一種360度立體成像的地下樁孔孔壁檢測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下粧孔檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種360度立體成像的地下粧孔孔壁檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的成孔檢測方式主要包括以下幾種:攝像機檢測、激光測距檢測、超聲波檢測和機械式檢測。下面對上述幾種檢測方式進行介紹:
[0003](I)攝像機檢測:利用攝像頭拍攝粧孔內(nèi)部圖像，實現(xiàn)對粧孔內(nèi)部情況的全景觀察。但是實際成孔檢測中經(jīng)常需要檢測含有大量泥漿粧孔的質(zhì)量，采用攝像檢測方法只適用于空粧孔或含有清水的粧孔檢測，并且這種檢測只是提供了一種人眼可觀察的圖像，無法直接計算建筑生產(chǎn)中所需的粧孔直徑、粧孔體積等粧孔屬性。
[0004](2)激光測距檢測:采用激光測距的方式旋轉(zhuǎn)探測粧孔內(nèi)部信息。激光測距精度高，適于空粧孔的質(zhì)量檢測。由于激光在水、泥漿等介質(zhì)中會迅速衰減，激光測距探測方法與利用攝像頭探測成孔質(zhì)量的方法類似，存在著不能在含有泥漿或渾水的孔洞中進行探測的缺點。
[0005](3)機械式檢測:機械式成孔檢測方法能夠檢測粧孔孔形、及時糾正打粧機打孔產(chǎn)生的偏斜現(xiàn)象和孔徑不夠等質(zhì)量問題。但是這類方法只能定性判斷粧孔存在的質(zhì)量瑕疵，無法定量的給出粧孔質(zhì)量評估，不利于及時準確的指導修正打粧機打孔。
[0006](4)超聲波檢測:采用超聲波傳感器檢測成孔底部沉渣厚度。超聲波傳感器在清水、渾水和泥漿中都可以正常探測距離，是一種理想的成孔檢測方法，主要檢測目標只是粧孔底部的沉渣厚度。
[0007]目前建筑工程地下成孔質(zhì)量檢測方法主要分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式檢測儀器采用傘形測量腿緊貼孔壁沿成孔壁向上滑動，四條測量腿在滑動過程中隨著孔壁的起伏而顫動，其顫動變化信息被采集后通過數(shù)據(jù)處理可獲得成孔的相關(guān)參數(shù)。非接觸式檢測儀器主要通過超聲技術(shù)進行檢測，井下探頭在升降過程中呈“十”字形發(fā)射超聲波，通過接收反射波的信息并經(jīng)處理后獲得成孔“十”字形四個方向的孔壁線，經(jīng)進一步計算獲得成孔的相關(guān)參數(shù)。相比接觸式檢測方法，基于超聲波檢測技術(shù)的非接觸式檢測方法更精確方便，是目前較為先進的成孔質(zhì)量檢測方法。但由于只能對粧孔壁的四個90°方向進行檢測得到四條孔側(cè)壁線圖，無法獲取粧孔的全景信息，存在大量檢測盲區(qū)，因此有必要對非接觸式超聲檢測技術(shù)進行進一步研宄，以獲得地下粧孔的更完整的全景信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0009]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種360度立體成像的地下粧孔孔壁檢測儀，可以采用了 360度旋轉(zhuǎn)探測方式，比傳統(tǒng)的固定探測方式能獲取更豐富的側(cè)壁信息，可以檢測出目前儀器無法檢測到的側(cè)壁上細小的孔洞和裂縫。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種360度立體成像的地下粧孔孔壁檢測儀，包括:測控計算機、絞車和探頭，其中，所述測控計算機通過以太網(wǎng)與所述絞車連接，所述絞車通過復合電纜與所述探頭連接，其中，所述測控計算機用于根據(jù)用戶輸入的信息生成對于所述探頭的探頭控制信號，并將所述探頭控制信號轉(zhuǎn)發(fā)給所述絞車；所述絞車根據(jù)所述探頭控制信號控制所述探頭啟動超聲波的發(fā)送和接收，并控制所述探頭在所述地下粧孔內(nèi)的動作；所述探頭伸入到地下粧孔，在所述絞車的控制下進行升降并發(fā)射超聲波，其中，超聲波遇到孔壁后反射，所述探頭進一步接收由孔壁反射回的超聲波，所述探頭進一步根據(jù)檢測到的超聲波的發(fā)射時間、接收時間計算超聲波的收發(fā)時間差，并根據(jù)所述超聲波的收發(fā)時間差控制自身進行勻速旋轉(zhuǎn)，其中，所述探頭進行升降和旋轉(zhuǎn)動作以探測所述粧孔的全部孔壁，所述探頭檢測所述超聲波的傳播速度和回波強度，計算粧孔數(shù)據(jù)，并將所述粧孔數(shù)據(jù)通過所述復合電纜發(fā)送至所述絞車，由所述絞車通過所述以太網(wǎng)進一步發(fā)送至所述測控計算機，其中，所述測控計算機根據(jù)所述粧孔數(shù)據(jù)繪制所述粧孔的三維全景圖像和/或二維平面圖像。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述絞車包括:深度控制器，所述深度控制器與所述測控計算機通過以太網(wǎng)進行雙向通信，用于接收所述測控計算機的探頭控制信號和所述探頭的粧孔數(shù)據(jù)，根據(jù)所述探頭控制信號生成變頻控制信號；變頻器，所述變頻器與所述深度控制器相連，用于接收所述深度控制器的變頻控制信號，并根據(jù)所述變頻控制信號生成電機驅(qū)動信號；電機，所述電機與所述變頻器相連，用于在所述電機驅(qū)動信號的驅(qū)動下工作；排纜機構(gòu)，用于在所述電機的驅(qū)動下，控制所述復合電纜的收放；編碼器，用于檢測所述排纜機構(gòu)的行進距離，并反饋至所述深度控制器。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，所述探頭包括:電纜接頭，所述電纜接頭通過復合電纜連接至所述排纜機構(gòu)，以在根據(jù)所述復合電纜的收放控制所述探頭升降；數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器連接至所述電纜接頭，用于通過所述電纜接頭接收由所述復合電纜傳輸?shù)奶筋^控制信號，并根據(jù)所述控制信號發(fā)出超聲波發(fā)射啟動信號、超聲波接收啟動信號，以及根據(jù)粧孔數(shù)據(jù)中的超聲波的收發(fā)時間差發(fā)出電機驅(qū)動信號；信號放大器，所述信號放大器與所述數(shù)據(jù)采集器相連，用于對所述超聲波發(fā)射啟動信號、超聲波接收啟動信號進行放大處理；電機控制器，所述電機控制器連接至所述數(shù)據(jù)采集器，用于根據(jù)所述電機驅(qū)動信號驅(qū)動步進電機工作；超聲發(fā)射換能器和超聲接收換能器，所述超聲發(fā)射換能器和超聲接收換能器均與所述信號放大器和所述步進電機相連，其中，所述超聲發(fā)射換能器在接收到放大后的超聲波發(fā)射啟動信號后啟動，并在所述步進電機的驅(qū)動下工作，所述超聲發(fā)射換能器發(fā)射超聲波信號，所述超聲接收換能器在接收到放大后的超聲波接收啟動信號后啟動，并在所述步進電機的驅(qū)動下進行勻速旋轉(zhuǎn)，所述超聲接收換能器接收由孔壁反射回的超聲波返回信號；信號調(diào)理器，所述信號調(diào)理器與所述超聲接收換能器相連，用于將所述超聲波返回信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，生成對應的超聲波數(shù)字信號，并將所述超聲波數(shù)字信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)所述超聲波數(shù)字信號解析出所述超聲波的收發(fā)時間差、傳播速度和回波強度計算所述粧孔數(shù)據(jù)。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述數(shù)據(jù)采集器計算所述粧孔數(shù)據(jù)包括:所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)所述超聲波的收發(fā)時間差、傳播速度計算所述探頭至孔壁的距離；所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)所述超聲波的回波強度變化，判斷所述孔壁的材質(zhì)。
[0014]在本發(fā)明的又一個實施例中，當所述探頭停留于所述粧孔的一個固定深度且位于所述粧孔的圓心處時，如果所述探頭勻速旋轉(zhuǎn)一周且連續(xù)進行超聲波的發(fā)射和接收，則所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)接收到的粧孔數(shù)據(jù)檢測出該固定深度處的一圈的粧孔輪廓和材質(zhì)變化。
[0015]在本發(fā)明的再一個實施例中，當控制所述探頭的行進深度進行連續(xù)調(diào)整時，則所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)接收到的粧孔數(shù)據(jù)檢測出連續(xù)深度處的粧孔輪廓和材質(zhì)變化；當控制所述探頭同時進行水平旋轉(zhuǎn)和連續(xù)提升時，則所述數(shù)據(jù)采集器根據(jù)接收到的粧孔數(shù)據(jù)檢測出所述粧孔井壁螺旋形的輪廓形狀和材質(zhì)變化。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，所述復合電纜包括:信號線，用于實現(xiàn)所述絞車和所述探頭的雙向通信；電源線，用于向所述探頭提供工作電源；加強筋，用于實現(xiàn)所述絞車對所述探頭的加強連接。
[0017]在本發(fā)明的一個實施例中，所述測控計算機還用于根據(jù)所述粧孔數(shù)據(jù)計算所述粧孔的垂直度、孔徑和容積。
[0018]在本發(fā)明的又一個實施例中，所述探頭為圓柱形組件，采用360度旋轉(zhuǎn)探測方式。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實施例的360度立體成像的地下粧孔孔壁檢測儀，采用了 360度旋轉(zhuǎn)探測方式，比傳統(tǒng)的固定探測方式能獲取更豐富的側(cè)壁信息，可以檢測出目前儀器無法檢測到的側(cè)壁上細小的孔洞和裂縫。在聲學模型上，本發(fā)明通過超小型多元陣超聲發(fā)射換能器和超聲接收換能器，可以同時進行快速信號發(fā)送和接收，建立一個款第發(fā)射和頻移接收的新型工作模式，使接收信號的信噪比得到大大提高。
[0020]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分