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专利名称：适用于岩层移动相似模拟实验的位移测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触式的位移测量装置，尤其适用于岩层移动相 似模拟实验中各测点的位移测量装置。
技术背景人类对矿产资源的获取大多是通过地下开采方式获得的。随着对能源需 求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，地下开釆的深度越来越大。以煤矿为例，我国煤矿开采深度以每年8~12m的速度增加，预计 在未来20年我国很多煤矿将进入到1000m到1500m的深度。随着开采深度 的增加，地质条件恶化、石皮碎岩体增多、地应力增大、涌水量加大、地温升 高，导致提升难度加大、作业环境恶化、巷道支护难度增加、通风降温和生 产成本急剧增加等一系列问题，为深部资源开采提出了严重的挑战。目前， 我国在深部开采方面的经验还比较欠缺，为此进行深部开采关键技术的研究 具有比较重要的意义。其中，深部开采情况下上覆岩层的移动和地表沉陷等 问题是其中的一个重要课题。目前深部开采情况下上覆岩层的移动和地表沉陷等问题的实验研究手 段主要是进行相似模拟实验，此方法能够比较有效的得到岩层的移动和地表 沉陷规律。在此实验中，测量模型上不同测点的下沉位移量的通常是利用经 炜仪逐点测量。 一个实验中往往需要测量数千个测点的下沉量，经绵仪是逐 点手工测量，费时费事，工作量极大。而且，测量时必须在实验的过程中进 行各测定的坐标和方位角测量，此过程需要花费大量时间。 实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种测量效率高， 方便快捷，非接触式、能够对岩层移动形似模拟实验中测点的下沉量进行有 效测量的位移测量装置。本实用新型通过下述技术方案实现一种适用于岩层移动相似模拟实验的位移测量装置，其特征在于，包括光源、CCD摄像机、三维移动台、A/D转换器、计算控制单元和显示器，在 三维移动台上固定有CCD摄像机，在被测模型的周围设置有光源，所述被测 模型的法向垂直于CCD摄像机的轴线，所述CCD摄像机的输出端与A/D转换 器、计算控制单元和显示器依次连接。 本实用新型具有下述技术效果1、 本实用新型的测量装置属于光学测量的范畴， 一次拍摄全场的测点 照片，靠计算控制单元的循环计算来实现测定位移的测量，具有较高的效率。2、 该装置在实验过程中只需拍摄不同开采进度下的照片，测量方法简 单，方便快捷。


图1为本实用新型适用于岩层移动相似模拟实验的位移测量装置的示 意图。图中1-光源；2-CCD摄像机；3-三维移动台；4-被测模型。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。图1为本实用新型适用于岩层移动相似模拟实^r的位移测量装置的示 意图，包括光源、CCD摄像机、三维移动台、A/D转换器、计算控制单元和 显示器，在三维移动台上固定有CCD摄像机，在被测4莫型的周围设置有光源， 所述被测模型的法向垂直于CCD摄像机的轴线，所述CCD摄像机的输出端与 A/D转换器、计算控制单元和显示器依次连接。实验前要首先对所要研究的真实岩层进行勘测，掌握真实的地质岩层物 理特性。再根据各岩层的岩性和力学特性选择合适的相似材料( 一般选取普 通河沙、石膏和石灰三种材料)的配比。然后将不同配比的相似材料根据原 型的实际情况在模型实验台上分层铺好。并且在岩层交界处撒上少量的云母 粉来模拟层面效应，通过人为切割岩层形成弱面来模拟断层的影响。为了能 够得到模拟煤层回采引起的岩层移动等规律，模型的正面布置了位移测点标 志，测点可用大头针固定圆形纸片的方式制作。模型制成之后，自然晾干。 测量时，调整三维移动台3使被测模型4的法向垂直于CCD摄像机2的 轴线。调整照明光源l的亮度、CCD摄像机2上的镜头和光圈以及CCD摄像机2与被测模型之间的距离以便得到高质量的试件表面图像。高质量的图像 应该使图像中的测点标志成像清晰，与标志的背景能清楚的区分开来。在模 拟开采前，由CCD摄像机摄取物体表面的测点图像，摄取的图像经过A/D转 换器的模数转换后传入计算控制单元和显示器，并且存在计算控制单元中形 成图像文件，此图像称为参考图像。在实验过程中各仪器设备均不可移动， 随着模拟开釆的进行，记录模型在不同开采时刻的表面图像。摄取的视频信 号经过A/D转换器的模数转换后传入计算控制单元和显示器，经模数转换成 数据文件并存于计算控制单元中。通过计算控制单元中的测点分析与识别系 统，可实现模型上测点下沉量的测量。该装置以被测模型表面的测点为识别 对象，在实验过程中，通过计算控制单元对模型表面的测点进行跟踪和分析， 从而实现被测模型表面的测点的位移测量。
权利要求1、一种适用于岩层移动相似模拟实验的位移测量装置，其特征在于，包括光源、CCD摄像机、三维移动台、A/D转换器、计算控制单元和显示器，在三维移动台上固定有CCD摄像机，在被测模型的周围设置有光源，所述被测模型的法向垂直于CCD摄像机的轴线，所述CCD摄像机的输出端与A/D转换器、计算控制单元和显示器依次连接。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于岩层移动相似模拟实验的位移测量装置，旨在提供一种测量效率高，方便快捷，非接触式、能够对岩层移动形似模拟实验中测点的下沉量进行有效测量的位移测量装置。在三维移动台上固定有CCD摄像机，在被测模型的周围设置有光源，所述被测模型的法向垂直于CCD摄像机的轴线，所述CCD摄像机的输出端与A/D转换器、计算控制单元和显示器依次连接。本实用新型的测量装置属于光学测量的范畴，一次拍摄全场的测点照片，靠计算控制单元的循环计算来实现测定位移的测量，具有较高的效率。该装置在实验过程中只需拍摄不同开采进度下的照片，测量方法简单，方便快捷。
文档编号G01C7/02GK201173776SQ200820073920
公开日2008年12月31日 申请日期2008年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者勇 王, 王怀文, 计宏伟 申请人:天津商业大学