CN210381103U

CN210381103U - 竖井倾斜摄影装置

Info

Publication number: CN210381103U
Application number: CN201921652519.2U
Authority: CN
Inventors: 王吉亮; 李会中; 张熊; 杨静
Original assignee: Three Gorges Geotechnical Consultants Co ltd
Current assignee: Three Gorges Geotechnical Consultants Co ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-09-30

Abstract

本实用新型涉及一种竖井倾斜摄影装置，包括中央承载架，其内部集成电池仓、电源管理模块、云台控制模块、相机同步曝光控制模块，外侧沿周向安装电子云台，电子云台上安装有数码相机，外侧沿周向设置有LED照明系统；云台控制模块连接并控制电子云台，相机同步曝光控制模块连接并控制数码相机，电池仓内配置有分别为电子云台、LED照明系统和相机同步曝光控制模块供电的三组可充电电源，电源管理模块分别与三组可充电电源连接，为对应设备提供稳定的工作电压。本实用新型基于数字影像测量技术系统，能高效、可靠的采集勘探竖井四壁数字影像，提高勘探竖井倾斜摄影可操作性，提高采集工作效率，保证倾斜摄影质量，为后期竖井三维影像重建提供必要条件。

Description

竖井倾斜摄影装置

技术领域

本实用新型涉及地质勘察设备技术领域，具体涉及一种对竖井进行倾斜摄影的装置。

背景技术

数字摄影测量是以数字影像和摄影测量为基本原理，与应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科结合发展的产物，实现了摄影对像的几何与物理信息通过数字方式表达。基于数字摄影测量技术与应用计算机技术、数字影像处理的迅速发展，三维影像技术孕育而生，并被广泛运用于地质勘察行业，地表数据(空间信息、物像纹理)快速获取能力显著提升。

目前，竖井编录仍采用地质人员进行全洞段平面大比例纸质编录和人工数码照相的方式进行。由于竖井尺寸较小，垂直开挖方式使进出竖井作业面难度较大，井内工作环境差，且竖井内编录作业面临一定安全风险。编录时进行数字影像一直是竖井编录工作难点，由于井内照明条件差，影像采集往往需要使用闪光灯，但空气中漂浮粉尘形成反射导致数字影像质量较差，随着数字摄影测量技术的引进，尝试人工采集数字影像进行竖井三维影像重建，人工进行倾斜摄影后期进行三维影像重建失败率高、效果差，硬件建设的滞后制约了竖井编录技术的发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种竖井倾斜摄影装置，它基于数字影像测量技术系统，能高效、可靠的采集勘探竖井四壁数字影像，提高勘探竖井倾斜摄影可操作性，提高采集工作效率，保证倾斜摄影质量，为后期竖井三维影像重建提供必要条件。

本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种竖井倾斜摄影装置，所述竖井倾斜摄影装置包括中央承载架，所述中央承载架的内部集成电池仓、电源管理模块、云台控制模块、相机同步曝光控制模块；所述中央承载架的外侧中部沿周向均匀设置若干个云台固定架，所述云台固定架上安装有电子云台，所述电子云台上安装有数码相机；所述中央承载架的外侧上部和下部沿周向设置有LED照明系统；所述云台控制模块连接并控制所述电子云台，所述相机同步曝光控制模块连接并控制所述数码相机，所述电池仓内配置有分别为电子云台、LED照明系统和相机同步曝光控制模块供电的三组可充电电源，所述电源管理模块包括云台控制模块电源管理模块、照明电源管理模块、曝光控制模块电源管理模块，这三组电源管理模块分别与三组可充电电源连接，对应为电子云台、LED照明系统和相机同步曝光控制模块提供稳定的工作电压。

上述方案中，所述云台固定架沿所述中央承载架周向均匀布置4～8个，每个云台固定架上对应安装一个电子云台和一个数码相机。

上述方案中，所述中央承载架的顶端安装有盖板，所述盖板上安装有一组动滑轮组，所述动滑轮组包括第一动滑轮和第二动滑轮；竖井口设有井口吊臂，所述井口吊臂上安装有一组定滑轮组，所述定滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮，井口吊臂的一端设有吊臂固定架；所述竖井倾斜摄影装置还包括线轴和钢丝绳，所述线轴设置于竖井外、位于所述井口吊臂的另一端，所述钢丝绳的一端固定连接于所述井口吊臂的吊臂固定架上，另一端依次穿过所述第一定滑轮、第一动滑轮、第二动滑轮、第二定滑轮后缠绕于所述线轴上。

上述方案中，所述LED照明系统包括沿所述中央承载架周向均匀安装的高流明LED灯珠。

上述方案中，所述中央承载架的内部还集成安装有散热风扇。

上述竖井倾斜摄影装置的采集方法，包括以下步骤：

(1)安装所述竖井倾斜摄影装置并启动，完成所述电子云台自检；

(2)将所述竖井倾斜摄影装置布置于竖井底面形心处，重置电子云台，调平数码相机主光轴；

(3)标记竖井N方向，将①号数码相机对应的轴线指示线对准N方向；

(4)控制数码相机快门同步曝光采集井壁数字影像；

(5)计算装置数字影像采集曝光点垂向间距ΔH，沿垂直向提升装置至下一曝光点采集。

上述方法中，步骤(5)中，曝光点垂向间距ΔH按下式计算：

式中：ΔH-曝光点垂向间距(m)；

δ-垂向三维影像保证系数，建议0.75≤δ＜1；

d-竖井直径(m)；

l-中央承载架径向相机水平间距(m)；

β-相机镜头垂直视角(°)，相机镜头垂直视角β按下式计算：

式中：β-相机镜头垂直视角(°)；

EFL-镜头焦距(mm)；

d-竖井直径(m)；

l-中央承载架径向相机水平间距(m)；

h-相机感光元件CCD高(mm)；

α-数码相机镜头视角参数(FOV)值(°)。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型中的倾斜摄影装置使用过程中受空间限制小，人员可离开装置作业面，不受空间限制进行有效采集，最大程度保证作业人员安全；

(2)装置采用了电子云台对相机增稳，保证相机曝光时姿态稳定，影像质量高；

(3)装置可通过单点曝光采集单位洞长四壁数字影像，无需井内往返作业，降低工作强度，采集效率高；

(4)中央承载架可针对任意截面(矩形、多边形、圆形)形态竖井灵活增加云台及相机数量，物距差值小，便于后期进行三维影像重建；

(5)装置可操作性强，操作人员仅需简单培训即可胜任采集工作，人为影像成果质量因素小，成果质量稳定性强；

(6)装置采用滑轮提升的方法，抗自旋摆动能力强，装置稳定性高，吊放操作简便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型竖井倾斜摄影装置的整体结构示意图；

图2是图1所示竖井倾斜摄影装置的中央承载架的功能结构示意图；

图3是图1所示竖井倾斜摄影装置的中央承载架的的主视图；

图4是采用本实用新型装置进行竖井影像采集工作的俯视图；

图5是采用本实用新型装置进行竖井影像采集工作的主视图。

图中：10、中央承载架；11、电池仓；12、云台控制模块；13、相机同步曝光控制模块；14、云台控制模块电源管理模块；15、照明电源管理模块；16、曝光控制模块电源管理模块；17、散热风扇；20、云台固定架；30、电子云台；31、云台挂载板；40、数码相机；50、LED灯珠；60、盖板；61、第一动滑轮；62、第二动滑轮；70、井口吊臂；71、第一定滑轮；72、第二定滑轮；73、吊臂固定架；80、钢丝绳；90、线轴；200、竖井。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-3所示，为本实用新型一较佳实施例的竖井倾斜摄影装置，竖井倾斜摄影装置包括中央承载架10，中央承载架10由碳纤维板及碳纤维管制成，中央承载架10内部集成电池仓11、电源管理模块、云台控制模块12、相机同步曝光控制模块13。中央承载架10的外侧中部沿周向均匀设置若干个云台固定架20，云台固定架20上安装有三轴电子云台30，三轴电子云台30上安装有数码相机40。中央承载架10的外侧上部和下部沿周向设置有LED照明系统。云台控制模块12可控制单台电子云台30伺服机构，也可调整接口实现联动控制。相机同步曝光控制模块13连接并控制多台数码相机40同步曝光，一次性采集单位深度数字影像。电池仓11内配置有分别为电子云台30、LED照明系统和相机同步曝光控制模块13供电的三组可充电Lipo电池。电源管理模块包括云台控制模块电源管理模块14、照明电源管理模块15、曝光控制模块电源管理模块16，这三组电源管理模块分别与三组可充电电源连接，对应为电子云台30、LED照明系统和相机同步曝光控制模块13提供稳定的工作电压。

本实用新型的竖井倾斜摄影装置可应用于地下开挖工程竖井200，包括勘探竖井、通风排烟竖井、矿山竖井、电气竖井等。将中央承载架10、电子云台30、数码相机40、控制系统等机构放置于竖井200垂向轴线，通过LED照明系统照射井壁，控制数码相机40同步曝光一次性采集单位深度数字影像，沿竖井200垂向轴线移动至下一采集点循环作业采集竖井200数字影像，提高竖井200数字影像采集工作效率，保证数字影像质量，为后期竖井200三维影像重建提供必要条件。

进一步优化，本实施例中，云台固定架20沿中央承载架10周向均匀布置4～8个，每个云台固定架20上对应安装一个电子云台30，电子云台30通过云台挂载板31与云台固定架20连接，每个电子云台30上对应安装一个数码相机40。

进一步优化，本实施例中，中央承载架10的顶端安装有盖板60，盖板60上安装有一组动滑轮组，动滑轮组包括第一动滑轮61和第二动滑轮62。竖井200口设有井口吊臂70，井口吊臂70上安装有一组定滑轮组，定滑轮组包括第一定滑轮71和第二定滑轮72，井口吊臂70的一端设有吊臂固定架73。竖井倾斜摄影装置还包括线轴90和钢丝绳80，线轴90设置于竖井200外、位于井口吊臂70的另一端，钢丝绳80的一端固定连接于井口吊臂70的吊臂固定架73上，另一端依次穿过第一定滑轮71、第一动滑轮61、第二动滑轮62、第二定滑轮72后缠绕于线轴90上。通过收放线轴90端的钢丝绳80以实现中央承载架10的升降。

进一步优化，本实施例中，LED照明系统包括沿中央承载架10周向均匀安装的高流明LED灯珠50，LED灯珠50流明值需大于3000LM。

进一步优化，本实施例中，中央承载架10的内部还集成安装有散热风扇17。

上述竖井倾斜摄影装置的采集方法，参见图4-5，包括以下步骤：

(1)安装竖井倾斜摄影装置并启动，完成电子云台30自检。

(2)将竖井倾斜摄影装置布置于竖井200底面形心处，重置电子云台30，调平数码相机40主光轴。

(3)标记竖井200N方向，将①号数码相机40对应的轴线指示线对准N方向。

(4)控制数码相机40快门同步曝光采集井壁数字影像。

(5)计算装置数字影像采集曝光点垂向间距ΔH，沿垂直向提升装置至下一曝光点采集。曝光点垂向间距ΔH按下式计算：

式中：ΔH-曝光点垂向间距(m)。

δ-垂向三维影像保证系数，建议0.75≤δ＜1。

d-竖井200直径(m)。

l-中央承载架10径向相机水平间距(m)。

β-相机镜头垂直视角(°)，相机镜头垂直视角β按下式计算：

式中：β-相机镜头垂直视角(°)。

EFL-镜头焦距(mm)。

d-竖井200直径(m)。

l-中央承载架10径向相机水平间距(m)。

h-相机感光元件CCD高(mm)。

α-数码相机40镜头视角参数(FOV)值(°)。

以下为本实用新型竖井倾斜摄影装置的采集方法的具体实施案例：

某基岩滑坡采用截面3m×3m抗滑桩治理措施，先期开挖3m×3m竖井200，后下入抗滑桩钢筋，最终采用C30混凝土浇筑抗滑桩。为查明滑带深度及嵌入端岩体质量，需进行竖井200工程地质编录，因岩体结构破碎，人员下井编录安全风险较高，采用本实用新型装置进行竖井200井壁数字影像采集后进行三维实景影像解译编录。具体操作如下：

(1)展开井口吊臂70，将井口吊臂70居中放置于井口锁口混凝土面上；

(2)将云台挂载板31插入中央承载架10上的云台固定架20；

(3)将电子云台30固定丝扣对准云台挂载板31丝扣旋紧固定卡扣，连接电子云台30供电线至电源管理模块供电口，连接电子云台30姿态线和视频线至云台GCU模块接口；

(4)连接数码相机40快门线至数码相机同步曝光控制模块13；

(5)将电源装入中央承载架10电池仓11内，连接电源供电线；

(6)安装数码相机40至电子云台30并启动相机；

(7)将钢丝绳80按照绕第一定滑轮71、第一动滑轮61、第二动滑轮62、第二定滑轮72顺序连接滑轮，并最终固定在吊臂固定架73；

(8)转动井口吊臂70调整①号相机光轴方向朝向正北；

(9)启动云台控制模块电源管理模块14开关、照明电源管理模块15开关、曝光控制器电源管理模块开关和散热风扇17；

(10)根据曝光点垂向间距ΔH公式计算曝光间距所需线轴90放线长度；

(11)从上至下吊放采集装置采集井壁影像直至井底，最终完成数字影像采集。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims

1.一种竖井倾斜摄影装置，其特征在于，所述竖井倾斜摄影装置包括中央承载架，所述中央承载架的内部集成电池仓、电源管理模块、云台控制模块、相机同步曝光控制模块；所述中央承载架的外侧中部沿周向均匀设置若干个云台固定架，所述云台固定架上安装有电子云台，所述电子云台上安装有数码相机；所述中央承载架的外侧上部和下部沿周向设置有LED照明系统；所述云台控制模块连接并控制所述电子云台，所述相机同步曝光控制模块连接并控制所述数码相机，所述电池仓内配置有分别为电子云台、LED照明系统和相机同步曝光控制模块供电的三组可充电电源，所述电源管理模块包括云台控制模块电源管理模块、照明电源管理模块、曝光控制模块电源管理模块，这三组电源管理模块分别与三组可充电电源连接，对应为电子云台、LED照明系统和相机同步曝光控制模块提供稳定的工作电压。

2.根据权利要求1所述的竖井倾斜摄影装置，其特征在于，所述云台固定架沿所述中央承载架周向均匀布置4～8个，每个云台固定架上对应安装一个电子云台和一个数码相机。

3.根据权利要求1所述的竖井倾斜摄影装置，其特征在于，所述中央承载架的顶端安装有盖板，所述盖板上安装有一组动滑轮组，所述动滑轮组包括第一动滑轮和第二动滑轮；竖井口设有井口吊臂，所述井口吊臂上安装有一组定滑轮组，所述定滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮，井口吊臂的一端设有吊臂固定架；所述竖井倾斜摄影装置还包括线轴和钢丝绳，所述线轴设置于竖井外、位于所述井口吊臂的另一端，所述钢丝绳的一端固定连接于所述井口吊臂的吊臂固定架上，另一端依次穿过所述第一定滑轮、第一动滑轮、第二动滑轮、第二定滑轮后缠绕于所述线轴上。

4.根据权利要求1所述的竖井倾斜摄影装置，其特征在于，所述LED照明系统包括沿所述中央承载架周向均匀安装的高流明LED灯珠。

5.根据权利要求1所述的竖井倾斜摄影装置，其特征在于，所述中央承载架的内部还集成安装有散热风扇。