JPH0254086A - Bore hole scanner - Google Patents
Bore hole scannerInfo
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- JPH0254086A JPH0254086A JP63202563A JP20256388A JPH0254086A JP H0254086 A JPH0254086 A JP H0254086A JP 63202563 A JP63202563 A JP 63202563A JP 20256388 A JP20256388 A JP 20256388A JP H0254086 A JPH0254086 A JP H0254086A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ボアホール（本発明では、ポーリング孔、パ
イプ孔その他の孔をいう））内を昇降、移動するゾンデ
に内蔵されたスキャナーによって孔壁の観測を行うボア
ホールスキャナー（ボアホール孔壁観測装置）に関する
ものである。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention is a borehole (in the present invention, refers to a polling hole, a pipe hole, or other hole). This relates to a borehole scanner (borehole wall observation device) that observes walls.
ダムやトンネルなどの地下空洞を掘削する際には、建設
地点の地質調査を行い、設計に反映させるとともに採用
する施工法の選定や工事の進め方、安全対策などに万全
を期すことが必要である。このような場合の地質調査で
は、一般に岩盤の割れ目の方向、傾斜及び性状、さらに
は地層の方向及び傾斜を知ることが必要である。このた
め建設地点をポーリングしてコアを採取して観察する方
法や直接ボアホールの孔壁を観測する方法で調査が行わ
れている。直接ボアホールの孔壁を観測する方法では、
ボアホール・テレビ、ボアホール・ベリスコープ、ボア
ホール・カメラ、ボアナール・スキャナーなどの装置が
使用される。When excavating underground cavities such as dams and tunnels, it is necessary to conduct a geological survey of the construction site, reflect it in the design, and take every possible precaution in selecting the construction method to be adopted, how to proceed with construction, and taking safety measures. . In geological investigations in such cases, it is generally necessary to know the direction, inclination, and properties of cracks in the rock, as well as the direction and inclination of the strata. For this reason, surveys are being conducted by polling the construction site and collecting cores for observation, or by directly observing the borehole walls. In the method of directly observing the borehole wall,
Equipment such as borehole televisions, borehole veriscopes, borehole cameras, and borehole scanners are used.
第８図は従来使用されていたボアホール・スキャナーの
具体的な構成例を示す図、第９図は光ビームが走査する
孔壁展間面の軌跡を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the configuration of a conventionally used borehole scanner, and FIG. 9 is a diagram showing the locus of a hole wall surface scanned by a light beam.
図において、３０は本体装置、３１はゾンデ３２を巻き
上げるためのウィンチ、３３は旋回用モーター、３４は
方向計、３５と４２はレンズ、３６はミラー、３７は光
学ヘッド、３８と４１はスリット、３９は光電変換器、
４０はハーフ・ミラー４３は光源をそれぞれ示している
。In the figure, 30 is the main unit, 31 is a winch for hoisting the sonde 32, 33 is a turning motor, 34 is a direction indicator, 35 and 42 are lenses, 36 is a mirror, 37 is an optical head, 38 and 41 are slits, 39 is a photoelectric converter,
Reference numeral 40 indicates a half mirror, and reference numeral 43 indicates a light source.
第８図において、本体装置３０は、ゾンデ３２内に設け
られた撮像手段により得られた信号を取り込み、データ
処理してボアホールの観測情報を生成するものであり、
ボアホール孔壁観測像のモニタ等を行うＣＲＴ、データ
処理装置（コンピュータ）、磁気テープ、フロッピィデ
ィスクや、磁気ディスク等の記憶装置、プリンタ等の出
力装置を備えたものである。ゾンデ３２内には、同図５
）に示すように孔壁観察像を得るための撮像手段が収納
されていて、このゾンデ３２を昇降させるのがウィンチ
３１である。In FIG. 8, the main device 30 captures the signal obtained by the imaging means provided in the sonde 32, processes the data, and generates observation information of the borehole.
It is equipped with a CRT for monitoring borehole wall observation images, a data processing device (computer), a storage device such as a magnetic tape, a floppy disk, a magnetic disk, and an output device such as a printer. Inside the sonde 32, there is a
), an imaging means for obtaining an observation image of the hole wall is housed, and a winch 31 is used to raise and lower the sonde 32.
ボアホールの中を上下動するゾンデ３２には、第８図（
ｂ）に示すように方向計３４及びレンズ３５とミラー３
６とを備えた光学へラド３７が旋回用モーター３３に連
結されている。また、ハーフ・ミラー４０を通して、こ
の光学ヘッド３７に光ビームを送り出すための光ａＩ４
３と光ビーム作成のためのレンズ４２、スリット４１、
さらには光学ヘッド３７からの反射ビームを検出するた
めのスリット３８、光電変換器３９が設けられる。この
ような構成によって、光源４３からの光は、レンズ４２
、スリット４１でビーム状にし、ハーフ・ミラー４０、
ミラー３６、レンズ３５を通してボアホールの内壁に照
射される。そしてその反射ビームの強度は、レンズ３５
、ミラー３６、ハーフ・ミラー４０、スリット３８を通
して光電変換器３９で測定される。従って、旋回用モー
ター３３により光学ヘッド３７を旋回させなからゾンデ
３２を下降させると、第９図に示すようなボアホールの
内壁スキャンＵが行われ、その反射ビームの強度に対応
する電気信号が光電変換器３９から得られることになる
。The sonde 32 moving up and down inside the borehole is shown in Fig. 8 (
As shown in b), the direction indicator 34, lens 35 and mirror 3
6 is connected to the rotation motor 33. Also, a light aI4 for sending a light beam to this optical head 37 through the half mirror 40.
3, a lens 42 for creating a light beam, a slit 41,
Furthermore, a slit 38 and a photoelectric converter 39 for detecting the reflected beam from the optical head 37 are provided. With this configuration, the light from the light source 43 is transmitted through the lens 42.
, into a beam shape with a slit 41, and a half mirror 40,
The light is irradiated onto the inner wall of the borehole through a mirror 36 and a lens 35. The intensity of the reflected beam is determined by the lens 35.
, mirror 36, half mirror 40, and slit 38, and are measured by a photoelectric converter 39. Therefore, when the sonde 32 is lowered without rotating the optical head 37 by the rotation motor 33, the inner wall of the borehole is scanned U as shown in FIG. 9, and an electric signal corresponding to the intensity of the reflected beam is transmitted to the photoelectric It will be obtained from converter 39.
また、上記の如きハーフミラ−４０に代えて３角のミラ
ーを回転させ、この３角のミラーの一辺で光源からの光
を反射させて壁面を照射するようにし、その反射光を３
角の他の一辺で反射させて光電変換器に導くものも本願
の発明者等によって実用化されている。In addition, instead of the half mirror 40 as described above, a triangular mirror is rotated, and the light from the light source is reflected on one side of the triangular mirror to illuminate the wall surface, and the reflected light is
The inventors of the present application have also put into practical use a device in which the light is reflected from the other side of the corner and guided to a photoelectric converter.
しかしながら、上述のように従来のボアホール・スキャ
ナーによる孔壁観測は、メカニカルスキャン方式が採用
されているため、回転運動するメカニカルスキャン部に
問題がある。すなわち、メカニカルスキャン部は、旋回
用モーター３３、方向計３４及びレンズ３５とミラー３
６とを備えた光学ヘッド３７からなるが、これらは回転
運動するため消耗がはげしく交換、調整等のメンテナン
スに手間と費用がかかる。また、回転機構を搭載するた
めに装置が重く大型になり、構造も複雑になる。However, as mentioned above, since the mechanical scanning method is adopted for hole wall observation using the conventional borehole scanner, there is a problem with the rotating mechanical scanning section. That is, the mechanical scanning section includes a turning motor 33, a direction meter 34, a lens 35, and a mirror 3.
The optical head 37 includes an optical head 37 having an optical head 6, but since these rotate, they are subject to rapid wear and tear, and maintenance such as replacement and adjustment requires time and expense. Furthermore, the installation of the rotating mechanism makes the device heavy and large, and the structure becomes complicated.
本発明は、上記の課題を解決するのものであって、可動
部分がなく且つ高速に孔壁を観測することができるボア
ホールスキャナーの提供を目的とするものである。The present invention solves the above problems, and aims to provide a borehole scanner that has no moving parts and can observe hole walls at high speed.
（課題を解決するための手段）
そのために本発明は、孔内を昇降、移動するゾンデから
孔壁を照射して孔壁の観察を行うボアホールスキャナー
であって、光源、充電変換手段、ゾンデ内から全方位の
孔壁を照射しその反射光を光電変換手段に導く光伝送系
、ゾンデの同きや位置より観察位置を検出する位置検出
手段、及び光電変換手段の信号をスキャンして取り出し
壁面の画像データを生成処理するデータ処理手段を備え
たことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) To achieve this, the present invention provides a borehole scanner that observes the borehole wall by irradiating the borehole wall from a sonde that moves up and down and moves inside the borehole, and which includes a light source, a charge conversion means, and a probe inside the sonde. An optical transmission system that illuminates the hole wall in all directions and guides the reflected light to the photoelectric conversion means, a position detection means that detects the observation position from the same position of the sonde, and a signal from the photoelectric conversion means that is scanned and extracted from the wall surface. The present invention is characterized by comprising data processing means for generating and processing image data of.
（作用］
本発明のボアホールスキャナーでは、光伝送系により全
方位の照射孔壁から反射光を光電変換手段に導くので、
光電変換手段を孔外Ｃ配置することによってゾンデ内に
回転機構がなくなる。しかもデータ処理手段において、
光電変換手段の信号をスキャンして取り出し壁面の画像
データを生成処理するので、スタティックに高速読み取
りが可能になる。従って、孔壁観測を短時間で行うこと
ができる。さらに、光伝送系の光ファイバーを光源から
の照射光伝送と光電変換手段への反射光伝送とを共通す
ることによって、光ファイバーのみをゾンデに導入する
ことによって孔壁の観察を行うことができる。(Function) In the borehole scanner of the present invention, reflected light is guided from the irradiation hole wall in all directions to the photoelectric conversion means by the optical transmission system.
By arranging the photoelectric conversion means outside the hole, there is no rotation mechanism inside the sonde. Moreover, in the data processing means,
Since the signal from the photoelectric conversion means is scanned and extracted and processed to generate image data of the wall surface, high-speed static reading is possible. Therefore, observation of the hole wall can be carried out in a short time. Furthermore, by using the optical fiber of the optical transmission system for transmitting the irradiated light from the light source and transmitting the reflected light to the photoelectric conversion means, it is possible to observe the hole wall by introducing only the optical fiber into the sonde.
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。 Examples will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明のボアホールスキャナーの１実施例を示
す図、第２図は光電変換部の構成例を示す図、第３図は
信号処理システムの構成例を示す図、第４図は方位針と
傾斜針の検出角度を説明するための図である０図中、１
はゾンデ、２は光ファイバー、３はスリット、４は光源
、５は光電変換部、６は反射光分離部、８は方位計、９
は回転計、１０は傾斜計、１３はスキャン部、１４は孔
曲がり測定部、１５は入力画像制御部、１６はＣＲＴ、
１７はデータ処理装置、１８−１は外部記憶装置、１８
−２は出力装置を示す。Fig. 1 is a diagram showing one embodiment of the borehole scanner of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the photoelectric conversion section, Fig. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the signal processing system, and Fig. 4 is a diagram showing the orientation. 1 in Figure 0, which is a diagram for explaining the detection angle of the needle and the inclined needle.
is a sonde, 2 is an optical fiber, 3 is a slit, 4 is a light source, 5 is a photoelectric conversion unit, 6 is a reflected light separation unit, 8 is a compass, 9
is a rotation meter, 10 is an inclinometer, 13 is a scanning section, 14 is a hole bending measurement section, 15 is an input image control section, 16 is a CRT,
17 is a data processing device, 18-1 is an external storage device, 18
-2 indicates an output device.
第１図において、ゾンデ１は、上方に孔壁の観察画像を
得るために光ファイバー２を収納し、下方にゾンデの方
向や位置を測定するために孔曲がり測定装置を収納した
ものである。孔壁の観察画像は、スリット３の部分を通
して得られ、スリット３は、ガラス等の透明部材でおお
われる。そして、光ファイバー２を地上からスリット３
の位置まで伸ばし、その先端を全方位（３６０°）の孔
壁に同け、先端から孔壁を照射し、その反射光を返送す
ることによって得られる。なお、スリット３にガラス等
の透明部材を用いると、光の反射等による像の乱れが問
題となるが、このような場合には偏光ガラス等を用いる
ようにしてもよい。In FIG. 1, a sonde 1 houses an optical fiber 2 in the upper part to obtain an observation image of the hole wall, and houses a hole bending measuring device in the lower part to measure the direction and position of the sonde. An observation image of the hole wall is obtained through the slit 3, and the slit 3 is covered with a transparent member such as glass. Then, connect optical fiber 2 to slit 3 from the ground.
It is obtained by extending the light to the position of , aligning its tip with the hole wall in all directions (360°), irradiating the hole wall from the tip, and returning the reflected light. Note that if a transparent member such as glass is used for the slit 3, there will be a problem of image disturbance due to reflection of light, but in such a case, polarizing glass or the like may be used.
光ファイバー２は、一方がスリット３から孔壁°に先端
を向けているが、その反対側は、第２図（ａ）に示すよ
うに反射光分離部６を通して光源４と光電変換部５に分
岐され、それぞれ光源４と光電変換部５に先端を向けて
いる。反射光分離部６は、例えば半透鏡やプリズム等を
用いることができ、光源４からの光が反射光分離部６を
通してスリット３側に伝送されて孔壁を照射し、スリッ
ト３側から伝送されてきた孔壁観察の反射光が反射光分
離部６で光電変換部５に分離されるものである。One end of the optical fiber 2 is directed from the slit 3 toward the hole wall, while the other end is branched into a light source 4 and a photoelectric conversion section 5 through a reflected light separation section 6, as shown in FIG. 2(a). The tips thereof are directed toward the light source 4 and the photoelectric conversion section 5, respectively. The reflected light separation section 6 can use, for example, a semi-transparent mirror or a prism, and the light from the light source 4 is transmitted to the slit 3 side through the reflected light separation section 6, illuminates the hole wall, and is transmitted from the slit 3 side. The reflected light from the observation of the hole wall is separated into the photoelectric conversion section 5 by the reflected light separation section 6.
光電変換部５は、線形に配列された多数の光電変換素子
からなり、地上のデータ処理装置では、光電変換部５の
基準位置をゾンデの基準位置Ｅとの対応を認識しながら
スキャンし孔壁の画像データを取り込む、従って、ゾン
デ１を昇降させると孔壁の連続した観察像が得られる。The photoelectric conversion unit 5 is composed of a large number of linearly arranged photoelectric conversion elements, and the data processing device on the ground scans the reference position of the photoelectric conversion unit 5 while recognizing the correspondence with the reference position E of the sonde. Therefore, when the sonde 1 is moved up and down, continuous observation images of the hole wall can be obtained.
なお、光電変換部５としては、例えば電荷結合デバイス
（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ；ＣＣ
Ｄ ）で、市販の直線ＣＣＤアレイを用いることができ
る。Note that the photoelectric conversion unit 5 is, for example, a charge coupled device (CC).
D) A commercially available linear CCD array can be used.
この光電変換素子は、順次スキャン信号により読み出さ
れるようになっている。また、撮像データをカラーデー
タとして取り込む場合には、光の３原色であるＲ（赤）
、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタを内蔵したもので、同
図（ｂ）に示すようにＲｌＣ，Ｂを直列に繰り返し配列
したものや同図（Ｃ）に示すようにＲ，Ｇ、Ｂをそれぞ
れ並列に配列したものを使用すればよい。このような光
電変換部からデータを読み出す回路は、本発明の要旨と
するものではないので、具体的な回路の説明は省略する
が、例えばシフトレジ・スタを用いた回路等、画像読み
取り装置に通常使用されている所謂ＣＯＤセンサアレイ
の読み出し回路を使用することができる。The photoelectric conversion elements are sequentially read out using scan signals. In addition, when capturing image data as color data, R (red), which is the three primary colors of light,
, G (green), and B (blue) filters, as shown in Figure (b), RlC, B are repeatedly arranged in series, and as shown in Figure (C), R, G filters are built-in. , B arranged in parallel may be used. A circuit for reading data from such a photoelectric conversion unit is not the gist of the present invention, so a detailed description of the circuit will be omitted. It is possible to use the readout circuit of the so-called COD sensor array that is used.
次に信号処理システムの構成例を第３図により説明する
。Next, an example of the configuration of the signal processing system will be explained with reference to FIG.
第３図において、スキャン部１３は、光電変換部から孔
壁観測の反射光信号を読み出すものであり、入力画像制
御部１５は、スキャン部１３を通して得られた光電変換
部の画像信号のデータ処理装置１７への取り込みやＣＲ
Ｔ１６への表示等のため、スキャン部１３やモニタ用の
ＣＲＴ１６を制御するものである。データ処理装置１７
は、パソコンあるいは専用のプロセッサーなどにより構
成するものであって、入力画像制御ｎ部１５を通してス
キャン部１３から画像データを入力し、画像データを処
理するものである。また、データ処理装置１７では、孔
曲がり測、足部１４から得られるゾンデの向きや位置、
深さデータから観察位置を認識することによって、デー
タと観察位置との対応を取るようにしている。外部記憶
装置１８−１は、その画像データを格納するものであり
、磁気テープやフロッピィディスク、磁気ディスク等が
使用され、出力装置１８−２は、画像データを印刷出力
するものであり、プリンタやプロッターハードコピー装
置等が使用される。なお、画像データや画像位置データ
情報は、図示しないが専用回線や電話回線を用いて大型
電算機にデータ送信するようにしてもよい。In FIG. 3, the scanning unit 13 reads the reflected light signal observed from the hole wall from the photoelectric conversion unit, and the input image control unit 15 processes the image signal of the photoelectric conversion unit obtained through the scanning unit 13. Import into device 17 and CR
It controls the scanning section 13 and the CRT 16 for monitoring in order to display on the T16. Data processing device 17
is constituted by a personal computer or a dedicated processor, and inputs image data from the scanning section 13 through the input image control section 15, and processes the image data. The data processing device 17 also performs hole bending measurements, the orientation and position of the sonde obtained from the foot 14,
By recognizing the observation position from the depth data, correspondence between the data and the observation position is established. The external storage device 18-1 is for storing the image data, and uses a magnetic tape, floppy disk, magnetic disk, etc., and the output device 18-2 is for printing out the image data, such as a printer or the like. A plotter hard copy device or the like is used. Although not shown, the image data and image position data information may be transmitted to the large computer using a dedicated line or telephone line.
上述したように第１図に示す本発明のゾンデｌ内には、
上記のような逼像部の構成に加えて、さらに孔曲がり測
定装置が収納されているが、これは、ゾンデ１の位置を
測定するために方位計８と傾斜計１０とを備え、ゾンデ
１の向きを測定する手段として回転計９を設ける。方位
計８は、例えば図示点線の如くゾンデ１の軸方向と一敗
する線２を軸に回転自在になった第１の支点Ａ、Ａ’
と、線ｌに直交する線ｍを軸に回転自在になった第２の
支点Ｑ、Ｑ’ とを介して支点Ａ、Ａ’でゾンデｌに取
り付けられ、計測部が地上からの鉛直方向に対して常に
変わらない状態に支持されるものであり、磁石を内蔵し
、ゾンデｌの傾斜方向角を計測する。同様に傾斜計１０
は、線ｌを軸に回転自在になった支点ＲＳＲ’を存し、
点Ｂ、、Ｂ’でゾンデ１に取り付けられ、計測部がゾン
デ１の傾きに対応して線ｌの周りを回転するようにした
ものであり、重りを内蔵し、ゾンデ１の傾斜角を計測す
る。また、回転計９は、方位計８の取り付は支点への位
置に設けられ、ゾンデ１の基準となる方向Ｅを計測する
。As mentioned above, inside the sonde l of the present invention shown in FIG.
In addition to the configuration of the imager as described above, a hole bending measuring device is further housed, which is equipped with an azimuth meter 8 and an inclinometer 10 to measure the position of the sonde 1. A tachometer 9 is provided as a means for measuring the direction of the rotation. The compass 8 has first fulcrums A, A' that are rotatable about a line 2 that is parallel to the axial direction of the sonde 1, as shown by the dotted line in the figure, for example.
and a second fulcrum Q, Q' which is rotatable around a line m perpendicular to the line 1, and is attached to the sonde 1 at the fulcrums A and A', so that the measuring part is vertically moved from the ground. It is always supported in an unchanging state, and has a built-in magnet to measure the inclination direction angle of the sonde l. Similarly, inclinometer 10
has a fulcrum RSR' that can freely rotate around the line l,
It is attached to sonde 1 at points B, B', and the measuring part rotates around line l in accordance with the inclination of sonde 1. It has a built-in weight and measures the inclination angle of sonde 1. do. Further, the tachometer 9 is installed at a position where the compass 8 is attached to the fulcrum, and measures the direction E that is the reference of the sonde 1.
第４図に示すｘ、ｙ、ｚよりなる３次元の座標空間にお
いて、ｙ軸の方向を南北の方向、ｙ軸の方向を東西の方
向、Ｚ軸の方向を地球の重力の方向とすると、方位角θ
は北からの方位、傾斜角φは水平面からの傾斜を表し、
第１図図示のゾンデでは、方位計８の示す傾斜方向角に
より第４図に示す方位角θが求められ、傾斜計１０の示
す傾斜角により第４図に示す傾斜角φが求められる。In the three-dimensional coordinate space consisting of x, y, and z shown in Figure 4, if the y-axis direction is the north-south direction, the y-axis direction is the east-west direction, and the Z-axis direction is the direction of the earth's gravity, then Azimuth angle θ
represents the direction from the north, and the slope angle φ represents the slope from the horizontal plane.
In the sonde shown in FIG. 1, the azimuth angle θ shown in FIG. 4 is determined from the inclination direction angle indicated by the compass 8, and the inclination angle φ shown in FIG. 4 is determined from the inclination angle indicated by the inclinometer 10.
つまり、方位計８と傾斜計ｌＯとによってボアホールの
孔曲がりが測定され、回転計９によってゾンデの向きが
測定される。１像装置による観測の場合において、光電
変換素子は、ゾンデ内に設定された基準となる位置Ｅと
の相対位置でその観測している方向を知ることができる
。回転計９は、その捩じれによる結像部の向きを求める
ため、ゾンデの基準となる位置Ｅの向きを測定するもの
である。すなわち、先に述べたようにゾンデの基準とな
る位置Ｅの方位は、方位計８により測定される方位角θ
に回転計９により測定される回転角δを加えることによ
って求めることができる。That is, the compass 8 and the inclinometer 1O measure the bending of the borehole, and the tachometer 9 measures the direction of the sonde. In the case of observation using a single-image device, the direction in which the photoelectric conversion element is being observed can be determined by its relative position to a reference position E set within the sonde. The tachometer 9 measures the orientation of the reference position E of the sonde in order to determine the orientation of the imaging section due to its twist. That is, as mentioned earlier, the azimuth of the position E, which is the reference of the sonde, is the azimuth angle θ measured by the azimuth meter 8.
It can be determined by adding the rotation angle δ measured by the tachometer 9 to .
第５図は孔曲がり測定装置のシステム構成例を示す図、
第６図は孔曲がり測定装置による処理の流れを説明する
ための図である。Figure 5 is a diagram showing an example of the system configuration of a hole bending measuring device;
FIG. 6 is a diagram for explaining the flow of processing by the hole bending measuring device.
第５図において、深度計２１は、ケーブルＣＬの（り出
し長さを制御する地上の制御機に設けられ、くり出され
たケーブルＣＬの長さを検出するものである。演算部２
３は、深度計２１によりケーブルＣＬの（り出し長さが
単位の長さになったことを検出すると、方位計８及び傾
斜計１０から方位角θ、傾斜角φを読み込み、ケーブル
ＣＬのくりだし長さΔし、方位角θ、傾斜角φから第４
図に示す座標空間に対応する各成分によるケーブルＣＬ
のくり出し長さΔＸ１Δｙ１Δ２を算出するものである
。In FIG. 5, a depth gauge 21 is installed in a ground controller that controls the length of the cable CL and detects the length of the cable CL.
3, when the depth meter 21 detects that the protruding length of the cable CL has reached the unit length, the azimuth angle θ and the inclination angle φ are read from the compass 8 and the inclinometer 10, and the cable CL is protruded. The length is Δ, the azimuth is θ, and the inclination is φ.
Cable CL with each component corresponding to the coordinate space shown in the figure
The protrusion length ΔX1Δy1Δ2 is calculated.
演算部２４は、記憶部２５から前回までΔＸ、Δｙ、Δ
２の積算によって求められたゾンデの位置座標Ｘｉ 、
Ｙｒ 、Ｚｔを読み出し、これに演算部２３で算出され
たくり出し長さΔＸ、Δｙ、Δ２を加算し、現在のゾン
デの位置座標Ｘ１１、Ｙ １ ＋５ＺＩ＊＋を算出する
ものである。The calculation unit 24 calculates ΔX, Δy, Δ from the storage unit 25 to the previous time.
The sonde position coordinates Xi determined by the integration of 2,
Yr and Zt are read out, and the protrusion lengths ΔX, Δy, and Δ2 calculated by the calculation unit 23 are added thereto to calculate the current sonde position coordinates X11, Y 1 +5ZI**.
記憶部２５は、演算部２４で算出されたゾンデの位置座
標Ｘ、Ｙ、Ｚを時系列的に記憶しておくともに、対応す
るゾンデの向き、スキャン・データ及びその観測位置を
記憶してお（ものである。The storage unit 25 stores the sonde position coordinates X, Y, and Z calculated by the calculation unit 24 in chronological order, and also stores the corresponding sonde orientation, scan data, and its observation position. (It is a thing.
この記憶部２５にゾンデの位置座標ＸＳＹ、Ｚを時系列
的に記憶するまでの処理の流れを示したのが第６図であ
る。そして出力制御部２７は、記憶部２５に記憶された
位置座ＩＸ、Ｙ、Ｚから例えばＣＲＴデイスプレィやＸ
Ｙブロックなどにゾンデの軌跡を描画し出力したり、ス
キャン・データをハード・コピーして出力したりするも
のである。FIG. 6 shows the flow of processing up to storing the sonde position coordinates XSY, Z in the storage unit 25 in chronological order. The output control unit 27 then outputs, for example, a CRT display or
It is used to draw and output the trajectory of a sonde on a Y block, etc., or to output a hard copy of scan data.
なお、スキャン・データをハード・コピーする装置は、
本願の発明者らにより別途提案（特願昭５９−２４５６
６４号）しているものがある。The device for hard copying scan data is
Separate proposal by the inventors of the present application (Patent Application No. 59-2456)
No. 64).
南北の断面によりゾンデの軌跡を描画した例を示したの
が第７図（ａ）であり、東西の断面によりゾンデの軌跡
を描画した例を示したのが第７図（ｂ）であり、上から
平面的に見たゾンデの軌跡を描画した例を示したのが第
７図（Ｃ１であり、３次元によりゾンデの軌跡を描画し
た例を示したのが第７図（ｄ）である。なお制御部２６
は、上記の各演算部２３．２４、記憶部２５、出力制御
部２７を含め全体を制御するものである。Figure 7 (a) shows an example of the sonde trajectory drawn using a north-south cross section, and Figure 7 (b) shows an example of the sonde trajectory drawn using an east-west cross section. Figure 7 (C1) shows an example of the trajectory of the sonde viewed two-dimensionally from above, and Figure 7 (d) shows an example of the trajectory of the sonde drawn in three dimensions. .The control unit 26
is for controlling the entire operation including the above-mentioned calculation sections 23, 24, storage section 25, and output control section 27.
なお、本発明は、上記の実施例に躍定されるものではな
く、種々の変形が可能である０例えば上記の実施例では
、照射光の伝送用光ファイバーと反射光の伝送用光ファ
イバーとを共用したが、これらをそれぞれ独立にし、反
射光の伝送用光ファイバーの束の中心に照射光の伝送用
光ファイバーを配置し、スリット部においてゾンデの軸
中心部から孔壁を照射するようにしてもよいし、この照
射光の伝送用光ファイバーに代えて電線ケーブルを配置
し、スリット部においてゾンデの軸中心部で光源を点灯
させるようにしてもよい。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible.For example, in the embodiments described above, the optical fiber for transmitting irradiated light and the optical fiber for transmitting reflected light are shared. However, these may be made independent, and the optical fiber for transmitting the irradiated light may be arranged at the center of the bundle of optical fibers for transmitting the reflected light, and the hole wall may be irradiated from the center of the axis of the sonde at the slit part. Instead of the optical fiber for transmitting the irradiation light, an electric wire cable may be arranged, and the light source may be turned on at the axial center of the sonde in the slit portion.
本発明のボアホールスキャナーは、ポーリング孔の壁面
観察だけでなく、例えば地下に埋設されたパイプライン
の腐食その他種々の孔壁の調査に適用できることは勿論
である。It goes without saying that the borehole scanner of the present invention can be applied not only to observing the wall surface of a polling hole, but also to investigating various types of hole walls, such as corrosion of pipelines buried underground.
従来の撮像部は、モータによりミラーを回転させるメカ
ニカルスキャン方式であったため、ギヤーの消耗やモー
タの性能低下等による交換、調節等のメンテナンスに多
くの手間を要したが、本発明によれば、観測部を可動部
分の全くない静止型の構成としたので、従来のような消
耗度の高い部分がなくなり、メンテナンスの手間、費用
の大幅な低減を図ることができる。また、モーターを使
用しないので、ノイズも少なくなり画像の安定性、画質
の向上を図ることができる。さらには、静止型であり１
周の壁面画像をデータスキャン速度で取り込むことがで
きるので、高速に壁面画像を取り込むことができ、観測
時間の短縮を図ることができる。しかも地上からスリッ
ト部まで光ファイバーを伸ばし、その先端を全方位の孔
壁へ向けることにより反射光を取り込むので、ゾンデ内
の構成が簡単になる。画像取り込み側も線形の光電変換
アレーに対向させて配列できるので、観測部の孔壁に合
わせて特別形状の光電変換手段を用意する必要もな（、
市販の充電変換アレーを使用することができる。また、
光ファイバーの一部を光源用として用い、或いは共用す
るたとにより光源や光電変換部を収納しないゾンデを提
供することができる。Conventional imaging units used a mechanical scanning system in which a mirror was rotated by a motor, which required a lot of effort for maintenance such as replacement and adjustment due to gear wear and motor performance deterioration.However, according to the present invention, Since the observation unit has a stationary structure with no moving parts, there are no parts that are subject to high wear and tear as in conventional systems, and maintenance efforts and costs can be significantly reduced. In addition, since no motor is used, noise is reduced and image stability and image quality can be improved. Furthermore, it is stationary type and 1
Since surrounding wall images can be captured at the data scan speed, wall images can be captured at high speed, and observation time can be shortened. Moreover, by extending optical fibers from the ground to the slit and directing their tips toward the hole walls in all directions, reflected light is captured, simplifying the configuration inside the sonde. The image capture side can also be arranged facing the linear photoelectric conversion array, so there is no need to prepare a specially shaped photoelectric conversion means to match the hole wall of the observation section.
Commercially available charging conversion arrays can be used. Also,
By using or sharing a part of the optical fiber as a light source, it is possible to provide a sonde that does not house a light source or a photoelectric conversion unit.
第１図は本発明のボアホールスキャナーの１実施例を示
す図、第２図は光電変換部の構成例を示す図、第３図は
信号処理システムの構成例を示す図、第４図は方位計と
傾斜計の検出角度を説明するための図、第５図は孔曲が
り測定システムの構成例を示す図、第６図は孔曲がり測
定装置による処理の流れを説明するための図、第７図は
孔曲がり測定装置により得られる軌跡画像の例を示す図
、第８図は従来使用されていたボアホール・スキャナー
の具体的な構成例を示す図、第９図は光ビームが走査す
る孔壁展開面の軌跡を示す図である。
ｌ・・・ゾンデ、２・・・光ファイバー、３・・・スリ
ット、４・・・光源、５・・・光電変換部、６・・・反
射光分離部、８・・・方位計、９・・・回転計、１０・
・・傾斜計、１３・・・スキャン部、１４・・・孔面が
り測定部、１５・・・入力画像制御部、１６・・・ＣＲ
Ｔ、１７・・・データ処理装置、１８−１・・・外部記
憶装置、１８−２・・・出力装置。
第１
出 願 人 清水建設株式会社
代理人 弁理士 阿 部 龍 吉（外４名）第３図
第４
図
第５図
第６
第７
図
（ｄ＞
（ｂ）
下
（Ｃ）
（ｄ）
ｓ
図
（ａン
廣閂方的
（ｂ）Fig. 1 is a diagram showing one embodiment of the borehole scanner of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the photoelectric conversion section, Fig. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the signal processing system, and Fig. 4 is a diagram showing the orientation. Figure 5 is a diagram illustrating a configuration example of a hole bending measuring system; Figure 6 is a diagram explaining the flow of processing by the hole bending measuring device; Figure 7 The figure shows an example of a trajectory image obtained by a hole bending measurement device, Figure 8 shows a specific configuration example of a conventionally used borehole scanner, and Figure 9 shows a hole wall scanned by a light beam. FIG. 3 is a diagram showing a trajectory of a developed surface. l...Sonde, 2...Optical fiber, 3...Slit, 4...Light source, 5...Photoelectric conversion unit, 6...Reflected light separation unit, 8...Compass direction meter, 9...・・Tachometer, 10・
... Inclinometer, 13... Scan section, 14... Hole surface roughness measurement section, 15... Input image control section, 16... CR
T, 17...Data processing device, 18-1...External storage device, 18-2...Output device. No. 1 Applicant Shimizu Corporation Agent Patent Attorney Ryukichi Abe (4 others) Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 (d> (b) Lower (C) (d) s Figure (a)
Claims (6)
孔壁の観察を行うボアホールスキャナーであって、光源
、光電変換手段、ゾンデ内から全方位の孔壁を照射しそ
の反射光を光電変換手段に導く光伝送系、ゾンデの向き
や位置より観察位置を検出する位置検出手段、及び光電
変換手段の信号をスキャンして取り出し壁面の画像デー
タを生成処理するデータ処理手段を備えたことを特徴と
するボアホールスキャナー。(1) A borehole scanner that observes the borehole wall by illuminating it from a sonde that moves up and down and moves inside the borehole, and includes a light source, a photoelectric conversion means, and the reflected light that illuminates the borehole wall in all directions from within the sonde. an optical transmission system that guides the sensor to the photoelectric conversion means, a position detection means that detects the observation position from the direction and position of the sonde, and a data processing means that scans the signal of the photoelectric conversion means and generates and processes image data of the wall surface. A borehole scanner characterized by:
らの光と孔壁からの反射光とを伝送し、反射光取り出し
部に反射光を分離する手段を設けたことを特徴とする請
求項１記載のボアホールスキャナー。(2) The optical transmission system is characterized in that the light from the light source outside the hole and the reflected light from the hole wall are transmitted through the same optical fiber, and a means for separating the reflected light is provided in the reflected light extraction section. The borehole scanner according to claim 1.
をそれぞれ独立した光ファイバーで伝送するようにした
ことを特徴とする請求項１記載のボアホールスキャナー
。(3) The borehole scanner according to claim 1, wherein the optical transmission system transmits the light from the light source and the light reflected from the hole wall through independent optical fibers.
段と対向させて線形に並べたことを特徴とする請求項１
記載のボアホールスキャナー。(4) Claim 1 characterized in that the reflected light extraction ends of the optical fibers are arranged linearly facing the photoelectric conversion means.
Borehole scanner as described.
偏光ガラスを用いたことを特徴とする請求項１記載のボ
アホールスキャナー。(5) The borehole scanner according to claim 1, wherein polarizing glass is used for the slit between the end of the optical fiber and the wall surface.
に対応させて画像データを生成処理することを特徴とす
る請求項１記載のボアホールスキャナー。(6) The borehole scanner according to claim 1, wherein the data processing means generates image data in correspondence with the observation position by the position detection means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202563A JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202563A JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254086A true JPH0254086A (en) | 1990-02-23 |
| JP2821544B2 JP2821544B2 (en) | 1998-11-05 |
Family
ID=16459565
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202563A Expired - Fee Related JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821544B2 (en) |
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-
1988
- 1988-08-12 JP JP63202563A patent/JP2821544B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2821544B2 (en) | 1998-11-05 |
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