一种用于鼓式离心机土工模型监测的高清旋转摄像系统的制作方法

本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及一种用于鼓式离心机土工模型监测的高清旋转摄像系统。

背景技术：

鼓式土工离心机是指用于岩土工程物理模拟试验的一种试验设备。该试验设备的原理是通过高速旋转提供一个人造高重力场，在缩尺的建筑物或构造物试验模型中再现原型的性状。物理模型试验的一个重要特点就是通过试验现象分析试验结论，因此需要在试验过程中拍摄试验画面，在高速旋转的试验机器中拍摄试验画面需要解决一系列难题。

目前，解决离心试验过程中拍摄试验画面的方法发表在胡耘等论文《离心场中土体图像采集与位移测量系统的研制与应用》，其解决监测画面捕捉与存储问题的原理是：由于离心机越靠近中轴位置处，其离心场越小，对计算机的读写能力影响越小，因此将计算机固定在土工臂式离心机中轴位置处，摄像机的拍摄画面直接传输并存储在固定于中轴位置处的计算机。但土工鼓式离心机不同于土工臂式离心机，前者空间较小，没有多余的空间供固定计算机，并且由于土工鼓式离心机空间狭窄，光线不满足拍摄高清图像的要求，因此需要采用一种用于土工鼓式离心机模型监测的摄像系统。

技术实现要素：

本实用新型专利的目的是：为解决上述技术问题，提供一种土工鼓式离心机模型监测的摄像系统，该摄像系统在不过于改动离心机机器的基础上，能够实现高清试验画面实时存储、摄像机的固定和角度调整及其所需的灯光补偿等要求。

本实用新型的技术方案：

一种用于鼓式离心机土工模型监测的高清旋转摄像系统，其特征在于，所述的高清旋转摄像系统包括摄像装置、模型箱1、相机固定装置2以及灯光补偿装置3；摄像装置置于相机固定装置2中，相机固定装置2以及灯光补偿装置3安装在模型箱1内；

模型箱1由上盖板1-1、下底板1-2、后底板1-3、左侧板1-4和右侧板1-5组成的箱体结构，下底板1-2上开设有第一槽孔1-6和第二槽孔1-7，用于固定模型箱装置；

相机固定装置2由相机固定架2-1、滑动槽2-2、第三槽孔2-3、相机固定盒2-4、相机安装盒2-5、相机固定底座2-6、盖板2-7、镜头孔2-8、第一螺纹孔2-9、第二螺纹孔2-10、第三螺纹孔2-11、角度调整盘2-12、第四螺纹孔2-13、第四槽孔2-14、第五螺纹孔2-15和第五槽孔2-16组成；

所述的相机固定架2-1呈“工”字型，包括一个竖向杆和两个横向杆，竖向杆一侧开设滑动槽2-2，上、下横向杆各设有2个第三槽孔2-3；

所述的相机固定盒2-4分为相机安装盒2-5及相机固定底座2-6两部分；相机安装盒2-5一面设置成可拆卸的盖板2-7，其他五面通过焊接组成一个整体，并分别开设第二螺纹孔2-10；盖板2-7开设有镜头孔2-8，通过第一螺纹孔2-9装配在相机安装盒2-5上；相机固定底座2-6呈“槽钢状”，其左右翼板各包含2颗第三螺纹孔2-11；所述的相机安装盒2-5和相机固定底座2-6通过一组第四螺纹孔2-13和一组第四槽孔2-14连接成一个整体，整体安装在相机固定架2-1的竖向杆上；

所述的角度调整盘2-12呈圆柱体，其安装于相机固定架2-1的横向杆，角度调整盘2-12上开设一组第五螺纹孔2-15和一组第五槽孔2-16；

所述的灯光补偿装置3由灯光安装板3-1、LED发光片和第六槽孔3-2组成；灯光安装板3-1呈柱面镂空状，其上下位置各开设一组第六槽孔3-2，LED发光片用铁丝穿过灯光安装板3-1镂空处，固定在柱面凸面一侧位置。

本实用新型专利的有益效果是：

1.试验证明高速运动型相机存储能力不受高离心场的影响，本实用新型专利通过高速运动型相机解决了相机拍摄画面的实时读写问题，并且高速运动相机小巧轻便，有效的节约了土工鼓式离心机模型箱空间。

2.本试验系统拆卸方便，有效的满足了拍摄过程中灯光补偿、摄像装置安装固定及角度调整的问题。

3.本试验系统所有的安装装备都基于设计的模型箱1上进行，有效的保护了土工鼓式离心机的完整性。

附图说明

图1是高清旋转摄像系统三维示意图。

图2是相机固定装置三维示意图。

图中：1模型箱；1-1上盖板；1-2下底板；1-3后底板；1-4左侧板；1-5右侧板；1-6第一槽孔；1-7第二槽孔；2相机固定装置；2-1相机固定架；2-2滑动槽；2-3第三槽孔；2-4相机固定盒；2-5相机安装盒；2-6相机固定底座；2-7盖板；2-8镜头孔；2-9第一螺纹孔；2-10第二螺纹孔；2-11第三螺纹孔；2-12角度调整盘；2-13第四螺纹孔；2-14第四槽孔；2-15第五螺纹孔；2-16第五槽孔；3灯光补偿装置；3-1灯光安装板；3-2第六槽孔。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。

一种用于鼓式离心机土工模型监测的高清旋转摄像系统由摄像装置、模型箱1、相机固定装置2以及灯光补偿装置3四大部分组成。模型箱1由上盖板1-1、下底板1-2、后底板1-3、左侧板1-4、右侧板1-5、第一槽孔1-6、第二槽孔1-7组成；相机固定装置2由相机固定架2-1、滑动槽2-2、第三槽孔2-3、相机固定盒2-4、相机安装盒2-5、相机固定底座2-6、盖板2-7、镜头孔2-8、第一螺纹孔2-9、第二螺纹孔2-10、第三螺纹孔2-11、角度调整盘2-12、第四螺纹孔2-13、第四槽孔2-14组成、第五螺纹孔2-15、第五槽孔2-16；灯光补偿装置3由灯光安装板3-1、LED发光片、第六槽孔3-2组成。

由图1所示，所述的上盖板1-1、下底板1-2剖面呈1/4圆环状，内外圆弧半径与本单位鼓式离心机黑鼓内外圆弧半径一致，所述的下底板1-2开设有两个直径10mm的第一槽孔1-6和第二槽孔1-7；所述的左、右铁板剖面为矩形，长度与本单位鼓式离心机黑鼓内净高一致，宽度为上述上、下铁板内外圆弧半径差一致；所述的后铁板是1/4柱面，圆柱高度与本单位鼓式离心机黑鼓内净高一致，柱面所在圆半径与本单位鼓式离心机黑鼓外圆弧半径一致，所述的上、下、左、右、后五块铁板的厚度都是2mm，且上述5块铁板都是通过焊接安装成整体组成模型箱1。

由图1和图2所示，所述的相机固定架2-1呈“工”字型，分为“工”字竖向杆和“工”字横向杆，竖向杆开设滑动槽2-2，上下横向杆各设有2个直径4mm第三槽孔2-3。

由图2所示，所述的相机固定盒2-4分为相机安装盒2-5及相机固定底座2-6两大部分，相机安装盒是内径与相机外轮廓尺寸一致的立方体，相机固定盒一面设置成可拆卸的盖板2-7，盖板2-7开设有镜头孔2-8，该面通过6颗直径2mm第一螺纹孔2-9安装在相机安装盒，相机安装盒其他5个面通过焊接组成一个整体并分别开设2个直径8mm第二螺纹孔2-10；相机固定底座2-6呈“槽钢状”，其左右翼板各包含2颗直径6mm第三螺纹孔2-11；所述的相机安装盒2-5及相机固定底座2-6通过一组直径6mm第四螺纹孔2-13和一组直径6mm第四槽孔2-14固定成一个整体。

由图2所示，所述的角度调整盘2-12是半径为50mm，厚度为10mm的圆柱体，在角度调整盘半径40mm的圆弧上均匀间距的开设一组46颗第五螺纹孔2-15，在角度调整盘半径5mm的圆弧上均匀的开设一组3颗第五槽孔2-16。

由图2所示，所述的灯光补偿装置3由灯光安装板3-1及LED发光片组成，灯光安装板呈柱面镂空状，柱面高度与模型箱高度一致，柱面厚度2mm，柱面所在圆半径与本单位鼓式离心机黑鼓内圆弧半径一致，柱面上下位置各开设一组第六槽孔3-2，LED发光片用铁丝穿过灯光安装板3-1镂空处，固定在柱面凸面一侧位置。

一种用于鼓式离心机土工模型监测的高清旋转摄像系统，工作步骤如下：

第一步，将摄像装置装入与其尺寸配套的相机安装盒2-5，盖上盖板2-7，将相机镜头部分留镜头孔2-8处，拧紧第一螺纹孔2-9螺栓固定，再利用相机安装盒2-5上预留的第二螺纹孔2-10，适当拧紧螺栓固定相机位置。

第二步，将模型箱1安装进土工鼓式离心机内，利用穿过第一槽孔1-6和第二槽孔1-7的螺栓固定模型箱，再将试验对象安装进模型箱1内。

第三步，确定相机拍摄镜头与试验对象的距离。依据此距离确定角度调整盘2-12的位置，并利用第五槽孔2-16，在模型箱1上盖板1-1和下底板1-2上制作螺纹底孔，通过拧紧穿过第五槽孔2-16的螺栓固定上下的角度调整盘2-12。

第四步，根据试验方案及研究内容的要求，确定相机拍摄角度。将相机固定架2-1在角度调整盘2-12上旋转找到最佳位置后，对准第三槽孔2-3与相应的第五螺纹孔2-15，通过螺栓拧紧。

第五步，利用穿过第四螺纹孔2-13和第四槽孔2-14的螺栓将装有摄像装置的相机安装盒2-5与相机固定底座2-6连接，相机固定底座2-6沿着滑动槽2-2上下移动，确定位置后，通过穿过第三螺纹孔2-11的螺钉拧紧；

第六步，将安装好LED发光片安装在灯管补偿板3-1的凸面一侧，并利用第六槽孔3-2将灯光补偿装置3固定在模型箱1上。

第七步，打开摄像装置无线蓝牙功能，开启离心机，当离心机达到预定转速开始试验时，通过遥控器启动高清相机，拍摄记录试验现象。