CN108362729A - 一种用于膨胀土现场判别的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于膨胀土现场判别的装置，包括图像采集单元、图像存储远程控制单元和图像处理单元。图像采集单元包括支架，支架上安装有工业相机，工业相机镜头竖直朝下。支架安装有用于盛放试样的钢制模具，试样朝向工业相机的镜头。支架上设置有恒温筒。恒温筒包括u型槽一和u型槽二，u型槽一设置于u型槽二中，u型槽一和u型槽二之间的部分为密封部分并填充有水，密封部分顶部开设有注水及排气孔。恒温筒下端设置有酒精灯，钢制模具伸入恒温筒。图像采集单元通过数据线连接图像存储远程控制单元，图像存储远程控制单元与图像处理单元之间为无线连接。本发明满足基于PIV技术的膨胀土现场判别方法对实验的要求，操作简单，实用性强。

Description

一种用于膨胀土现场判别的装置

技术领域

本发明涉及膨胀土判别，具体涉及一种用于膨胀土现场判别的装置。

背景技术

土体膨胀性等级现场判别是快速确定建筑场地膨胀土可用性的重要环节，要求采用的方法具有准确、快速和方便实施的特征。基于PIV技术的膨胀土现场判别方法是一种有效的技术手段。PIV技术有以下几点要求：1)PIV后期处理软件采用工业相机拍摄不同时刻的土样表面裂隙图片，计算两个时刻之间试样各像素点处的位移标量，因此试验装置要确保不同时间拍摄的照片位置保持不变；2)PIV图片处理软件需严格统一两张图的拍摄环境，为避免两张裂隙图片因拍摄时光线改变而导致示踪粒子的轨迹无法被正常捕捉，拍摄的照片要保证相同的曝光度，避免自然光随时间的变化对照片成像的影响，试样装置应处于完全黑暗的环境，在固定位置设定人工光源；3)为模拟现场土体真实状态，室内加热装置应使得试样在表面均匀受热而发生开裂干缩；4)实验通过试样开裂干缩的速率和程度的差异来判断膨胀性，需要保证各组试样在相同时间内吸收的热量恒定。

为达到上述要求，本发明提出一种用于膨胀土现场判别的装置。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种满足基于PIV技术的膨胀土现场判别方法对实验的要求，操作简单、实用性强的采集试样开裂速率和程度的装置。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于膨胀土现场判别的装置，包括图像采集单元，所述图像采集单元包括支架，所述支架上安装有工业相机，所述工业相机镜头竖直向下，所述工业相机镜头外壁上套设有光照强度恒定的光源；所述支架连接有可放置钢制模具的托盘，所述钢制模具用于盛放试样，所述钢制模具一侧设置为敞口，且该敞口为刃口，所述钢制模具另一侧密封，所述钢制模具敞口一侧朝向工业相机的镜头，所述工业相机镜头的中心线与钢制模具的中心线重合；

所述支架连接有恒温筒，所述恒温筒包括u型槽一和u型槽二，所述u型槽一设置于u型槽二中，所述u型槽一和u型槽二之间的部分为密封部分，且所述密封部分填充有水，所述密封部分顶部开设有注水及排气孔，所述恒温筒筒口向上；

所述托盘伸入u型槽一中；

所述恒温筒下设置有加热装置；

所述图像采集单元通过数据线连接图像存储远程控制单元。

进一步的，所述支架包括支架一和支架二，所述支架一安装在水平设置的固定板一上，所述支架二竖直安装在水平设置的固定板二上；

所述工业相机通过连接杆与支架一连接，所述连接杆可拆卸连接支架一，所述工业相机安装在连接杆上；

所述恒温筒与支架二可拆卸连接，所述恒温筒放置在支撑盘上，所述支撑盘与支架二可拆卸连接。

进一步的，所述托盘通过刚性连接杆向下伸入u型槽一，所述刚性连接杆一端连接连接杆，所述刚性连接杆另一端连接托盘。

进一步的，所述固定板一和固定板二之间可拆卸连接有固定销钉。

进一步的，所述支架二上设置有水准气泡。

进一步的，所述工业相机顶部也设置有水准气泡。

进一步的，所述钢制模具直径为61.8mm，高度为10mm。

进一步的，所述钢制模具为圆柱状，所述钢制模具直径为61.8mm，高度为10mm。

进一步的，所述加热装置为酒精灯，且所述加热装置位于支撑盘下端。

本发明的有益效果为：

本发明装置可有效避免照片采集装置和试样之间的相对移动，为成像提供相同的曝光环境；加热装置和专用钢制模具可更好的模拟实际工况，控制等时间内为试样获得同等热量；数据线采集和图像处理一体化能保证实验结果的准确、快速和方便。一种用于膨胀土现场判别的装置满足基于PIV技术的膨胀土现场判别方法对实验的要求，操作简单，实用性强。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明中钢制模具的立体结构示意图；

图3是本发明中钢制模具的侧视尺寸示意图。

附图标记说明

1-工业相机、2-光源、3-钢制模具、4-恒温筒、5-注水及排气孔、6-加热装置、7-支架一、8-支架二、9-固定板一、10-固定板二、11-固定销钉、12-水准气泡、13-刚性连接杆、14-支撑盘、15-托盘。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，一种用于膨胀土现场判别的装置，包括图像采集单元、图像存储远程控制单元和图像处理单元；

图像采集单元包括固定板一9和固定板二10，固定板一9和固定板二10均水平设置。本发明在固定板一9上竖直安装有支架一7，固定板二10上竖直安装有支架二8。

支架一7上安装有工业相机1，工业相机1通过水平设置的连接杆与支架一7连接，连接杆可拆卸连接支架一7，工业相机1安装在连接杆上。工业相机1的镜头竖直朝下，工业相机1镜头外壁上套设有光照强度恒定的光源2，光源2可采用无影灯。光源2为实验试样提供恒定的光照强度环境，确保工业相机1在采集图片时试样表面曝光恒定。工业相机1顶部设置有水准气泡12，用于保证连接杆的水平，从而进一步保证试样表面的水平。支架一7通过刚性连接杆13安装有可放置钢制模具3的托盘15，托盘15水平设置。钢制模具3用于盛放试样，刚性连接杆13一端连接连接杆，刚性连接杆13另一端竖直向下连接托盘15。采用刚性连接杆13是为了保持试样与工业相机1在试验过程中相对位置固定。钢制模具3由土工试验环刀加工而成，钢制模具3为圆柱状，且钢制模具3一侧筒口设置为敞口，且该敞口为刃口用于取样，钢制模具3另一侧筒口密封。如图2和图3所示，钢制模具3直径为61.8mm，高度为10mm。钢制模具3敞口一侧朝向工业相机1的镜头，工业相机1镜头的中心线与钢制模具3的中心线重合，实验时，工业相机1镜头的中心线垂直于试样表面。

支架二8上可拆卸连接有支撑盘14，且支撑盘14上放置有恒温筒4，恒温筒4可拆卸连接支架二8。恒温筒4包括u型槽一和u型槽二，u型槽一和u型槽二的材质为无机玻璃材质，无机玻璃材质透视性良好，可对试样随时进行视觉监控。u型槽一设置于u型槽二中，可放置钢制模具3的托盘15通过刚性连接杆13伸入u型槽一。u型槽一和u型槽二之间的部分为密封部分，且密封部分填充有水，密封部分顶部开设有注水及排气孔5。支撑盘14下端设置有加热装置6，本发明加热装置6采用酒精灯，试验时通过酒精灯保持水沸。支架二8上也安装有水准气泡12用于保证支架二8的竖直，从而保证恒温筒4的筒口竖直朝上。

固定板一9和固定板二10之间可拆卸连接有固定销钉11。装置安装时锁定固定销钉11，确定两边装置的相对位置恒定。试验开始后拔掉固定销钉11，使两边装置独立，避免恒温筒4水沸引起的振动对试样产生连带影响。

在图片采集过程中，相机的稳定性是保证照片采集可靠性及数据处理准确性的前提，为保证照片采集过程中相机不发生移位、晃动，采用数据线远程操控的方式对试样进行拍照和存储，即图像采集单元通过数据线连接图像存储远程控制单元。

图像存储远程控制单元与图像处理单元之间为无线连接，图像处理单元采用图像处理软件，分析试件表面位移变化规律，获得对应的时间位移增量灰度图和绝对时间位移灰度图，用于数据分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：包括图像采集单元，所述图像采集单元包括支架，所述支架上安装有工业相机(1)，所述工业相机(1)镜头竖直向下，所述工业相机(1)镜头外壁上套设有光照强度恒定的光源(2)；所述支架连接有可放置钢制模具(3)的托盘(15)，所述钢制模具(3)用于盛放试样，所述钢制模具(3)一侧设置为敞口，且该敞口为刃口，所述钢制模具(3)另一侧密封，所述钢制模具(3)敞口一侧朝向工业相机(1)的镜头，所述工业相机(1)镜头的中心线与钢制模具(3)的中心线重合；

所述支架连接有恒温筒(4)，所述恒温筒(4)包括u型槽一和u型槽二，所述u型槽一设置于u型槽二中，所述u型槽一和u型槽二之间的部分为密封部分，且所述密封部分填充有水，所述密封部分顶部开设有注水及排气孔(5)，所述恒温筒(4)筒口向上；

所述托盘(15)伸入u型槽一中；

所述恒温筒(4)下设置有加热装置(6)；

所述图像采集单元通过数据线连接图像存储远程控制单元。

2.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述支架包括支架一(7)和支架二(8)，所述支架一(7)安装在水平设置的固定板一(9)上，所述支架二(8)竖直安装在水平设置的固定板二(10)上；

所述工业相机(1)通过连接杆与支架一(7)连接，所述连接杆可拆卸连接支架一(7)，所述工业相机(1)安装在连接杆上；

所述恒温筒(4)与支架二(8)可拆卸连接，所述恒温筒(4)放置在支撑盘(14)上，所述支撑盘(14)与支架二(8)可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述托盘(15)通过刚性连接杆(13)向下伸入u型槽一，所述刚性连接杆(13)一端连接连接杆，所述刚性连接杆(13)另一端连接托盘(15)。

4.如权利要求2所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述固定板一(9)和固定板二(10)之间可拆卸连接有固定销钉(11)。

5.如权利要求2所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述支架二(8)上设置有水准气泡(12)。

6.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述工业相机(1)顶部也设置有水准气泡(12)。

7.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述钢制模具(3)为圆柱状，所述钢制模具(3)直径为61.8mm，高度为10mm。

8.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述u型槽一和u型槽二的材质为无机玻璃材质。

9.如权利要求1所述的一种用于膨胀土现场判别的装置，其特征在于：所述加热装置(6)为酒精灯，且所述加热装置(6)位于支撑盘(14)下端。