CN209742880U - 一种基于dic技术的钻孔信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，涉及采矿技术领域，包括测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机和全景摄像头，全景摄像头固定设置于测杆的一端，全景摄像头与主机通过电缆连接，电缆缠绕设置于绞车的辊筒上，绞车可用于触发脉冲发生器，脉冲发生器与主机电联。采用该装置可对钻孔信息进行采集分析，因不受原生裂隙的影响，其采集的钻孔信息更为准确，有助于对采场矿山压力进行准确分析，具有较强的工程应用价值。

Description

一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置

技术领域

本实用新型涉及采矿技术领域，具体为一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置。

背景技术

在地质勘探中，通过钻孔可以获取第一手地下地质实物资料，获取岩矿层各种地球物理信息，同时也可以通过钻孔观察地下水层水文地质条件，探索地下资源存储情况等。在采矿技术领域，钻孔资料的准确采集，对于采场矿山压力分析具有重要的意义。在矿产的开采中，采场矿压显现的强弱，主要取决于直接顶和基本顶的来压步距。而来压步距大小与上覆岩层的岩性、各岩层破裂情况及厚度有着直接的关系。在不考虑其他因素的影响下，岩层的岩性强度越高、厚度越大、破裂程度越大，则来压步距越大，矿山压力显现越明显。因此，在采场矿山压力分析中，关键是确定直接顶和基本顶的厚度、岩性强度以及破裂程度。目前，通常是通过钻孔窥视仪对岩层进行窥视分析，来推断直接顶和基本顶的破碎程度，但该种方式无法区分破碎的裂纹是原生裂隙还是诱导致裂裂纹，不能精确的得到岩体强度和力学参数等，这极大的影响了采场矿山压力分析的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，因不受原生裂隙的影响，其采集的钻孔信息更为准确，有助于对采场矿山压力进行准确分析，具有较强的工程应用价值。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，包括测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机和全景摄像头，所述全景摄像头固定设置于所述测杆的一端，所述全景摄像头与所述主机通过所述电缆连接，所述电缆缠绕设置于所述绞车的辊筒上，所述绞车可用于触发所述脉冲发生器，所述脉冲发生器与所述主机电联。

进一步的，还包括固定装置，所述固定装置包括固定器和若干固定杆，所述固定杆的一端呈锥形，其另一端与所述固定器的底面固定连接，所述测杆选用可伸缩测杆，所述测杆远离所述全景摄像头的一端与所述固定器固定连接。

进一步的，还包括垫圈，所述垫圈的一个侧面与所述固定器的底面接触设置。

进一步的，所述全景摄像头包括反射镜、CCD相机和磁性罗盘，所述反射镜为锥台结构，所述反射镜的中心加工有通孔，所述CCD相机设置于所述反射镜偏向其小直径端的一侧，所述磁性罗盘设置于所述反射镜偏向其大直径端的一侧，所述CCD相机与所述磁性罗盘均正对所述通孔设置。

进一步的，所述全景摄像头还包括光源，所述光源设置于所述反射镜偏向其小直径端的一侧。

进一步的，所述全景摄像头还包括遮光罩，所述遮光罩用于避免所述光源直射所述反射镜的锥面。

本实用新型的有益效果是：

该种基于DIC技术的钻孔信息采集装置可实现利用DIC技术对钻孔信息的采集，其主体由测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机、全景摄像头及固定装置组成，通过设置固定器保证了测量结果的准确性，设置全景摄像头可同时采集其所处深度值的全景图像和方位信息，设置脉冲发生器可采集全景摄像头所处的深度信息，由主机进行图像合成和计算分析。其组成部件少，结构简单，布局合理，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置的结构示意图；

图2为全景摄像头的结构示意图；

图3为图像处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

在利用DIC技术对钻孔信息进行采集时，需按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，可得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息。其具体实施时，主要包括如下步骤：

S1，在巷道围岩壁上钻取一定深度的测孔，用高压气管伸入测孔底部，将测孔内岩屑等杂质吹干净，保证摄像效果。

S2，将全景摄像头置于所述测孔的底部进行摄像，并记录测孔底部的全景图像和全景摄像头位于所述测孔中的深度值。

S3，沿着所述侧孔的中心轴向测孔外匀速移动全景摄像头，并同时记录全景摄像头在所述测孔内各深度的全景图像和与其对应的深度值。

S4，对全景图像和与其对应的深度值进行处理，通过拼接得到钻孔平面展开图。

S5，经过22-26小时后，重复步骤S2-S4，得到新的钻孔平面展开图，并进入下一步；

S6，采用DIC软件对相邻两个钻孔平面展开图进行分析计算，若产生新的裂纹则返回步骤S5，获得再经过22-26小时后的新的钻孔平面展开图并进行对比分析计算，直至未产生新的裂纹，进入下一步。

S7，利用全景摄像系统将每一次获得的钻孔平面展开图合成三维柱状图，使用DIC计算分析软件对其进行分析计算，完成钻孔信息的采集。

如图1所示，一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，可很好的经过上述步骤采集钻孔信息，其包括测杆1、电缆6、绞车7、脉冲发生器8、主机9和全景摄像头10。其中，全景摄像头10固定设置于测杆1的一端，全景摄像头10与主机9通过电缆6连接，电缆6缠绕设置于绞车7的辊筒上，绞车7可用于触发脉冲发生器8，脉冲发生器8与主机9电联。测杆1用于将全景摄像头10送入测孔内，并带动全景摄像头10沿着测孔的中心线移动。全景摄像头10用于对测孔内进行全景摄像，并通过电缆6将数据传输至主机9。在具体实施时，电缆6缠绕设置在绞车7的卷筒上。在实施时，电缆6选用高速高强专用电缆，由绞车7驱动，通过电缆6拉动全景摄像头10完成上述步骤S3中的匀速移动，在其移动过程中，绞车7转动，以触发脉冲发生器8。该脉冲发生器8由测量轮、光电转角编码器、深度信号采集板以及接口板组成。在绞车7转动时,位于绞车7上的测量轮实时测量全景摄像头10所处的位置，并通过接口板将其深度值置于主机9的专用端口中,将其摄像获取的图像与深度值一一对应起来，并通过电缆6传输至主主机9。该主机9具有钻孔图像实时查看与记录功能，包括全景钻孔摄像系统以及装有DIC计算分析软件的计算机，在实施时，该全景摄像系统采用数字式全景钻孔摄像系统，该DIC计算分析软件采用GOM correlate professional软件，利用全景摄像系统将全景图像和罗盘方位图像合成钻孔三维柱状图，然后使用DIC软件进行计算分析。

进一步的，还包括固定装置，固定装置包括固定器4、垫圈2和若干固定杆3，固定杆3的一端呈锥形，其另一端与固定器4的底面固定连接，垫圈2的一个侧面与固定器4的底面接触设置。该固定装置安装于测孔的开口端，用于实现上述步骤S3中测杆1沿测孔中心轴移动。固定杆3的锥形端插入岩土层中用于使固定器4固定，垫圈2设置在固定器4的下方以减少晃动等对测杆1的影响，确保DIC技术处理图像的准确性。

为实现全景摄像头10在测控内移动，测杆1和固定器4可以选用多种形式，例如固定器4中设置导向孔，使导向孔对正测孔的中心线，使测杆1在该导向孔内滑动等。本实施例中，测杆1选用可伸缩测杆，测杆1远离全景摄像头10的一端与固定器4固定连接，固定器4的中心开设有通孔，测杆1亦选用空心杆，电缆6穿设于上述通孔和测杆1内，使得该装置结构简单，布局合理。

如图2所示，全景摄像头10包括反射镜11、CCD相机13和磁性罗盘14，反射镜11为锥台结构，反射镜11的中心加工有通孔，CCD相机13设置于反射镜11偏向其小直径端的一侧，磁性罗盘14设置于反射镜11偏向其大直径端的一侧，CCD相机13与磁性罗盘14均正对通孔设置。还包括光源12，光源12设置于反射镜11偏向其小直径端的一侧。在光源12外设置有遮光罩，防止光源12直接照射到反射镜11的锥面上。当该全景摄像头伸入测孔内后，光源12照亮测孔壁上的摄像区域，经过反射在反射镜11的锥面上成像，CCD相机可拍摄该全景摄像头10所处位置的全景照片。同时，位于CCD相机可透过反射镜11的通孔拍摄到对面的磁性罗盘，以确定方位。相比于通用的全景摄像头，其结构简单，使用方便。该全景摄像头10可采集各个深度下的钻孔平面展开图和罗盘方位图像，如图3所示，将各深度下的图像传输至主机，通过全景钻孔摄像系统进行合成，获得测孔内的三维柱状图。

该装置可用于实现上述方法对钻孔信息进行采集，通过设置固定器4保证了测量结果的准确性，设置全景摄像头10同时采集其所处深度值的全景图像和方位信息，设置脉冲发生器可采集全景摄像头10所处的深度信息，由主机9进行图像合成和计算分析。其组成部件少，结构简单，布局合理，使用方便。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，包括测杆（1）、电缆（6）、绞车（7）、脉冲发生器（8）、主机（9）和全景摄像头（10），所述全景摄像头（10）固定设置于所述测杆（1）的一端，所述全景摄像头（10）与所述主机（9）通过所述电缆（6）连接，所述电缆（6）缠绕设置于所述绞车（7）的辊筒上，所述绞车（7）可用于触发所述脉冲发生器（8），所述脉冲发生器（8）与所述主机（9）电联。

2.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，还包括固定装置，所述固定装置包括固定器（4）和若干固定杆（3），所述固定杆（3）的一端呈锥形，其另一端与所述固定器（4）的底面固定连接，所述测杆（1）选用可伸缩测杆，所述测杆（1）远离所述全景摄像头（10）的一端与所述固定器（4）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，还包括垫圈（2），所述垫圈（2）的一个侧面与所述固定器（4）的底面接触设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，所述全景摄像头（10）包括反射镜（11）、CCD相机（13）和磁性罗盘（14），所述反射镜（11）为锥台结构，所述反射镜（11）的中心加工有通孔，所述CCD相机（13）设置于所述反射镜（11）偏向其小直径端的一侧，所述磁性罗盘（14）设置于所述反射镜（11）偏向其大直径端的一侧，所述CCD相机（13）与所述磁性罗盘（14）均正对所述通孔设置。

5.根据权利要求4所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，所述全景摄像头（10）还包括光源（12），所述光源（12）设置于所述反射镜（11）偏向其小直径端的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，所述全景摄像头（10）还包括遮光罩，所述遮光罩用于避免所述光源（12）直射所述反射镜（11）的锥面。