专利名称：一种模型试验监测点布设的三维定位装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种模型试验监测点布设的三维定位装置与方法，属于试验模型领域。
背景技术：
目前，在进行地下工程建设时为了更好地研究地下工程的稳定性和指导设计施工，可以借助于地质力学模型试验和数值模拟等方法来模拟实际的地下工程的开挖支护等施工过程。地质力学模型试验可以还原真实的物理实体，在基本满足相似原理的前提下，得到真实的地质力学状态，在此状态下模拟开挖等施工过程。地质力学模型试验依靠布设在模型体内的传感器元件记录试验数据，试验结束后通过传感器记录的数据分析试验结果，指导工程的设计施工。因此，传感器的准确布设对试验结果的准确性具有重要的影响。当前的模型试验中在进行传感器元件定位时，多数采用卷尺量测出监测点的三维坐标确定监测点的位置。这种方法不仅费时费力，而且量测精度难以保证，甚至使试验结果达不到预期的要求。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种模型试验监测点布设的三维定位方法，以及定位装置，本发明结构简单、操作方便、量测精度高并且可以自由拆卸更换不同长度的钢尺，能够满足不同模型试验对监测点布设的要求。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种模型试验监测点布设的三维定位装置，包括X尺、Y尺和Z尺，其中，X尺两端设有固定装置，X尺上设有横截面为“凸”形的凹槽，Y尺通过滑动装置与X尺连接，滑动装置与“凸”形的凹槽相配合，Z尺通过连接装置与Y尺连接。所述X尺长2. 4m, Y尺长1. 0m, Z尺长0. &η。所述固定装置通过连接螺栓与X尺相连，使用时，通过定位螺栓将固定装置固定在模型架上。所述滑动装置的滑轮嵌入到X尺的“凸”形的凹槽内，并通过连接螺栓与Y尺相连。
所述连接装置与Y尺滑动连接，可以在Y尺上自由滑动，Z尺与连接装置滑动连接， Z尺可以在连接装置上自由滑动，并通过定位螺栓对Z尺进行定位。所述Z尺尺面上设有一道0. 7mm长的、用于与连接装置连接的凹槽。一种模型试验监测点布设的三维定位方法，包括以下步骤1)将X尺、Y尺、Z尺、固定装置、滑动装置、连接装置连接在一起，其中，固定装置设在X尺两端，X尺上设有横截面为“凸”形的凹槽，滑动装置与“凸”形的凹槽相配合，Y尺通过滑动装置与X尺连接，Z尺通过连接装置与Y尺连接；2)通过固定装置将上述连接好的定位装置固定到模型架上；
3)已知监测点的三维坐标，根据X尺上的刻度，滑动Y尺到相应的位置定出坐标；4)在Y尺上滑动连接装置到相应的位置定出Y坐标；幻用模型架的高度减去监测点Z坐标的值定出Z尺的高度，滑动到相应位置，用定位螺栓固定Z尺；6) X坐标，Y坐标，Z坐标确定完后在填埋好的相似材料上做好标记，定出监测元件的位置。X 尺长 2. 4m，Y 尺长 1.0m，Z 尺长 0.8m。所述Z尺尺面上设有一道0. 7mm长的、用于与连接装置6连接的凹槽。本发明研究了一种模型试验监测点布设的三维定位方法与装置，解决了模型试样中监测元件布设精度低、费时费力的问题，使得监测元件的布设变的简单、高效、准确。本发明解决了模型试验监测点布设的问题，具有以下优点1)结构简单，操作方便。2)量测精度高，能够有效减少监测点定位的误差所引起的试验数据的偏差。3)可以更换不同长度的钢尺，以满足不同模型试验的要求。
图1为本发明的模型试验监测点布设的三维定位装置的三维结构示意图；图2为固定装置的结构示意图；图3为滑动装置的结构示意图；图4为连接装置的结构示意图。其中，1，X尺；2，Y尺；3，Z尺；4，固定装置；5，滑动装置；6.；连接装置；7，连接螺栓；8，定位螺栓；9，连接螺栓；10，定位螺栓。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。一种模型试验监测点布设的三维定位装置，包括X尺1、Y尺2和Z尺3，如图1所示，其中，X尺1两端设有固定装置4，X尺1上设有横截面为“凸”形的凹槽，Y尺2通过滑动装置5与X尺1连接，滑动装置5与“凸”形的凹槽相配合，Z尺3通过连接装置6与Y尺 2连接。所述X 尺 1 长 2. 4m，Y 尺 2 长 1. 0m，Z 尺 3 长 0. 8m。所述固定装置4通过连接螺栓7与X尺1相连，使用时，通过定位螺栓8将固定装置4固定在模型架上，如图2所示。所述滑动装置5的滑轮嵌入到X尺1的“凸”形的凹槽内，并通过连接螺栓7与Y 尺2相连，如图3所示。所述连接装置6与Y尺2滑动连接，可以在Y尺2上自由滑动，Z尺3与连接装置 6滑动连接，Z尺3可以在连接装置6上自由滑动，并通过定位螺栓8对Z尺3进行定位，如图4所示。所述Z尺3尺面上设有一道0. 7mm长的、用于与连接装置6连接的凹槽。一种模型试验监测点布设的三维定位方法，包括以下步骤
1)将X尺1、Y尺2、Ζ尺3、固定装置4、滑动装置5、连接装置6连接在一起，其中， 固定装置4设在X尺1两端，X尺1上设有横截面为“凸”形的凹槽，滑动装置5与“凸”形的凹槽相配合，Y尺2通过滑动装置5与X尺1连接，Z尺3通过连接装置6与Y尺2连接；2)通过固定装置4将上述连接好的定位装置固定到模型架上；3)已知监测点的三维坐标，根据X尺1上的刻度，滑动Y尺2到相应的位置定出坐标；4)在Y尺2上滑动连接装置6到相应的位置定出Y坐标；5)用模型架的高度减去监测点Z坐标的值定出Z尺3的高度，滑动到相应位置，用定位螺栓8固定Z尺3;6) X坐标，Y坐标，Z坐标确定完后在填埋好的相似材料上做好标记，定出监测元件的位置。
权利要求
1.一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于包括X尺、Y尺和Z尺，其中，X尺两端设有固定装置，X尺上设有横截面为“凸”形的凹槽，Y尺通过滑动装置与X尺连接，滑动装置与“凸”形的凹槽相配合，Z尺通过连接装置与Y尺连接。
2.根据权利要求1所述的一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于所述X尺长2. 4m, Y尺长1. 0m, Z尺长0. 8m。
3.根据权利要求1所述的一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于所述固定装置通过连接螺栓与X尺相连。
4.根据权利要求1所述的一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于所述滑动装置的滑轮嵌入到X尺的“凸”形的凹槽内，并通过连接螺栓与Y尺相连。
5.根据权利要求1所述的一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于所述连接装置与Y尺滑动连接，Z尺与连接装置滑动连接，并通过定位螺栓对Z尺进行定位。
6.根据权利要求1所述的一种模型试验监测点布设的三维定位装置，其特征在于所述Z尺尺面上设有一道0. 7mm长的、用于与连接装置连接的凹槽。
7.—种模型试验监测点布设的三维定位方法，其特征在于，包括以下步骤1)将X尺、Y尺、Z尺、固定装置、滑动装置、连接装置连接在一起，其中，固定装置设在 X尺两端，X尺上设有横截面为“凸”形的凹槽，滑动装置与“凸”形的凹槽相配合，Y尺通过滑动装置与X尺连接，Z尺通过连接装置与Y尺连接；2)通过固定装置将上述连接好的定位装置固定到模型架上；3)已知监测点的三维坐标，根据X尺上的刻度，滑动Y尺到相应的位置定出坐标；4)在Y尺上滑动连接装置到相应的位置定出Y坐标；5)用模型架的高度减去监测点Z坐标的值定出Z尺的高度，滑动到相应位置，用定位螺栓固定Z尺；6)X坐标，Y坐标，Z坐标确定完后在填埋好的相似材料上做好标记，定出监测元件的位置。
8.根据权利要求7所述的模型试验监测点布设的三维定位方法，其特征在于所述滑动装置的滑轮嵌入到X尺的“凸”形的凹槽内，并通过连接螺栓与Y尺相连。
9.根据权利要求7所述的模型试验监测点布设的三维定位方法，其特征在于所述Z 尺尺面上设有一道0. 7mm长的、用于与连接装置6连接的凹槽。
全文摘要
本发明公开了一种模型试验监测点布设的三维定位装置，解决了模型试样中监测元件布设精度低、费时费力的问题，结构为包括X尺、Y尺和Z尺，其中，X尺两端设有固定装置，X尺上设有横截面为“凸”形的凹槽，Y尺通过滑动装置与X尺连接，滑动装置与“凸”形的凹槽相配合，Z尺通过连接装置与Y尺连接。同时，本发明还公开了一种模型试验监测点布设的三维定位方法先将定位装置固定到模型架上，然后根据X尺上的刻度，滑动Y尺到相应的位置定出坐标；在Y尺上滑动连接装置到相应的位置定出Y坐标；在连接装置上滑动Z尺定出Z坐标；X坐标，Y坐标，Z坐标确定完后在填埋好的相似材料上做好标记，定出监测元件的位置。
文档编号G01C15/06GK102353362SQ20111018677
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者周毅, 宋曙光, 李利平, 李术才, 李树忱, 胡聪 申请人:山东大学
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