CN214472542U - 一种可全景测量的中粒料休止角测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，包括骨料筒、可动支撑架、固定支撑架、激光发射器、测量板和全景拍摄架，骨料筒顶部设有进料口且底部设有出料口，骨料筒底部设有封口插板，封口插板底部设有摄像机固定槽，骨料筒设在可动支撑架中部，可动支撑架设在固定支撑架上且通过第一锁紧结构锁紧，激光发射器设在固定支撑架上且通过第二锁紧结构锁紧，测量板设在骨料筒下方，全景拍摄架包括环形轨道和多个直轨道，环形轨道和直轨道上均设有多个摄像机卡口，不仅可以灵活改变下落高度和下落方式，还可以从多个角度全景测量颗粒堆积休止角，建立三维堆积体图像，并测得平均休止角，得到更具真实性、代表性和准确性的休止角。

Description

一种可全景测量的中粒料休止角测定仪

技术领域

本实用新型涉及休止角测定装置技术领域，具体涉及一种可全景测量的中粒料休止角测定仪。

背景技术

休止角即散粒材料在自重作用下堆积，其处于极限平衡状态的堆积自由面与水平面间的最大夹角。休止角是研究散体材料物理力学性能的重要指标，还用于评价天然堆积体的稳定性。休止角是散粒内摩擦角的外在表现，它直接反应了散粒摩擦力或散粒群流动性的大小程度。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好。在铁路碎石底砟中，休止角可以反映底砟颗粒的物理力学特性，从而利用休止角实验优化底砟的级配参数。因此，为使休止角测量更加精确和便捷，在进行底砟颗粒的休止角测定时，需要对休止角测定仪的功能性和操作性作出更为先进的要求。

目前的休止角测量仪较多用于细粉粒状材料和粗粒料的休止角测量，对于中粒料颗粒，如有砟轨道所使用的底砟颗粒的休止角测量装置寥寥无几，而在优化底砟颗粒的级配，研究其物理力学性质时，常常采用固定漏斗法，通过测定不同级配参数下的休止角来进行分析。但是在进行底砟休止角测定时，考虑到底砟颗粒的粒径大多在1～25mm，同时含有少量小于1mm的颗粒，现有的实验装置不能满足该粒径下对颗粒休止角准确度的要求；而且由于休止角在不同方向上测量出的数值不同，现有的测量仪器不能多方位全景测量休止角，在同一组实验中求出的休止角均值缺少代表性，导致测出的休止角有较大的误差。

实用新型内容

根据现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种可全景测量的中粒料休止角测定仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，包括骨料筒、可动支撑架、固定支撑架、激光发射器、测量板和全景拍摄架，所述骨料筒顶部设有进料口且底部设有出料口，所述骨料筒底部设有可拆卸的用于封闭所述出料口的封口插板，所述封口插板底部设有摄像机固定槽，所述骨料筒内侧面设有内刻度线，外侧面设有外刻度线，所述可动支撑架为“田”字形框架结构，所述骨料筒可拆卸的安装在所述可动支撑架中部，所述固定支撑架包括四根竖直方向设置的支撑柱，所述可动支撑架的4个角分别通过第一套环套设在4根所述支撑柱上，所述第一套环能够沿所述支撑柱上下移动且通过第一锁紧结构锁紧，4根所述支撑柱间设有4个挡板，每一所述挡板卡设在相邻的两根所述支撑柱间，所述激光发射器安装在一个所述支撑柱，所述激光发射器能够沿所述支撑柱上下移动且通过第二锁紧结构锁紧，所述测量板设在所述骨料筒下方且设在4个所述挡板中间，所述全景拍摄架包括环形轨道和多个直轨道，所述环形轨道设在所述固定支撑架外侧，多个所述直轨道均匀分布在所述环形轨道和所述固定支撑架间，所述环形轨道和多个所述直轨道上均设有多个摄像机卡口。

进一步地，所述骨料筒包括上筒体和多个下筒体，所述上筒体为中空的圆柱体结构，所述上筒体顶部设置进料口，所述下筒体为中空的倒圆锥台结构，多个所述下筒体分别具有不同的高度或分别设置不同形状的出料口，多个所述下筒体能够分别可拆卸的安装在所述上筒体底部。

进一步地，所述下筒体底部设有插槽构件，所述插槽构件包括两个相对设置的插槽，所述封口插板能够插入两个所述插槽中封闭所述出料口。

进一步地，所述封口插板两侧均设有凸起。

进一步地，所述支撑柱底部设有卡槽，所述挡板两侧分别卡嵌在两个所述卡槽中。

进一步地，所述挡板为透明亚克力板。

进一步地，所述测量板设有多个，多个所述测量板分别具有不同的摩擦系数。

进一步地，所述支撑柱上沿竖直方向卡设有多个均匀分布的第一固定孔，所述第一套环上设有第二固定孔，所述第一锁紧结构为锁紧柱，所述第一套环通过穿设所述第二固定孔和一个所述第一固定孔的锁紧柱锁紧。

进一步地，所述第二锁紧结构为锁紧螺丝。

进一步地，所述可全景测量的中粒料休止角测定仪还包括水平仪和背景布，通过所述水平仪调节能够调节所述骨料筒水平，当中粒料下落后形成颗粒堆后，将摄像机放置在一个所述摄像机卡口进行拍摄时，所述背景布面向摄像机的镜头放置且设在颗粒堆外侧。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：

1.本实用新型所述的一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，不仅可以从多个角度全景对颗粒堆的状态进行拍摄，还可以通过调节可动支撑架高度和骨料筒的位置，灵活改变中粒料的下落高度，使实验测得的休止角数据更具准确性和代表性，减少单一角度测量结果的离散性和误差，提高了实验的灵活性和可重复性，操作简单快捷。

2.本实用新型所述的一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，通过更换不同高度的下筒体或不同形状出料口的下筒体，可以灵活改变颗粒下落开口，改变下落方式，促进了休止角影响因素的研究。

3.本实用新型所述的一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，可以更换不同摩擦系数的测量板，促进了休止角影响因素的研究。

附图说明

图1是本实用新型的可全景测量的中粒料休止角测定仪的主视图。

图2是本实用新型的可全景测量的中粒料休止角测定仪的侧视图。

图3是本实用新型的可全景测量的中粒料休止角测定仪的俯视图。

图4是本实用新型的可全景测量的中粒料休止角测定仪的立体图。

图5是本实用新型的上筒体和可动支撑架的立体图。

图6是本实用新型的下筒体和插槽构件正视图。

图7是本实用新型的封口插板正视图。

图8是本实用新型的封口插板仰视图。

其中：10、可全景测量的中粒料休止角测定仪；20、骨料筒；21、上筒体；22、下筒体；23、插槽构件；30、封口插板；31、凸起；32、摄像机固定槽；40、支撑架；41、可动支撑架；41a、第一套环；41b、水平矩形梁；41c、环形梁；41d、短梁；42、固定支撑架；42a、矩形框支座；42b、支撑柱；50、挡板；51、第二卡槽；60、全景拍摄架；61、环形轨道；62、直轨道；70、激光发射器；71、第二套环；80、测量板。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，参照图1-图8所示，可全景测量的中粒料休止角测定仪10包括骨料筒20、可动支撑架41、固定支撑架42、激光发射器70、测量板80和全景拍摄架60。

参照图1和图8所示，骨料筒20为上下贯通的腔体结构，骨料筒20用于容纳中粒料，骨料筒20顶部设有进料口，骨料筒20底部设有出料口，骨料筒20底部设有可拆卸的用于封闭出料口的封口插板30，封口插板30底部设有摄像机固定槽32，摄像机固定槽32用来固定摄像机，摄像机固定槽32固定的摄像机拍摄中粒料下落后形成的颗粒堆，获得颗粒堆的成堆直径D，骨料筒20内侧面设有内刻度线，外侧面设有外刻度线。通过骨料筒20内侧面的内刻度线调节中粒料的体积。通过骨料筒20外侧面的外刻度线调节骨料筒20的高度，进而微调中粒料的下落高度。

参照图5所示，可动支撑架41用于支撑骨料筒20，可动支撑架41为“田”字形框架结构，可动支撑架41包括第一套环41a和将相邻第一套环41a连接的水平矩形梁41b。

可动支撑架41中部设有一个环形梁41c，环形梁41c通过4根短梁41d与可动支撑架41连接，可动支撑架41中部沿环形梁41c周向分布有多个螺栓孔，骨料筒20能够通过穿过螺栓孔的螺栓压紧在环形梁41c中，使得骨料筒20可拆卸的安装在可动支撑架41上。可动支撑架41的各个构件之间的连接均为焊接。

参照图2所示，可动支撑架41可拆卸的安装在固定支撑架42上且通过第一锁紧结构锁紧，具体地，固定支撑架42包括4根竖直方向设置的支撑柱42b，可动支撑架41的4个角分别通过第一套环41a套设在4根支撑柱42b上，第一套环41a能够沿支撑柱42b上下移动且通过第一锁紧结构锁紧，使可动支撑架41沿支撑柱42b上下移动到合适的高度并通过第一锁紧结构锁紧，进而大调中粒料的下落高度。

参照图2和图4所示，4根支撑柱42b间设有4个挡板50，每一挡板50卡设在相邻的两根支撑柱42b间，通过设置挡板50，防止取下封口插板30，中粒料下落时，减小颗粒下落可能会造成的碎石飞溅。

参照图4所示，固定支撑架42还包括矩形框支座42a，4根竖直方向设置的支撑柱42b分别焊接在矩形框的4个角上。固定支撑架42和可动支撑架41构成支撑架40。

参照图4所示，所述测量板80设在所述骨料筒20下方且设在4个所述挡板50中间。

参照图2所示，激光发射器70安装在固定支撑架42上且通过第二锁紧结构锁紧，具体地，激光发射器70通过第二套环71安装在支撑柱42b上，使得激光发射器70能够沿支撑柱42b上下移动且通过第二锁紧结构锁紧，通过设置激光发射器70，用来测量中粒料的下落堆积高度H。第二锁紧结构为锁紧螺丝。

具体的使用方法是，通过激光发射器70找到颗粒堆的顶点位置，然后测量激光发射器70的发射端与测量板80之间的距离为中粒料的下落堆积高度H。

参照图3所示，全景拍摄架60包括环形轨道61和多个直轨道62，环形轨道61设在固定支撑架42外侧，多个直轨道62均匀分布在环形轨道61和固定支撑架42间，环形轨道61和多个直轨道62上均设有多个摄像机卡口。通过摄像机卡口可以固定摄像机，得到颗粒堆不同方位的图像。

本实用新型实施例中，全景拍摄架60包括环形轨道61和4个直轨道62，直轨道62设在矩形框支座42a和环形轨道61间，直轨道62与矩形框支座42a通过螺栓连接，环形轨道61上均匀分布有12个摄像机卡口，每一直轨道62上均匀分布有2个摄像机卡口。

本实用新型实施例中，每一直轨道62的长度为500mm，环形轨道61的直径等于两个直轨道62与矩形框支座42a边长之和。

在使用过程中，调整固定支撑架42水平，并在固定支撑架42内放置一块测量板80，然后将全景拍摄架60安装好，再将4个挡板50设置在4根支撑柱42b间，每一挡板50卡设在相邻的两根支撑柱42b间，然后调节可动支撑架41在支撑柱42b上的安装位置和骨料筒20外侧面的外刻度线的位置，确定一个合适的下落高度，接着将封口插板30插入插槽中，然后将中粒料倒入骨料筒20至规定深度，随后将封口插板30抽出，使颗粒下落形成颗粒堆，再将封口插板30插入插槽中，在摄像机固定槽32中放入摄像机拍摄俯视图，得到颗粒堆的成堆直径D，然后将摄像机放置在全景拍摄架60不同的摄像机卡口上，得到颗粒堆不同方位的二维图片，最后将多角度全景拍摄得到的二维图片，导入图像分析软件，例如Autodesk 123DCatch，进而获得颗粒堆的三维堆积图，从而分析得到平均休止角。也可以利用激光发射器70测得颗粒堆的堆积高度H并人工测量颗粒堆不同角度的成堆平均直径D，通过公式

进而得到平均休止角。

优选地，参照图1所示，骨料筒20包括上筒体21和多个下筒体22，上筒体21为中空的圆柱体结构，上筒体21顶部设置进料口，下筒体22为中空的倒圆锥台结构，多个下筒体22分别具有不同的高度或分别设置不同形状的出料口，多个下筒体22能够分别通过螺栓可拆卸的安装在上筒体21底部。

本实用新型实施例中，上筒体21内径为200mm，筒高250mm，下筒体22上部内径为200mm，上筒体21底部和下筒体22顶部通过螺栓连接，下筒体22的出料口形状为圆形，出料口的内径为65mm，且下筒体22下部侧面相对于上部侧面的倾斜角为60°。

为了方便安装封口插板30，下筒体22底部设有插槽构件23，插槽构件23包括两个相对设置的插槽，封口插板30能够插入两个插槽中封闭出料口。

参照图8所示，封口插板30两侧均设有凸起31，通过凸起31可固定封口插板30的位置。

封口插板30底部的摄像机固定槽32包括两个相对设置的第一卡槽，摄像机固定在两个第一卡槽内。为了方便调整摄像机的镜头位置，可将第一卡槽为钢铁材料制成，两个第一卡槽间设有磁铁，磁铁的位置根据摄像机的镜头位置的不同进行灵活调整。

参照图2所示，为了固定挡板50，支撑柱42b底部设有第二卡槽51，挡板50两侧分别卡嵌在两个第二卡槽51中。为了不影响摄像机的拍摄，挡板50为透明亚克力板。

参照图2所示，为了方便调整固定支撑架42的位置，支撑柱42b上沿竖直方向卡设有多个均匀分布的第一固定孔，第一套环41a上设有第二固定孔，第一锁紧结构为锁紧柱，第一套环41a通过穿设第二固定孔和一个第一固定孔的锁紧柱锁紧。

本实用新型实施例中，矩形框支座42a的内边长为1000mm，第二卡槽51的高度为100mm。固定支撑架42的高度为700mm，每个支撑柱42b上开有7个第一固定孔，相邻第一固定孔的间距为50mm，最底端的第一固定孔的高度为300mm，第二卡槽51的高度为100mm。

本实用新型实施例中，测量板80设有多个，测量板80为方形结构，多个测量板80分别具有不同的摩擦系数，当同样体积的中粒料从同样的骨料筒20下落，不同摩擦系数的测量板80会产生不同的修止角。

可全景测量的中粒料休止角测定仪还包括水平仪和背景布，通过水平仪调节骨料筒20水平，当摄像机放置在一个摄像机卡口或摄像机固定槽32中进行拍摄时，当中粒料下落后形成颗粒堆后，背景布面向摄像机的镜头放置且设在颗粒堆外侧。

本实用新型的使用方法：首先利用水平仪调整固定支撑架42水平，并在固定支撑架42内放置一块测量板80，然后将全景拍摄架60安装好，再将4个挡板50设置在4根支撑柱42b间，每一挡板50卡设在相邻的两根支撑柱42b间，然后调节可动支撑架41在支撑柱42b上的安装位置，确定一个合适的下落高度，再选择一个具有合适形状的出料口和合适高度的下筒体22，与上筒体21连接，将连接好的上筒体21和下筒体22安装到可动支撑架41上，并调节上筒体21的高度；接着将封口插板30插入插槽中；然后将中粒料倒入骨料筒20至规定深度，随后将封口插板30抽出，使颗粒下落形成颗粒堆，再将封口插板30插入插槽中，在摄像机固定槽32中放入摄像机拍摄俯视图，得到颗粒堆的成堆直径D，然后将摄像机放置在全景拍摄架60不同的摄像机卡口上，得到颗粒堆不同方位的二维图片，最后将多角度全景拍摄得到的二维图片，导入图像分析软件，例如Autodesk 123D Catch，进而获得颗粒堆的三维堆积图，从而得到平均休止角。也可以利用激光发射器70测得颗粒堆的堆积高度H并人工测量颗粒堆的成堆直径D，通过公式

进而得到休止角。

如上，本实施例所提供的可全景测量的中粒料休止角测定仪不仅可以从多个角度全景测量颗粒堆积休止角，而且可以通过更换不同的下筒体22改变下落方式，不仅如此，还可以通过调节可动支撑架41高度和上筒体21位置，灵活改变下落高度，使实验测得的休止角数据更具准确性和代表性，提高了实验的灵活性和可重复性，操作简单快捷。另外，不同的测量板80可以改变堆积地面的摩擦系数，也促进了休止角影响因素的研究。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：包括骨料筒、可动支撑架、固定支撑架、激光发射器、测量板和全景拍摄架，所述骨料筒顶部设有进料口且底部设有出料口，所述骨料筒底部设有可拆卸的用于封闭所述出料口的封口插板，所述封口插板底部设有摄像机固定槽，所述骨料筒内侧面设有内刻度线，外侧面设有外刻度线，所述可动支撑架为“田”字形框架结构，所述骨料筒可拆卸的安装在所述可动支撑架中部，所述固定支撑架包括四根竖直方向设置的支撑柱，所述可动支撑架的4个角分别通过第一套环套设在4根所述支撑柱上，所述第一套环能够沿所述支撑柱上下移动且通过第一锁紧结构锁紧，4根所述支撑柱间设有4个挡板，每一所述挡板卡设在相邻的两根所述支撑柱间，所述激光发射器安装在一个所述支撑柱，所述激光发射器能够沿所述支撑柱上下移动且通过第二锁紧结构锁紧，所述测量板设在所述骨料筒下方且设在4个所述挡板中间，所述全景拍摄架包括环形轨道和多个直轨道，所述环形轨道设在所述固定支撑架外侧，多个所述直轨道均匀分布在所述环形轨道和所述固定支撑架间，所述环形轨道和多个所述直轨道上均设有多个摄像机卡口。

2.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述骨料筒包括上筒体和多个下筒体，所述上筒体为中空的圆柱体结构，所述上筒体顶部设置进料口，所述下筒体为中空的倒圆锥台结构，多个所述下筒体分别具有不同的高度或分别设置不同形状的出料口，多个所述下筒体能够分别可拆卸的安装在所述上筒体底部。

3.根据权利要求2所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述下筒体底部设有插槽构件，所述插槽构件包括两个相对设置的插槽，所述封口插板能够插入两个所述插槽中封闭所述出料口。

4.根据权利要求3所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述封口插板两侧均设有凸起。

5.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述支撑柱底部设有卡槽，所述挡板两侧分别卡嵌在两个所述卡槽中。

6.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述挡板为透明亚克力板。

7.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述测量板设有多个，多个所述测量板分别具有不同的摩擦系数。

8.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述支撑柱上沿竖直方向卡设有多个均匀分布的第一固定孔，所述第一套环上设有第二固定孔，所述第一锁紧结构为锁紧柱，所述第一套环通过穿设所述第二固定孔和一个所述第一固定孔的锁紧柱锁紧。

9.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述第二锁紧结构为锁紧螺丝。

10.根据权利要求1所述的可全景测量的中粒料休止角测定仪，其特征在于：所述可全景测量的中粒料休止角测定仪还包括水平仪和背景布，通过所述水平仪调节能够调节所述骨料筒水平，当中粒料下落后形成颗粒堆后，将摄像机放置在一个所述摄像机卡口进行拍摄时，所述背景布面向摄像机的镜头放置且设在颗粒堆外侧。

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