CN219299207U - 一种连续测量钻孔钻进深度的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种连续测量钻孔钻进深度的设备，其包括：推杆，所述推杆的一端设有成像探头，所述推杆的另一端固定有传感器，所述传感器远离所述推杆的一侧连接电缆；深度计数装置，所述深度计数装置包括至少两个滑轮，两个所述滑轮之间形成线槽，所述电缆穿过所述线槽，所述深度计数装置还包括光电编码器；主控制器，主控制器连接所述深度计数装置，主控制器用于接收所述光电编码器的脉冲信号，并根据所述脉冲信号和所述滑轮的直径计算所述推杆钻进的深度。本实用新型涉及的一种连续测量钻孔钻进深度的设备，克服了推杆推进过程中的震动或者抖动等不确定性因素给测量精度造成的不利影响，实现了推杆推进深度的连续准确测量，提高了测量精度。

Description

一种连续测量钻孔钻进深度的设备

技术领域

本实用新型涉及钻孔勘探技术领域，特别涉及一种连续测量钻孔钻进深度的设备。

背景技术

目前，钻孔勘探是工程勘察中最直接的一种勘察手段，也是最为传统的勘察手段。借助勘探钻孔，利用光学全景摄像-图像展开拼接技术，可形成完整的钻孔全孔壁平面展开图，直观观测地层的岩性和完整性，可以定量分析地层裂隙和结构面的产状等特性要素。在此过程中，准确连续地测量当前图像帧所处的深度对图像拼接成像和定位缺陷的深度位置至关重要。

相关技术中，一般是通过测量刚性钻杆的推进深度来确定当前图像帧所处的深度，但是由于钻杆在推进的过程中会发生震动或者抖动等不确定性因素，导致测量精度不够。

因此，有必要设计一种新的连续测量钻孔钻进深度的设备，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种连续测量钻孔钻进深度的设备，以解决相关技术中钻杆在推进的过程中会发生震动或者抖动等不确定性因素，导致测量精度不够的问题。

第一方面，提供了一种连续测量钻孔钻进深度的设备，其包括：推杆，所述推杆的一端设有成像探头，所述推杆的另一端固定有传感器，所述传感器远离所述推杆的一侧连接电缆；深度计数装置，所述深度计数装置包括至少两个滑轮，两个所述滑轮之间形成线槽，所述电缆穿过所述线槽，所述深度计数装置还包括光电编码器；主控制器，所述主控制器连接所述深度计数装置，所述主控制器用于接收所述光电编码器的脉冲信号，并根据所述脉冲信号和所述滑轮的直径计算所述推杆钻进的深度。

一些实施例中，所述电缆的端部安装有连接部件，所述连接部件与所述推杆连接，且所述连接部件设有所述传感器，所述传感器用于检测所述连接部件与所述推杆的连接状态，所述传感器与所述主控制器信号连接。

一些实施例中，所述设备还包括线盘，所述电缆远离所述推杆的一端盘绕于所述线盘，且所述电缆通过所述线盘上的滑环连接至所述主控制器；所述电缆与所述传感器电性连接。

一些实施例中，所述设备还包括挂设于所述电缆的拉紧结构，所述拉紧结构设于所述深度计数装置远离所述推杆的一侧。

一些实施例中，所述深度计数装置还包括固定架，所述固定架安装有滚轮，所述滚轮位于所述固定架靠近所述推杆的一侧，且所述滚轮抵压于所述电缆的上方。

一些实施例中，所述设备还包括同步连接线，所述同步连接线的一端连接所述成像探头，另一端连接所述主控制器。

一些实施例中，所述主控制器包括：计数模块，所述计数模块用于自动计数当前推杆的序号并记录当前时间；判断模块，所述判断模块与所述计数模块信号连接，所述判断模块用于判断根据脉冲信号计算得到的钻进深度与根据推杆的总根数计算得到的钻进深度之间的误差是否超过设定值，若是，则输出警示信号。

一些实施例中，所述主控制器还包括深度修正模块，所述深度修正模块用于将所述推杆钻进的深度修正为当前推杆的总长度。

一些实施例中，所述设备还包括钻头动力平台，所述钻头动力平台与所述推杆连接，所述钻头动力平台用于为所述推杆提供驱动力。

一些实施例中，所述成像探头包括摄像机和成像模块，所述成像模块与所述摄像机信号连接。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括：

本实用新型实施例提供了一种连续测量钻孔钻进深度的设备，由于推杆连接了电缆，且电缆夹设在深度计数装置的两个滑轮之间，当电缆跟随推杆钻进时，电缆会带动两个滑轮转动，通过输出的光点编码器的脉冲信号以及滑轮的直径可以进行推杆推进深度的连续测量，将连续测量刚性推杆的推进深度转化为循环测量柔性电缆的行进距离，克服了推杆推进过程中的震动或者抖动等不确定性因素给测量精度造成的不利影响，因此，实现了推杆推进深度的连续准确测量，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种连续测量钻孔钻进深度的设备的结构示意图。

图中：

1、推杆；11、成像探头；2、电缆；

3、深度计数装置；31、滑轮；32、固定架；33、滚轮；

4、主控制器；5、传感器；6、线盘；8、钻头动力平台。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种连续测量钻孔钻进深度的设备，其能解决相关技术中钻杆在推进的过程中会发生震动或者抖动等不确定性因素，导致测量精度不够的问题。

参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种连续测量钻孔钻进深度的设备，其可以包括：推杆1，所述推杆1的一端可以设有成像探头11，成像探头11可以对钻孔的全孔壁进行拍摄，所述推杆1的另一端可以固定有传感器5，传感器5远离所述推杆1的一侧连接有电缆2，使得推杆1在推进的过程中可以带着电缆2同步前进；深度计数装置3，所述深度计数装置3可以包括至少两个滑轮31，两个所述滑轮31夹设于所述电缆2的相对两侧，其中，两个所述滑轮31之间可以形成线槽，电缆2穿过线槽，当电缆2跟随推杆1前进时，电缆2可以带着滑轮31同步转动，所述深度计数装置3还可以包括光电编码器，光电编码器可以发出脉冲信号，光电编码器光栅衍射原理实现位移-数字变换，通过光电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲数字量每转一圈，输出一个脉冲信号；以及主控制器4，所述主控制器4连接所述深度计数装置3，所述主控制器4用于接收所述光电编码器的脉冲信号，并根据所述脉冲信号和所述滑轮31的直径计算所述推杆1钻进的深度。其中，推杆1可以为钻杆，也可以为其他杆件。

本实施例中，由于推杆1连接了电缆2，且电缆2夹设在深度计数装置3的两个滑轮31之间，当电缆2跟随推杆1钻进时，电缆2会带动两个滑轮31转动，通过输出的光点编码器的脉冲信号以及滑轮31的直径可以进行推杆1推进深度的连续测量，也即脉冲信号的数量乘以滑轮31的圆周长即为推杆1推进的深度，将连续测量刚性推杆1的推进深度转化为循环测量柔性电缆2的行进距离，克服了推杆1推进过程中的震动或者抖动等不确定性因素给测量精度造成的不利影响，因此，实现了推杆1推进深度的连续准确测量，提高了测量精度，且测量装置结构简单。

在一些实施例中，参见图1所示，所述电缆2的端部可以安装有连接部件，所述连接部件与所述推杆1连接，其中，连接部件可以通过螺纹与推杆1连接，也可以通过螺栓等其他方式与推杆1连接，当然，在其他实施例中，当钻孔深度较浅时，电缆2也可以直接与推杆1连接，且所述连接部件可以设有传感器5，所述传感器5用于检测所述连接部件与所述推杆1的连接状态，所述传感器5与所述主控制器4信号连接；传感器5可以具有磁感应限位开关，磁感应限位开关能够输出开关量信号给主控制器4，主控器制接收到开关量信号高电平，则启动或继续深度计数进程，否则停止深度计数进程。

在一些选的实施例中，参见图1所示，所述设备还可以包括线盘6，所述电缆2远离所述推杆1的一端可以盘绕于所述线盘6，使电缆2具有足够的长度跟随推杆1钻进，且所述电缆2可以通过所述线盘6上的滑环连接至所述主控制器4，使电缆2与主控制器4信号连通；并且所述电缆2与所述传感器5电性连接，如此设置，通过电缆2和主控制器4可以为传感器5供电，并且传感器5感应的信号可以通过电缆2传送至主控制器4。

进一步，所述设备还可以包括挂设于所述电缆2的拉紧结构，所述拉紧结构设于所述深度计数装置3远离所述推杆1的一侧，通过在电缆2上挂设拉紧结构，可以将深度计数装置3与推杆1之间的电缆2绷紧，在整个测量过程中电缆2维持在绷紧状态，以达到深度测量精度的要求。

优选的，参见图1所示，所述深度计数装置3还可以包括固定架32，其中，滑轮31可以安装于固定架32上，所述固定架32还可以安装有滚轮33，所述滚轮33位于所述固定架32靠近所述推杆1的一侧，且所述滚轮33抵压于所述电缆2的上方，通过滚轮33压在电缆2上，进一步保证了电缆2穿过两个滑轮31后处于紧绷的状态。

在一些实施例中，参见图1所示，所述设备还可以包括同步连接线，所述同步连接线的一端连接所述成像探头11的接口，另一端连接所述主控制器4的同步接口，通过同步连接线将主控制器4与成像探头11的启动时间对准到同一个时间点，实现两者时钟同步，通过此功能将主控制器4内存储的探头深度数据与成像探头11内存储的视频图像帧数据和角度等数据建立起准确的对应关系。本实施例中，通过时钟同步技术实现了无缆存储式孔内摄像技术与孔外测深技术的同步，有利于实现钻孔全孔壁成像和孔内产状的准确定位和解算。

在一些可选的实施例中，当前推杆1推进到底部后，可以将推杆1与电缆2断开连接，并增加新的推杆1继续测量。所述主控制器4可以包括：计数模块，所述计数模块用于自动计数当前推杆1的序号并记录当前时间，每增加一根推杆1，传感器5就会发出一个信号给计数模块，计数模块便会自动计数；以及判断模块，所述判断模块可以与所述计数模块信号连接，所述判断模块用于判断根据脉冲信号计算得到的钻进深度与根据推杆1的总根数计算得到的钻进深度之间的误差是否超过设定值，若是，则输出警示信号，使主控制器4发出警示；有利于时刻判断计算得到的钻进深度是否正常。其中，根据脉冲信号计算得到的钻进深度为脉冲信号的数量乘以滑轮31的圆周长，根据推杆1的总根数计算得到的钻进深度为总根数乘以每根推杆1的长度，误差的产生会有如下情况：电缆2没有绷直、电缆2的打滑，每次拆卸传感器5后再安装上去后的累计误差和光电编码器连续测量过程中的累计误差影响等等。

进一步，所述主控制器4还可以包括深度修正模块，所述深度修正模块用于将所述推杆1钻进的深度修正为当前推杆1的总长度；当两者误差超过设定值时，若需要对自动测量的深度进行修正，可以按下主控制器4的“深度修正”键，深度修正模块可以自动对推杆1钻进的深度进行修正，以消除测量深度累计误差。本实施例以实际推杆1的推进数量和长度来校准测量深度，消除了光电编码技术连续测量过程中的累计误差影响，保证了连续测量精度。

参见图1所示，所述设备还可以包括钻头动力平台8，所述钻头动力平台8与所述推杆1连接，所述钻头动力平台8用于为所述推杆1提供驱动力，自动驱动推杆1向前钻进。

优选的，所述成像探头11可以包括摄像机和成像模块，所述成像模块与所述摄像机信号连接。摄像机可以对钻孔内的全景进行拍摄，成像模块可以对拍摄的图像进行存储成像，实现无缆存储式孔内摄像。要获得完整清晰的全孔壁成像图，成像探头11内置的摄像机摄像帧率通常不低于25帧/秒，相应地孔外连续测量推杆1推进深度的刷新频率应不低于50次，传统的计数推进所使用的推杆1数量与推杆1长度的测深方法不能满足刷新率的要求。

本申请将光电编码测深技术与光学全景摄像-图像展开拼接技术相结合，可形成完整的钻孔全孔壁平面展开图，直观观测地层的岩性和完整性。对于垂直孔和较浅的水平倾斜孔，探头可通过自重或人工推进的方式或钻头推进的方式在孔内行进，成像探头11——光电编码器——主控制器4可通过信号电缆2连接成整体，成像探头11所处的深度可通过测量信号电缆2的下放长度来确定。而对于长度超过300m的近水平孔，人工难以将成像探头11送到钻孔底部，可以借助钻机推杆1来推送成像探头11，采用无缆存储式孔内摄像技术+孔外同步测深技术来实现全孔壁成像。

本实施例的测量方法可以包括以下步骤：

步骤1，安装推杆1与连接部件：将连接部件通过螺纹安装在推杆1的尾部，其中，连接部件连接电缆2的一端，电缆2的另一端通过深度计数装置3的滑轮31后盘绕在线盘6上，通过线盘6上的滑环连接到主控制器4的信号接口。连接部件与推杆1连接紧密后，其上的磁感应限位开关输出开关量信号给主控制器4，主控制器4接收到此信号高电平，则启动或继续深度计数进程，否则停止深度计数进程。

步骤2，连接深度计数装置3：深度计数装置3通过深度连接线连接到主控制器4的深度接口，主控制器4通过深度计数装置3输出的光电编码脉冲信号和滑轮31的直径进行推杆1推进深度的连续测量。

步骤3，与成像探头11时钟同步：同步连接线的一端接主控制器4同步接口，一端接成像探头11的接口，将两者的启动时间对准到同一个时间点。通过此功能将主控制器4内存储的探头深度数据与探头内存储的视频图像帧数据和角度等数据建立起准确的对应关系。

步骤4，绷紧用于测量深度的电缆2：在推杆1将成像探头11往孔内推进前，通过调节线盘6自动放线阻尼或人工控制的方式将通过滑轮31的电缆2绷紧，并在整个测量过程中维持在绷紧状态，以达到深度测量精度的要求。

步骤5，切换推杆1：当前推杆1推进到底部后，断开磁限位开关，输出低电平，主控制器4暂停光电脉冲计数。拆卸下连接部件，人工回收或线盘6自动回收电缆2。新增加的推杆1安装好后，重新接上连接部件，开始新加推杆1的推进深度连续测量过程。通过接近开关信号来自动控制推杆1换接过程中的深度连续计数测量，简化了测量过程，保证了测量精度。

步骤6，误差修正：每增加一根推杆1，主控制器4自动计数当前推杆1序号并记录当前时间，显示当前推杆1总根数、总长度和深度计数装置3测量的当前总深度。当两者误差超过设定值时，主控制器4发出警示，若需要对自动测量的深度进行修正，按下主控制器4的“深度修正”键，自动按推杆1总长度对自动测量深度进行修正，以消除测量深度累计误差。

步骤7，结束测量：成像探头11推进到指定深度后，按下主控制器4上的“结束测量”键，停止工作，将当前钻孔深度数据以启动时间作为文件名保存。

步骤8，导出数据：测量结束后，通过USB线将主控制器4的USB接口与PC机的USB口连接，找到当前钻孔深度数据文件，拷贝到PC机上，与成像探头11内保存的数据文件一起，用于图像拼接与视频浏览分析等。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于，其包括：

推杆(1)，所述推杆(1)的一端设有成像探头(11)，所述推杆(1)的另一端固定有传感器(5)，所述传感器(5)远离所述推杆(1)的一侧连接电缆(2)；

深度计数装置(3)，所述深度计数装置(3)包括至少两个滑轮(31)，两个所述滑轮(31)之间形成线槽，所述电缆(2)穿过所述线槽，所述深度计数装置(3)还包括光电编码器；

主控制器(4)，所述主控制器(4)连接所述深度计数装置(3)，所述主控制器(4)用于接收所述光电编码器的脉冲信号，并根据所述脉冲信号和所述滑轮(31)的直径计算所述推杆(1)钻进的深度。

2.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述电缆(2)的端部安装有连接部件，所述连接部件与所述推杆(1)连接，且所述连接部件设有所述传感器(5)，所述传感器(5)用于检测所述连接部件与所述推杆(1)的连接状态，所述传感器(5)与所述主控制器(4)信号连接。

3.如权利要求2所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述设备还包括线盘(6)，所述电缆(2)远离所述推杆(1)的一端盘绕于所述线盘(6)，且所述电缆(2)通过所述线盘(6)上的滑环连接至所述主控制器(4)；

所述电缆(2)与所述传感器(5)电性连接。

4.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述设备还包括挂设于所述电缆(2)的拉紧结构，所述拉紧结构设于所述深度计数装置(3)远离所述推杆(1)的一侧。

5.如权利要求4所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述深度计数装置(3)还包括固定架(32)，所述固定架(32)安装有滚轮(33)，所述滚轮(33)位于所述固定架(32)靠近所述推杆(1)的一侧，且所述滚轮(33)抵压于所述电缆(2)的上方。

6.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述设备还包括同步连接线，所述同步连接线的一端连接所述成像探头(11)，另一端连接所述主控制器(4)。

7.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于，所述主控制器(4)包括：

计数模块，所述计数模块用于自动计数当前推杆(1)的序号并记录当前时间；

判断模块，所述判断模块与所述计数模块信号连接，所述判断模块用于判断根据脉冲信号计算得到的钻进深度与根据推杆(1)的总根数计算得到的钻进深度之间的误差是否超过设定值，若是，则输出警示信号。

8.如权利要求7所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述主控制器(4)还包括深度修正模块，所述深度修正模块用于将所述推杆(1)钻进的深度修正为当前推杆(1)的总长度。

9.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述设备还包括钻头动力平台(8)，所述钻头动力平台(8)与所述推杆(1)连接，所述钻头动力平台(8)用于为所述推杆(1)提供驱动力。

10.如权利要求1所述的连续测量钻孔钻进深度的设备，其特征在于：

所述成像探头(11)包括摄像机和成像模块，所述成像模块与所述摄像机信号连接。

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