钻孔孔洞洞型可视化装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020164874.1 (22)申请日 2020.02.12 (73)专利权人 姬宏 地址 233001 安徽省蚌埠市东海大道3055 号 (72)发明人 姬宏谭舒燕李晶尹杰杰 余琳君夏国辉 (74)专利代理机构 北京文苑专利代理有限公司 11516 代理人 陈佳 (51)Int.Cl. E21B 47/002(2012.01) (54)实用新型名称 一种钻孔孔洞洞型可视化装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种钻孔孔洞洞型可视 化装置， 包括控制与显像装置和洞内图像采集装。

2、 置， 所述控制与显像装置包括控制单元以及与控 制单元连接的吊装电机驱动杆； 所述洞内图像采 集装置包括外壳体和设置在外壳体内部的内壳 体， 外壳体上对称设置有电动式行进轮， 还设置 有夜光摄像头和倾角感应装置， 倾角感应装置用 于向控制与显像装置传递倾角信息， 夜光摄像头 用于向控制与显像装置传递实时图像信息； 外壳 体上安装有吊装绳索， 吊装绳索的另一端与吊装 电机驱动杆连接。 本实用新型可以准确采集钻孔 孔洞内部图像信息， 得到直观的钻孔孔洞洞型和 孔洞洞型曲线。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 211500621 U 2020.09.15 CN 211500621 U 1.。

3、一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 包括控制与显像装置和洞内图像采集装置， 其特征 在于， 所述控制与显像装置包括控制单元以及与控制单元连接的吊装电机驱动杆； 所述洞 内图像采集装置包括外壳体和设置在外壳体内部的内壳体， 外壳体上对称设置有电动式行 进轮， 还设置有夜光摄像头和倾角感应装置， 倾角感应装置用于向控制与显像装置传递倾 角信息， 夜光摄像头用于向控制与显像装置传递实时图像信息； 外壳体上安装有吊装绳索， 吊装绳索的另一端与吊装电机驱动杆连接。 2.根据权利要求1所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 外壳体包括有机 玻璃外壳， 以及与有机玻璃外壳固定连接的上底板和下底板。 3.。

4、根据权利要求2所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 所述有机玻璃外 壳上还设置多个弹簧机构， 每个弹簧机构的内部装有电机， 电机与电动式行进轮相连。 4.根据权利要求2所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 所述倾角感应装 置设置在上底板的中心位置， 所述夜光摄像头设置在下底板上。 5.根据权利要求1所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 所述夜光摄像头 包括小画幅夜光摄像头和大画幅夜光摄像头。 6.根据权利要求1所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 内壳体内部还设 置有可拉出式夜光摄像头， 透明有机玻璃外壳上开设有与可拉出式夜光摄像头对应的预留 孔。

5、。 7.根据权利要求1所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 控制与显像装置 上还设有摄像头显示器和线型显示器， 所述摄像头显示器用于显示夜光摄像头摄取的孔洞 内环境的图像； 所述线型显示器用于显示孔洞的洞型曲线。 8.根据权利要求1所述的一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 其特征在于， 所述电动式行进 轮为可拆卸式行进轮。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211500621 U 2 一种钻孔孔洞洞型可视化装置 技术领域 0001 本实用新型涉及土木工程施工和监测技术领域， 具体涉及一种适用于钻孔孔洞洞 型可视化装置。 背景技术 0002 土木工程建设中， 对于钻孔施工已经完成的孔洞， 。

6、目前尚无精确连续绘制钻孔三 维洞型曲线的装置及方法， 这将给下一步施工工作的开展带来挑战， 如锚杆钻孔长度、 三维 倾角及孔内某特定点的三维坐标是否满足设计要求， 与设计线型偏差百分比大小等。 又如 进行深层土体位移监测之前需要在施工现场事先选定的监测位置打设垂直测斜孔并埋设 测斜管， 但现阶段针对孔洞的三维曲折情况尚未有具体的装置进行监控， 对监测数据造成 不可逆的影响， 不仅导致对结构物稳定性的判别失准， 且下一步施工(如填土、 碾压或堆载 等)缺乏数据指导， 存在一定的盲目性。 实用新型内容 0003 为解决现有技术的不足， 本实用新型提供了一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 能够 对已钻孔成。

7、功的孔洞内部曲线线型进行监测与绘制。 0004 本实用新型的技术方案如下： 0005 一种钻孔孔洞洞型可视化装置， 包括控制与显像装置和洞内图像采集装置； 所述 控制与显像装置包括控制单元以及与控制单元连接的吊装电机驱动杆； 所述洞内图像采集 装置包括外壳体和设置在外壳体内部的内壳体， 外壳体上对称设置有电动式行进轮， 还设 置有夜光摄像头和倾角感应装置， 倾角感应装置用于向控制与显像装置传递倾角信息， 夜 光摄像头用于向控制与显像装置传递实时图像信息； 外壳体上安装有吊装绳索， 吊装绳索 的另一端与吊装电机驱动杆连接。 0006 作为一种优选的实施方式， 外壳体包括有机玻璃外壳， 以及与有机。

8、玻璃外壳固定 连接的上底板和下底板。 0007 作为一种优选的实施方式， 所述有机玻璃外壳上还设置多个弹簧机构， 每个弹簧 机构的内部装有电机， 电机与电动式行进轮相连。 0008 作为一种优选的实施方式， 所述倾角感应装置设置在上底板的中心位置， 所述夜 光摄像头设置在下底板上。 0009 作为一种优选的实施方式， 所述夜光摄像头包括小画幅夜光摄像头和大画幅夜光 摄像头。 0010 作为一种优选的实施方式， 内壳体内部还设置有可拉出式夜光摄像头， 透明有机 玻璃外壳上开设有与可拉出式夜光摄像头对应的预留孔。 0011 作为一种优选的实施方式， 控制与显像装置上还设有摄像头显示器和线型显示 器。

9、， 所述摄像头显示器用于显示夜光摄像头摄取的孔洞内环境的图像； 所述线型显示器用 于显示孔洞的洞型曲线。 说明书 1/4 页 3 CN 211500621 U 3 0012 作为一种优选的实施方式， 所述电动式行进轮为可拆卸式行进轮。 0013 与现有技术相比， 本实用新型具有以下有益效果： 0014 (1)可连续地获取垂直或倾斜孔洞各位置的洞型三维倾角及洞型中心点的三维坐 标， 并准确绘制孔洞洞型曲线， 为锚杆打设、 精确监测等后续施工提供技术支持； 0015 (2)具有可视化交互界面， 能够时时看到洞型曲线以及孔洞内部影像； 0016 (3)除基座外所有组件均可拆卸组装， 可根据钻孔方式(。

10、垂直或倾斜)选用是否应 用吊装组件、 根据钻杆直径选取相应直径的透明玻璃外壳、 根据土质特点选取相应电动式 行进轮的组数； 0017 (4)采用弹簧连接机构与行进轮相连， 当洞径发生微小变化时， 通过行进力挤压弹 簧即可适应洞径的变化， 不需要取出装置更换透明玻璃外壳既可继续行进； 0018 (5)所有控制均在地上操控台， 简单方便。 附图说明 0019 图1是本实用新型的控制与显像装置的结构示意图； 0020 图2是本实用新型的洞内图像采集装置的剖面结构示意图； 0021 图中附图标记的含义： 0022 K1-操控台， K2-摄像头显示器， K3-线型显示器， K4-吊装控制开关， K5-行。

11、进控制开 关， K6-摄像头切换开关， K7-行进控制导线插口正极， K8-行进控制导线插口负极， K9-吊装 电机驱动杆， L1-吊装绳索， L2-上底座， L3-下底座， L4-内壳体， L5-透明有机玻璃外壳， L6- 螺丝， L7-电动式行进轮， L8-弹簧机构， L9-行进轮电机导线正极， L10-行进轮电机导线负 极， L11-倾角感应装置， L12-小画幅夜光摄像头， L13-大画幅夜光摄像头， L14-可拉出式夜 光摄像头， L15-数据连接线， L16-摄像头预留孔。 具体实施方式 0023 下面对本实用新型的实施例作详细说明， 本实施例在以本实用新型技术方案为前 提下进行实。

12、施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程， 但本实用新型的保护范围不限 于下述的实施例。 0024 如图1-2所示， 装置包括地上、 地下两个部分， 即： 控制与显像装置和洞内图像采集 装置， 两部分不可分割作为统一的整体共同发挥作用。 0025 其中控制与显像装置主要包括操控台K1、 摄像头显示器K2、 线型显示器K3、 吊装控 制开关K4、 行进控制开关K5、 摄像头切换开关K6， 行进控制导线插口正极K7、 行进控制导线 插口负极K8， 吊装电机驱动杆K9等部分； 洞内图像采集装置包括吊装绳索L1， 上底座L2， 下 底座L3， 内壳体L4， 透明有机玻璃外壳L5， 螺丝L6， 电动式。

13、行进轮L7， 弹簧机构L8， 行进轮电 机导线正极L9， 行进轮电机导线负极L10， 倾角感应装置L11， 小画幅夜光摄像头L12， 大画幅 夜光摄像头L13， 可拉出式夜光摄像头L14， 数据连接线L15， 摄像头预留孔L16等部分。 0026 在本实施例中： 摄像头显示器K2， 位于操控台K4左上部， 用于小画幅夜光摄像头 L12， 大画幅夜光摄像头L13， 可拉出式夜光摄像头L14所摄影像， 摄像头切换开关K6可用于 切换不同摄像头的影像。 线型显示器K3， 位于操控台A1右上部， 用于显示孔洞的洞型曲线。 0027 吊装电机驱动杆K9伸出操控台K1， 吊装绳索L1缠绕在吊装电机驱动杆K。

14、9上。 吊装 说明书 2/4 页 4 CN 211500621 U 4 绳索L1中包含有数据线， 其一端与操控台K1相连， 另一端通过内壳体L4与各个摄像头和倾 角感装置L11相连。 吊装电机驱动杆K9旋转的方向及速率由吊装控制开关K4控制， 以实现孔 洞垂直情况下洞内图像采集装置的升降及升降速率。 0028 行进轮电机导线正极L9和行进轮电机导线负极L10分别与操控台K1中行进控制导 线插口正极K7、 行进控制导线插口负极K8对应相连， 并通过行进控制开关K5控制电流的大 小与方向， 以实现孔洞倾斜向下或向上等无法采用吊装的情况下洞内图像采集装置的前 进、 后退及其速度控制。 0029 根据。

15、不同的孔洞大小， 选择相应半径的透明有机玻璃外壳L5， 通过螺丝L6与上下 基座相连， 外壳体内部预留导线通道。 0030 在本实施例中， 弹簧机构L8共4个， 每两个一侧， 对称设置在有机玻璃外壳L5表面， 其作用是配合电动式行进轮L7在一定范围内适应洞径的变化。 每个弹簧机构L8的内部装有 电机， 并且在机构末端对称装有两个电动式行进轮L7， 电动式行进轮L7与弹簧机构L8内的 电机相连， 并且可拆卸。 电动式行进轮共有4组8个， 可根据需要增减组数， 组内通过有机玻 璃内部的导线串联， 组间并联且正、 负极分别最终汇聚到两条导线上， 以防止行进轮同时意 外停转， 及实现倾斜向下或向上等无。

16、法采用吊装的孔洞情况下洞内图像采集装置的前进、 后退及其速度控制。 0031 小画幅夜光摄像头L12和大画幅夜光摄像头L13设于下底座中部， 小画幅夜光摄像 头L12的画面宽度小， 但是可拍摄距离远， 在孔洞竖直的情况下， 可以减少装置进入的深度。 大画幅夜光摄像头L13的画面宽度大， 但是可拍摄距离小， 适用于孔洞较浅或孔洞不竖直有 曲折的情况。 小画幅夜光摄像头L12和大画幅夜光摄像头L13均可以产生光源， 从而可在黑 暗的孔洞内摄取孔洞曲折情况图像， 并通过与内壳体相连的整合在吊装绳索L1中的数据线 传输至摄像头显示器K2上， 并通过控制台K1上的摄像头操控开关K6调整摄像头拍摄时的焦 。

17、距和各个不同摄像头之间的图像切换； 大画幅夜光摄像头L12和小画幅夜光摄像头L13的选 取尺寸均小于10mm， 清晰度均要求高于1080P。 不同的是大画幅夜光摄像头L12的可视角度 为180 ， 焦距选取较小的3.6mm， 小画幅夜光摄像头L11的可视角度为40 ， 焦距选取较大的 8mm； 0032 可拉出式夜光摄像头L14在不使用时可固定在在内壳体L4的两侧， 使用时每个可 拉出式夜光摄像头L14可拉出， 由数据连接线L15和内壳体L4相连然后固定在预留于透明有 机玻璃外壳L5上的摄像头预留孔L16中， 可拉出式夜光摄像头L14也可以将图像传输至摄像 头显示器K2上， 并通过摄像头切换开。

18、关K6切换图像； 可拉出式摄像头的参数选取同大画幅 夜光摄像头L12； 0033 倾角感应装置L11位于上底座L2中心位置， 可连续地获取垂直或倾斜孔洞每一时 刻的洞型三维倾角， 通过整合在吊装绳索L1中的数据线传输至操控台， 通过操控台内置的 处理器进行理论计算后可得洞型曲线， 并呈现在线型显示器K3上。 倾角感应器的型号可选 取ADXL345三轴角度倾斜传感器GY-291， 这种型号的倾角感应器具有小巧、 纤薄、 功耗低的 特点， 适合移动设备。 0034 本实用新型中洞型绘制的方法， 可根据孔洞线型与铅垂线的夹角、 孔洞线型在水 平面的投影与水平面坐标轴的夹角随时间的变化关系， 经常规的。

19、理论计算， 得出洞型中心 点的三维坐标随时间的连续变化关系f(x,y,z,t)， 进而得洞型曲线f(x,y,z)。 说明书 3/4 页 5 CN 211500621 U 5 0035 与现有的方法相比， 该实用新型的有益效果在于： 可连续地获取垂直或倾斜孔洞 各位置的洞型三维倾角及洞型中心点的三维坐标， 并准确绘制孔洞洞型曲线， 为锚杆打设、 精确监测等后续施工提供技术支持； 设置了适应不同情况的摄像头， 并且具有可视化交互 界面， 能够时时看到洞型曲线以及孔洞内部影像； 将弹簧机构L8与电动式行进轮L7相结合， 使得装置对孔洞的直径具有了一定的自适应能力； 除基座外所有组件均可拆卸组装， 可。

20、根 据钻孔方式(垂直或倾斜)选用是否应用吊装组件、 根据钻杆直径选取相应直径的透明玻璃 外壳L5、 根据土质特点选取相应电动式行进轮的组数等， 确保装置顺利入洞和障碍物的顺 利取出； 所有控制均在地上操控台K1， 简单方便。 总之， 在垂直及倾斜钻孔孔洞中使用该发 明可以监控洞内情况、 绘制孔洞的洞型曲线， 同时为后续针对性施工提供了技术支撑。 0036 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技 术人员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变形， 这些改进和 变形也应视为本发明的保护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 211500621 U 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 211500621 U 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 211500621 U 8 。