[实用新型]一种相似材料模型变形的光学图像监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监测装置，尤其是可以精确测量物理相似材料模型位移的一种相似材料模型变形的光学图像监测装置。

背景技术

相似材料模型实验是模拟地下工程的一种有效的方法，其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监测方法都较为传统，不适合对模型进行短周期、高精度、全自动地监测，其中之前的方法中，经纬仪或全站仪测量以及透镜放大测量法，存在作业工作量大，一次监测周期长的缺点；精密水准仪或者位移计等职能测定模型的下沉值；近景摄影测量方法需要同时对模型多方位拍摄，作业过程复杂，不利于实时监测模型；而三维激光扫描仪虽然可以获取模型的三维实体模型，但其单点精度仍然不够高。

实用新型内容

为了解决现有的相似材料模型位移测量装置其精度不高、监测周期长、人工作业量大的问题，本实用新型提供一种相似材料模型变形的光学图像监测装置，该监测装置可以通过常规数码照相、聚光镜放大成像和图像处理技术来实现全自动高精度实时地监测，尤其可以精确监测在小时间尺度下相似材料模型位移动态变化及突变的过程，并可以及时获取试验过程的监测数据，获取的数据更加精确，不需要人为干预，给相似材料模型位移测量带来了很大的便利。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该监测装置包括数据线、摄像机支架、摄像机、横支架、发光二极管、聚光镜、聚光镜支架、同心圆控制点、相似材料模型架、相似材料模型、竖直支架及光屏；所述相似材料模型吻合嵌放在相似材料模型架上，相似材料模型架的上部固定设有横支架，横支架上固定有摄像机支架，摄像机支架上放置有摄像机，摄像机通过数据线与电脑连接，方便进行数据传输，相似材料模型上装有发光二极管；所述竖直支架的上部吻合嵌有聚光镜支架，聚光镜支架上设有聚光镜，聚光镜的中心与发光二极管在同一条水平线上，相似材料模型架的后面设有一个贴有白纸的光屏，光屏上贴有若干个同心圆控制点。

所述聚光镜与相似材料模型的距离为5cm-15cm。

当相似材料模型模拟煤层开挖时，上覆每层的相似材料随之而发生移动，为了测定每层相似材料的下沉量和水平位移量，在需要监测的相似材料模型位置上插入红色聚光发光二极管，发光二极管发出的红光透过聚光镜在相似材料模型后面的光屏上聚焦形成一个光斑，各相似材料模型的位移带动发光二极管的位移，由于发光二级管的光经过聚光镜投射到光屏上，在光屏上的光斑位移是发光二级管的位移的N倍，放大系数与聚光镜的焦距、发光二级管到聚光镜的距离有关，相似材料模型架上方的摄像机定时将光屏上的同心圆控制点和红色光斑拍摄下来，通过数据线将定时拍摄出来的图像实时处理，比较相邻时间的图像光斑的位移量，从而获取相似材料模型中发光二极管所在位置的位移量。

本实用新型的有益效果是，该监测装置可以通过常规数码照相、聚光镜放大成像和图像处理技术来实现全自动高精度实时地监测，尤其可以精确监测在小时间尺度下相似材料模型位移动态变化及突变的过程，并可以及时获取试验过程的监测数据，获取的数据更加精确，不需要人为干预，给相似材料模型位移测量带来了很大的便利。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图1中，1.数据线，2.摄像机支架，3.摄像机，4.横支架，5.发光二极管，6.聚光镜，7.聚光镜支架，8.同心圆控制点，9.相似材料模型架，10.相似材料模型，11.竖直支架，12.光屏。

具体实施方式

在图中，该监测装置包括数据线1、摄像机支架2、摄像机3、横支架4、发光二极管5、聚光镜6、聚光镜支架7、同心圆控制点8、相似材料模型架9、相似材料模型10、竖直支架11及光屏12；所述相似材料模型10吻合嵌放在相似材料模型架9上，相似材料模型架9的上部固定设有横支架4，横支架4上固定有摄像机支架2，摄像机支架2上放置有摄像机3，摄像机3通过数据线1与电脑连接，方便进行数据传输，相似材料模型10上装有发光二极管5；所述竖直支架11的上部吻合嵌有聚光镜支架7，聚光镜支架7上设有聚光镜6，聚光镜6的中心与发光二极管5在同一条水平线上，相似材料模型架9的后面设有一个贴有白纸的光屏12，光屏12上贴有若干个同心圆控制点8。

所述聚光镜6与相似材料模型10的距离为5cm-15cm。

当相似材料模型10模拟煤层开挖时，上覆每层的相似材料随之而发生移动，为了测定每层相似材料的下沉量和水平位移量，在需要监测的相似材料模型10位置上插入红色聚光发光二极管5，发光二极管5发出的红光透过聚光镜6在相似材料模型10后面的光屏12上聚焦形成一个光斑，各相似材料模型10的位移带动发光二极管5的位移，由于发光二级管5的光经过聚光镜6投射到光屏12上，在光屏12上的光斑位移是发光二级管5的位移的N倍，放大系数与聚光镜6的焦距、发光二级管5到聚光镜6的距离有关，相似材料模型架9上方的摄像机3定时将光屏12上的同心圆控制点8和红色光斑拍摄下来，通过数据线1将定时拍摄出来的图像实时处理，比较相邻时间的图像光斑的位移量，从而获取相似材料模型10中发光二极管5所在位置的位移量。