一種可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于地質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于工程檢測(cè)或地質(zhì)檢測(cè)的可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆孔成像技術(shù)是指利用各種方式方法(聲、光、電、核磁等)對(duì)鉆孔周圍的壁面介質(zhì)進(jìn)行掃描成像，是一種新興的地質(zhì)勘探方式，該技術(shù)通過(guò)將成像探頭放入鉆孔中，拍攝搜集鉆孔中的全景圖像信息，并通過(guò)相配的分析軟件來(lái)分析數(shù)據(jù)，將采集結(jié)構(gòu)用與電視圖像相類似的直觀可視方式進(jìn)行表達(dá)。
[0003]整個(gè)鉆孔成像系統(tǒng)的硬件部分主要由地面部分和地下部分組成，地面部分包括控制器、電腦、三腳架、絞車、滑輪和深度計(jì)數(shù)器，地下部分包括全景攝像探頭和電纜，全景攝像探頭由CCD攝像機(jī)、LED燈、玻璃罩和錐形鏡組成，主要負(fù)責(zé)圖像、深度等信息的采集與傳輸，由于該信息需要準(zhǔn)確的反映地質(zhì)或工程情況，因此該攝像探頭是整個(gè)成像系統(tǒng)中十分重要的一部分。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中的鉆孔成像設(shè)備中的探頭采用了固定焦距的攝像頭，在針對(duì)不同孔徑的鉆孔探測(cè)中，需要更換不同的探頭，以獲得清晰的圖像，這種情況下會(huì)提升測(cè)量成本，降低設(shè)備的便攜性，降低檢測(cè)工作效率，重復(fù)拆裝攝像頭也會(huì)降低設(shè)備的使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其目的在于實(shí)現(xiàn)鉆孔成像系統(tǒng)中全景攝像頭的調(diào)焦功能，由此解決需針對(duì)不同鉆孔孔徑需要更換不同焦距探頭的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，該探頭包括連接的調(diào)整模塊與攝像頭模塊，其中，攝像頭模塊包括全景攝像頭CCD與設(shè)置于其前的調(diào)焦鏡頭，其中所述調(diào)整模塊調(diào)整所述全景攝像頭CCD移動(dòng)，從而調(diào)整與所述調(diào)焦鏡頭之間的距離，由此實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同鉆孔孔徑的調(diào)焦。
[0007]進(jìn)一步地，調(diào)整模塊包括依次連接的步進(jìn)電機(jī)與變速齒輪組，所述變速齒輪組的一端與所述全景攝像頭CCD相連，由此調(diào)整所述全景攝像頭CCD與所述調(diào)焦鏡頭之間的距離。
[0008]進(jìn)一步地，所述全景攝像頭CXD上加裝有雙軸加速傳感器，用于記錄所述全景攝像頭CCD調(diào)整過(guò)程中的狀態(tài)。
[0009]進(jìn)一步地，所述全景攝像頭CXD與所述變速齒輪組之間還設(shè)置有第一限位開(kāi)關(guān)與第二限位開(kāi)關(guān)，用于限制所述全景攝像頭CCD的調(diào)整范圍。
[0010]進(jìn)一步地，所述調(diào)整模塊與攝像頭模塊分別與計(jì)算機(jī)相連，所述攝像頭模塊采集地質(zhì)圖像傳送于所述計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可控制所述調(diào)整模塊調(diào)整所述全景攝像頭CCD與所述調(diào)焦鏡頭之間的距離。
[0011]總體而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了可變焦鏡頭，能夠取得下列有益效果:
[0012]在傳統(tǒng)全景攝像頭的基礎(chǔ)上加裝了一套由傳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、調(diào)焦鏡頭等組成的可變焦鏡頭，不需要更換探頭，提升探頭對(duì)不同鉆孔孔徑的適應(yīng)性，提升了工作效率，大大擴(kuò)展了探頭的拍攝范圍和設(shè)備的使用范圍，更進(jìn)一步地，并且可以利用現(xiàn)有的智能的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，即時(shí)地采集地質(zhì)圖像信息進(jìn)行分析，并且計(jì)算出需要調(diào)焦的距離，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)地調(diào)焦。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的全景探頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0015]1-計(jì)算機(jī)2-步進(jìn)電機(jī)3-變速齒輪組4-第一限位開(kāi)關(guān)5-第二限位開(kāi)關(guān)6_全景攝像頭CCD 7-調(diào)焦鏡頭8-雙軸加速傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0017]如圖1所示，是按照本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的可調(diào)焦的探頭的整體結(jié)構(gòu)，其包括依次相連的步進(jìn)電機(jī)2、變速齒輪組3、第一限位開(kāi)關(guān)4、第二限位開(kāi)關(guān)5、全景攝像頭CCD6、調(diào)焦鏡頭?。
[0018]其中調(diào)焦鏡頭7設(shè)置于全景攝像頭(XD6的前面，兩者的距離可以調(diào)整，可以采用模塊框架的方式將調(diào)焦鏡頭7和全景攝像頭CCD6都設(shè)置于框架之內(nèi)，調(diào)焦鏡頭7處于框架中的固定位置，而全景攝像頭CCD6在步進(jìn)電機(jī)2、變速齒輪組3的帶動(dòng)控制下可以相對(duì)于調(diào)焦鏡頭7移動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。
[0019]另外，進(jìn)一步地，除了機(jī)械的調(diào)整方式，還可以利用現(xiàn)有的智能計(jì)算機(jī)的技術(shù)，全景攝像頭CCD6將實(shí)時(shí)采集到的攝像頭前以及側(cè)面半球區(qū)域內(nèi)的圖像傳送于計(jì)算機(jī)I接收，計(jì)算機(jī)I實(shí)時(shí)分析采集的圖像，并且找出對(duì)焦的位置，并向步進(jìn)電機(jī)2發(fā)出指令，對(duì)全景攝像頭CCD6發(fā)出對(duì)焦的調(diào)整，其中與步進(jìn)電機(jī)2相連的變速齒輪組3將電機(jī)2的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為全景攝像頭CCD6的直線運(yùn)動(dòng)，由于全景攝像頭CCD6的前端加裝了調(diào)焦鏡頭7，通過(guò)控制兩者之間的距離即實(shí)現(xiàn)了調(diào)焦。
[0020]進(jìn)一步地，全景攝像頭(XD6的前端還加裝有雙軸加速傳感器8，其用來(lái)記錄全景攝像頭CCD6在移動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由此實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的電子防抖。
[0021]更進(jìn)一步地，全景攝像頭(XD6與變速齒輪組3之間還設(shè)置有第一限位開(kāi)關(guān)4與第二限位開(kāi)關(guān)5作為雙側(cè)的限位開(kāi)關(guān)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都具有自動(dòng)反轉(zhuǎn)的功能，由此可以實(shí)現(xiàn)控制全景攝像頭CCD6的移動(dòng)范圍。
[0022]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:
[0023]將該可調(diào)焦的探頭放入鉆孔后，全景攝像頭CCD6負(fù)責(zé)采集孔壁圖像，并將采集到的實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)较鄳?yīng)的鉆孔成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)I中。當(dāng)然，用戶也可以手動(dòng)下達(dá)對(duì)焦指令，如果計(jì)算機(jī)I發(fā)現(xiàn)當(dāng)前畫(huà)面對(duì)比度較差，就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟對(duì)焦功能。開(kāi)始自動(dòng)對(duì)焦之后，步進(jìn)電機(jī)2推動(dòng)全景攝像頭CCD6移動(dòng)，同時(shí)，計(jì)算機(jī)I對(duì)采集到的實(shí)時(shí)畫(huà)面進(jìn)行分析，對(duì)畫(huà)面清晰度做出評(píng)價(jià)，決定是否對(duì)焦成功。對(duì)焦開(kāi)始，步進(jìn)電機(jī)2會(huì)有一個(gè)初始移動(dòng)方向，軟件如果發(fā)現(xiàn)按此方向移動(dòng)畫(huà)面清晰度下降，則控制步進(jìn)電機(jī)2向反方向移動(dòng)。由于對(duì)于畫(huà)面清晰度的評(píng)價(jià)采用了圖像處理中通用的函數(shù)模型，相對(duì)復(fù)雜，整個(gè)對(duì)焦過(guò)程，軟件會(huì)控制電機(jī)推動(dòng)全景攝像頭CCD6多次前后移動(dòng)，并逐漸減小移動(dòng)范圍，搜索最佳對(duì)焦點(diǎn)，直到畫(huà)面清晰度最大，以完成對(duì)焦。另外，考慮到軟硬件的配合的問(wèn)題，當(dāng)軟件檢測(cè)到最清晰的畫(huà)面時(shí)，下達(dá)停止運(yùn)動(dòng)指令，由于信號(hào)的延遲問(wèn)題，步進(jìn)電機(jī)還會(huì)接著運(yùn)動(dòng)一小段距離，針對(duì)此問(wèn)題，我們的軟件會(huì)做出修正，重新控制步進(jìn)電機(jī)推進(jìn)對(duì)焦鏡片到合焦位置。完成對(duì)焦后，攝像頭就可以采集清晰的圖像上傳。
[0024]另一方面，在軟件上要實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)采集畫(huà)面的分析，設(shè)計(jì)出合理的算法，對(duì)畫(huà)面清晰度做出評(píng)價(jià)，并轉(zhuǎn)化成一些對(duì)應(yīng)的指令，對(duì)硬件進(jìn)行控制。本實(shí)用新型采用的是反差對(duì)焦的算法，主要是通過(guò)檢測(cè)畫(huà)面的反差度來(lái)對(duì)畫(huà)面的清晰度做出評(píng)價(jià)，即對(duì)焦準(zhǔn)確的時(shí)候，成像最清晰，成像的反差也最大?？梢詮亩鄠€(gè)角度來(lái)評(píng)價(jià)畫(huà)面的反差度，通過(guò)檢測(cè)畫(huà)面的細(xì)節(jié)，相鄰像素點(diǎn)的灰度，顏色的變化等，據(jù)此可以構(gòu)造出一個(gè)復(fù)雜的評(píng)價(jià)函數(shù)，求出函數(shù)的最大值，即可得出最清晰的畫(huà)面，從而得出對(duì)焦點(diǎn)。
[0025]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，該探頭包括連接的調(diào)整模塊與攝像頭模塊，其中，攝像頭模塊包括全景攝像頭CCD(6)與設(shè)置于其前的調(diào)焦鏡頭(7)，其中所述調(diào)整模塊調(diào)整所述全景攝像頭CCD(6)移動(dòng)，從而調(diào)整與所述調(diào)焦鏡頭(7)之間的距離，由此實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同鉆孔孔徑的調(diào)焦。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，調(diào)整模塊包括依次連接的步進(jìn)電機(jī)(2)與變速齒輪組(3)，所述變速齒輪組(3)的一端與所述全景攝像頭CCD(6)相連，由此調(diào)整所述全景攝像頭CCD(6)與所述調(diào)焦鏡頭(7)之間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，所述全景攝像頭CXD (6)上加裝有雙軸加速傳感器(8)，用于記錄所述全景攝像頭CXD (6)調(diào)整過(guò)程中的狀??τ O
4.如權(quán)利要求2所述的可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，所述全景攝像頭CCD(6)與所述變速齒輪組(3)之間還設(shè)置有第一限位開(kāi)關(guān)(4)與第二限位開(kāi)關(guān)(5)，用于限制所述全景攝像頭CCD(6)的調(diào)整范圍。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，其特征在于，所述調(diào)整模塊與攝像頭模塊分別與計(jì)算機(jī)(I)相連，所述攝像頭模塊采集地質(zhì)圖像傳送于所述計(jì)算機(jī)(1)，計(jì)算機(jī)(I)可控制所述調(diào)整模塊調(diào)整所述全景攝像頭CCD (6)與所述調(diào)焦鏡頭(7)之間的距離。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可調(diào)焦的鉆孔成像系統(tǒng)的探頭，該探頭包括連接的調(diào)整模塊與攝像頭模塊，其中，攝像頭模塊包括全景攝像頭CCD與調(diào)焦鏡頭，其中所述調(diào)整模塊接收計(jì)算機(jī)的控制，調(diào)整所述全景攝像頭CCD與所述調(diào)焦鏡頭之間的距離，由此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。按照本實(shí)用新型的具有調(diào)焦功能的探頭，可在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，不需要更換探頭，提升探頭對(duì)不同鉆孔孔徑的適應(yīng)性，大大擴(kuò)展了探頭的拍攝范圍和設(shè)備的使用范圍，提升了工作效率。
【IPC分類】E21B47-002
【公開(kāi)號(hào)】CN204492801
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520142456
【發(fā)明人】丁立志, 張子昂, 余少俊, 白恒培, 江子山, 李允愷, 程楊, 何宇坤
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日