一種智能鉆孔電視成像儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種智能鉆孔電視成像儀，主要由主控機、下井探頭、下井電纜、絞車、輪轂、步進電機、深度計數器及三腳架組成。本發明的主控機負責圖像拼接、視頻、深度、方位角等信息采集存儲；下井電纜給探頭輸送電源，傳輸控制指令、視頻、角度等；下井探頭用來拍攝圖片、視頻，記錄井下方位角并將信息通過電纜傳送至工控計算機；深度計數器記錄探頭下井深度；步進電機用來控制探頭勻速上升與下降。本發明采用開放式鏡頭，直接置于水中，前方無玻璃罩，拍取井壁圖像更清晰，色彩還原更真實，采用組合式光源，可同時觀測井壁和井下情況；采用獨特的步進電機與深度計數的輪轂裝置，能勻速下放與提升探頭，圖像完整拼接；引入電子巖芯庫軟件，建立電子巖芯檔案。
【專利說明】一種智能鉆孔電視成像儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能鉆孔電視成像儀，屬于地球物理勘探設備，適用于工程地質、水文地質、地質找礦、巖土工程、礦山等部門；適用于垂直孔、水平孔和傾斜孔(俯角、仰角)，錨索(桿)孔、地質鉆孔和混凝土鉆孔等各類鉆孔。形成數字化鉆孔全景圖片、視頻，最終匯總成數字巖芯庫，永久保存數據。本發明特別適合于無法取得實際巖芯的破碎帶地層，用于各類鉆孔內觀察孔壁情況，觀測鉆孔中地質體的各種特征及細微構造，如地層巖性、巖石結構、斷層、裂隙、夾層、巖溶，礦體礦厚度、傾向和傾角、地下管道裂隙及破碎、斷裂位置、長度、寬度走向及井下落物、濾水管孔堵塞及流砂位置等等。
【背景技術】
[0002]在工程地質、水文地質、地質找礦、巖土工程、礦山開采等的工作中，大都需要通過采取巖芯來獲取較準確的地質資料。若遇地質狀況復雜，鉆機打孔過程中往往取芯差、以至于工程人員無法根據所取巖芯準確獲取地層的巖性、溶蝕程度、裂隙發育情況、構造發育情況等信息。為解決此類問題，市面上已開發出智能鉆孔電視成像儀。但此類智能鉆孔電視成像儀由于光源設計不合理、光源亮度的不足；鏡頭玻璃保護罩起霧；手動下放探頭造成的深度誤差與圖像拼接不精確等因素，使取得的圖像資料不夠清晰，圖像色彩失真，圖像分辨率不夠，影響鉆孔資料的解析，影響勘測結果的準確性；同時此類孔內電視探頭未能兼備孔內錄像和全孔壁成像兩種模式，給現場資料測取帶來很大的局限性；最后此類鉆孔電視成像儀檢測到的的圖像、視頻等數字資料未能形成電子巖心庫，不便于鉆孔電子資料的瀏覽、存檔、檢索，給后續工作人員和研究人員造成不便。
【發明內容】
[0003]為提高智能鉆孔電視成像儀獲取孔內錄像、全孔壁圖像的清晰度和色彩真實度；消除人工收放探頭造成的圖像深度誤差及圖像拼接的精準度；以及方便后續人員查閱和檢索鉆孔電子巖芯庫資料。本發明的目的在于提供一種新型智能鉆孔電視成像儀:采用開放式鏡頭，前照與邊照組合形式的360度可調光源，步進電機勻速下放和提升探頭等方法，大大提高了鉆孔成像資料清晰度、分辨率及色彩真實度，同時研發出配套軟件管理電子巖芯，成立電子巖芯庫。
[0004]本發明的目的是通過下述技術方案來實現的，具體的技術方案是:一種智能鉆孔電視成像儀，主要由主控機(工控計算機主機)、下井探頭、下井電纜、絞車、輪轂、步進電機、深度計數器及三腳架組成，其特征在于:輪轂設置在三角架上；輪轂的前后兩端分別設有一對壓線輪；輪轂的上端設有深度計數輪和深度計數器；輪轂的下端設有電機傳動輪和步進電機；輪轂上的深度計數器接口、步進電機接口與主控機對應的接口相連接；主控機上的電源接口通過電纜線連接直流電源；絞車一端接口通過視頻電纜接至主控機視頻接口 ；絞車上纏繞下井電纜；下井電纜依次通過前端壓線輪、電機傳動輪、深度計數輪、后端壓線輪的卡槽后連接下井探頭。[0005]本發明的主控機負責圖像拼接、視頻、深度、方位角等信息采集存儲；下井電纜輸送電源、傳輸控制指令、視頻、角度等；下井探頭用來拍攝圖片、視頻，記錄井下方位角并將信息通過電纜傳送至工控計算機；深度計數器記錄探頭下井深度；步進電機用來控制探頭勻速上升與下降。
[0006]本發明主要針對下井探頭，下井方式，數據采集與處理軟件進行改良。
[0007]下井探頭改良方案:傳統的模式只有前照燈，無邊照燈。本發明采用開放式鏡頭，探頭前端摒棄防水罩，鏡頭采用特殊防水工藝，鏡頭直接浸于水中。有效解決了玻璃防水罩起霧、容易被井壁刮傷等弊端；此外鏡頭直接浸于水中拍攝的井壁圖像質量遠遠優于帶防水罩鏡頭(經過防水罩多次折射圖像質量下降)獲取的圖像。探頭前端采用邊照光源與前照光源組成模式，光線在孔內照射更均勻，且可同時照亮孔壁與孔下1-2米，便于孔壁成像、與孔下攝像。
[0008]下井方式改良方案:傳統的下井方式采用手動下放，無電機。本發明采用步進電機勻速下放，電機速度可控，勻速下放鏡頭抖動更小，孔壁圖像拼接平滑，無馬賽克等現象；改變電纜在輪轂的繞線方向稍作改動，即可兼容手工下放探頭模式。
[0009]數據采集與處理軟件改良方案:由于無防水玻璃罩，鏡頭可拍攝孔壁和孔下情況，數據采集軟件支持鉆孔視頻錄像和孔壁拼圖兩種模式，而傳統帶防水罩鏡頭不支持孔下錄像模式。數據處理方面開發出電子巖芯庫軟件，便于存儲、檢索，為后續工程與科研人員提供便利。
[0010]本發明采用兩對壓線輪，后端一對壓線輪可捋順電纜，將電纜壓平，防止電纜扭圈，前端一對壓線輪可捋順電纜，確保探頭垂直下放，同時壓線輪帶松緊調節旋鈕，可調節電纜與輪轂線槽的摩擦力，深孔檢測時防止電纜打滑，避免深度計數誤差。
[0011]本發明主要具有以下優點:①采用開放式鏡頭17，鏡頭采用直接置于水中，前方無玻璃罩，拍攝的井壁圖像未經過玻璃罩多次折射，攝像頭直接拍取井壁圖像更清晰，色彩還原度更真實；②鏡頭結構可防水、防霧；③采用組合式光源，邊照燈15與前照燈16組合模式，光線更均勻，可同時觀測井壁和井下情況；④采用步進電機6勻速下放與提升探頭5，探頭更平穩，圖像完美拼接，無馬賽克；⑤采用獨特的步進電機與深度計數的輪轂裝置，弓丨入電子巖芯庫軟件，建立電子巖芯檔案，方便后續工程人員與科研人員檢索。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明結構示意圖；
圖2為步進電機與深度計數裝置示意圖；
圖3為開放式鏡頭及組合光源示意圖。
[0013]圖中:1、主控機；2、電纜；3、絞車；4、三腳架；5、探頭；6、步進電機；7、深度計數器；8、輪轂；9、電機傳動輪；10、深度計數輪；11、固定柱；12、后端一對壓線輪；13、前端一對壓線輪；14、探頭尾部電纜連接頭；15、邊照燈；16、前照燈；17、開放式鏡頭；18、大孔徑鉆孔加強邊照燈源；19、主控機視頻接口 ；20、絞車接口 ；21、電源接口 ；22、深度計數器接口 ；23、步進電機接口 ；24、下井電纜。
【具體實施方式】[0014]如圖1、圖2、圖3所示，本發明主要由主控機1、下井探頭5、下井電纜24、鉸車3、輪轂8、步進電機6和電機傳動輪9、深度計數器7和深度計數輪10、前后壓線輪13、12及三角架4組成。
[0015]系統工作前，將三腳架4置于被檢測鉆孔正上方，連接下井探頭5與電纜尾部接頭，并用配套扳手鎖緊(防水)，絞車電纜2按照圖1中繞線方式繞過輪轂8，主控機I電源接口 21連接12V直流電源；連接輪轂8上深度計數器接口 22、步進電機接口 23與主控機I上對應的22、23接口 ；絞車一端接口 20通過視頻電纜接至主控機視頻接口 19，下井電纜24依次通過前端壓線輪13、電機傳動輪9、深度計數輪10、后端壓線輪12的卡槽后連接下井探頭5 ;調整三腳架4高低、與輪轂8方位，使探頭5在鉆孔內居中。
[0016]數據采集:打開主控機I面板上的主機電源、步進電機電源,啟動主控機數據采集軟件，通過調節電機上升或下降使探頭5處于起始檢測深度，調整探頭5的邊照燈15與前照燈16光源強度，調整攝像機亮度、對比度使鏡頭17拍攝處于最佳狀態，設置好相關工程參數與系統參數后，啟動開始采集即可采集全孔壁圖像、視頻資料。
[0017]數據處理:使用配套智能鉆孔電視成像儀數據分析軟件進行巖性分析，解釋鉆孔產狀、裂縫、傾角等地質情況。同一個工程項目所有鉆孔電視資料通過配套巖芯庫軟件統一管理。
【權利要求】
1.一種智能鉆孔電視成像儀，主要由主控機、下井探頭、下井電纜、絞車、輪轂、步進電機、深度計數器及三腳架組成，其特征在于:輪轂設置在三角架上；輪轂的前后兩端分別設有一對壓線輪；輪轂的上端設有深度計數輪和深度計數器；輪轂的下端設有電機傳動輪和步進電機；輪轂上的深度計數器接口、步進電機接口與主控機對應的接口相連接；主控機上的電源接口通過電纜線連接直流電源；絞車一端接口通過視頻電纜接至主控機視頻接口 ；絞車上纏繞下井電纜；下井電纜依次通過前端壓線輪、電機傳動輪、深度計數輪、后端壓線輪的卡槽后連接下井探頭。
2.根據權利要求1所述的智能鉆孔電視成像儀，其特征在于:所述的下井探頭采用開放式鏡頭，探頭前端摒棄防水罩。
3.根據權利要求1或2所述的智能鉆孔電視成像儀，其特征在于:所述的下井探頭的探頭前端采用邊照光源與前照光源組成模式。
4.根據權利要求1所述的智能鉆孔電視成像儀，其特征在于:下井探頭采用步進電機進行勻速下放和提升。
5.根據權利要求1所述的智能鉆孔電視成像儀，其特征在于:采用具有步進電機與深度計數及兩對壓線輪的輪轂裝置。
6.根據權利要求1所述的智能鉆孔電視成像儀，其特征在于:主控機的數據采集軟件支持鉆孔視頻錄象和孔壁拼圖兩種模式。
【文檔編號】E21B47/002GK103628861SQ201310657144
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】王槐仁, 徐義賢, 陳松, 曹偉良, 王志敏, 王浩明 申請人:岳陽奧成科技有限公司