一种用于观察和记录岩石材料实验的装置的制作方法

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种用于观察和记录岩石材料实验的装置。

背景技术：

在各种重大工程项目施工与建设过程中，岩石的破坏与稳定问题是其中一项重大的关键性难题，其对工程建设过程以及后续工程稳定与安全有着重大影响。因此对岩石的损伤与破坏机理研究是一项重要的研究课题，而岩石的损伤与破坏与其内部的裂纹形成和扩展有着直接的关系，所以对岩石内部裂纹是岩土工程领域的重要基础性研究内容。

目前，对岩石裂纹的研究主要包括两个方面，一种是研究岩石表面裂纹的形成与扩展，对表面裂纹的定量分析，从统计分析的角度得到岩石整体裂纹分布情况，其缺点是，因为只得到表面裂纹，并不能真正定量分析岩石内部裂纹的扩展；另一种是通过ct、核磁共振、声发射等技术直接探究岩石内部裂纹的分布情况，上述技术主要缺点是实验费用较昂贵，并且对动态加载情况下的裂纹动态扩展需要卸载扫描，声发射技术目前更是面临结果不精确的问题。

通过透明的类岩石材料模拟真实岩石的破坏性质是近年来另一条探究路径，但目前通过此方式对内部裂纹的研究依然停留在定性分析上，不能对内部裂纹进行定量研究。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种结构简单，安装方便，节省成本，可以适用于多种实验环境的用于观察和记录岩石材料实验的装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种用于观察和记录岩石材料实验的装置，包括相同数目的若干个竖直杆和横向连接杆，竖直杆与横向连接杆通过十字连接件固定连接构成装置的支撑部，竖直杆底部设置有竖直杆底座，竖直杆上通过双目摄像机固定件固定设置有双目摄像机，所述支撑部内中空位置设置有试样台，试样台上设置有试样，所述支撑部四周设置有摄像机标定块。通过设置竖直杆和横向连接杆，并通过十字连接件固定，可以起到很好的固定效果，同时防止竖直杆和横向连接杆之间发生相对位置移动，也能够搭建好一个稳定牢固的支撑部，防止后续在实验过程中固定设置在支撑部上的双目摄像机的损坏。

进一步的，所述十字连接件为长方体形状，十字连接件的一端设置有竖直方向的通孔，十字连接件的另一端设置有水平方向的通孔。通过在十字连接件内设置竖直方向的通孔和水平方向的通孔，可以对竖直杆和横向连接杆起到很好的固定作用，防止发生相对移动。

进一步的，所述双目摄像机固定件由底面和立方体固定块构成，所述底面周围设置有若干个圆孔，立方体固定块上设置有圆柱形通孔。通过在底面周围设置若干个圆孔，可以通过固定件穿过圆孔将双目摄像机固定设置在双目摄像机固定件上，通过在立方体固定块上设置圆柱形通孔，可以将双目摄像机固定件固定设置在竖直杆的合适位置上。

进一步的，所述摄像机标定块形状为圆形，摄像机标定块中部设置有矩阵式圆点。

进一步的，所述竖直杆底座中部设置有定位孔，竖直杆固定设置在定位孔内。

进一步的，所述横向连接杆设置为三个，竖直杆设置为三个，十字连接件设置为六个，双目摄像机和双模摄像机固定件均设置为三个。通过将横向连接杆设置为三个，竖直杆设置为三个，十字连接件设置为六个，双目摄像机和双模摄像机固定件均设置为三个，可以使得支撑部形成一个很好的三角形结构，三角形是最为稳定的结构。

进一步的，所述竖直杆由铝合金或者不锈钢材料制成。

进一步的，所述横向连接杆内部中空，横向连接杆由为铝合金或者塑料材料制成。

进一步的，所述十字连接件和摄像机标定块均由不锈钢材料制成。

进一步的，所述竖直杆底座由不锈钢或者塑料材料制成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明结构简单、设计新颖并容易安装；本发明通过十字连接件将竖直杆和横向连接杆连接，对实验平台的平整度有更高的容许度，同时可以非常方便的扩展到任意多个竖直杆；本发明中的双目摄像机可以自由固定在竖直杆上，使得该装置适用于更多实验环境；本发明装置结构稳定，可以有效防止双目摄像机在实验过程中的晃动导致的实验误差；本发明装置质量轻，体积小，方便拆卸和搬运。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中十字连接件的结构示意图；

图3为图1中双目摄像机固定件的结构示意图；

图4为图1中摄像机标定块的结构示意图；

图5为图1中竖直杆底座的结构示意图。

1、支撑部，2、摄像机标定块，3、试样台，4、竖直杆底座，5、十字连接件，6、横向连接杆，7、双目摄像机固定件，8、竖直杆，9、双目摄像机，10、试样，11、竖直方向的通孔，12、水平方向的通孔，13、底面，14、圆柱形通孔，15、立方体固定块，16、圆孔，17、矩阵式圆点，18、定位孔。

具体实施方式

下面对照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

如图1所示，本发明的可以用于观察和记录透明的类岩石材料内部裂纹动态扩展，支撑部1的总体尺寸约为长45cm，宽30cm，高40cm，主要包含三根竖直杆8、三根横向连接杆6、三个双目摄像机9、三个竖直杆底座4、六个十字连接件5以及三个双目摄像机固定件7，其中：竖直杆底座4的详细示意图如图5，底座直径3cm，底座中部的定位孔18直径1.5cm，十字连接件5的详细示意图如图2的长方体，长为6cm，宽和高为3cm，两侧有小的圆形固定孔，固定孔是用于紧固的螺丝孔，十字连接件5为长方体形状，十字连接件5的一端设置有竖直方向的通孔11，十字连接件5的另一端设置有水平方向的通孔12，通孔11和通孔12直径均为1.5cm。通过在十字连接件5内设置竖直方向的通孔11和水平方向的通孔12，可以对竖直杆8和横向连接杆6起到很好的固定作用，防止发生相对移动。双目摄像机固定件7的详细示意图如图3，底面13为矩形块，长宽均为4cm，其四个角对称的四个小孔为固定螺丝孔，用于固定双目摄像机9，立方体固定块15长度为2.5cm，其中的圆柱形通孔14直径为1.5cm，圆孔16为紧固螺丝孔。竖直杆8高度为40cm，横向连接杆6长度为40cm，竖直杆8和横向连接杆6直径为1.5cm，本发明装置的组装过程如下：首先将竖直杆8与竖直杆底座4连接，其连接方式是将竖直杆8插入竖直杆底座4的孔中，再通过十字连接件5调整到合适的连接高度与横向连接杆6连接，其连接方式是将两根杆分别穿过十字连接件5两侧的通孔11和通孔12并用螺丝紧固，按顺序依次连接三根竖直杆8和三根横向连接杆6组成一个三角形稳定结构，再将双目摄像机9通过螺丝固定在双目摄像机固定件7的圆孔16中，然后将竖直杆8穿过双目摄像机固定件7的圆柱形通孔14并在适当高度用螺丝紧固固定。在本发明装置用于观察和记录时，首先需要使用摄像机标定块2对三个双目摄像机9进行三维空间标定，摄像机标定块2的放置位置需要置于三个双目摄像机9都可见的位置，摄像机标定块2详细示意图如图4，在一块圆形薄片上印有矩阵式圆点17，薄片直径为5cm。透明的类岩石材料圆柱形试样10作为被观察对象置于试样台3上，透明的类岩石材料圆柱形试样10采用标准圆柱形尺寸，直径5cm，高10cm。

以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。