动钢板，其中，所述底部钢板和所述转动钢板通过多个可滑动螺栓进行角度的调整及固定，所述转动式相机支架的转动范围为5°至135°；

平置安装所述第一和第二顶部相机在所述钢板上，并利用所述镜头前挡板和所述固定圈进行固定；

调整所述第一和第二顶部相机的相对角度至第二预设角度α，同时调整所述转动式相机支架的角度至第三预设角度以控制图像采集范围，其中，所述第一和第二顶部相机用于采集土工离心机模型上表面图像，所述固定式相机用于采集土工离心机模型侧面图像，三个相机同时捕获多时间点的模型图像；

通过所述机顶盒连接侧面的所述固定式相机及所述第一和第二顶部相机于所述终端设备，并调整所述光源装置补充光照；

试验结束后，利用所述终端设备对采集的图像序列进行处理分析，将所述第一和第二顶部相机的图像进行三维分析得到模型上表面的三维位移变形云图，将所述固定式相机采集的图像进行二维分析得到模型侧面的位移变化云图，根据所述模型上表面的三维位移变形云图和模型侧面的位移变化云图生成所述三维全场位移变化图像，其中，根据所述模型上表面的三维位移变形云图和模型侧面的位移变化云图生成所述三维全场位移变化图像，进一步包括：根据所述模型将上表面及侧面的分析结果图像进行坐标转换，与所述模型侧面及上表面相对位置进行匹配，得到所述模型的完整三维位移变化云图。