一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法与装置，涉及采矿技术领域，该方法是按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息；该装置包括测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机和全景摄像头，全景摄像头固定设置于测杆的一端，全景摄像头与主机通过电缆连接，电缆缠绕设置于绞车的辊筒上，绞车可用于触发脉冲发生器，脉冲发生器与主机电联。采用该方法与装置，因不受原生裂隙的影响，其采集的钻孔信息更为准确，有助于对采场矿山压力进行准确分析，具有较强的工程应用价值。

A Method and Device for Borehole Information Collection Based on DIC Technology

The invention discloses a borehole information acquisition method and device based on DIC technology, which relates to the field of mining technology. The method takes panoramic photographs of boreholes on roadway surrounding rock in a certain period of time, compares and calculates borehole images at different times, and obtains borehole information not affected by primary cracks; the device includes rods, cables, winches and pulses. Generator, host and panoramic camera are fixed at one end of the measuring rod. Panoramic camera is connected with host through cable. Cable winding is arranged on the roller of winch. Winch can be used to trigger pulse generator. Pulse generator is connected with host. By using this method and device, the borehole information collected by this method is more accurate because it is not affected by primary fissures. It is helpful for accurate analysis of stope rock pressure and has strong engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法与装置
本专利技术涉及采矿
，具体为一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法与装置。
技术介绍
在地质勘探中，通过钻孔可以获取第一手地下地质实物资料，获取岩矿层各种地球物理信息，同时也可以通过钻孔观察地下水层水文地质条件，探索地下资源存储情况等。在采矿
，钻孔资料的准确采集，对于采场矿山压力分析具有重要的意义。在矿产的开采中，采场矿压显现的强弱，主要取决于直接顶和基本顶的来压步距。而来压步距大小与上覆岩层的岩性、各岩层破裂情况及厚度有着直接的关系。在不考虑其他因素的影响下，岩层的岩性强度越高、厚度越大、破裂程度越大，则来压步距越大，矿山压力显现越明显。因此，在采场矿山压力分析中，关键是确定直接顶和基本顶的厚度、岩性强度以及破裂程度。目前，通常是通过钻孔窥视仪对岩层进行窥视分析，来推断直接顶和基本顶的破碎程度，但该种方式无法区分破碎的裂纹是原生裂隙还是诱导致裂裂纹，不能精确的得到岩体强度和力学参数等，这极大的影响了采场矿山压力分析的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法与装置，因不受原生裂隙的影响，其采集的钻孔信息更为准确，有助于对采场矿山压力进行准确分析，具有较强的工程应用价值。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，是按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息。进一步的，包括如下步骤：S1，在巷道围岩壁上钻取一定深度的测孔；S2，将全景摄像头置于所述测孔的底部进行摄像，并记录全景图像和全景摄像头位于所述测孔中的深度值；S3，沿着所述侧孔的中心轴向测孔外匀速移动全景摄像头，并同时记录全景摄像头在所述测孔内各深度的全景图像和与其对应的深度值；S4，对全景图像和与其对应的深度值进行处理，得到钻孔平面展开图；S5，经过22-26小时后，重复步骤S2-S4，得到新的钻孔平面展开图，并进入下一步；S6，采用DIC软件对相邻两个钻孔平面展开图进行分析计算，若产生新的裂纹则返回步骤S5，若未产生新的裂纹则进入下一步；S7，利用全景摄像系统将每一次获得的钻孔平面展开图合成三维柱状图，使用DIC计算分析软件对其进行分析计算，完成钻孔信息的采集。进一步的，DIC软件的分析计算流程包括如下步骤：步骤一，读取试验对象变形前后的图像；步骤二，对读取到的照片进行去畸变处理；步骤三，进行基于数字相关系数的图像匹配；步骤四，计算图片上像素点的位移量；步骤五，利用标定像素当量的结构得到实际变形量。进一步的，所述步骤S7中的分析计算是通过测孔内裂纹的位移变化，计算应变及与裂纹相关的断裂力学参数，从而得到上覆岩层破裂程度、各岩层厚度，并分析裂隙发育程度。一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，包括测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机和全景摄像头，所述全景摄像头固定设置于所述测杆的一端，所述全景摄像头与所述主机通过所述电缆连接，所述电缆缠绕设置于所述绞车的辊筒上，所述绞车可用于触发所述脉冲发生器，所述脉冲发生器与所述主机电联。进一步的，还包括固定装置，所述固定装置包括固定器和若干固定杆，所述固定杆的一端呈锥形，其另一端与所述固定器的底面固定连接，所述测杆选用可伸缩测杆，所述测杆远离所述全景摄像头的一端与所述固定器固定连接。进一步的，还包括垫圈，所述垫圈的一个侧面与所述固定器的底面接触设置。进一步的，所述全景摄像头包括反射镜、CCD相机和磁性罗盘，所述反射镜为锥台结构，所述反射镜的中心加工有通孔，所述CCD相机设置于所述反射镜偏向其小直径端的一侧，所述磁性罗盘设置于所述反射镜偏向其大直径端的一侧，所述CCD相机与所述磁性罗盘均正对所述通孔设置。进一步的，所述全景摄像头还包括光源，所述光源设置于所述反射镜偏向其小直径端的一侧。进一步的，所述全景摄像头还包括遮光罩，所述遮光罩用于避免所述光源直射所述反射镜的锥面。本专利技术的有益效果是：该种基于DIC技术的钻孔信息采集方法测量准确、精度高，反映的信息量大，可以对采集的数据进行更加深入的分析。相比于现有技术，该方法按时间前后对测孔进行了对比分析计算，排出了原生裂隙的测量结果的影响，为巷道的稳定性分析和支护设计提供可靠的依据。该种基于DIC技术的钻孔信息采集装置用于实现上述测试方法，其主体由测杆、电缆、绞车、脉冲发生器、主机、全景摄像头及固定装置组成，通过设置固定器保证了测量结果的准确性，设置全景摄像头可同时采集其所处深度值的全景图像和方位信息，设置脉冲发生器可采集全景摄像头所处的深度信息，由主机进行图像合成和计算分析。其组成部件少，结构简单，布局合理，使用方便。附图说明图1为本专利技术一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置的结构示意图；图2为全景摄像头的结构示意图；图3为图像处理流程图；图4为DIC技术图像相关算法流程图；图5为DIC技术分析计算中物体变形前后相关匹配示意图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法是，按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，可得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息。具体实施时，上述方法包括如下步骤：S1，在巷道围岩壁上钻取一定深度的测孔，用高压气管伸入测孔底部，将测孔内岩屑等杂质吹干净，保证摄像效果。S2，将全景摄像头置于所述测孔的底部进行摄像，并记录测孔底部的全景图像和全景摄像头位于所述测孔中的深度值。S3，沿着所述侧孔的中心轴向测孔外匀速移动全景摄像头，并同时记录全景摄像头在所述测孔内各深度的全景图像和与其对应的深度值。S4，对全景图像和与其对应的深度值进行处理，通过拼接得到钻孔平面展开图。S5，经过22-26小时后，重复步骤S2-S4，得到新的钻孔平面展开图，并进入下一步；S6，采用DIC软件对相邻两个钻孔平面展开图进行分析计算，若产生新的裂纹则返回步骤S5，获得再经过22-26小时后的新的钻孔平面展开图并进行对比分析计算，直至未产生新的裂纹，进入下一步。S7，利用全景摄像系统将每一次获得的钻孔平面展开图合成三维柱状图，使用DIC计算分析软件对其进行分析计算，完成钻孔信息的采集。上述DIC计算分析软件系统包括图像采集控制系统、标定系统和后处理系统，图像采集控制系统主要负责对相机、照明装置的控制，允许用户自定义图像采集模式(时间、频率等)；标定系统结合标定板进行使用，能够对图像畸变进行有效修正，减小测量结果的误差；后处理系统包括2D和3D分析模块，能够根据计算需要自主创建坐标系并计算点、线、面、元素的位移和应变，通过后处理可以绘制出位移和应变的等值线云图。如图4所示，上述DIC软件的分析计算流程包括如下步骤：步骤一，采用标定板进行标定；步骤二，读取试验对象变形前后的图像，即读取测孔内裂痕产生和裂痕发育过程的前后对比图像；步骤三，对读取到的照片进行去畸变处理；步骤四，进行基于数字相关系数的图像匹配；步骤五，计算图片上像素点的位移量；步骤六，利用标定像素当量的结构得到实际变形量。该DIC软件分析计算的具体实施过程是：在物体表面制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，其特征在于，按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，其特征在于，按照一定时间周期对巷道围岩上的测孔进行全景摄像，对不同时间的测孔图像进行比较和分析计算，得到不受原生裂隙的影响的钻孔信息。2.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在巷道围岩壁上钻取一定深度的测孔；S2，将全景摄像头置于所述测孔的底部进行摄像，并记录全景图像和全景摄像头位于所述测孔中的深度值；S3，沿着所述侧孔的中心轴向测孔外匀速移动全景摄像头，并同时记录全景摄像头在所述测孔内各深度的全景图像和与其对应的深度值；S4，对全景图像和与其对应的深度值进行处理，得到钻孔平面展开图；S5，经过22-26小时后，重复步骤S2-S4，得到新的钻孔平面展开图，并进入下一步；S6，采用DIC软件对相邻两个钻孔平面展开图进行分析计算，若产生新的裂纹则返回步骤S5，若未产生新的裂纹则进入下一步；S7，利用全景摄像系统将每一次获得的钻孔平面展开图合成三维柱状图，使用DIC计算分析软件对其进行分析计算，完成钻孔信息的采集。3.根据权利要求2所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，其特征在于，DIC软件的分析计算流程包括如下步骤：步骤一、采用标定板进行标定；步骤二、读取试验对象变形前后的图像；步骤三、对读取到的照片进行去畸变处理；步骤四、进行基于数字相关系数的图像匹配；步骤五、计算图片上像素点的位移量；步骤六、利用标定像素当量的结构得到实际变形量。4.根据权利要求2所述的一种基于DIC技术的钻孔信息采集方法，其特征在于，所述步骤S7中的分析计算是通过测孔内裂纹的位移变化，计算应变及与裂纹相关的断裂力学参数，从而得到上覆岩层破裂程度、各岩层厚度，并分析裂隙发育程度。5.一种基于DIC技术的钻孔信息采集装置，其特征在于，包括测杆（1）、电缆（6）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明忠，王明耀，刘强，陈海亮，陆彤，彭高友，王飞，杨本高，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51