一種可視化三軸壓力室結(jié)構(gòu)及采集圖像的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種可視化=軸壓力室，特別是設(shè)及一種可視化=軸壓力室結(jié)構(gòu)及采 集的圖像處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通試驗機采用在試件中間部位安裝環(huán)向引伸計的方法測量徑向變形，但有些巖 石試件，首先并未在試件中間部位破裂，而往往在試件高度的1/3處，或2/5處破裂，該樣安 裝在試件中間部位環(huán)向引伸計測量到的試件徑向變形偏小，是不準確的。并且對徑向變形 圖像分析存在缺陷，不能準確的測量試件的徑向變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種可視化 =軸壓力室結(jié)構(gòu)及采集的圖像處理方法。
[0004] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種可視化=軸壓力室結(jié)構(gòu)，包括透 明容器，所述透明容器由上盤及與所述上盤對應(yīng)的下盤固定，在所述上盤及所述下盤之間 設(shè)有的透明容器，所述上盤、下盤=者圍成的空間為可視化=軸壓力室，在所述可視化=軸 壓力室內(nèi)設(shè)有壓頭，所述壓頭包括上壓頭及下壓頭，在所述上壓頭及下壓頭之間安裝試件， 所述試件由透明熱縮管包裹，壓桿通過所述上盤的孔施加壓力于上壓頭，通過上壓頭及下 壓頭對試件進行壓縮，在所述上壓頭下方及所述下壓頭上方均設(shè)有至少一個蓄水池，在所 述上盤設(shè)有流體入口，所述流體入口用于將圍壓源提供的帶有壓力的流體輸入所述透明容 器的可視化=軸壓力室中，并在所述透明容器四周設(shè)有至少一個USB相機及至少一個攝像 機。
[0005] 本發(fā)明的可視化=軸壓力室可實現(xiàn)可視化條件下的高圍壓試驗。通過圖像系統(tǒng)可 直接觀察到巖石試件的滲流特性及裂紋擴展現(xiàn)象，并且可獲準確性非常高的試驗數(shù)據(jù)。本 發(fā)明的徑向變形圖像分析方法，更能準確的測量試件的徑向變形。
[0006] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，還包括固定裝置，所述固定裝置包括螺栓，在所 述上盤及下盤相對應(yīng)的位置上均設(shè)有與所述螺栓相適應(yīng)的螺紋的圓孔，所述螺栓由上至下 通過所述上盤的圓孔及下盤的圓孔將所述透明容器固定。
[0007] 將透明容器穩(wěn)固的固定在上盤與下盤之間，并能根據(jù)透明容器的高度選擇不同的 螺栓長度。
[000引在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在所述上盤及所述下盤與透明容器相連處均設(shè) 有橡膠圈。橡膠圈有利于防止液體從壓力室中泄露。
[0009] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述透明容器為圓柱形，其材料為丙締樹脂。透 明容器，由丙締樹脂材料制造，丙締樹脂具有很高的拉伸強度和很高的透明度，它的折射率 為1. 49,幾乎接近油的折射率（油的折射率為1. 48)，從而丙締樹脂的圖像扭曲度非常低， 為0. 1%，并且壓力室圍壓可達到lOMPa，丙締樹脂可承受的最高圍壓為50MPa，可實現(xiàn)可視 化條件下的高圍壓試驗。
[0010] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述蓄水池為=個，=個蓄水池位于等邊=角 形的S個頂角，蓄水池的直徑為4mm，高度為8mm。
[0011] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在所述下壓頭下端設(shè)有臺座，在所述臺座與所 述下盤連接處設(shè)有連接栓。臺座用于固定放置下壓頭，連接栓將臺座穩(wěn)固的固定在下盤上。
[0012] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述USB相機為4個，所述攝像機為3個，其擺 放結(jié)構(gòu)為；在同一平面內(nèi)，攝像機相互呈90度，USB相機相互呈120度。對試件破壞進行可 視化，全過程的動態(tài)跟蹤，全方位的觀察試件破壞過程。
[0013] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述流體為液壓油，水或水汽混合物之一。
[0014] 本發(fā)明公開了一種可視化=軸壓力室結(jié)構(gòu)的采集圖像的處理方法，包括W下步 驟：
[0015] S1，用透明熱縮管包裹試件，并把試件左邊和右邊用黑色筆涂黑標記，從正面看呈 兩條平行的豎直線；其中，在左右垂直平行線的中間的線為試件的正中線，通過把試件提前 用黑色筆涂黑，目的是為了在軟件測量中顏色對比更加明顯。
[0016] S2,將試件安裝到本發(fā)明所述的可視化S軸壓力室內(nèi)；
[0017] S3,試驗開始前，打開圖像處理軟件，通過軟件連接USB相機及攝像機，設(shè)定開始 時間，采集照片個數(shù)及采集時間間隔；
[0018] S4,啟動試驗機，并啟動軟件照相按鈕，開始全自動照相及攝像；
[0019] S5,對采集的圖像進行處理；打開不同時刻的圖像照片，通過圖像處理軟件的柵格 層，對圖像進行柵格劃分，在軟件中測量出左豎直線外或右豎直線外黑色部分的最大距離， 得到試件徑向的最大變形；
[0020] S6,根據(jù)上壓頭和下壓頭蓄水池水位的降低高度和蓄水池的直徑計算出來試驗中 水進入裂紋中的體積，得到應(yīng)變-水體積-應(yīng)力變化的規(guī)律；
[0021] S7,試驗結(jié)束，關(guān)閉試驗機，關(guān)閉圖像處理軟件，關(guān)閉USB相機及攝像機。
[0022] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在步驟S5中具體柵格劃分的方法為：
[0023] S51，控制器打開圖層，在圖層上設(shè)定柵格；
[0024] S52,設(shè)定實際尺寸和柵格的比例K ;
[0025] S53,導(dǎo)入初始時刻圖像照片，并記錄初始圖像在柵格中左邊界和右邊界的位置；
[0026] S55,依次導(dǎo)入不同時刻的圖像，記錄不同時刻的圖像在柵格中左邊界和右邊界的 位置；
[0027] S55,計算不同時刻圖像和初始圖像在柵格中左邊界和右邊界的最大差值A(chǔ)Li，求 K-AL 出不同時刻徑向變形s = 其中，D為直徑，i為不同時刻。
[002引在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在S1中還包括W下步驟：
[0029] S91，向上壓頭和下壓頭進行灌水，根據(jù)蓄水池的直徑和高度計算出每個蓄水池中 水的體積；
[0030] S92,把含有水的下壓頭和試件用透明熱縮管包緊，透明熱縮管加熱時，只加熱試 件下半部分，待完全包緊后，倒立試件，把含有水的上壓頭和試件用透明熱縮管包緊，加熱， 待完全包緊。
[0031] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是；試件能夠從中間部位 破裂，測量到的試件徑向變形非常準確。并根據(jù)圖像分析的方法計算出上下壓頭中蓄水池 中水位的降低高度，計算試驗中進入試件裂紋中的水的體積，非常準確的得到應(yīng)變-水體 積-應(yīng)力的變化規(guī)律。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2是本發(fā)明上/下壓頭俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖3是本發(fā)明上/下壓頭側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4是本發(fā)明可視化滲流結(jié)果示意圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明攝像機和USB相機構(gòu)建示意圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明中圖像處理方法示意圖。
【具體實施方式】
[003引下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0039] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所 示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限 制。
[0040] 在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語"安裝"、"相連"、 "連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是機械連接或電連接，也可W是兩個元件內(nèi)部的連通，可 W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W根據(jù) 具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0041] 本發(fā)明提供了一種可視化=軸壓力室結(jié)構(gòu)，如圖1-3圖所示，透明容器13位于上 盤5及下盤10之間，透明容器13由上盤5及和與上盤5對應(yīng)的下盤10-起固定，在上盤 5、下盤10及透明容器13之間的空間組成可視化S軸壓力室15,在可視化S軸壓力室15內(nèi) 設(shè)有壓頭12,壓頭12包括上壓頭121及下壓頭122,在上壓頭121及下壓頭122之間安裝 試件8,試件8由透明熱縮管9包裹，壓桿3通過上盤5的孔2施加壓力于上壓頭121，通過 上壓頭121及下壓頭122對試件8進行壓縮，在上壓頭121下方及下壓頭122上方均設(shè)有 至少一個個蓄水池，在本實施方式中，蓄水池的個數(shù)可W為2個，3個，或4個，優(yōu)選為=個蓄 水池12a、12b、12c，S個蓄水池12a、12b、12c位于等邊S角形的S個頂角，在上盤5設(shè)有流 體入口 1，流體入口 1用于將圍壓源提供的帶有壓力的流體輸入透明容器13的可視化S軸 壓力室15中，在本實施方式中，流體不限于是液壓油，水或水汽混合物之一，也可W是液壓 油，水或水汽混合物任意組合，還可W是其他的物質(zhì)。并在透明容器13四周設(shè)有4個USB 相機及3個攝像機14。在本實施方式中，壓頭和透明容器為相同的材質(zhì)的丙締樹脂材料制 造而成，向壓力室輸入的是折射率為1. 48的液壓油。
[0042] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，還包括固定裝置，固定裝置包括螺栓4,在上盤 5及下盤10相對應(yīng)的位置上均設(shè)有與螺栓4相適應(yīng)的螺紋的圓孔41，螺栓4由上至下通過 上盤5的圓孔41及下盤10的圓孔41將透明容器13固定。在本實施方式中，螺栓的個數(shù) 為6個，相應(yīng)的在上盤及下盤開有對應(yīng)的固定孔，也可W根據(jù)實際情況進行設(shè)置。
[0043] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，在上盤5及下盤10與透明容器13相連處0型 槽6處設(shè)有橡膠圈。其中，在上盤及下盤上均設(shè)置有0型槽，用于放置橡膠圈，使得流體不 能從上盤及下盤與透明容器相連處泄露。
[0044] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，透明容器13為圓柱形，其材料為丙締樹脂。
[0045] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，蓄水池為S個，S個蓄水池（12a、12b、12c)位 于等邊S角形的S個頂角，蓄水池（12a、12b、12c)