本發(fā)明涉及一種土工離心模擬試驗(yàn)用輔助裝置，尤其涉及一種土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架。

背景技術(shù)：

在巖土工程領(lǐng)域，土工離心模擬試驗(yàn)利用縮尺比原理，將裝有土工模型的模型箱置于離心機(jī)吊籃中，模型受到數(shù)倍于重力的離心力，使尺寸縮小的模型土體再現(xiàn)原土體的應(yīng)力狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)土工離心模擬試驗(yàn)過(guò)程中模擬試驗(yàn)關(guān)注點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和圖像采集，需要在模型箱附近設(shè)置攝像頭，攝像頭通過(guò)攝像頭支架固定。因?yàn)槊看瓮凉るx心模擬試驗(yàn)的關(guān)注點(diǎn)不同，為保證攝像頭支架有一定通用性，要求攝像頭支架有足夠的調(diào)節(jié)范圍。而在離心模擬試驗(yàn)中，攝像頭受到強(qiáng)離心力載荷，商業(yè)用攝像頭支架已難以保護(hù)攝像頭的安全，同時(shí)具備調(diào)節(jié)功能的商業(yè)用攝像支架結(jié)構(gòu)在離心力場(chǎng)中也會(huì)失效。為保護(hù)攝像頭的安全且能捕捉到模擬試驗(yàn)需要的圖像，現(xiàn)行土工離心模擬試驗(yàn)中，主要采用以下兩種方法安裝攝像頭：

第一種方法是在模型箱外的吊籃上通過(guò)固定支架安裝攝像頭，通過(guò)調(diào)節(jié)攝像頭焦距可以得到土工模型的全景圖像；第二種方法是根據(jù)需要在模型箱箱壁上用固定支架安裝攝像頭，若要大范圍改變攝像頭的關(guān)注焦點(diǎn)，須通過(guò)改變固定支架的安裝位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

上述兩種傳統(tǒng)方法的缺陷是：

第一種方法的缺陷：采用在模型箱外固定位置安裝攝像頭，因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，圖像較為模糊，所以無(wú)法得到局部清晰的圖像；

第二種方法的缺陷：攝像頭安裝在模型箱箱壁上，使攝像頭視角受限致，即使攝像頭支架有一定調(diào)節(jié)范圍，攝像死角也無(wú)法避免，所以通用性差，有攝像死角。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種具有足夠剛度和足夠調(diào)節(jié)范圍的土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架，包括橫桿、夾板、基座和攝像頭夾蓋，所述夾板的兩端分別置于兩條所述橫桿上并能夠在所述橫桿的軸向方向移動(dòng)，所述夾板的中部設(shè)有豎向通孔，所述基座的上段為圓柱且穿過(guò)所述夾板的豎向通孔內(nèi)，所述基座下段的兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)稱分布的基座橫柱，所述攝像頭夾蓋的上端通過(guò)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)安裝于所述基座的中部，所述攝像頭夾蓋的中下段內(nèi)部設(shè)有用于夾持?jǐn)z像頭的攝像頭空腔，所述攝像頭夾蓋的下端兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)稱分布的夾蓋凸塊，所述夾蓋凸塊與同側(cè)的所述基座橫柱之間分別與連接桿的兩端可移動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)連接。

上述結(jié)構(gòu)中，橫桿作為主承重桿，一方面用于與夾板連接，另一方面便于安裝在試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涞捻敳績(jī)蓚?cè)箱壁上，兩條橫桿組成的橫移支架可以帶動(dòng)整個(gè)攝像頭支架和攝像頭在與所述橫桿的軸向垂直的方向移動(dòng)；夾板作為中間承重板，一方面用于安裝基座和攝像頭夾蓋，另一方面通過(guò)其兩端安裝在橫桿上并可以帶動(dòng)基座、攝像頭夾蓋和攝像頭在與所述橫桿的軸向平行的方向移動(dòng)；基座的上段為圓柱并置于夾板的豎向通孔內(nèi)，在連接夾板與基座的同時(shí)使基座可以帶動(dòng)攝像頭夾蓋和攝像頭繞自身中心軸線旋轉(zhuǎn)；攝像頭夾蓋的上端與基座通過(guò)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)連接，攝像頭夾蓋的下端兩側(cè)分別通過(guò)連接桿與基座下段兩側(cè)之間可移動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)連接，使攝像頭夾蓋可以帶動(dòng)攝像頭繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

為了使橫桿被限位、移動(dòng)更加順暢且便于被夾板夾持，所述橫桿兩端的下部分別設(shè)有用于卡裝在試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖漤敳肯浔谏系臋M桿直角缺口；所述橫桿上靠近所述夾板的一側(cè)設(shè)有與所述橫桿同軸向的直角缺口條。

為了確保達(dá)到離心試驗(yàn)所需的高強(qiáng)度且便于加工并便于安裝基座，所述夾板由四個(gè)形狀和尺寸均相同的子夾板對(duì)稱組裝而成，所述子夾板的兩端下部分別設(shè)有夾板直角缺口，所述子夾板的中段一側(cè)設(shè)有半圓形凹槽，所述子夾板上設(shè)有豎向和橫向的夾板螺孔；上層的兩個(gè)所述子夾板對(duì)稱排列且由對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述半圓形凹槽構(gòu)成一個(gè)正圓形通孔，下層的兩個(gè)所述子夾板對(duì)稱排列且由對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述半圓形凹槽構(gòu)成一個(gè)正圓形通孔，上層的正圓形通孔和下層的正圓形通孔構(gòu)成所述夾板的豎向通孔，上層的所述子夾板兩端的夾板直角缺口與下層的所述子夾板兩端的夾板直角缺口共同構(gòu)成所述夾板兩端的夾持槽，所述夾板的兩端分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的所述夾持槽夾持在兩條所述橫桿上。

為了便于組裝夾板，所述子夾板的上邊或下邊的一側(cè)凸起形成凸條，橫向的夾板螺孔設(shè)于所述凸條上，上層橫向并列的兩個(gè)所述子夾板上部的所述凸條之間、下層橫向并列的兩個(gè)所述子夾板下部的所述凸條之間、上下層對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述子夾板之間分別通過(guò)螺栓連接。

為了提高攝像頭夾蓋安裝后的平衡性，所述基座的中下段設(shè)有下端開(kāi)口的基座內(nèi)腔，所述攝像頭夾蓋的上端由下而上穿過(guò)所述基座內(nèi)腔并通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)安裝于所述基座內(nèi)腔的上部。

為了便于加工攝像頭夾蓋并便于安裝攝像頭，所述攝像頭夾蓋由兩個(gè)形狀和尺寸均相同的子夾蓋對(duì)稱組裝而成，所述子夾蓋的上端設(shè)有夾蓋軸孔，所述子夾蓋的中下段設(shè)有夾蓋凹槽，所述子夾蓋的下端兩側(cè)分別設(shè)有子夾蓋凸塊，所述子夾蓋的中段設(shè)有多個(gè)夾蓋螺孔；兩個(gè)所述子夾蓋的夾蓋凹槽組成所述攝像頭空腔，同側(cè)的兩個(gè)所述子夾蓋凸塊組成所述夾蓋凸塊。

為了便于通過(guò)螺栓固定攝像頭夾蓋與基座的位置，所述基座的下端設(shè)有多個(gè)基座螺孔，多個(gè)所述基座螺孔分布在以所述轉(zhuǎn)軸與所述基座的交點(diǎn)為圓心的虛擬弧線上；為了穩(wěn)定連接攝像頭夾蓋和基座且便于攝像頭夾蓋擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述基座橫柱設(shè)有基座橫柱內(nèi)腔，橫向的圓柱銷的兩端穿過(guò)所述基座橫柱內(nèi)腔的兩側(cè)對(duì)稱腔壁上的通孔，所述圓柱銷的中部設(shè)有圓柱銷通孔；所述夾蓋凸塊設(shè)有夾蓋凸塊內(nèi)腔，橫向的方柱銷的兩端分別置于所述夾蓋凸塊內(nèi)腔的兩側(cè)對(duì)稱腔壁上的沉孔內(nèi)，所述方柱銷的中部設(shè)有方柱銷通孔；所述連接桿為螺桿且其兩端分別穿過(guò)所述圓柱銷通孔和所述方柱銷通孔并通過(guò)螺母固定。

為了便于快速連接基座和夾板，所述基座的上端設(shè)有直徑大于所述夾板的豎向通孔直徑的端蓋，所述端蓋位于所述夾板的豎向通孔的上方。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)橫桿和夾板的配合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了攝像頭夾蓋在兩個(gè)相互垂直的水平直線方向的移動(dòng)功能，通過(guò)夾板、基座和攝像頭夾蓋的配合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了攝像頭夾蓋在繞基座中心軸線旋轉(zhuǎn)的360°旋轉(zhuǎn)方向和繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的小角度旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)功能，最終實(shí)現(xiàn)了攝像頭夾蓋四自由度調(diào)節(jié)的功能；本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架能夠安裝專用攝像頭，具有足夠的直線和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)范圍，使其能夠按需求實(shí)現(xiàn)模型箱內(nèi)任一處位置的監(jiān)控，能夠滿足同一模型箱內(nèi)不同模擬試驗(yàn)的需求，各個(gè)自由度的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，能夠適應(yīng)高離心力場(chǎng)的工作環(huán)境，調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單可靠且每個(gè)方向調(diào)整后均能穩(wěn)固鎖緊。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架安裝于試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖鋬?nèi)的立體圖，其中的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖錇槠室曅Ч?/p>

圖2是本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架的立體圖；

圖3是本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架的剖視圖；

圖4是本發(fā)明所述子夾板的立體圖；

圖5是本發(fā)明所述基座的主視剖視圖；

圖6是本發(fā)明所述基座的側(cè)視圖；

圖7是本發(fā)明所述子蓋板的立體圖；

圖8是本發(fā)明所述方柱銷的立體圖；

圖9是本發(fā)明所述圓柱銷的立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架2安裝于試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?內(nèi)，用于安裝攝像頭且使攝像頭(圖中未示)能夠?qū)?zhǔn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?內(nèi)各個(gè)位置攝像，以協(xié)助完成離心試驗(yàn)。

如圖2所示，本發(fā)明所述土工離心模擬試驗(yàn)用四自由度攝像頭支架2包括橫桿21、夾板20、基座22和攝像頭夾蓋24，為了便于理解，下面先分別對(duì)各部件的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，然后再具體說(shuō)明各部件之間的連接結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，橫桿21兩端的下部分別設(shè)有用于卡裝在試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?(見(jiàn)圖1的試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?)頂部箱壁上的橫桿直角缺口(圖中未標(biāo)記，但易于理解)；橫桿21上靠近夾板20的一側(cè)設(shè)有與橫桿21同軸向的直角缺口條(圖中未標(biāo)記，但易于理解)。

如圖2和圖4所示，夾板20由四個(gè)形狀和尺寸均相同的子夾板201對(duì)稱組裝而成，子夾板201的兩端下部分別設(shè)有夾板直角缺口202，子夾板201的中段一側(cè)設(shè)有半圓形凹槽204，子夾板201上設(shè)有豎向和橫向的夾板螺孔203；上層的兩個(gè)子夾板201對(duì)稱排列且由對(duì)應(yīng)的兩個(gè)半圓形凹槽204構(gòu)成一個(gè)正圓形通孔，下層的兩個(gè)子夾板201對(duì)稱排列且由對(duì)應(yīng)的兩個(gè)半圓形凹槽構(gòu)204成一個(gè)正圓形通孔，上層的正圓形通孔和下層的正圓形通孔構(gòu)成夾板20中部的豎向通孔(圖中未標(biāo)記)，上層的子夾板201兩端的夾板直角缺口202與下層的子夾板201兩端的夾板直角缺口202共同構(gòu)成夾板20兩端的夾持槽(圖中未標(biāo)記)，夾板20的兩端分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的所述夾持槽夾持在兩條橫桿21的直角缺口條上；子夾板201的上邊或下邊的一側(cè)凸起形成凸條(圖中未標(biāo)記)，橫向的夾板螺孔203設(shè)于該凸條上，上層橫向并列的兩個(gè)子夾板201上部的凸條之間、下層橫向并列的兩個(gè)子夾板201下部的凸條之間、上下層對(duì)應(yīng)的兩個(gè)子夾板201之間分別通過(guò)螺栓連接。

如圖3、圖5和圖6所示，基座22的上端設(shè)有直徑大于夾板20的豎向通孔直徑的端蓋(圖中未標(biāo)記)，基座22的上段為圓柱且其中心設(shè)有條形減重孔221，基座22的中下段設(shè)有下端開(kāi)口的基座內(nèi)腔(圖中未標(biāo)記)，基座內(nèi)腔的下端呈弧形且開(kāi)口形成用于攝像頭夾蓋24擺動(dòng)的弧形槽225，基座內(nèi)腔的上部設(shè)有用于安裝轉(zhuǎn)軸26的基座軸孔222，基座22的下段的兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)稱分布的基座橫柱224，基座橫柱224設(shè)有基座橫柱內(nèi)腔(圖中未標(biāo)記)，基座22的下端設(shè)有多個(gè)基座螺孔223，多個(gè)基座螺孔223分布在以轉(zhuǎn)軸26與基座22的交點(diǎn)為圓心的虛擬弧線上。

如圖2和圖7所示，攝像頭夾蓋24由兩個(gè)形狀和尺寸均相同的子夾蓋241對(duì)稱組裝而成，子夾蓋241的上端設(shè)有夾蓋軸孔242，子夾蓋241的中下段設(shè)有夾蓋凹槽245，夾蓋凹槽245的上部設(shè)有用于攝像頭電線穿過(guò)的出線槽243，子夾蓋241的下端兩側(cè)分別設(shè)有子夾蓋凸塊246，子夾蓋凸塊246上設(shè)有夾蓋銷孔247，子夾蓋241的中段設(shè)有多個(gè)夾蓋螺孔244；兩個(gè)子夾蓋241的夾蓋凹槽245組成用于夾持?jǐn)z像頭且位于攝像頭夾蓋24內(nèi)部的下端開(kāi)口的攝像頭空腔，同側(cè)的兩個(gè)子夾蓋凸塊246組成攝像頭夾蓋24的夾蓋凸塊，同側(cè)的兩個(gè)子夾蓋凸塊246之間留下的空隙形成攝像頭夾蓋24的夾蓋凸塊的夾蓋凸塊內(nèi)腔。

如圖8所示，方柱銷25的中段截面為四方形，兩端為圓柱251且其外徑小于中段，在其中部設(shè)有方柱銷通孔252；如圖9所示，圓柱銷28為圓柱形，一端設(shè)有外徑更大的銷帽，另一端設(shè)有用于銷栓穿過(guò)的栓孔，中段設(shè)有圓柱銷通孔281。

如圖2-圖9所示，夾板20的兩端分別通過(guò)夾持槽夾持于兩條橫桿21的直角缺口條上并能夠在橫桿21的軸向方向移動(dòng)，基座22的上段穿過(guò)夾板20的豎向通孔，基座22上部的端蓋位于夾板20的豎向通孔的上方，攝像頭夾蓋24的上端由下而上穿過(guò)基座22的基座內(nèi)腔并通過(guò)轉(zhuǎn)軸26旋轉(zhuǎn)安裝于基座內(nèi)腔的上部，攝像頭夾蓋24的夾蓋凸塊與同側(cè)的基座橫柱224之間分別與連接螺桿23的兩端可移動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)連接，橫向的方柱銷25兩端的圓柱251分別置于攝像頭夾蓋24的夾蓋凸塊的夾蓋凸塊內(nèi)腔的兩側(cè)對(duì)稱腔壁上的沉孔內(nèi)，橫向的圓柱銷28的兩端穿過(guò)基座橫柱224的基座橫柱內(nèi)腔的兩側(cè)對(duì)稱腔壁上的通孔，連接螺桿23的兩端分別穿過(guò)圓柱銷通孔281和所述方柱銷通孔252并通過(guò)螺母7固定。

如圖1-圖9所示，應(yīng)用時(shí)，將攝像頭安裝在攝像頭夾蓋24的攝像頭空腔中，工作人員可以根據(jù)需要完成以下位置調(diào)節(jié)：

移動(dòng)橫桿21，可以實(shí)現(xiàn)攝像頭在與橫桿21垂直的水平方向的直線移動(dòng)調(diào)節(jié)；

移動(dòng)夾板20，可以實(shí)現(xiàn)攝像頭在橫桿21的軸向方向(也為水平方向)的直線移動(dòng)調(diào)節(jié)；

旋轉(zhuǎn)基座22，可以實(shí)現(xiàn)攝像頭在繞基座自身中心軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；

擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)攝像頭夾蓋24，可以實(shí)現(xiàn)攝像頭在繞轉(zhuǎn)軸26旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

上述四種運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)攝像頭的四自由度調(diào)節(jié)，從而使其可以對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖?內(nèi)的任何位置攝像和拍照。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，調(diào)節(jié)前都需要先松開(kāi)螺栓，調(diào)節(jié)完成后再擰緊螺栓，以確保其適應(yīng)高離心力場(chǎng)的工作環(huán)境。

上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。