[发明专利]钻孔孔壁三维几何形态测量系统及方法

权利要求书

1.一种钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述系统构造有升降装置、测量装置及上位机；

所述升降装置构造为调制所述测量装置的水平高度；

所述测量装置构造为在当前所述水平高度获取钻孔孔壁的一孔壁成像点对应的至少两个孔壁投影点；

所述上位机配置为创建所述测量装置的第一极坐标系，根据所述测量装置的参数及至少两个所述孔壁投影点解算所述孔壁成像点在所述第一极坐标系的第一空间位置；

所述上位机配置有创建钻孔孔壁的第二极坐标，根据所述测量装置与钻孔空间的位置关系建立所述第一极坐标及第二极坐标的坐标转换关系，根据所述第一空间位置及坐标转换关系，获取孔壁成像点在所述第二极坐标中的第二空间位置，根据至少两个连续所述水平高度的所述孔壁成像点的所述第二空间位置获取钻孔孔壁全部或部分的三维几何形态。

2.根据权利要求1所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述升降装置构造有拉线机构、传输电线及至少一滚轮；

所述传输电线的远端向下与所述测量装置连接，近端通过至少一所述滚轮转向后与所述上位机连接；

所述拉线机构调制所述传输电线远端的水平高度。

至少一所述滚轮配置有同步转动的转角编码器；

所述转角编码器获取所述滚轮的转动角度，并且发送所述转动角度的角度信号及方向信号到所述上位机；

所述上位机根据所述测量装置的初始高度、所述角度信号及所述方向信号实时的获取当前所述水平高度。

3.根据权利要求1所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述测量装置构造有壳体组件及部署在所述壳体组件的激光器组件及摄像设备；

所述升降装置构造为调制所述壳体组件在钻孔轴向的所述水平高度；

所述激光器组件构造为至少照射在当前所述水平高度的所述钻孔孔壁；

所述摄像设备配置为在获取被照射的所述孔壁成像点的所述孔壁投影点。

4.根据权利要求3所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述测量装置构造有部署在所述壳体组件的至少一反射体；

所述摄像设备通过至少一所述反射体获取两个不同的所述孔壁投影点。

5.根据权利要求4所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述反射体构造为锥面镜；

所述摄像设备的镜头与所述锥面镜保持轴线平行，并且至少的覆盖所述锥面镜部分；

所述摄像设备通过所述锥面镜获取至少两个所述孔壁投影点。

6.根据权利要求5所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述锥面镜被覆盖的部分构造有上锥面镜及下锥面镜；

所述上锥面镜及所述下锥面镜的锥角不同；

所述摄像设备通过所述上锥面镜获取第一孔壁投影点；

所述摄像设备通过所述下锥面镜获取第二孔壁投影点；

所述上位机配置为根据所述测量装置的参数及所述第一孔壁投影点及所述第二孔壁投影点获取所述孔壁成像点在所述第一极坐标系的第一空间位置。

7.根据权利要求6所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述钻孔孔壁形成有同时入射在所述上锥面镜及所述下锥面镜的重叠区域，所述成像投影点处在所述重叠区域。

8.根据权利要求6所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述上锥面镜及下锥面镜之间形成有激光通路；

所述激光器组件通过所述激光通路水平的入射到钻孔孔壁。

9.根据权利要求1所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，

所述壳体组件构造有沿轴线依次连接的外壳底盖、玻璃筒下部连接件、透视玻璃筒、玻璃筒上部连接件及外壳后盖；

所述外壳后盖在所述玻璃筒上部连接件内连接有用于安装所述摄像设备及所述光源的内支架；

所述测量装置透过所述透视玻璃筒获取钻孔孔壁在当前所述水平高度的孔壁投影点。

10.一种钻孔孔壁三维几何形态测量方法，所述方法应用有如权利要求1到9任意一项所述的钻孔孔壁三维几何形态测量系统，其特征在于，所述方法包括：

所述测量装置获取钻孔孔壁在当前所述水平高度的孔壁投影点；

所述升降装置调制所述测量装置的水平高度；

所述系统构造有升降装置、测量装置及上位机；

所述上位机配置为创建所述测量装置的第一极坐标系，根据所述测量装置的参数及至少两个所述孔壁投影点解算所述孔壁成像点在所述第一极坐标系的第一空间位置；

所述上位机配置有创建钻孔孔壁的第二极坐标，根据所述测量装置与钻孔空间的位置关系建立所述第一极坐标及第二极坐标的坐标转换关系，根据所述第一空间位置及坐标转换关系，获取孔壁成像点在所述第二极坐标中的第二空间位置，根据至少两个连续所述水平高度的所述孔壁成像点的所述第二空间位置获取钻孔孔壁全部或部分的三维几何形态。