技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于地下工程圍巖監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置及使用方法。

背景技術(shù)：
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鉆孔窺視儀通過對鉆孔進(jìn)行全孔壁成像、錄像以及關(guān)鍵部位抓拍可對地下工程巖體、煤體中斷層裂隙產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育情況、煤層賦存條件、溶溝溶洞、含水裂隙帶及其出水口位置等進(jìn)行全方位探測，為煤礦頂板管理、巷道支護(hù)設(shè)計、圍巖穩(wěn)定性評價提供依據(jù)。目前，在地下工程中進(jìn)行鉆孔窺視作業(yè)時，均采用不銹鋼推桿將攝像頭送入鉆孔，一方面攝像頭在鉆孔中移動時由于周圍沒有合適對中支撐機(jī)構(gòu)，攝像頭貼孔壁滑動過程中粘有碎屑和地下水，成像模糊且不居中，導(dǎo)致探測效果變差；另一方面，當(dāng)受作業(yè)條件限制時，探測孔常選用不同孔徑的鉆孔，需配置不同型號攝像頭，導(dǎo)致作業(yè)過程復(fù)雜、設(shè)備成本增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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為了解決上述難題，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置及使用方法，包括以傳統(tǒng)鉆孔窺視儀為基礎(chǔ)，通過在鉆孔窺視儀攝像頭外套旋轉(zhuǎn)對中機(jī)構(gòu)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不同角度對應(yīng)不同支撐半徑的變直徑對中效果。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置，包括攝像頭、推桿、電線、旋轉(zhuǎn)套筒、大軸承、小軸承、支撐桿、滾輪、刻度盤、鋸齒環(huán)和旋轉(zhuǎn)定位組件。所述攝像頭與旋轉(zhuǎn)套筒通過兩個大軸承內(nèi)外連接，使得旋轉(zhuǎn)套筒可以繞攝像頭旋轉(zhuǎn)；所述推桿、電線與攝像頭連接，未與旋轉(zhuǎn)套筒接觸；所述支撐桿通過小軸承與攝像頭連接，實現(xiàn)支撐桿前后擺動，支撐桿未與攝像頭連接的一端裝有豎向滾動的滾輪；所述刻度盤位于攝像頭頂部外側(cè)，旋轉(zhuǎn)套筒頂部設(shè)有固定指針，可根據(jù)具體角度轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒，最終實現(xiàn)支撐桿變化的支撐范圍；所述旋轉(zhuǎn)定位組件位于旋轉(zhuǎn)套筒底部，由固定套筒、彈簧、卡塊以及撥片組成，所述固定套筒安裝在旋轉(zhuǎn)套筒底部內(nèi)側(cè)，內(nèi)部固定有彈簧，彈簧另一端連接卡塊，卡塊上固定有撥片；所述鋸齒環(huán)固定于攝像頭底部，配合卡塊實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)套筒的轉(zhuǎn)動與固定。

進(jìn)一步，所述支撐桿有三個，分別穿過旋轉(zhuǎn)套筒頂部側(cè)面的第一條形空孔；所述撥片有兩個，分別穿過固定套筒一側(cè)的條形導(dǎo)槽和旋轉(zhuǎn)套筒底部的第二條形空孔。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置及使用方法，具有以下優(yōu)點：

1、使用實用性強，操作方便，成本低。

2、旋轉(zhuǎn)式對中機(jī)構(gòu)設(shè)計巧妙，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)套筒相對攝像頭轉(zhuǎn)動角度實現(xiàn)支撐桿支撐范圍的變化，從而能夠適應(yīng)多種孔徑的鉆孔。

3、支撐范圍穩(wěn)定，卡塊和鋸齒環(huán)配合使得本發(fā)明在使用時旋轉(zhuǎn)套筒只能逆時針旋轉(zhuǎn)，不可順時針旋轉(zhuǎn)，保證本發(fā)明在使用時支撐桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動，使用后，可通過撥片將旋轉(zhuǎn)套筒調(diào)回初始位置。

4、有效增加了鉆孔窺視儀的窺視效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的初始位置俯視圖。

圖3為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角為0°時a-a剖面圖。

圖4為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角為54°時a-a剖面圖。

圖5為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角為64°時a-a剖面圖。

圖6為本發(fā)明的b-b剖面圖。

圖7為本發(fā)明的c-c剖面圖。

圖8為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)定位組件主視圖。

圖9為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)定位組件俯視圖。

圖10為本發(fā)明的d-d剖面圖。

圖11為本發(fā)明的支撐半徑與旋轉(zhuǎn)角度計算簡圖。

圖中，1—攝像頭；2—推桿；3—電線；4—旋轉(zhuǎn)套筒，4-1—指針，4-2—第一條形空孔，4-3—第二條形空孔；5—大軸承；6—小軸承；7—支撐桿；8—滾輪；9—刻度盤；10—鋸齒環(huán)；11—旋轉(zhuǎn)定位組件，11-1—固定套筒，11-2—彈簧，11-3—卡塊，11-4—撥片，11-5—條形導(dǎo)槽；12—孔壁。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖11，一種旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置由攝像頭1、推桿2、電線3、旋轉(zhuǎn)套筒4、大軸承5、小軸承6、支撐桿7、滾輪8、刻度盤9、鋸齒環(huán)10和旋轉(zhuǎn)定位組件11組成。

所述攝像頭1套裝在旋轉(zhuǎn)套筒4中并通過兩個大軸承5連接，使得旋轉(zhuǎn)套筒4可以繞攝像頭1旋轉(zhuǎn)；所述推桿2、電線3與攝像頭1連接，未與旋轉(zhuǎn)套筒4接觸；所述支撐桿7通過小軸承6固定在攝像頭1的外側(cè)，支撐桿7可繞小軸承6前后擺動，支撐桿7未與攝像頭1連接的一端裝有豎向滾動的滾輪8，當(dāng)攝像頭1移動時，滾輪8與孔壁12滾動接觸，減小了移動阻力；所述刻度盤9位于攝像頭1頂部外側(cè)，旋轉(zhuǎn)套筒4頂部設(shè)有固定指針4-1，當(dāng)旋轉(zhuǎn)套筒4轉(zhuǎn)動時，指針4-1指向不同刻度值，故可根據(jù)實際鉆孔尺寸要求，確定具體旋轉(zhuǎn)角度，通過轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒4最終實現(xiàn)所需的支撐范圍；所述鋸齒環(huán)10固定在攝像頭1底部；所述旋轉(zhuǎn)定位組件11位于旋轉(zhuǎn)套筒底部，包括固定套筒11-1、彈簧11-2、卡塊11-3以及撥片11-4，所述固定套筒11-1固定于旋轉(zhuǎn)套筒4內(nèi)側(cè)，彈簧11-2安裝于固定套筒11-1內(nèi)，彈簧11-2另一端連接卡塊11-3，所述卡塊11-3與撥片11-4連接，固定套筒11-1一側(cè)還設(shè)有條形導(dǎo)槽11-5供撥片11-4滑動。

如圖7～9所示，本發(fā)明使用時，所述攝像頭1固定，旋轉(zhuǎn)套筒4逆時針轉(zhuǎn)動時，帶動旋轉(zhuǎn)定位組件11轉(zhuǎn)動，受鋸齒環(huán)10的齒形影響，卡塊11-3壓縮彈簧11-2，使得彈簧11-2發(fā)生彈性壓縮變形，卡塊11-2可逆時針越過鋸齒環(huán)10外側(cè)的各個鋸齒，直到達(dá)到指定旋轉(zhuǎn)角度，此時順時針轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒4，卡塊11-3無法壓縮彈簧11-2，即順時針旋轉(zhuǎn)無效，若使用后需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)套筒4順時針轉(zhuǎn)動，需要拉動撥片11-4，使得卡塊11-3移動，彈簧11-2受力壓縮，鋸齒環(huán)10的鋸齒不再限制卡塊11-3，此時旋轉(zhuǎn)套筒4能夠順時針轉(zhuǎn)動，指針4-1歸零，旋轉(zhuǎn)定位組件11配合鋸齒環(huán)10實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)套筒4相對于攝像頭1的轉(zhuǎn)動與固定。

如圖3～5所示，本發(fā)明使用時，所述支撐桿7穿過旋轉(zhuǎn)套筒4頂部側(cè)面的第一條形空孔4-2，所述攝像頭1與旋轉(zhuǎn)套筒4發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，支撐桿7沿著旋轉(zhuǎn)套筒4同時向外側(cè)伸出，擴(kuò)大支撐范圍，適應(yīng)于不同直徑的鉆孔，保證了攝像頭1的準(zhǔn)確對中，避免地下水、巖屑對攝像頭的污染，有效地提高了窺視效果。

如圖10所示，所述撥片11-4拉動需穿過旋轉(zhuǎn)套筒4底部預(yù)留的第二條形空孔4-3，所述第二條形空孔4-3與條形導(dǎo)槽11-5完全對應(yīng)。

在鉆孔中窺視作業(yè)時，攝像頭1與旋轉(zhuǎn)套筒4不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，保證了本發(fā)明在實際窺視作業(yè)過程中的穩(wěn)定性。

上述旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置的使用方法，步驟如下：

步驟1，確定旋轉(zhuǎn)角度：根據(jù)實際鉆孔尺寸，確定所需支撐半徑，支撐半徑與旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系計算簡圖如圖11所示，o為攝像頭1和旋轉(zhuǎn)套筒4的中心，o′為小軸承6的中心，a為指針4-1指示初始位置，a′為旋轉(zhuǎn)一定角度后指針4-1指示位置，b為支撐桿7外端滾輪8與孔壁12接觸位置，b′為旋轉(zhuǎn)一定角度后支撐桿7外端滾輪8與孔壁12接觸位置；故oo′距離、初始支撐半徑ob、支撐桿7及滾輪8總長度o′b或o′b′、旋轉(zhuǎn)套筒4內(nèi)徑oa或oa′、所需支撐半徑ob′、∠o′ob、∠obo′、∠oo′b、∠o′ob均已知；

圖11中直角坐標(biāo)系下，圓o′的方程為：

點b′(xb′，yb′)在圓o′上且到攝像頭1圓心o(xo，yo)的距離即為所需支撐半徑ob′，

故：

則可求得∠bo′b′，即支撐桿7的旋轉(zhuǎn)角度已知；

分別在δoo′a′和δoab中，利用正弦定理可得：

則可求得∠o′a′o和∠oba，即：

∠o′oa′＝180°-∠o′a′o-(∠oo′b+∠bo′b′)(8)

∠aob＝180°-∠oab-∠obo′(9)

從而可得旋轉(zhuǎn)套筒4的旋轉(zhuǎn)角度為：

∠a′oa＝∠o′ob-∠o′oa′-∠aob(10)

步驟2，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒：將所述攝像頭1固定，逆時針轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒4，達(dá)到步驟1中確定的旋轉(zhuǎn)角度為止，若轉(zhuǎn)動過程中旋轉(zhuǎn)套筒4轉(zhuǎn)動角度超過目標(biāo)角度需要回轉(zhuǎn)(順時針轉(zhuǎn)動)時，向外撥動撥片11-4，使得卡塊11-3移動，卡塊11-3脫離鋸齒環(huán)10的限制，即可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)套筒4順時針轉(zhuǎn)動，指針4-1指向目標(biāo)角度后釋放撥片11-4，旋轉(zhuǎn)套筒4與攝像頭1的相對位置立即固定。

步驟3，窺視作業(yè)：通過推桿2將攝像頭1及所述旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置推入鉆孔進(jìn)行探測，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

步驟4，復(fù)位和下一次窺視作業(yè)：觀測完畢后，取出攝像頭1及所述旋轉(zhuǎn)擴(kuò)徑鉆孔窺視儀攝像頭對中裝置，將所述攝像頭1固定，向外撥動撥片11-4，使得卡塊11-3移動，卡塊11-3脫離鋸齒環(huán)10的限制，逆時針轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套筒4，指針4-1指向初始角度后釋放撥片11-4，即完成一次鉆孔窺視工作，若繼續(xù)進(jìn)行鉆孔窺視作業(yè)，重復(fù)步驟2，即可進(jìn)行下一次鉆孔窺視工作。

以上所述，僅是本發(fā)明的一種較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。