CN103711484B - 钻孔成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种成像装置。本发明所要解决的技术问题是提供一种钻孔成像装置,该装置能够利用内置三维罗盘的钻孔成像仪探头对钻孔形成全景摄像,获得连续完整的钻孔孔壁裂隙平面展开图和三维柱状图,提高测得的钻孔裂隙空间产状的准确性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:钻孔成像装置,包括钻孔成像仪主机、钻孔成像仪探头、深度计数器、探头推杆、居中器及数据处理器,钻孔成像仪探头内设有三维罗盘,所述钻孔成像仪主机与深度计数器及数据处理器相连,钻孔成像仪探头的顶部设有居中器,钻孔成像仪探头的底部设置有探头推杆,钻孔成像仪探头与深度计数器相连。本发明可实现全景摄像,适用于探测钻孔内裂隙空间产状。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像装置,尤其是涉及一种可探测钻孔内裂隙空间产状的钻孔成像装置。
背景技术
随着我国经济和科学技术的飞速发展,对能源特别是煤炭、石油和天然气的需求也日渐增长。近10年来,中国煤炭的生产和消费量呈持续快速增加趋势,是世界第一煤炭生产和消费大国。然而,我国煤矿地质条件极其复杂,煤矿地应力高,变化梯度大,瓦斯含量高且透气性差,煤与瓦斯突出严重,开采难度大,重特大事故特别是瓦斯突出事故尚未得到有效遏制,煤矿安全生产问题突出。
瓦斯突出与瓦斯在煤层孔隙或裂隙中的流动密切相关,而煤岩体裂隙的空间产状对研究瓦斯在煤层中的流动规律至关重要。同时,石油和天然气(页岩气等)的开采与它们在岩层孔隙或裂隙中的渗透密切相关,而岩体中裂隙的空间产状对研究石油和天然气(页岩气等)在岩层中的渗透规律也至关重要。因此,可以通过获取裂隙空间产状来研究瓦斯、石油等在煤体或岩体中的流动(渗透)规律,进而提高煤炭、石油及天然气的生产率,并保证生产安全。
煤岩体中的裂隙场是瓦斯运移或渗流的主要通道,其几何及物理特性是瓦斯解吸、富集、运移的先决条件,裂隙场的演化发育情况将直接影响着煤岩体的渗透性以及瓦斯在破断煤岩体中的渗流情况。但是目前大量的研究工作主要集中在煤的渗透属性及瓦斯运移基本规律,并没有考虑工作面前方由于支撑压力变化和卸载效应导致的煤岩体高度破裂产生的复杂的裂隙网络对渗透性的影响,同时也无法从定量的角度评价该情况下煤层渗透性的变化情况。煤岩体结构在高应力强卸荷作用下如何演化以及如何控制岩体的力学行为,如何描述裂隙场的空间展布规律、揭示其迹长、开度等尺度关系、以实现对采动裂隙场更深层次的描述与建模都是亟待解决的问题。
为了探明工作面高强度开采条件下煤岩体裂隙网络分布特征及演化规律,考虑流-固耦合作用下煤层内瓦斯运移的机制以及采动裂隙作用下的瓦斯流动模型及其数值方法,进一步完善理论模型及测试技术,实现采动裂隙对煤岩体内瓦斯流动影响的研究,必须寻求一种能够测量煤岩体裂隙空间产状与分布的方法和技术。因此需要利用可探测孔内裂隙空间产状的钻孔成像装置,然而,目前在现场测量煤岩体裂隙采用的钻孔成像仪探头中不带三维罗盘,存在以下问题:
①在钻孔成像仪探头在向钻孔内推送过程中会发生旋转,会导致在视频图像数据后处理过程中每一帧图像展开成平面图时的剖线位置不一样,因此将每一帧平面展开图拼凑在一起时就会发生错位,得不到连续完整的钻孔孔壁裂隙平面展开图和三维柱状图。
②钻孔的方位角和倾角是打钻前人为确定的定值,而钻孔并非一条绝对的直线,其方位角和倾角也并非保持不变,钻孔可能会因为钻头弯曲或煤层地质条件等因素的影响而发生弯曲,且打钻时钻孔方位角和倾角跟预先设定的值必然存在一定偏差。该问题直接导致钻孔实际方位角和倾角值跟计算时采用的值存在较大的误差,最终导致测得的钻孔裂隙空间产状会有较大的误差。
因此,增强钻孔成像仪探头的拍摄技术和数据后处理软件技术手段,提高当前井下钻孔岩层或煤层物理几何参数监测手段的实用性和精确性是亟待解决的问题。
此外,在矿井施工过程中常会用到居中器,居中器可以将滚轮或其他相应主体部件扶正居中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻孔成像装置,该装置能够利用内置三维罗盘的钻孔成像仪探头对钻孔形成全景摄像,获得连续完整的钻孔孔壁裂隙平面展开图和三维柱状图,提高测得的钻孔裂隙空间产状的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:钻孔成像装置,包括钻孔成像仪主机、钻孔成像仪探头、深度计数器、探头推杆、居中器及数据处理器,钻孔成像仪探头内设有三维罗盘,所述钻孔成像仪主机与深度计数器及数据处理器相连,钻孔成像仪探头的顶部设有居中器,钻孔成像仪探头的底部设置有探头推杆,钻孔成像仪探头与深度计数器相连。
具体的,钻孔成像仪探头的底部也设有居中器。
作为上述技术方案的优选方案,所述居中器包括滚轮,滚轮的直径与钻孔的孔径相匹配。
具体的,还包括数据线,所述钻孔成像仪主机与深度计数器通过数据线相连。
具体的,深度计数器包括计数滑轮以及扶正线槽,数据线的一端连接在钻孔成像仪探头,其另一端依次穿过深度计数器的计数滑轮的切点以及扶正线槽,然后与钻孔成像仪主机连接。
进一步的,还包括测距线,测距线连接在钻孔成像仪探头与深度计数器之间。
具体的,所述钻孔成像仪主机包括图形显示模块、数据存储模块及主控制模块,主控制模块分别与图形显示模块及数据存储模块相连接。
具体的,所述钻孔成像仪主机包括电源模块,所述电源模块为蓄电池。
进一步的,本装置还包括充电器,所述充电器与电源模块相连。
优选的,所述钻孔成像仪主机还包括调光控制模块,所述调光控制模块与主控制模块相连接。
本发明的有益效果是:本发明的集成度高,内置三维罗盘的钻孔成像仪探头可实现全景摄像,自动准确记录钻孔方位角、倾角以及探头推送时相对于孔口处旋转的角度(滚角),清晰度高,能够自动准确校准深度,可对所有的观测孔全方位、全柱面观测成像。有效克服现有钻孔成像仪由于探头旋转或者钻孔方位角和倾角改变而无法利用后处理软件得到钻孔孔壁连续完整的裂隙产状和分布的弊端,同时大大改善井下试验设备安装以及试验视频图像数据采集的条件。本发明适用于探测钻孔内裂隙空间产状。
附图说明
图1是本发明钻孔成像装置在井下使用时的安装示意图;
图2是本发明钻孔成像装置的原理结构示意图;
图3是本发明钻孔成像装置的钻孔成像仪探头的结构示意图;
图4是钻孔成像仪探头中的三维罗盘的原理结构示意图;
图5是钻孔成像仪探头中的三维罗盘的测量原理的角度与坐标示意图;
图6是本发明的数据处理器处理图像数据的工作原理示意图;
图7是本发明的深度计数器的结构示意图;
其中,1为钻孔成像仪主机,2为钻孔成像仪探头,3为深度计数器,4为探头推杆,5为居中器,6为数据线,7为数据处理器,8为充电器,91为巷道,92为岩层,93为煤层,90为钻孔,10为主控制模块,11为调光控制模块,12为图形显示模块,13为数据存储模块,21为三维罗盘,22为居中器接口,23为护头套管,24为玻璃透光管,25为LED白光发光二极管及摄像头安装套管,26为信号板安装套筒,27为三维罗盘套筒,28为护尾套管,31为计数滑轮,32为扶正线槽,30为主机,311为第一滑轮,312为第二滑轮,33为缺口,34为信号发射孔,35为支架,36为底座,37为线槽边柱,O-XYZ为地理坐标系,O-xyz为罗盘(载体)坐标系,Hx、Hy、Hz是三轴磁阻传感器测出的罗盘坐标系x、y、z轴的地磁场强度分量;gx、gy是姿态角加速度传感器测得的罗盘坐标系x、y轴的重力加速度分量;A/D代表模拟数字信号转换器;N-S轴表示地理南北极轴线;N’-S’轴表示地磁南北极轴线;α表示方位角,定义为罗盘前进方向(x轴)在水平面XOY上的投影与地理北极ON的夹角,从ON开始顺时针方向为正,范围为0~360°;表示倾角,定义为罗盘前进方向(x轴)与其在水平面XOY上的投影的夹角,上仰为正,下俯为负,范围为-90°~90°;θ表示滚角,定义为罗盘平面上与前进方向垂直的方向(y轴)与其在水平面上投影的夹角,右转为正,左转为负,范围为-180°~180°;α’表示磁方位角,定义为罗盘前进方向(x轴)在水平面XOY上的投影与地磁北极ON’的夹角;β表示磁偏角;L为从本装置拍摄的视频中提取每一帧图像的长度,其范围在1mm≤L≤5mm;d为钻孔的孔径;n为拼接整个钻孔孔壁平面图或三维柱状图所需图像的帧数;θ1,θ2,…,θn分别为第1,2,…,n帧图像中心位置对应的钻孔成像仪探头的滚角。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,详细描述本发明的技术方案。
如图1~图2所示,本发明的钻孔成像装置,包括钻孔成像仪主机1、钻孔成像仪探头2、深度计数器3、探头推杆4、居中器5及数据处理器7,钻孔成像仪探头2内设有三维罗盘,所述钻孔成像仪主机1与深度计数器3及数据处理器7相连,钻孔成像仪探头2的的顶部设有居中器5,钻孔成像仪探头2的底部设置有探头推杆4,钻孔成像仪探头2与深度计数器3相连。
由于在井下使用时,数据处理器7可以与钻孔成像仪主机1相连,便于及时处理数据;也可以将钻孔成像仪探头2探测到的图像传输并保存在钻孔成像仪主机1中,待在井下探测完毕之后,回到地面后进行数据的处理工作。因此,图1中可以放置数据处理器7,也可以在安装时不放置数据处理器7。
为了增强居中效果,钻孔成像仪探头2的顶部和底部分别连接有居中器5,居中器5的滚轮直径与钻孔的孔径相匹配,具体而言,居中器5的滚轮直径与钻孔的孔径可以相当,居中器5的滚轮直径也可以略小于钻孔的孔径,一般而言,居中器5的滚轮直径相较于钻孔孔径小5~15mm左右比较适宜,最合适的是居中器5的滚轮直径比钻孔孔径小10mm,以便使得钻孔成像仪探头2中心线与钻孔中心线重合,防止因钻孔成像仪探头2左右晃动或摆动而造成摄取的钻孔孔壁四周图像亮度不同。此外,也可以只在钻孔成像仪探头2底部连接有居中器5。
钻孔成像仪主机1包括调光控制模块11、图形显示模块12、数据存储模块13及主控制模块10,主控制模块10分别与调光控制模块11、图形显示模块12及数据存储模块13。钻孔成像仪主机1的电源模块可以为蓄电池,便于携带,并在巷道中使用。进一步的,本装置还包括充电器8,所述充电器8与蓄电池连接,可以反复对蓄电池进行充电,以便节约成本,提高环保性。
钻孔成像仪探头2整体结构如图3所示,其一端或两端设有居中器接口22,以便与居中器5相连接。护头套管23及护尾套管28分别保护钻孔成像仪探头2的顶部与底部。LED白光发光二极管及摄像头安装套管25中的LED白光发光二极管发出的光束可以通过玻璃透光管24照射到钻孔孔内,用于照明。该探头的三维罗盘套筒27内还安装有三维罗盘21,用以自动记录钻孔的方位角和倾角,以及钻孔成像仪探头2的滚角。信号板安装套筒26里的信号板用于获取并传输摄像数据。
在具体使用过程中,深度计数器3一般固定安放在巷道底板上距离观测孔口较近的地方,位置固定不变,以便在钻孔成像仪探头推送过程中方便准确地记录钻孔深度数据;钻孔成像仪主机1可以安放在深度计数器3附近;钻孔成像仪主机1和钻孔成像仪探头2之间用数据线6连接,且该数据线须穿过深度计数器3的两个计数滑轮31的切点处以及扶正线槽,且在测量过程中使深度计数器3和钻孔成像仪探头2之间的数据线始终保持绷紧拉直状态。在探测测量过程中,通过探头推杆4逐渐向钻孔内推进钻孔成像仪探头2,钻孔成像仪探头2自动记录钻孔方位角和倾角,并时刻记录钻孔成像仪探头2相对于钻孔口位置的旋转角度(滚角),而后将测得的图像数据传输给钻孔成像仪主机1,并存储在钻孔成像仪主机1的数据存储模块中,最后传输给计算机,利用数据处理器7对其处理得到连续完整的钻孔孔壁三维空间裂隙网络。此外,可以在钻孔成像仪探头2与深度计数器3之间连接有测距线,测距线在本装置使用时始终保持绷紧拉直状态,以便保证计数准确。钻孔成像仪探头2与钻孔成像仪主机1之间可以采用无线连接方式进行数据信号传输。
本装置的钻孔成像仪探头2的管径可以根据钻孔孔径不同而进行改制,适应性强。
如图4所示是三维罗盘的原理结构示意图,三维罗盘能够自动监测钻孔的空间姿态以及钻孔成像仪探头2的滚角,其测量原理如下:
把三维罗盘相对于地理坐标系的X、Y、Z三个轴绕逆时针转动角度分别定义为滚角θ、倾角和方位角α,相关角度与坐标如图5所示。根据姿态角加速度传感器测得的重力加速度在罗盘坐标系的x轴和y轴方向的分加速度分别为gx和gy,可以直接计算得到钻孔的倾角和滚角θ,计算关系式如下:
设三轴磁阻传感器测量到的磁场矢量值在罗盘坐标系(O-xyz)中对应的坐标为(Hx,Hy,Hz),分解到地理坐标系(O-XYZ)中对应坐标为(HX,HY,HZ)。当三维罗盘在运动过程中发生滚角θ和倾角时,利用方向余弦法,通过乘以滚角θ和倾角所引起的方向余弦矩阵可以得到罗盘坐标系与地理坐标系间的转换关系式如下:
将三轴磁阻传感器测量到的磁场矢量值在罗盘坐标系中对应的坐标(Hx,Hy,Hz)带入上式中,得到磁场矢量值在地理坐标系X、Y轴的分量HX、HY:
HY=HyCOSθ+Hzsinθ
则此时,地理坐标系X轴(罗盘前进方向x轴在水平面的投影)与磁北方向的夹角即三维罗盘的磁方位角α'可由下式计算得到:
α'=arctan(HY/HX)
由于地磁南北极与地理南北极并不完全一致,磁北方向与地北方向间存在一定的夹角,称为磁偏角,记为β,而方位角α是地理坐标系X轴(罗盘前进方向x轴在水平面的投影)与地北方向的夹角,因此
α=α'+β
其中每个地区的磁偏角β是一个固定值,可以列表形式导入三维罗盘的控制器中,并根据GPS的信息选择具体的值自动计算方位角。
数据处理器7能够根据钻孔成像仪探头2摄取的带有钻孔方位角和倾角,以及钻孔成像仪探头2滚角数据的前后两张图像进行自动匹配和拼接,得到连续完整的钻孔孔壁平面图和三维柱状图;其工作原理如图6所示,具体如下:
以孔口位置为起点,沿钻孔深度方向从钻孔视频信息中依次提取长为L(L越小结果越精确,一般取20~50像素点长度)的圆柱形钻孔图像,图像依次编号为1,2,…,n,同时提取每张图像中心位置对应的钻孔成像仪探头的滚角θ1,θ2,…,θn(以逆时针方向为正),并依次将每张图片沿顺时针方向旋转θ1,θ2,…,θn角度,然后将每张圆柱形图像沿正北方向的剖切线展开成矩形平面图,最后从1到n将相邻展开图依次拼接得到整个钻孔孔壁的平面展开图,由展开图也能得到整个钻孔孔壁的三维柱状图。
如图7所示是深度计数器3的结构示意图,底座36上设有支架35及线槽边柱37,线槽边柱37间形成扶正线槽32,支架35上固定有主机30、第一滑轮311及第二滑轮312,并设有信号发射孔34。深度计数器3能够自动记录深度数据,工作原理如下:
实施探测时,数据线6的一端连接钻孔成像仪探头2,另一端先后穿过两个计数滑轮的切点处和扶正线槽32,最后与钻孔成像仪主机1连接。其中,两个计数滑轮的切点处与钻孔成像仪探头2间的数据线必须绷紧拉直,便于测量和减小测量误差。穿过扶正线槽32以便使得数据线保持在两个计数滑轮的滚动平面内,使得计数更加准确。深度计数器3的主机30中包括脉冲信号发射器和光电编码器,脉冲信号发射器通过信号发射孔发射信号。假设第一滑轮311的半径为R,边缘有M个等间距缺口,数据线6的直径为2r,开始计数前,将其中一个缺口33与信号发射孔34对准,探头推送后,与信号发射器相连的光电编码器记录信号穿过缺口的次数为N,此时钻孔深度为h。,根据数据线通过第一滑轮311切点的长度等于第一滑轮311切点处数据线中心点转过的圆周,可通过以下计算式计算钻孔深度h:
其中d=2π(r+R)/M为脉冲距离,表示深度计数器3相邻光脉冲之间的数据线长度,影响该值的外部因素为第一滑轮311半径和数据线直径。在进行第一次测试前需要对d值进行校准,校准的方法为:先假设一个脉冲距离值为d0,在数据线6上间隔已知长度L作两个标记,当第一个标记到达两滑轮切点处时,记下钻孔成像仪主机1显示的深度值d1,当第二个标记到达两滑轮切点处时,记下钻孔成像仪主机1显示的深度值d2,则准确的d值为d=Ld0/(d2-d1),实施探测时将脉冲距离设置成此值。
根据以上计算法则,光电编码器便可以随时计算探头推送过程中钻孔深度h,并将深度数据通过数据线传给钻孔成像仪主机1。
利用本发明在井下探测钻孔内裂隙空间产状的操作步骤如下:
1)在井下巷道内,根据试验要求,在煤层中按照钻孔尺寸方位钻取钻孔。
2)在钻孔成型后,根据图2的原理结构示意图连接好本发明的各个部件,可采用如图1的安装结构,在试验场地的巷道中安放并固定钻孔成像仪主机1和深度计数器3,钻孔成像仪探头2放置在煤层的孔口处,钻孔成像仪探头2与深度计数器3间的数据线6需要保持绷紧拉直状态,便于测量和减小测量误差。
3)打开钻孔成像仪主机1,正确设置采集参数,进行实时测试;逐渐加接探头推杆4,以适当速度向孔中推动钻孔成像仪探头2。
在此过程中,钻孔成像仪探头2可以回退,此时钻孔成像仪探头2继续拍摄视频但深度计数器3在回退往返过程中停止记录深度数据,因此在后续的数据处理时可以自动忽略此部分图像数据。
4)到达测量深度后,将拍摄的视频图像数据保存于钻孔成像仪主机1中。
钻孔成像仪主机1能将由钻孔成像仪探头2传输的视频信号和由深度计数器3传输的深度信号转换成图像数字信号并在其数据存储模块中存储图像数据。
5)利用数据处理器7对钻孔成像仪主机1中的视频图像数据进行处理,得到连续完整的钻孔孔壁平面图和三维柱状图以及裂隙产状和分布。
实施例
本例中,钻孔成像仪主机1呈长方体形状,其长为288mm,宽为223mm,高为95mm,重约3kg,由两组额定电压分别为5.5~7.5V和10~15V的可充电镍氢电池供电,连续工作时间大于8小时。钻孔成像仪主机1的调光控制模块11用于将钻孔成像仪探头2的调至最合适的亮度,以便提高摄像清晰度。为了使得镍氢电池能够反复使用,节约成本,绿色环保,本例的装置还包括充电器8,所述充电器8与钻孔成像仪主机1的镍氢电池相连,额定工作电压为220V。
钻孔成像仪探头2呈圆柱形,其底面直径为24mm,高为303mm,重约1kg,由钻孔成像仪主机1供电,额定工作电压为12V;其内部安置有三维罗盘、摄像头和LED白光发光二极管,在距钻孔成像仪探头2的镜头3cm处,其光源照度不小于30Lux。深度计数器3的结构如图7所示,底板长为164mm,宽为160mm,支架高为174mm,重约2.5kg,由钻孔成像仪主机1对其供电,额定工作电压为5V,计数精度为0.1mm。探头推杆4的数量可根据钻孔孔深而定,如可80根,呈圆柱形,直径为18mm,高为1000mm,每根重约0.3kg。居中器5为2个,每个居中器5由一个长0.4m的中心轴和三个直径65mm的圆盘组成,每个重约0.2kg;其圆盘即其滚轮,其直径视钻孔孔径而定,需与钻孔相匹配。利用数据线6连接钻孔成像仪主机1和钻孔成像仪探头2,长80m(长度可根据孔深而定),直径8mm,总重约8kg;还需要利用数据线6连接钻孔成像仪主机1和深度计数器3,长3m,直径8mm,重约0.3kg;此外,若需要利用计算机作为数据处理器7对视频图像数据进行处理,则在钻孔成像仪主机1及计算机之间也连接有数据线,长0.8m,直径8mm,重约0.08kg。
本实施例对矿井下进行钻孔孔内裂隙空间产状的成像探测试验,裂隙窥视钻孔布置于机巷内采面前方50m处,钻孔孔口位于巷道进巷右方煤壁距底板高度为3m处,钻孔方位角为从煤壁法向向工作面偏45°,倾角为24°,钻孔孔径为75mm,钻孔孔深为54m,具体操作如下:
1)在煤层中按照钻孔尺寸方位钻取钻孔后,安装本装置:
将深度计数器3固定在巷道底板上观测孔孔口正下方距煤壁约1m处,调整计数滑轮31的方向使计数滑轮圆面、数据线及孔口大致位于同一平面内。将钻孔成像仪主机1安放于深度计数器3附近,相距约1.5m处,最远不超过3m,以保证线路布置简单。一般而言,深度计数器3到钻孔成像仪主机1的信号传输的最大距离为3m。将长80m的数据线的一端连接在钻孔成像仪探头2,另一端先后穿过深度计数器3的两个计数滑轮31的切点以及扶正线槽32,然后与钻孔成像仪主机连接,便于测量和减小测量误差。将两个滚轮直径均为65mm的居中器5分别连接在钻孔成像仪探头2的两端,在钻孔成像仪探头2的底部连接上两根长1m的探头推杆4,然后将钻孔成像仪探头2放到钻孔孔口位置,并将其与计数滑轮31间的数据线绷紧拉直。
2)打开钻孔成像仪主机1,正确设置采集参数,进行实时测试;并调节其调光控制模块至最佳成像状态,逐渐加接长为1m的探头推杆4,以大约每分钟2m的速度平稳地向钻孔中推动钻孔成像仪探头2,以保证录制视频清晰。
3)到达探测深度后采集并保存视频图像数据到钻孔成像仪主机1中,然后依次拆卸探头推杆4,使钻孔成像仪探头2逐渐回退直至将其取出。
4)利用数据处理器7处理钻孔成像仪主机1中的视频图像数据,得到连续完整的钻孔孔壁平面图和三维柱状图以及裂隙产状和分布,该步骤可以在井下巷道内实现。此外,该步骤也可以在测量完毕拆卸装置后,进入室内进行数据处理时实现,将钻孔成像仪主机1中的视频图像数据传输到计算机中并利用计算机的数据后处理软件来处理图像数据处理。
Claims (10)
1.钻孔成像装置,其特征在于,包括钻孔成像仪主机(1)、钻孔成像仪探头(2)、深度计数器(3)、探头推杆(4)、居中器(5)及数据处理器(7),钻孔成像仪探头(2)内设有三维罗盘,所述钻孔成像仪主机(1)与深度计数器(3)及数据处理器(7)相连,钻孔成像仪探头(2)的顶部设有居中器(5),钻孔成像仪探头(2)的底部设置有探头推杆(4),钻孔成像仪探头(2)与深度计数器(3)相连;
所述钻孔成像仪探头(2)用于对钻孔全景摄像,并通过三维罗盘记录在全景摄像过程中钻孔的方位角、倾角,以及钻孔成像仪探头(2)推送时的滚角;所述方位角、倾角及滚角用于为度量钻孔内裂隙空间形态的全参数:走向、倾向及倾角;
所述数据处理器(7)用于根据钻孔成像仪探头(2)摄取的钻孔内带有全参数裂隙的前后两张图像进行自动匹配和拼接,得到连续完整的钻孔孔壁平面图和三维柱状图,具体步骤如下:
以孔口位置为起点,沿钻孔深度方向从钻孔视频信息中依次提取长为L的圆柱形钻孔图像,图像依次编号为1,2,…,n,L为20~50像素点长度,同时提取每张图像中心位置对应的钻孔成像仪探头的滚角θ1,θ2,…,θn,并依次将每张图片沿顺时针方向旋转θ1,θ2,…,θn角度,然后将每张圆柱形图像沿正北方向的剖切线展开成矩形平面图,最后从1到n将相邻展开图依次拼接得到整个钻孔孔壁的平面展开图。
2.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,钻孔成像仪探头(2)的底部也设有居中器(5)。
3.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,所述居中器(5)包括滚轮,滚轮的直径与钻孔的孔径相匹配。
4.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,所述钻孔成像仪主机(1)与深度计数器(3)通过数据线(6)相连。
5.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,还包括数据线,深度计数器(3)包括计数滑轮以及扶正线槽,数据线的一端连接在钻孔成像仪探头(2),其另一端依次穿过深度计数器(3)的计数滑轮的切点以及扶正线槽,然后与钻孔成像仪主机(1)连接。
6.如权利要求5所述的钻孔成像装置,其特征在于,钻孔成像仪探头(2)与深度计数器(3)之间的数据线保持绷紧拉直状态。
7.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,所述钻孔成像仪主机(1)包括图形显示模块、数据存储模块及主控制模块,主控制模块分别与图形显示模块及数据存储模块相连接。
8.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,所述钻孔成像仪主机(1)包括电源模块,所述电源模块为蓄电池。
9.如权利要求8所述的钻孔成像装置,其特征在于,还包括充电器(8),所述充电器(8)与电源模块相连。
10.如权利要求1所述的钻孔成像装置,其特征在于,所述钻孔成像仪主机(1)还包括调光控制模块,所述调光控制模块与主控制模块相连接。
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