【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻孔内成像领域，具体而言，涉及一种围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置及方法。
技术介绍
1、煤炭开采逐渐走向深部，围岩应力赋存状态变得更加复杂，容易造成煤岩巷道发生大变形，出现顶板冒落、煤壁帮片帮和底鼓等现象。深井巷道围岩稳定性控制十分困难，制约着煤矿安全高效生产。巷道围岩结构钻孔全景成像方法可直观揭示围岩状态，识别围岩裂隙产状分布、扩展情况、围岩变形发展及松动区域，为巷道围岩稳定性控制提供可靠、真实、有效的技术支持。
2、一般情况下，钻孔全景成像需要采用风钻或水钻在围岩内打出钻孔。风钻钻孔后会造成孔道内壁上残留较多的岩屑，钻孔全景成像系统镜头上容易粘上岩屑，且抖不干净，致使钻孔成像不清晰。在使用水钻时，由于钻孔过程中水汽较大，这会导致内壁上产生较多的泥浆，泥浆和水汽极易附着在镜头上，使得钻孔全景成像系统镜头难以有效成像，需要重新抽出擦拭镜头，这一过程既浪费时间又容易磨损摄像头的镜片。另一方面，钻孔全景成像系统在钻孔行进过程中，由于使用测量人员体力的消耗而造成镜头发生抖动，这会导致摄像头拍摄偏离孔道中心，且成像变得模糊。为解决钻孔全景成像系统在钻孔行进过程中镜头易受杂物遮挡的问题，中国专利cn202310029153.8等提出了在镜头四周设置气体喷头以清理灰尘，但该装置仅适用于干燥的孔道，对于充满水汽的孔道，该装置无法做到有效清除镜头上的泥浆且防止镜头抖动。因此，亟需一种能够在测量过程中防止摄像头抖动、自动清理镜头上煤尘、泥浆等杂质的高清抗震钻孔全景成像装置及方法。
技术实现思
1、为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置及方法，旨在改善风钻钻孔后会造成孔道内壁上残留较多的岩屑，钻孔全景成像系统镜头上容易粘上岩屑，且抖不干净，致使钻孔成像不清晰。在使用水钻时，由于钻孔过程中水汽较大，这会导致内壁上产生较多的泥浆，泥浆和水汽极易附着在镜头上，使得钻孔全景成像系统镜头难以有效成像，需要重新抽出擦拭镜头，这一过程既浪费时间又容易磨损摄像头的镜片。另一方面，钻孔全景成像系统在钻孔行进过程中，由于使用测量人员体力的消耗而造成镜头发生抖动，这会导致摄像头拍摄偏离孔道中心，且成像变得模糊等问题。
2、本专利技术实施例提供了一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，包括探头本体、摄像头模组、转轴单元、清理单元以及主机模组；
3、所述摄像头模组包括相电性连接的摄像头、传输线、微云台单元与驱动单元；
4、所述转轴单元由定位轴承及滑动轴承组成，通过所述转轴单元与所述驱动单元促使所述摄像头完成固定向后的转动，为镜头在孔道内的居中提供辅助手段；
5、所述清理单元采用的材质为细毛刷与纳米海绵，根据使用场景的不同自行替换，所述清理单元通过卡扣设计与探头本体连接，可拆卸、更换；
6、所述主机模组包括主机、显示器、控制按键和传输线。
7、在上述实现过程中，本专利技术增加了微云台单元，通过限位机构实现了整个摄像头模组整体的防抖，并且增加了驱动单元、转轴单元以及清理单元，能够直接清除落在镜面上的岩块、泥浆和水渍，实现了对镜头表面污渍的自动清理，通过驱动单元对摄像头的角度进行精确调整，以辅助镜头在孔道内居中拍摄，清理单元具备可拆卸、可更换等优点，以适用于不同环境孔道的窥视，解决钻孔全景成像系统在钻孔行进时镜头容易抖动、拍摄偏离孔道中心、镜头易沾染岩屑及泥浆、人工清理费时费力等缺点。
8、在一种具体的实施方案中，所述探头本体的前端部设有所述清理单元，所述探头本体端部通过所述转轴单元和所述驱动单元对所述摄像头模组进行安装和转动，在所述摄像头模组的内部设有所述微云台单元，所述探头本体上通过所述传输线电性连接所述主机模组，并且在所述主机模组上设有控制按键。
9、在上述实现过程中，通过探头本体便于进行深入到钻孔的内部，且驱动单元便于带动摄像头模组进行转动调节，以及微云台单元和主机模组便于对数据信息进行计算处理。
10、在一种具体的实施方案中，所述摄像头模组的镜头直径为28mm，用于对钻孔全景摄影，所述微云台单元由fpc软板、限位机构以及外固框架构成。
11、在上述实现过程中，镜头直径的设定便于深入到钻孔的内部，并且便于进行拍摄，通过外固框架实现对fpc软板进行限位安装，保持安装的稳定性。
12、在一种具体的实施方案中，所述驱动单元采用的是ac伺服电动机，所述ac伺服电动机能够实现高响应、高精度定位转动调节，所述ac伺服电动机运行的旋转角度、转速能够实现精准的控制，便于对所述摄像头模组的旋转提供动力。
13、在上述实现过程中，ac伺服电机的设定便于带动摄像头模组进行转动，并且能够实现精准的定位和角度控制。
14、在一种具体的实施方案中，所述滑动轴承镶嵌安装在所述探头本体的内侧两端，所述定位轴承固定安装在所述摄像头模组的两侧，所述定位轴承的一端通过轴杆活动连接在所述滑动轴承的内部。
15、在上述实现过程中，滑动转轴的设定便于摄像头模组进行活动连接，以及定位轴承的设定便于摄像头模组与滑动轴承进行连接，实现活动性转动。
16、在一种具体的实施方案中，所述驱动单元固定安装在所述摄像头模组的内部，所述驱动单元采用的ac伺服电动机的输出轴与所述定位轴承键连接安装。
17、在上述实现过程中，且ac伺服电机作为动力源，实现带动摄像头模组进行转动调节。
18、在一种具体的实施方案中，所述主机模组用于记录、计算处理钻孔全景测量数据；所述显示器用于显示钻孔全景测量前端摄影图像，操作人员通过所述显示器实时查看前端镜头是否被杂物遮挡。
19、在上述实现过程中，主机模组实现对采集的图像信息进行计算处理，并且便于进行图像显示，实现实时的检测观察。
20、在一种具体的实施方案中，所述控制按键用于控制所述驱动单元中的ac伺服电动机进行转动运行；所述传输线用于连接所述主机模组与所述摄像头模组。
21、在上述实现过程中，控制按键的设定便于对主机模组进行调节控制，便于对摄像头模组的转动进行调节控制，且传输线用于实现数据信息的传输。
22、一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像方法，包括有以下步骤：
23、s1、使用控制按键调整转轴单元的旋转方向，使摄像头模组的镜头正对孔道中心拍摄；
24、s2、将探头本体伸入钻孔中，并将其缓慢向钻孔深部推进，通过主机模组中的显示器观看实时摄影图像，当摄影图像中出现污渍遮挡时，停止向钻孔推进摄像头模组，按动控制按键，使得摄像头模组的摄像头开始缓慢转动；
25、s3、随着摄像头模组的转动，若岩块或煤尘从镜头上掉落，则按动控制按键让摄像头模组转动复位；若岩块或煤尘仍附着其上，则继续转动摄像头模组，使镜头与清理单元之间充分摩擦；
26、s4、污渍清理完成后，继续将摄影镜头在钻孔中推进，当镜头中存在污渍时，重复s3过程清理污渍；
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于：包括探头本体(1)、摄像头模组(2)、转轴单元(3)、清理单元(4)以及主机模组(6)；
2.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述探头本体(1)的前端部设有所述清理单元(4)，所述探头本体(1)端部通过所述转轴单元(3)和所述驱动单元(5)对所述摄像头模组(2)进行安装和转动，在所述摄像头模组(2)的内部设有所述微云台单元(9)，所述探头本体(1)上通过所述传输线(8)电性连接所述主机模组(6)，并且在所述主机模组(6)上设有控制按键(7)。
3.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述摄像头模组(2)的镜头直径为28mm，用于对钻孔全景摄影，所述微云台单元(9)由FPC软板、限位机构以及外固框架构成。
4.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述驱动单元(5)采用的是AC伺服电动机，所述AC伺服电动机能够实现高响应、高精度定位转动调节，所述AC伺服电动机运行的旋转角度、
5.根据权利要求4所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述滑动轴承镶嵌安装在所述探头本体(1)的内侧两端，所述定位轴承固定安装在所述摄像头模组(2)的两侧，所述定位轴承的一端通过轴杆活动连接在所述滑动轴承的内部。
6.根据权利要求5所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述驱动单元(5)固定安装在所述摄像头模组(2)的内部，所述驱动单元(5)采用的AC伺服电动机的输出轴与所述定位轴承键连接安装。
7.根据权利要求6所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置法，其特征在于，所述主机模组(6)用于记录、计算处理钻孔全景测量数据；所述显示器用于显示钻孔全景测量前端摄影图像，操作人员通过所述显示器实时查看前端镜头是否被杂物遮挡。
8.根据权利要求7所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述控制按键(7)用于控制所述驱动单元(5)中的AC伺服电动机进行转动运行；所述传输线(8)用于连接所述主机模组(6)与所述摄像头模组(2)。
9.一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像方法，其特征在于，包括有以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像方法，其特征在于，所述S3中的镜头在与清理单元(4)接触时，精密细毛刷用于除去干燥的岩屑，纳米海绵用于擦拭水汽与泥浆；控制按键(7)可控制镜头反复、充分地与清理单元(4)摩擦。
...【技术特征摘要】
1.一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于：包括探头本体(1)、摄像头模组(2)、转轴单元(3)、清理单元(4)以及主机模组(6)；
2.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述探头本体(1)的前端部设有所述清理单元(4)，所述探头本体(1)端部通过所述转轴单元(3)和所述驱动单元(5)对所述摄像头模组(2)进行安装和转动，在所述摄像头模组(2)的内部设有所述微云台单元(9)，所述探头本体(1)上通过所述传输线(8)电性连接所述主机模组(6)，并且在所述主机模组(6)上设有控制按键(7)。
3.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述摄像头模组(2)的镜头直径为28mm，用于对钻孔全景摄影，所述微云台单元(9)由fpc软板、限位机构以及外固框架构成。
4.根据权利要求1所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述驱动单元(5)采用的是ac伺服电动机，所述ac伺服电动机能够实现高响应、高精度定位转动调节，所述ac伺服电动机运行的旋转角度、转速能够实现精准的控制，便于对所述摄像头模组(2)的旋转提供动力。
5.根据权利要求4所述的一种巷道围岩结构高清抗震钻孔全景成像装置，其特征在于，所述滑动轴承镶嵌安装在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王目军，魏林，武志俊，王智平，彭鹏，李康，冯国海，宋磊，陆银龙，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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