CN102508314B - 一种用于对地下大空间形状成像的成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于对地下大空间成像的成像装置，包括壳体以及设置在壳体内的摄像头以及光端机，所述的光端机与所述的摄像头连接，其特征在于：所述的摄像头为至少两个且成一个角度水平布置在壳体内，在壳体内还设置有阵列灯，所述的阵列灯为所述的摄像头同向设置。该装置是由超低照度红外摄像头和阵列灯组成，专门用于对地下大空间的成像，如地下溶洞和采空区等，而不用于钻孔孔壁的成像。
Description
技术领域
本发明涉及地质工程、矿山工程、水利工程和海洋工程等技术领域，尤其是地质工程领域的岩溶洞穴勘察和矿山工程采空区的勘察。
背景技术
在地质工程勘察中，当钻孔遇到了地下溶洞时，只知道该孔上洞的高度，至于该孔周围洞穴的空间形状如何就不得而知，而地下洞穴的发育十分复杂，形状各异，空间大小相差十分悬殊，大的洞穴可以延伸几十米到几千米，小的洞穴则不到1米，大小对工程影响很大。借助于工程物探的手段，也无法精确描述地下洞穴的空间形状。在矿山工程中，地下采空区的空间也很大，形状各异，老的采空区常常隐蔽，充满水，不易发现，有时会成为矿坑突水的重要水源，因此，在矿山勘察中也需要查明新老采空区的分布于空间形状及大小。
通过钻孔来观测地下空间的形状，目前还没有很好的方法手段，常用的是钻孔电视。钻孔电视是应用电视技术观察钻孔孔壁地质情况的一种测井方法，较早的有光学钻孔电视和超声波钻孔电视，如北京路业通达科技的限公司与中国科学院联合生产的LH-GX-A光学钻孔电视成像仪。 HW-60多功能钻孔井下电视是一种全景像钻孔电视，不但能直观孔壁全貌，而且还能同时看到孔底。较先进的有JL-IDOI(A)只能钻孔电视成像仪，用来观察钻孔中地质体的各种特征及细微构造，如底层岩性、岩石结构、断层、裂隙、夹层等。
无论哪种钻孔电视仪，共同的特征是只有一个摄像头，摄像方向向下；只对钻孔孔壁进行成像，通过从上往下或从下往上慢慢移动探头对孔壁进行成像，用以观察细微的孔壁结构。如果钻孔直径大些，成像效果就很差，如果遇到溶洞，则更是无法对溶洞大空间进行成像。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种摄像头水平布置的用于对地下大空间成像的成像装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于对地下大空间成像的成像装置，包括壳体以及设置在壳体内的摄像头以及光端机，所述的光端机与所述的摄像头连接，其特征在于：所述的摄像头为至少两个且成一个角度水平布置在壳体内，在壳体内还设置有阵列灯，所述的阵列灯与所述的摄像头同向设置。
所述的摄像头为4个，且成十字交叉分布，所述的阵列灯为4个，布置在方形灯架的4个侧面。
所述的摄像头为红外摄像头。
与现有技术相比，本发明采用至少两个摄像头且水平布置的方式，水平方向布置后，摄像头能更好地对空洞侧面的形状清晰成像，可视范围比设置在下端的摄像头要大，当采用至少两个摄像头后，则能通过相邻两个摄像头之间的夹角来精确定位空洞的大小以及孔径的延伸情况，解决了大空间成像的质量问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：1、复合光缆， 2、2芯电源线，3、4芯光缆线，4、5、7不锈钢外壳体，6、透明质外壳体，8、光端机，9、红外摄像头，10、阵列灯。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1所示，本发明成像装置是由超低照度红外摄像头和阵列灯组成的，专门用于对地下大空间的成像，如地下溶洞和采空区等，而不用于钻孔孔壁的成像。该装置由多摄像头组成，每个摄像头的摄像均为水平方向，只要将探头放置于钻孔的洞穴位置，就可以观察各个水平方向岩溶洞穴的形状、大小、延伸情况、是否有充填物质等。
装置主要有三部分组成：（1）由不锈钢和透明质材料组成的防水外壳体；（2）供电和图像信号传输系统；（3）照明系统。见图1。
防水外壳体由多段组成，为方便内部元件的组装。只有一段是透明质材料，如有机玻璃管，透明质材料段内放置红外摄像头和阵列灯，便于成像和照明。不锈钢段之间用防水螺纹连接，不锈钢段与透明质材料段之间用紧配合连接。4个光端机顺序分别对应与4个红外摄像头连接。4个红外摄像头的镜头方向两两垂直放置，代表4个呈正交的方向，分别获取地下空间4个正交方向的图像，4个阵列灯同样也按4个正交方向布置，安装在一个立方柱的4个侧面，每个阵列灯的光线方向（即立方柱的一个侧面的法向）分别与一个红外摄像头的镜头方向一致，分别给每个红外摄像头提供红外光源。
实施例：
第一步，材料和配件购买。需要购买的材料和配件有：
不锈钢棒Φ58×160，用于加工不锈钢外壳体4和不锈钢外壳体7；
不锈钢管Φ56×150，用于加工不锈钢外壳体5；
有机玻璃管Φ55×5，用于加工透明质外壳体6；
防水密封圈（即O型圈），用于不锈钢外壳体4与不锈钢外壳体5, 不锈钢外壳体5与不锈钢外壳体7之间的防水密封；
复合光缆1，其中有电源线2和单模光缆3，长50 米；
4个光端机8，4个红外摄像头9和4个阵列灯10，要求能放入内径为50的管中；
25×25的铝棒12cm，用于加工阵列灯立方柱10；
其他：如电线，线路板，环氧树脂充填胶等。
第二步，配件加工
将Φ58的不锈钢棒加工成不锈钢外壳体4和不锈钢外壳体7，不锈钢外壳体4的尺寸为Φ55×4.5×100,底的厚度为8mm，底中央开个小孔，直径为8mm，用于电缆的穿越和安装防水螺纹接头。不锈钢外壳体7的尺寸为Φ55×3×100；
将Φ56×150的不锈钢管加工成不锈钢外壳体5，分别为Φ55×3×400和Φ55×4.5×60；
将Φ55×5的有机玻璃管加工成透明质外壳体6，只需要对管口加工，使与不锈钢外壳体5和不锈钢外壳体7的连接呈紧配合接触；
将12cm 长25×25的铝棒加工成阵列灯立方柱10，10的尺寸为25×25×100，但中间开孔，孔的直径为100，为便于引线；
第三步，组装
首先将复合电缆1穿过防水螺纹接头和不锈钢外壳体4的底孔，并将螺纹接头旋紧，再将环氧树脂充填胶在管内充填孔口，以防水。其次按图1的线路连接各个部件。
Claims (1)
1.一种用于对地下大空间成像的成像装置，包括壳体以及设置在壳体内的摄像头以及光端机，所述的光端机与所述的摄像头连接，其特征在于：所述的摄像头为4个红外摄像头，且成十字交叉分布，所述的光端机为4个且分别与一个红外摄像头连接，在壳体内还设置有阵列灯，所述的阵列灯也为4个，布置在方形灯架的4个侧面，每个阵列灯的光线方向分别与一个红外摄像头的镜头方向一致。
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