CN113324989A - 适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置，金属壳体上设置有用于固定连接玻璃视窗的玻璃视窗连接件，玻璃视窗连接件与金属壳体的中轴线方向相同且垂直于中轴线的方向的截面为圆环形，玻璃视窗连接件内部设有周向分布的各个光源透孔，内切槽通过设置于玻璃视窗连接件内壁上的内切槽与金属壳体的中空部分连通；数据采集电路包括光源和摄像机，各个光源穿过内切槽后嵌入到各个光源透孔内；摄像机采集经反射式凹锥面镜反射得到的孔壁图像。使得全景摄像装置的玻璃视窗的设计形式和设计强度满足光学成像类设备的应用深度范围。

Description

适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置

技术领域

本发明涉及光学成像及集成电路领域，尤其涉及一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置。

背景技术

结构面的存在是造成岩体工程性质不连续、各向异性和不均匀性的根源，它构成岩体中的隔离面和滑动面，控制了岩体失稳破坏的规模和类型。

地质钻探是深入岩体内部的最常规手段，结合钻孔光学成像、超声成像、电阻率成像等孔壁成像技术，能够对钻孔壁面进行360°观测，通过井下原位测量识别结构面与钻孔的交切迹线，以及结构面上下壁面之间的开度、充填、形貌特征的对应关系等，能够获取大量岩体内部结构面数据，并且这些结构面数据均为原位测量结果，最大程度的保留了结构面性质特征，从数据来源上保证了数据的真实性。常用的钻孔光学成像、超声成像、电阻率成像等孔壁成像技术，其中以钻孔光学成像技术为基础的勘测设备，具有测量精度高、操作简单方便、光学类配件发展较成熟等优点。一般钻孔光学成像类设备的外壳由玻璃视窗、金属壳体构成，通过密封防水等技术手段保护内部的成像类元器件，但该类传感器在一些特殊场合，或针对特殊研究对象时，也存在一些难以解决的缺点，如：

(1)光学视窗耐压能力弱

基于钻孔光学成像技术实现的全景摄像，必然需要设计能够360°透射光线的玻璃视窗，光源将从玻璃视窗透出，并照射在钻孔孔壁上，而后又经玻璃视窗进入摄像部件，实现钻孔内的全景成像。常用的玻璃视窗的形式一般为空心圆筒状或平面圆板状，但两种玻璃视窗的方式都存在一些问题：一、空心圆筒状的玻璃视窗一般壁厚较薄，且玻璃视窗与金属壳体之间，通过胶水或O型圈形成的密封连接，耐水压能力较差，不适用于深孔中开展测试工作。二、平面圆板状的玻璃视窗可以设计成较厚的壁厚，基本满足耐水压能力，但是该类型玻璃视窗的光学路径一般不做特殊的折射或反射设计，因此在光学路径上是不满足垂直于钻孔孔壁观测的基本要求，这种非正视观测不满足基本的测量学原理，使得平面圆板状的玻璃视窗虽然满足耐水压的要求但不满足测量的要求。

(2)在高温特殊环境下不同材质之间的相容性问题

根据地温梯度及水压力，在岩体深部可能存在着高地温、高渗透压的测试环境，而光学成像类设备是由金属外壳和光学玻璃共同组装构成的，对测试环境有着较高的要求，特别是在高水温、高水压下很难保证两种不同材料之间的涨缩性、热膨胀性相协调。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，考虑在深孔中的高水温、高水压的测试环境，提供一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置，包括：反射式凹锥面镜1、金属壳体2 和数据采集电路4；所述金属壳体2为中空圆柱体形，所述反射式凹锥面镜 1连接于所述金属壳体2的一个开口端，所述数据采集电路4设置于所述金属壳体2的内部；

所述金属壳体2上设置有用于固定连接玻璃视窗的玻璃视窗连接件2-1，所述玻璃视窗连接件2-1与金属壳体2的中轴线方向相同且垂直于所述中轴线的方向的截面为圆环形，所述玻璃视窗连接件2-1内部设有周向分布的各个光源透孔2-1-1，所述内切槽2-1-2通过设置于所述玻璃视窗连接件2-1 内壁上的内切槽2-1-2与所述金属壳体2的中空部分连通；

所述数据采集电路4包括光源4-1和摄像机4-2，各个所述光源4-1穿过所述内切槽2-1-2后嵌入到各个所述光源透孔2-1-1内；所述摄像机4-2 采集经所述反射式凹锥面镜1反射得到的孔壁图像。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置，考虑在深孔的岩体结构探测中，钻孔孔底的水压压力较大，通过改变光学路径，实现提高玻璃视窗的设计强度，满足光学成像类设备的应用深度范围。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述反射式凹锥面镜1为两端凹陷的圆柱体结构，且内侧一端与各个光源透孔2-1-1接触；

所述反射式凹锥面镜1的外侧一端的凹陷为中心为圆弧面1-2四周为镀膜面1-1的结构，使所述光源4-1发出的光经过所述镀膜面1-1的反射后为钻孔孔壁照明，并使照明孔段内的钻孔孔壁岩石经过漫反射后，部分光线进入经镀膜面1-1的镜面反射垂直穿过透射面1-3后进入所述摄像机4-2；

所述反射式凹锥面镜1的内侧一端的凹陷为透射面1-3，所述摄像机4-2 位于所述透射面1-3的球心位置。

进一步，所述反射式凹锥面镜1采用透光率满足一定要求的石英玻璃加工制作而成；所述镀膜面1-1为银膜层。

进一步，所述金属壳体2还包括：电路仓2-2、尾部端盖2-3、固定环 2-4、旋转挂环2-5和分隔板2-6；所述电路仓2-2为两端开口的中空结构，所述分隔板2-6设置在所述电路仓2-2的中空结构的内部；

所述玻璃视窗连接件2-1一端靠近所述反射式凹锥面镜1，另一端与所述电路仓2-2一端开口连接；所述尾部端盖2-3盖合在所述电路仓2-2的另一端开口上；所述固定环2-4固定在所述尾部端盖2-3外侧端面上，所述旋转挂环2-5可旋转固定在所述固定环2-4上。

进一步，所述电路仓2-2的两端设置有第一密封槽2-2-1和第二密封槽 2-2-2；

在所述第一密封槽2-2-1和第二密封槽2-2-2中安装O型密封圈，使所述玻璃视窗连接件2-1和所述尾部端盖2-3分别与电路仓2-2之间构成密封连接关系。

进一步，所述金属壳体2中的所述玻璃视窗连接件2-1采用铁镍合金材料制作，其它部件采用不锈钢材料制作。

进一步，所述数据采集电路4还包括：变压模块4-3、集成线束4-4、蓄电池4-5和数据采集模块4-6；所述光源4-1、摄像机4-2、变压模块4-3、蓄电池4-5和数据采集模块4-6通过所述集成线束4-4互相连接，进行供电和信号传输；

所述蓄电池4-5包含与外部设备连接的充电线，产生的电压经过所述变压模块4-3变压后提供各个电源电压给所述光源4-1、摄像机4-2和数据采集模块4-6，所述变压模块4-3连接有与外部设备连接的控制线，接收外部设备发送的控制所述数据采集电路4的启动或关闭的控制信号；

所述摄像机4-2将采集到的所述孔壁图像以视频信号的方式传输到所述数据采集模块4-6，所述数据采集模块4-6对所述视频信号进行处理和存储，并提供串口线输出给外部设备。

进一步，所述全景摄像装置还包括固定框3，所述固定框3设置于所述金属壳体2的内部；所述固定框3包括：遮光罩3-1和支撑架3-2，所述遮光罩3-1和支撑架3-2均为中空结构，一端相互连接且中轴向方向均与金属壳体2的中轴线方向相同；

所述摄像机4-2、变压模块4-3、蓄电池4-5和数据采集模块4-6设置在所述支撑架3-2的中空结构内；

所述遮光罩3-1的位置和大小与所述玻璃视窗连接件2-1对应，其中空结构为圆锥形上端开口连接圆柱形的结构，上端开口的圆锥形设置在靠近所述反射式凹锥面镜1的一侧，通过圆柱形连通至所述支撑架3-2的中空结构内。

进一步，所述上端开口的圆锥形的锥角大小为所述摄像机4-2的视场角；所述固定框3采用铝合金材料制作。

进一步，所述全景摄像装置还包括缓冲保护部件5；所述缓冲保护部件 5为与所述反射式凹锥面镜1连接的一端凸起的弹性结构体，所述凸起与所述反射式凹锥面镜1的内侧一端凹陷大小相匹配。

采用上述进一步方案的有益效果是：反射式凹锥面镜包括镀膜面、圆弧面和透射面，光源发出散射光，照射到镀膜面经镜面反射，透过反射式凹锥面镜照射到孔壁上；孔壁岩石经漫反射后部分光线进入反射式凹锥面镜，经镀膜面的镜面反射，垂直穿过透射面进入摄像机，通过改变光学路径，实现提高玻璃视窗的设计强度；倒角圆弧面减少应力集中，防止水压压力使整体结构发生破坏。

附图说明

图1为本发明提供的一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置的实施例的剖视图；

图2为本发明提供的一种反射式凹锥面镜的实施例的剖视图；

图3为本发明提供的一种反射式凹锥面镜的实施例的俯视图；

图4为本发明提供的一种金属壳体的实施例的剖视图；

图5为本发明提供的一种金属壳体的实施例的俯视图；

图6为本发明提供的一种数据采集电路的固定框的实施例的剖视图；

图7为本发明提供的一种数据采集电路的固定框的实施例的俯视图；

图8为本发明提供的一种数据采集电路的实施例的原理结构框图；

图9为本发明提供的一种照明光路的实施例的光学路径图；

图10为本发明提供的一种图像采集光路的实施例的光学路径图；

图11为本发明提供的一种缓冲保护部件的实施例的剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、反射式凹锥面镜，1-1、镀膜面，1-2、圆弧面，1-3、透射面，2、金属壳体，2-1、玻璃视窗连接件，2-1-1、光源透孔，2-1-2、内切槽，2-2、电路仓，2-2-1、第一密封槽，2-2-2、第二密封槽，2-3、尾部端盖，2-4、固定环，2-5、旋转挂环，2-6、分隔板，3、固定框，3-1、遮光罩，3-2、支撑架，4、数据采集电路，4-1、光源，4-2、摄像机，4-3、变压模块，4-4、集成线束，4-5蓄电池，4-6、数据采集模块，5、缓冲保护部件，5-1、照明孔段内的孔壁岩石，5-2、照明孔段。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1本发明提供的一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置的实施例的剖视图，结合图1可知，该全景摄像装置包括：反射式凹锥面镜1、金属壳体2和数据采集电路4；金属壳体2为中空圆柱体形，反射式凹锥面镜1连接于金属壳体2的一个开口端，数据采集电路4设置于金属壳体2的内部。

金属壳体2上设置有用于固定连接玻璃视窗的玻璃视窗连接件2-1，玻璃视窗连接件2-1与金属壳体2的中轴线方向相同且垂直于中轴线的方向的截面为圆环形，玻璃视窗连接件2-1内部设有周向分布的各个光源透孔 2-1-1，内切槽2-1-2通过设置于玻璃视窗连接件2-1内壁上的内切槽2-1-2 与金属壳体2的中空部分连通。

数据采集电路4包括光源4-1和摄像机4-2，各个光源4-1穿过内切槽 2-1-2后嵌入到各个光源透孔2-1-1内；摄像机4-2采集经反射式凹锥面镜 1反射得到的孔壁图像。

光源4-1可以由多个led灯泡构成，分布形式和数量与玻璃视窗连接件 2-1上周向分布的2-1-1光源透孔的位置和数量一致。

本发明提供的一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置，考虑在深孔的岩体结构探测中，钻孔孔底的水压压力较大，通过改变光学路径，实现提高玻璃视窗的设计强度，满足光学成像类设备的应用深度范围。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置的实施例，结合图1可知，该全景摄像装置包含以下5个静态机械结构：反射式凹锥面镜1、金属壳体2、固定框3、数据采集电路4和缓冲保护部件5，经5个静态机械结构在组装后共同构成反射式凹锥面镜全景摄像装置。

金属壳体2为中空圆柱体形，反射式凹锥面镜1连接于金属壳体2的一个开口端，图1给出的实施例中，反射式凹锥面镜1的右端与金属壳体2的玻璃视窗连接件2-1的左端连接，可以通过胶水粘接。数据采集电路4设置于金属壳体2的内部。

优选的，如图2所示为本发明提供的一种反射式凹锥面镜的实施例的剖视图，图3为本发明提供的一种反射式凹锥面镜的实施例的俯视图，结合图1-图3可知，反射式凹锥面镜1为两端凹陷的圆柱体结构，且内侧一端与各个光源透孔2-1-1接触；该内侧外侧即为全景摄像装置的内侧外侧。

反射式凹锥面镜1的外侧一端的凹陷为中心为圆弧面1-2四周为镀膜面 1-1的结构，使光源4-1发出的光经过镀膜面1-1的反射后为钻孔孔壁照明，并使照明孔段内的钻孔孔壁岩石经过漫反射后，部分光线进入经镀膜面1-1 的镜面反射垂直穿过透射面1-3后进入摄像机4-2；通过设计一段倒角圆弧面1-2，减少应力集中，防止水压压力使整体结构发生破坏。

反射式凹锥面镜1的内侧一端的凹陷为透射面1-3，摄像机4-2位于透射面1-3的球心位置。

透射面1-3是一个球弧面，关键设计参数包括两点：一、透射面1-3的球半径R，是考虑摄像机4-2的位置而设计，使摄像机4-2位于透射面1-3 的球心位置，是为了镀膜面1-1正面上的反射光能垂直通过透射面1-3而设计的；二、透射面1-3的关键设计参数是透射范围ΦL，摄像机4-2的视场角和相对位置决定了透射范围ΦL。

具体的，如图9所示为本发明提供的一种照明光路的实施例的光学路径图，如图10所示为本发明提供的一种图像采集光路的实施例的光学路径图，结合图9和图10，当5个静态机械结构都相互连接并固定，则摄像机4-2 与反射式凹锥面镜1的相对位置关系为定值。如图9中所示当其光学路径可设计为：①沿中轴线呈对称分布的光源4-1，发出散射光，照射到镀膜面1-1，经镜面反射，透过反射式凹锥面镜1照射到孔壁上，照亮的孔壁区段为照明孔段5-2；②照明孔段5-2内的孔壁岩石5-1，经漫反射，部分光线进入反射式凹锥面镜1，经镀膜面1-1的镜面反射，垂直穿过透射面1-3，进入摄像机4-2，转化为图像电信号传输、存储。

当已知摄像机4-2与反射式凹锥面镜1的相对位置关系、光学路径、钻孔直径，即可根据几何关系，由摄像机4-2的原始平面图像，计算孔壁上每一点的位置关系，从而可以实现摄像机4-2的原始平面图像向孔壁图像的映射转化。

具体的，反射式凹锥面镜1采用透光率满足一定要求的石英玻璃加工制作而成；镀膜面1-1为银膜层。

具体实施中，利用银化合物被还原成银的化学反应，在镀膜面1-1上形成光亮、具有光反射能力的银膜层，并使用固化胶液封隔保护银膜层。

镀膜面1-1的关键设计参数包括两点：一、镀膜面1-1与圆柱体端面之间的夹角B的角度值，是考虑光线的反射角度以及摄像机4-2的位置而设计的，是为了垂直于钻孔孔壁的反射光经折射可以进入摄像机4-2的技术参数，当摄像机4-2与反射式凹锥面镜1的相对位置固定为定值，则镀膜面1-1与横截面之间的夹角B为定值；二、镀膜面1-1的范围尺寸为ΦD1～ΦD2，是考虑光源4-1的照射范围及摄像机4-2的位置而设计的，是为了反射光对钻孔孔壁照明。

反射式凹锥面镜的关键设计参数包含两个，分别为长度H和外直径ΦD3，长度H决定了该部件的设计厚度，从而直接影响该部件耐水压压力的能力，外直径ΦD3决定了该部件适用的钻孔内径，当外直径ΦD3小于钻孔内径时，该部件才能进入钻孔中进行观测。

金属壳体2上设置有用于固定连接玻璃视窗的玻璃视窗连接件2-1，玻璃视窗连接件2-1与金属壳体2的中轴线方向相同且垂直于中轴线的方向的截面为圆环形，玻璃视窗连接件2-1内部设有周向分布的各个光源透孔 2-1-1，内切槽2-1-2通过设置于玻璃视窗连接件2-1内壁上的内切槽2-1-2 与金属壳体2的中空部分连通。

优选的，如图4所示为本发明提供的一种金属壳体的实施例的剖视图，图5为本发明提供的一种金属壳体的实施例的俯视图，结合图1-图5可知，金属壳体2还包括：电路仓2-2、尾部端盖2-3、固定环2-4、旋转挂环2-5 和分隔板2-6；电路仓2-2为两端开口的中空结构，分隔板2-6设置在电路仓2-2的中空结构的内部。

玻璃视窗连接件2-1一端靠近反射式凹锥面镜1，另一端与电路仓2-2 一端开口连接；尾部端盖2-3盖合在电路仓2-2的另一端开口上；固定环2-4 固定在尾部端盖2-3外侧端面上，旋转挂环2-5可旋转固定在固定环2-4上。在钻孔内开展测试的过程中，该旋转挂环2-5与钢丝绳相连接。

具体实施中，以图4给出的实施例为例，玻璃视窗连接件2-1的右端内丝扣与电路仓2-2的左端外丝扣，通过丝扣连接，并在两者之间的丝扣上涂抹液体生料带。电路仓2-2的右端内丝扣与尾部端盖2-3的左端外丝扣，通过丝扣连接，并在两者之间的丝扣上涂抹液体生料带，在2-2-2密封槽中安装O型密封圈，使2-2电路仓与2-3尾部端盖之间构成密封连接关系。尾部端盖2-3的右端与固定环2-4的左端之间通过焊接连接。旋转挂环2-5从固定环2-4的左端穿过，旋转挂环2-5的台阶端面大于固定环2-4右端的透孔，使得旋转挂环2-5不能脱离2-4固定环，且旋转挂环2-5能够在从固定环2-4 中围绕着轴线旋转。电路仓2-2的内部通过内丝扣与分隔板2-6的外丝扣，通过丝扣相连接。

进一步的，电路仓2-2的两端设置有第一密封槽2-2-1和第二密封槽 2-2-2。

在第一密封槽2-2-1和第二密封槽2-2-2中安装O型密封圈，使玻璃视窗连接件2-1和尾部端盖2-3分别与电路仓2-2之间构成密封连接关系。

金属壳体2中的玻璃视窗连接件2-1采用铁镍合金材料制作，其它部件采用不锈钢材料制作。

本发明实施例中，考虑钻孔内水温温度对玻璃视窗和金属壳体的影响，金属壳体2采用两种金属材料：316不锈钢及低膨胀性的铁镍合金材料，其中关键技术在于选用和石英玻璃热膨胀系数一致的铁镍合金材料，使得石英玻璃材质的反射式凹锥面镜1与铁镍合金材质的金属壳体2能协调变形，而其他部件选用316不锈钢，使得金属壳体2满足一定的抗水压强度。

数据采集电路4包括光源4-1和摄像机4-2，各个光源4-1穿过内切槽 2-1-2后嵌入到各个光源透孔2-1-1内；摄像机4-2采集经反射式凹锥面镜 1反射得到的孔壁图像。

优选的，如图8所示为本发明提供的一种数据采集电路的实施例的原理结构框图，结合图8可知，数据采集电路4还包括：变压模块4-3、集成线束4-4、蓄电池4-5和数据采集模块4-6；光源4-1、摄像机4-2、变压模块 4-3、蓄电池4-5和数据采集模块4-6通过集成线束4-4互相连接，进行供电和信号传输。

蓄电池4-5包含与外部设备连接的充电线，产生的电压经过变压模块 4-3变压后提供各个电源电压给光源4-1、摄像机4-2和数据采集模块4-6，变压模块4-3连接有与外部设备连接的控制线，接收外部设备发送的控制数据采集电路4的启动或关闭的控制信号。

摄像机4-2将采集到的孔壁图像以视频信号的方式传输到数据采集模块 4-6，数据采集模块4-6对视频信号进行处理和存储，并提供串口线输出给外部设备。

供电工作状态过程中：蓄电池4-5分出供电线进入集成线束4-4，并通过集成线束4-4为变压模块4-3供电，变压模块4-3经电压调整，通过集成线束4-4分配不同的电压给光源4-1、摄像机4-2、数据采集模块4-6。

数据传递状态过程中：摄像机4-2将采集到的图像以视频信号的方式，经集成线束4-4传输到数据采集模块4-6，在数据采集模块4-6中完成信号处理和储存，数据采集模块4-6引出USB串口线并入集成线束4-4，经集成线束4-4引出到数据采集电路4的最右端。

数据读取状态过程中：计算机等外置设备通过USB串口与集成线束中 4-4的USB串口线相连接，经USB串口对数据采集模块4-6中的储存数据信息进行读取、删除等操作。

充电状态过程中：蓄电池4-5分出充电线进入集成线束4-4，经集成线束4-4引出到数据采集电路4的最右端，通过外置的电源适配器与集成线束 4-4中的充电线相连接，实现给蓄电池4-5充电的功能。

电路控制过程中：变压模块4-3分出控制线进入集成线束4-4，经集成线束4-4引出到数据采集电路4的最右端，通过引出的控制线实现变压模块 4-3的启动或关闭，从而实现整个系统的启动或关闭。

优选的，如图6所示为本发明提供的一种数据采集电路的固定框的实施例的剖视图，图7为本发明提供的一种数据采集电路的固定框的实施例的俯视图，结合图1-图8可知，固定框3设置于金属壳体2的内部，具体实施中，固定框3用于固定放置数据采集电路4，摄像机4-2、变压模块4-3、集成线束4-4、蓄电池4-5和数据采集模块4-6可以通过绝缘胶水固化在固定框3 中。固定框3包括：遮光罩3-1和支撑架3-2，遮光罩3-1和支撑架3-2均为中空结构，一端相互连接且中轴向方向均与金属壳体2的中轴线方向相同；具体的，该遮光罩3-1与支撑架3-2可以通过丝扣连接，支撑架3-2的右端与金属壳体2的分隔板2-6的左端通过丝扣相连接。

摄像机4-2、变压模块4-3、蓄电池4-5和数据采集模块4-6设置在支撑架3-2的中空结构内；具体的，支撑架3-2的位置与电路仓2-2对应。

遮光罩3-1的位置和大小与玻璃视窗连接件2-1对应，其中空结构为圆锥形上端开口连接圆柱形的结构，上端开口的圆锥形设置在靠近反射式凹锥面镜1的一侧，通过圆柱形连通至支撑架3-2的中空结构内。使摄像机4-2 可以通过该圆锥形和圆柱形中空结构采集经反射式凹锥面镜1反射得到的孔壁图像。

结合图6，关键设计参数为遮光罩3-1的开口角度E，该设计值的取值考虑了摄像机4-2的视场角。

进一步的，上端开口的圆锥形的锥角大小为摄像机4-2的视场角；固定框3采用铝合金材料制作。

如图11所示为本发明提供的一种缓冲保护部件的实施例的剖视图，结合图11可知，缓冲保护部件5为与反射式凹锥面镜1连接的一端凸起的弹性结构体，凸起与反射式凹锥面镜1的内侧一端凹陷大小相匹配。

缓冲保护部件5由疏松多孔，具有一定弹性的软塑料材料制作而成，图 1和图4给的实施例中，缓冲保护部件5的右端与反射式凹锥面镜1的左端通过胶水粘接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于深孔观测岩体结构的反射式凹锥面镜全景摄像装置，其特征在于，所述全景摄像装置包括：反射式凹锥面镜(1)、金属壳体(2)和数据采集电路(4)；所述金属壳体(2)为中空圆柱体形，所述反射式凹锥面镜(1)连接于所述金属壳体(2)的一个开口端，所述数据采集电路(4)设置于所述金属壳体(2)的内部；

所述金属壳体(2)上设置有用于固定连接玻璃视窗的玻璃视窗连接件(2－1)，所述玻璃视窗连接件(2－1)与金属壳体(2)的中轴线方向相同且垂直于所述中轴线的方向的截面为圆环形，所述玻璃视窗连接件(2－1)内部设有周向分布的各个光源透孔(2－1－1)，所述内切槽(2－1－2)通过设置于所述玻璃视窗连接件(2－1)内壁上的内切槽(2－1－2)与所述金属壳体(2)的中空部分连通；

所述数据采集电路(4)包括光源(4－1)和摄像机(4－2)，各个所述光源(4－1)穿过所述内切槽(2－1－2)后嵌入到各个所述光源透孔(2－1－1)内；所述摄像机(4－2)采集经所述反射式凹锥面镜(1)反射得到的孔壁图像。

2.根据权利要求1所述的全景摄像装置，其特征在于，所述反射式凹锥面镜(1)为两端凹陷的圆柱体结构，且内侧一端与各个光源透孔(2－1－1)接触；

所述反射式凹锥面镜(1)的外侧一端的凹陷为中心为圆弧面(1－2)四周为镀膜面(1－1)的结构，使所述光源(4－1)发出的光经过所述镀膜面(1－1)的反射后为钻孔孔壁照明，并使照明孔段内的钻孔孔壁岩石经过漫反射后，部分光线进入经镀膜面(1－1)的镜面反射垂直穿过透射面(1－3)后进入所述摄像机(4－2)；

所述反射式凹锥面镜(1)的内侧一端的凹陷为透射面(1－3)，所述摄像机(4－2)位于所述透射面(1－3)的球心位置。

3.根据权利要求2所述的全景摄像装置，其特征在于，所述反射式凹锥面镜(1)采用透光率满足一定要求的石英玻璃加工制作而成；所述镀膜面(1－1)为银膜层。

4.根据权利要求1所述的全景摄像装置，其特征在于，所述金属壳体(2)还包括：电路仓(2－2)、尾部端盖(2－3)、固定环(2－4)、旋转挂环(2－5)和分隔板(2－6)；所述电路仓(2－2)为两端开口的中空结构，所述分隔板(2－6)设置在所述电路仓(2－2)的中空结构的内部；

所述玻璃视窗连接件(2－1)一端靠近所述反射式凹锥面镜(1)，另一端与所述电路仓(2－2)一端开口连接；所述尾部端盖(2－3)盖合在所述电路仓(2－2)的另一端开口上；所述固定环(2－4)固定在所述尾部端盖(2－3)外侧端面上，所述旋转挂环(2－5)可旋转固定在所述固定环(2－4)上。

5.根据权利要求1所述的全景摄像装置，其特征在于，所述电路仓(2－2)的两端设置有第一密封槽(2－2－1)和第二密封槽(2－2－2)；

在所述第一密封槽(2－2－1和第二密封槽(2－2－2中安装O型密封圈，使所述玻璃视窗连接件(2－1)和所述尾部端盖(2－3)分别与电路仓(2－2)之间构成密封连接关系。

6.根据权利要求1所述的全景摄像装置，其特征在于，所述金属壳体(2)中的所述玻璃视窗连接件(2－1)采用铁镍合金材料制作，其它部件采用不锈钢材料制作。

7.根据权利要求1所述的全景摄像装置，其特征在于，所述数据采集电路(4)还包括：变压模块(4－3)、集成线束(4－4)、蓄电池(4－5)和数据采集模块(4－6)；所述光源(4－1)、摄像机(4－2)、变压模块(4－3)、蓄电池(4－5)和数据采集模块(4－6)通过所述集成线束(4－4)互相连接，进行供电和信号传输；

所述蓄电池(4－5)包含与外部设备连接的充电线，产生的电压经过所述变压模块(4－3)变压后提供各个电源电压给所述光源(4－1)、摄像机(4－2)和数据采集模块(4－6)，所述变压模块(4－3)连接有与外部设备连接的控制线，接收外部设备发送的控制所述数据采集电路4的启动或关闭的控制信号；

所述摄像机(4－2)将采集到的所述孔壁图像以视频信号的方式传输到所述数据采集模块(4－6)，所述数据采集模块(4－6)对所述视频信号进行处理和存储，并提供串口线输出给外部设备。

8.根据权利要求7所述的全景摄像装置，其特征在于，所述全景摄像装置还包括固定框(3)，所述固定框(3)设置于所述金属壳体(2)的内部；所述固定框(3)包括：遮光罩(3－1)和支撑架(3－2)，所述遮光罩(3－1)和支撑架(3－2)均为中空结构，一端相互连接且中轴向方向均与所述金属壳体(2)的中轴线方向相同；

所述摄像机(4－2)、变压模块(4－3)、蓄电池(4－5)和数据采集模块(4－6)设置在所述支撑架(3－2)的中空结构内；

所述遮光罩(3－1)的位置和大小与所述玻璃视窗连接件(2－1)对应，其中空结构为圆锥形上端开口连接圆柱形的结构，上端开口的圆锥形设置在靠近所述反射式凹锥面镜(1)的一侧，通过圆柱形连通至所述支撑架(3－2)的中空结构内。

9.根据权利要求8所述的全景摄像装置，其特征在于，所述上端开口的圆锥形的锥角大小为所述摄像机(4－2)的视场角；所述固定框(3)采用铝合金材料制作。

10.根据权利要求2所述的全景摄像装置，其特征在于，所述全景摄像装置还包括缓冲保护部件(5)；所述缓冲保护部件(5)为与所述反射式凹锥面镜(1)连接的一端凸起的弹性结构体，所述凸起与所述反射式凹锥面镜(1)的内侧一端凹陷大小相匹配。

Images