[发明专利]钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建设备及方法

权利要求书

1.一种钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建设备，其特征在于：它包括现场成像主机(1)、升降线架(2)、钻孔成像轨迹测量探头(3)、电缆(4)、探头深度计数滑轮(5)、电机(7)、收放线盘(9)，所述探头深度计数滑轮(5)安装在升降线架(2)上，电机(7)的输出轴用于驱动收放线盘(9)转动，电缆(4)的一端接入收放线盘(9)的电缆转节点(9.1)，现场成像主机(1)的钻孔成像轨迹测量探头信号输入端通过收放线盘(9)的电缆转节点(9.1)与电缆(4)的一端电连接，电缆(4)缠绕在收放线盘(9)上由收放线盘(9)控制收放线，所述电缆(4)在深度计数滑轮(5)上进行收放，深度计数滑轮(5)对电缆(4)的收放线长度进行记录，所述深度计数滑轮(5)的深度反馈信号输出端连接现场成像主机(1)的深度反馈信号输入端，现场成像主机(1)的电机控制信号输出端连接电机(7)的控制信号输入端，所述钻孔成像轨迹测量探头(3)与钻孔(8)同轴放置，所述钻孔成像轨迹测量探头(3)包括摄像机(3.1)和三维姿态传感器(3.2)，所述摄像机(3.1)和三维姿态传感器(3.2)的信号输出端连接电缆(4)的另一端，所述摄像机(3.1)用于得到钻孔(8)中岩层(6)的成像数据，三维姿态传感器(3.2)用于得到钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中运行的轨迹数据。

2.根据权利要求1所述的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建设备，其特征在于：所述三维姿态传感器(3.2)还设有光源(3.3)。

3.根据权利要求1所述的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建设备，其特征在于：所述升降线架(2)架设在钻孔(8)的孔口区域。

4.根据权利要求1所述的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建设备，其特征在于：所述摄像机(3.1)为全景摄像机。

5.一种利用权利要求1所述装置的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将升降线架(2)放置在钻孔(8)的孔口区域，在升降线架(2)上安装深度计数滑轮(5)，将电缆(4)置于深度计数滑轮(5)上；

步骤2：操作现场成像主机(1)控制电机(7)使钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)内匀速下放至孔底，钻孔成像轨迹测量探头(3)下放的过程中摄像机(3.1)实时探测钻孔(8)中岩层(6)的成像数据，三维姿态传感器(3.2)实时得到钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中运行的轨迹数据，并将钻孔(8)中岩层(6)的成像数据和钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中运行的轨迹数据通过电缆(4)传输给现场成像主机(1)，同时探头深度计数滑轮(5)将钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中的深度数据传输给现场成像主机(1)，现场成像主机(1)将钻孔(8)中岩层(6)的成像数据和钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中的深度数据进行时间上的匹配，并生成数字虚拟岩芯二维整体图像，该数字虚拟岩芯二维整体图像包含了钻孔(8)孔口至孔底每个深度位置的数字虚拟岩芯二维图像；

现场成像主机(1)将钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中运行的轨迹数据和钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)中的深度数据进行时间上的匹配，并生成钻孔(8)轨迹图；

步骤3：现场成像主机(1)将数字虚拟岩芯二维整体图像和钻孔(8)轨迹图传输给计算机，计算机根据数字虚拟岩芯二维整体图像和钻孔(8)轨迹图生成钻孔(8)数字虚拟岩芯的地层结构三维成像图。

6.根据权利要求5所述的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建方法，其特征在于：所述步骤3后还包括步骤4：在计算机内将钻孔(8)孔口三维坐标数据与钻孔(8)数字虚拟岩芯的地层结构三维成像图进行数据融合，生成区域勘查多钻孔的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像。

7.根据权利要求5所述的钻孔数字虚拟岩芯的地层结构三维成像构建方法，其特征在于：所述步骤2中，操作现场成像主机(1)控制电机(7)使钻孔成像轨迹测量探头(3)在钻孔(8)内沿钻孔(8)的轴向匀速下放至孔底。