超前地质预报孔视频探测装置及探测方法

本申请涉及工程机械，具体而言，涉及一种超前地质预报孔视频探测装置及探测方法。

背景技术：

1、诸如凿岩台车，凿岩钻机等设备在工作时，需要在待作业区域利用钻孔等零部件对地层进行钻孔作业，以便后续向钻出的地质钻孔中放入炸药进行爆破，或是在地质钻孔内进行地质勘探等工作。钻孔结束后往往需要将一摄像装置放入地质钻孔内部，以获取摄像装置在地质钻孔内所在位置的图像，即使得地质钻孔具有超前地质预报功能，方便使用者了解地质钻孔所在地层的地质构造，钻孔壁面裂缝等信息，进而指导后续的爆破、勘探等作业。由于钻孔深度可达20m以上，给摄像装置供电的线缆需要很长，且在摄像装置在地质钻孔内移动过程中，线缆容易接触地质钻孔的孔壁并阻碍摄像装置正常移动，使用时多有不便。

2、相关技术中，公开号为cn104822049b的中国专利文献公开了一种简易便携式岩体破裂演化内窥装置，其通过并将摄像头和导线设在内伸件内部来对保护微型针孔摄像头及与该摄像头连接的导线；但对于如何解决摄像头在深孔内移动时供电线缆使用不便的问题，相关技术并未给出任何技术启示。

技术实现思路

1、本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本申请的一些实施例提出了一种超前地质预报孔视频探测装置及探测方法，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

3、第一方面，本申请一些实施例提供了一种超前地质预报孔视频探测装置，用于连接至一凿岩钻孔设备以在凿岩钻孔设备的驱动下插入一地质钻孔内并记录地质钻孔所在地层的信息，该超前地质预报孔视频探测装置包括：摄像模块、连接件、位置检测模块、数据处理模块以及电源模块。其中，摄像模块包含用于拍摄地质钻孔孔壁的地质图像的摄像头和用于照明的光源；摄像头与光源固定设置在摄像模块沿第一方向的同一端以使光源在摄像头拍摄地质图像时向地质钻孔内照明；连接件用于连接摄像模块和凿岩钻孔设备以使凿岩钻孔设备驱动摄像模块插入地质钻孔内；位置检测模块用于获取摄像模块在孔洞内拍摄地质图像时的位置信息；数据处理模块用于获取并存储地质图像和位置信息；电源模块与摄像模块、位置检测模块和数据处理模块电连接以向三者供电；电源模块固定设置在连接件内部；数据处理模块包含：处理器、存储卡以及视频输出端口；处理器用于获取并处理地质图像和位置信息；存储卡用于存储处理器所获取的地质图像和位置信息；视频输出端口用于从存储卡调取地质图像和位置信息；处理器、存储卡以及视频输出端口电性连接。

4、进一步的，数据处理模块还包含：壳体；其中，壳体固定连接至连接件；壳体形成有供处理器放入的容纳腔以及一端与容纳腔连通的若干连接腔；连接腔沿垂直于第一方向的第二方向的一端开放设置；存储卡和视频输出端口设置于两个相异的连接腔内，且存储卡和视频输出端口沿第二方向位于壳体的同一端。

5、进一步的，数据处理模块还包括：调节开关；其中，调节开关电连接至电源模块和光源以调节光源照明时的亮度；调节开关以第二方向所在直线为转轴与壳体转动连接；调节开关和视频输出端口沿第二方向分别位于壳体的两端。

6、进一步的，超前地质预报孔视频探测装置还包括：第一扶正器；其中，第一扶正器固定设置于摄像模块的外围；第一扶正器具有沿第一方向贯穿设置的第一穿孔以供摄像模块从第一穿孔穿过。

7、进一步的，超前地质预报孔视频探测装置还包括：第二扶正器；其中，第二扶正器固定设置于连接件的外围；第二扶正器具有沿第一方向贯穿设置的第二穿孔以供连接件从第二穿孔穿过；位置检测模块和数据处理模块沿第一方向位于第一扶正器和第二扶正器之间。

8、进一步的，位置检测模块包含：安装件、滚轮、光栅和编码器；其中，安装件固定连接于摄像模块和数据处理模块之间；滚轮与安装件转动连接；光栅与滚轮相连以在滚轮转动时同步转动；编码器与光栅配合以在光栅转动时获取光栅的转动角度进而获取位置信息；编码器与处理器电性连接以向处理器提供位置信息。

9、进一步的，安装件包含：固定部、支撑部和扭簧；其中，固定部沿第一方向的两端分别固定连接至摄像模块和壳体；支撑部一端转动连接于固定部；扭簧设置于固定部与支撑部之间；固定部设有沿第二方向贯穿设置的避让槽；支撑部至少部分位于避让槽内；支撑部远离固定部的一端与滚轮转动连接。

10、进一步的，安装件还包括：中轴；其中，中轴与固定部转动连接；支撑部以中轴的轴心线为转动中心与固定部构成转动连接；固定部内部设有容纳光栅和编码器的内腔；中轴至少部分插入内腔且与光栅同轴固定连接；中轴通过带传动的方式与滚轮相连以使滚轮转动时带动光栅同步转动；内腔封闭设置。

11、进一步的，第一方向所在直线、第二方向所在直线以及中轴的轴线相互垂直设置。

12、第二方面，本申请一些实施例还提供了一种用于实施超前地质预报孔视频探测装置的超前地质预报孔视频探测方法，包括：利用凿岩钻孔设备形成地质钻孔后，提出凿岩钻孔设备的钻头，将超前地质预报孔视频探测装置通过螺纹连接在钻杆前端，一段一段地送入地质钻孔内；编码器设置为反转，反转不发出脉冲信号，当到达孔底后，往地质钻孔外提拉钻杆，滚轮正转，开始发出脉冲信号滚轮旋转的同时带动光栅旋转，编码器记录光栅旋转的角度，通过计算将光栅旋转的角度转换成视频探测装置在地质钻孔内的直线位移，根据设置的起始点，确定摄像模块在地质钻孔内的位置；编码器将摄像模块在地质钻孔内的位置信息转换成电信号后通过电子电路传输至数据处理模块；探测完成后，将地质图像与位置信息标定，并将标定后的地质图像存储至存储卡；从存储卡或视频输出端口处获取标定后的地质图像；根据标定后的地质图像获取地层裂缝、构造信息。

13、本申请的有益效果在于：提供了一种工作稳定且能够适于在非竖直地质钻孔内作业的的超前地质预报孔视频探测装置及探测方法。

14、更具体而言，本申请的一些实施例可能具有以下具体的有益效果：

15、提供的超前地质预报孔视频探测装置，通过内置的电源模块向摄像模块供电，在探测摄像过程中无需外接电源线，能够避免外接电源线卡在待测孔内而使探测装置移动受阻。尤其是对于在岩山侧壁上开设的地质钻孔等非竖直地质钻孔内使用时，外接电源线的使用方式需要与孔深相应长度的电源线，电源线在自重作用下容易接触孔壁并与孔壁刮蹭，而采用内置电源的方式则避免了供电线路刮蹭孔壁而导致供电不畅的问题，更适于在非竖直地质钻孔内使用。

16、设置第一扶正器和第二扶正器接触孔壁，辅助支撑探测装置使探测装置在地质钻孔内移动平稳。

17、利用滚轮、光栅与编码器的配合实现探测装置在地质钻孔内所处深度的检测，因在后续使用时能够将探测装置在孔内位置与摄像模块拍摄的图像匹配，方便使用者明确地质钻孔孔壁裂缝、地层构造等在孔内的具体位置。

技术特征：

1.一种超前地质预报孔视频探测装置，用于连接至一凿岩钻孔设备以在凿岩钻孔设备的驱动下插入一地质钻孔内并记录地质钻孔所在地层的信息，包括：

2.根据权利要求1所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

6.根据权利要求2至5任意一项所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的超前地质预报孔视频探测装置，其特征在于：

10.一种用于实施权利要求6至9任意一项所述的超前地质预报孔视频探测装置的超前地质预报孔视频探测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种超前地质预报孔视频探测装置及探测方法，其中的超前地质预报孔视频探测装置包括包括：摄像模块、连接件、位置检测模块、数据处理模块以及电源模块；其中，摄像模块包含用于拍摄地质钻孔孔壁的地质图像的摄像头和光源；连接件用于连接摄像模块和凿岩钻孔设备；位置检测模块用于获取摄像模块的位置信息；数据处理模块用于获取并存储地质图像和位置信息；电源模块与摄像模块、位置检测模块和数据处理模块电连接以向三者供电；数据处理模块包含：处理器、存储卡以及视频输出端口；本申请的有益效果在于：提供了一种工作稳定且能够适于在非竖直地质钻孔内作业的的超前地质预报孔视频探测装置及探测方法。

技术研发人员：黄柳松,卢春华,刘政安,王荣璟,张宝桥,张涛,鲁成,鲁浩然,谭畴江,乔梦迪
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15