【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程测试技术和实验力学，特别是一种土样三维变形测试技术精度标定系统及方法。
技术介绍
1、三轴试验是岩土工程领域研究土体力学特性的最常用的室内试验之一，其主要测量对象就是试样的轴向应变和体积应变。一般情况下，饱和土的体积变化可以通过测量土样排出或吸收的液体体积来计算，存在排水体积测量误差，造成测量结果不能完全代表试样的体积变形。对于非饱和土，对其体积变化的测量也更为困难。通常，通过测量土样自身尺寸的变化来获得体积变化，这类测量方法的精度主要依赖于测量点的多少。根据在测量时是否接触土样表面，可分为接触式和非接触式测量。当前普遍使用接触式的传感器有霍尔效应传感器和局部位移传感器，但这些接触式的传感器都不可避免地会对试样径向变形产生约束，并且由于受自身体积与试样体积的限制，这类接触式的传感器只能测量极少数的个别截面，其测量结果不能够全面反映试样局部的变形特性，而且对测量环境要求高，操作繁琐，耗材损耗严重。非接触式土样体积变化测量方法主要是借助光学测量、计算机视觉和数字图像处理等技术来实现的，其基本原理是获取物体表面的三维坐标，计算局部应变和体积变化，其中摄影测量较受欢迎，在不扰动土样的情况下快速而精确的测量其体积变化。摄影测量面临的主要问题是，要求相机具有高分辨率，镜头畸变小，计算算法高效，这些都影响最终的测量精度。如何对摄影测量系统进行精度标定是极为重要的。
2、标定的过程需要基于另外一种测量方法的测试结果(“真值”)，与本测量结果(“测量值”)比较获得误差。获取“真值”时通常是采用更高分辨率和精度的测
3、因此，亟需一种不考虑围压介质、测点独立、没有折射影响、实现局部区域的三轴试验工况的标定系统与方法，最大程度的降低标定过程的误差，能独立的进行各测点位置的精度标定，能独立的标定各截面尺寸，获得高分辨率的测量“直值”，同时操作简单标定准确。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述或现有技术中存在消除围压介质和折射效应对测量的影响，实现测量点的独立精确标定，无论是在局部区域还是不同截面，都能提供高精度、高分辨率的测量值的问题，提出了本专利技术。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种土样三维变形测试技术精度标定系统，包括，
4、橡皮膜，用于对试样进行包裹，且外壁设置有若干个标记点；
5、负压部件，与所述橡皮膜相连通对所述橡皮膜抽真空，用于对所述橡皮膜施加围压；
6、加压部件，用于对所述橡皮膜内部的试样施加压力使之变形；
7、摄像机测定部件，通过在橡皮膜四周设置多台摄像机，用于对橡皮膜的标记点变化进行捕捉，用于测量土样三维变形；
8、轴向测定部件，将多通道应变采集仪的若干个应变片贴在所述橡皮膜外壁标记点的侧面，直接测定轴向变形；
9、径向测定部件，将若干个小型注射器环形分布并贴合在所述橡皮膜外壁标记点的侧面，通过软管将小型注射器与微型注射器相连通，并将所有所述微型注射器放置在同一平面，所述微型注射器的推杆位移反映放大后的径向变形。
10、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述橡皮膜安装在试样座上，所述试样座放置在底座上，所述负压部件安装在所述底座下方，在所述试样座和所述底座上均设置有通道，所述通道用于将所述橡皮膜和所述负压部件相连通；
11、在所述橡皮膜上方安装有试样帽，所述加压部件放置在所述试样帽上方。
12、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述橡皮膜外壁的标记点采用高对比度的材料(如黑白相间的散斑点)并结合特定图案(如棋盘格、螺旋或随机散点阵列)，所述应变片以及所述小型注射器均设置在各个标记点的侧面。
13、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述摄像机测定部件包括至少三台摄像机，一个正面两个侧面，且正面摄像机位于试样中心正对称轴上，高度与试样中心齐平，侧面摄像机略高于试样，角度约45度；
14、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：摄像机两侧各配置用于漫反射的led灯条，且与摄像机同轴布置；
15、摄像机安装于可调节的防震基座上，允许细微调整摄像机角度，用于确保试样始终位于画面中央。
16、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述小型注射器安装在多个支架上，所述支架安装在所述底座上，且环形分布在所述试样外壁。
17、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所有所述微型注射器放置在同一平面，所述微型注射器的推杆上设置有刻度，还可以为每个所述微型注射器均连接一个位移传感器。
18、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：在所述小型注射器、微型注射器以及软管之间填充有用于确保位移的无损传输的低粘滞性不可压缩液体。
19、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述微型注射器直径远小于所述小型注射器，且通过帕斯卡原理(推杆位移与直径比的平方成反比)放大位移信号。
20、作为本专利技术土样三维变形测试技术精度标定系统的一种优选方案，其中：所述橡皮膜采用双层橡皮膜结构，外层为透明耐压，内层为普通橡皮膜，用于避免光线折射干扰。
21、本专利技术还提供如下技术方案：一种土样三维变形测试技术精度标定方法，包括土样三维变形测试技术精度标定系统，以及包括如下步骤：
22、土样的承装与标记点布置：将土样放置到橡皮膜内，并在橡皮膜上预先布置均匀分布的标记点；
23、围压施加与密封：安置土样于试样座，盖上试样帽并密封，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述橡皮膜(100)安装在试样座(102)上，所述试样座(102)放置在底座(103)上，所述负压部件(200)安装在所述底座(103)下方，在所述试样座(102)和所述底座(103)上均设置有通道，所述通道用于将所述橡皮膜(100)和所述负压部件(200)相连通；
3.如权利要求1所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述橡皮膜(100)外壁的标记点采用高对比度的材料(如黑白相间的散斑点)并结合特定图案(如棋盘格、螺旋或随机散点阵列)，所述应变片(502)以及所述小型注射器(601)均设置在各个标记点的侧面。
4.如权利要求2或3所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述摄像机测定部件(400)包括至少三台摄像机，一个正面两个侧面，且正面摄像机位于试样中心正对称轴上，高度与试样中心齐平，侧面摄像机略高于试样，角度45度；
5.如权利要求2所述的土样三维变形测试技术精度标定系统
6.如权利要求5所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所有所述微型注射器(603)放置在标定台(605)上，且位于同一平面，所述微型注射器(603)的推杆上设置有刻度，还可以为每个所述微型注射器(603)均连接一个位移传感器。
7.如权利要求6所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：在所述小型注射器(601)、微型注射器(603)以及软管(602)之间填充有用于确保位移的无损传输的低粘滞性不可压缩液体。
8.如权利要求7所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述微型注射器(603)直径远小于所述小型注射器(601)，且通过帕斯卡原理(推杆位移与直径比的平方成反比)放大位移信号。
9.如权利要求1所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述橡皮膜(100)采用双层结构，外层为透明耐压，内层为普通橡皮膜，用于避免光线折射干扰。
10.一种土样三维变形测试技术精度标定方法，其特征在于：包括权利要求1～9任一所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，以及包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述橡皮膜(100)安装在试样座(102)上，所述试样座(102)放置在底座(103)上，所述负压部件(200)安装在所述底座(103)下方，在所述试样座(102)和所述底座(103)上均设置有通道，所述通道用于将所述橡皮膜(100)和所述负压部件(200)相连通；
3.如权利要求1所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述橡皮膜(100)外壁的标记点采用高对比度的材料(如黑白相间的散斑点)并结合特定图案(如棋盘格、螺旋或随机散点阵列)，所述应变片(502)以及所述小型注射器(601)均设置在各个标记点的侧面。
4.如权利要求2或3所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述摄像机测定部件(400)包括至少三台摄像机，一个正面两个侧面，且正面摄像机位于试样中心正对称轴上，高度与试样中心齐平，侧面摄像机略高于试样，角度45度；
5.如权利要求2所述的土样三维变形测试技术精度标定系统，其特征在于：所述小型注射器(601)安装在多个支架(604)...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁天华，鞠宇飞，侯林燕，
申请(专利权)人：中海宏洋置业常州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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