JP2821544B2 - Borehole scanner - Google Patents
Borehole scannerInfo
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- JP2821544B2 JP2821544B2 JP63202563A JP20256388A JP2821544B2 JP 2821544 B2 JP2821544 B2 JP 2821544B2 JP 63202563 A JP63202563 A JP 63202563A JP 20256388 A JP20256388 A JP 20256388A JP 2821544 B2 JP2821544 B2 JP 2821544B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボアホール(本発明では、ボーリング孔、
パイプ孔その他の孔をいう)内を昇降、平行移動するゾ
ンデに内蔵されたスキャナーによって孔壁の観測を行う
ボアホールスキャナー(ボアホール孔壁観測装置)に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a borehole (in the present invention, a boring hole,
The present invention relates to a borehole scanner (a borehole hole wall observation device) for observing a hole wall by a scanner built in a sonde which moves up and down and translates inside a pipe hole or other holes.
ダムやトンネルなどの地下空洞を掘削する際には、建
設地点の地質調査を行い、設計に反映させるとともに採
用する施工法の選定や工事の進め方、安全対策などに万
全を期すことが必要である。このような場合の地質調査
では、一般に岩盤の割れ目の方向、傾斜及び性状、さら
には地層の方向及び傾斜を知ることが必要である。この
ため建設地点をボーリングしてコアを採取して観察する
方法や直接ボアホールの孔壁を観測する方法で調査が行
われている。直接ボアホールの孔壁を観測する方法で
は、ボアホール・テレビ・ボアホール・ペリスコープ、
ボアホール・カメラ、ボアホール・スキャナーなどの装
置が使用される。When excavating underground cavities such as dams and tunnels, it is necessary to conduct a geological survey of the construction site and reflect it in the design, as well as to select the construction method to be adopted, how to proceed with the construction, and ensure safety measures etc. . In geological surveys in such cases, it is generally necessary to know the direction, slope and nature of the fractures in the rock, as well as the direction and slope of the formation. For this reason, investigations are being conducted by drilling the construction site and collecting and observing the core, or by directly observing the hole wall of the borehole. In the method of directly observing the hole wall of the borehole, there are borehole, TV, borehole periscope,
Devices such as borehole cameras and borehole scanners are used.
第8図は従来使用されていたボアホール・スキャナー
の具体的な構成例を示す図、第9図は光ビームが走査す
る孔壁展開面の軌跡を示す図である。図において、30は
本体装置、31はゾンデ32を巻き上げるためのウインチ、
33は旋回用モーター、34は方位計、35と42はレンズ、36
はミラー、37は光学ヘッド、38と41はスリット、39は光
電変換器、40はハーフ・ミラー、43は光源をそれぞれ示
している。FIG. 8 is a diagram showing a specific configuration example of a conventionally used borehole scanner, and FIG. 9 is a diagram showing a trajectory of a hole wall development surface scanned by a light beam. In the figure, 30 is a main unit, 31 is a winch for winding up a sonde 32,
33 is a turning motor, 34 is a compass, 35 and 42 are lenses, 36
Denotes a mirror, 37 denotes an optical head, 38 and 41 denote slits, 39 denotes a photoelectric converter, 40 denotes a half mirror, and 43 denotes a light source.
第8図において、本体装置30は、ゾンデ32内に設けら
れた撮像手段により得られた信号を取り込み、データ処
理してボアホールの観測情報を生成するものであり、ボ
アホール孔壁観測像のモニタ等を行うCRT、データ処理
装置(コンピュータ)、磁気テープ、フロッピィディス
クや、磁気ディスク等の記憶装置、プリンタ等の出力装
置を備えたものである。ゾンデ32内には、同図(b)に
示すように孔壁観察像を得るための撮像手段が収納され
ていて、このゾンデ32を昇降させるのがウインチ31であ
る。In FIG. 8, a main unit 30 captures a signal obtained by an imaging means provided in a sonde 32, and processes the data to generate borehole observation information, such as a monitor of a borehole wall observation image. , A data processing device (computer), a magnetic tape, a storage device such as a floppy disk, a magnetic disk, and an output device such as a printer. As shown in FIG. 3B, an imaging means for obtaining a hole wall observation image is housed in the sonde 32, and the winch 31 raises and lowers the sonde 32.
ボアホールの中を上下動するゾンデ32には、第8図
(b)に示すように方位計34及びレンズ35とミラー36と
を備えた光学ヘッド37が旋回用モーター33に連結されて
いる。また、ハーフ・ミラー40を通して、この光学ヘッ
ド37に光ビームを送り出すための光源43と光ビーム作成
のためのレンズ42、スリット41、さらには光学ヘッド37
からの反射ビームを検出するためのスリット38、光電変
換器39が設けられる。このような構成によって、光源43
からの光は、レンズ42、スリット41でビーム状にし、ハ
ーフ・ミラー40、ミラー36、レンズ35を通してボアホー
ルの内壁に照射される。そしてその反射ビームの強度
は、レンズ35、ミラー36、ハーフ・ミラー40、スリット
38を通して光電変換器39で測定される。従って、旋回用
モーター33により光学ヘッド37を旋回させながらゾンデ
32を下降させると、第9図に示すようなボアホールの内
壁スキャンuが行われ、その反射ビームの強度に対応す
る電気信号が光電変換器39から得られることになる。As shown in FIG. 8 (b), an optical head 37 having a compass 34, a lens 35 and a mirror 36 is connected to a turning motor 33 for the sonde 32 which moves up and down in the borehole. Further, a light source 43 for sending a light beam to the optical head 37 through a half mirror 40, a lens 42 for forming a light beam, a slit 41, and an optical head 37.
And a photoelectric converter 39 for detecting a reflected beam from the device. With such a configuration, the light source 43
Is made into a beam shape by a lens 42 and a slit 41, and is applied to the inner wall of the borehole through a half mirror 40, a mirror 36, and a lens 35. And the intensity of the reflected beam is the lens 35, mirror 36, half mirror 40, slit
It is measured by the photoelectric converter 39 through 38. Therefore, while turning the optical head 37 by the turning motor 33,
When 32 is lowered, an inner wall scan u of the borehole as shown in FIG. 9 is performed, and an electric signal corresponding to the intensity of the reflected beam is obtained from the photoelectric converter 39.
また、上記の如きハーフミラー40に代えて3角のミラ
ーを回転させ、この3角のミラーの一辺で光源からの光
を反射させて壁面を照射するようにし、その反射光を3
角の他の一辺で反射させて光電変換器に導くものも本願
の発明者等によって実用化されている。Further, a triangular mirror is rotated in place of the half mirror 40 as described above, and light from a light source is reflected by one side of the triangular mirror to irradiate a wall surface.
The one that reflects the light at the other side of the corner and guides the light to the photoelectric converter has also been put to practical use by the present inventors.
しかしながら、上述のような従来のボアホール・スキ
ャナーによる孔壁観測は、メカニカルスキャン方式が採
用されているため、回転運動するメカニカルスキャン部
に問題がある。すなわち、メカニカルスキャン部は、旋
回用モーター33、方位計34及びレンズ35とミラー36とを
備えた光学ヘッド37からなるが、これらは回転運動する
ため消耗がはげしく交換、調整等のメンテナンスに手間
と費用がかかる。また、回転機構を搭載するために装置
が重く大型になり、構造も複雑になる。However, in the hole wall observation by the conventional borehole scanner as described above, since the mechanical scan method is adopted, there is a problem in the mechanical scan unit that rotates. In other words, the mechanical scanning unit is composed of a turning motor 33, a compass 34, and an optical head 37 having a lens 35 and a mirror 36. Costly. In addition, the device becomes heavy and large because the rotation mechanism is mounted, and the structure becomes complicated.
本発明は、上記の課題を解決するためのものであっ
て、可動部分がなく且つ高速に孔壁を観測することがで
きるボアホールスキャナーの提供を目的とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a borehole scanner which has no moving parts and can observe a hole wall at high speed.
そのために本発明は、孔内を昇降、移動するゾンデか
らスリットを通して孔壁に光を照射し、孔壁からの反射
光を取り出して孔壁の観察を行うボアホールスキャナー
であって、ゾンデ外に設けられる光源と、ゾンデ外に設
けられる光電変換手段と、ゾンデ外の前記光源からの光
をスリット位置まで伝送して全方位の孔壁に照射し、ス
リット位置で全方位の孔壁からの反射光を取り込み前記
光電変換手段まで伝送する光ファイバーを有する光伝送
系と、ゾンデの向きや位置より観察位置を検出する位置
検出手段と、光電変換手段の信号をスキャンして取り出
し壁面の画像データを生成処理するデータ処理手段とを
備えたことを特徴とする。Therefore, the present invention is a borehole scanner that illuminates the hole wall through a slit from a moving sonde, moves up and down the hole, extracts light reflected from the hole wall, and observes the hole wall, provided outside the sonde. A light source, a photoelectric conversion means provided outside the sonde, and the light from the light source outside the sonde is transmitted to the slit position to irradiate the omnidirectional hole wall, and the reflected light from the omnidirectional hole wall at the slit position An optical transmission system having an optical fiber for taking in the light and transmitting it to the photoelectric conversion means, a position detection means for detecting the observation position from the direction and position of the sonde, and a process of scanning the signal of the photoelectric conversion means and taking out the image data of the wall surface Data processing means.
本発明のボアホールスキャナーでは、光伝送系により
全方位の照射孔壁から反射光を光電変換手段に導くの
で、光電変換手段を孔外に配置することによってゾンデ
内に回転機構がなくなる。しかもデータ処理手段におい
て、光電変換手段の信号をスキャンして取り出し壁面の
画像データを生成処理するので、スタティックに高速読
み取りが可能になる。従って、孔壁観測を短時間で行う
ことができる。さらに、光伝送系の光ファイバーを光源
からの照射光伝送と光電変換手段への反射光伝送とを共
通することによって、光ファイバーのみをゾンデに導入
することによって孔壁の観察を行うことができる。In the borehole scanner of the present invention, the reflected light from the omnidirectional irradiation hole wall is guided to the photoelectric conversion means by the optical transmission system. Therefore, by disposing the photoelectric conversion means outside the hole, there is no rotation mechanism in the sonde. In addition, since the data processing means scans the signal of the photoelectric conversion means and generates the image data of the taken-out wall surface, high-speed reading can be performed statically. Therefore, hole wall observation can be performed in a short time. Further, by using the optical fiber of the optical transmission system for the transmission of the irradiation light from the light source and the transmission of the reflected light to the photoelectric conversion means, the hole wall can be observed by introducing only the optical fiber into the sonde.
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明のボアホールスキャナーの1実施例を
示す図、第2図は光電変換部の構成例を示す図、第3図
は信号処理システムの構成例を示す図、第4図は方位計
と傾斜計の検出角度を説明するための図である。図中、
1はゾンデ、2は光ファイバー、3はスリット、4は光
源、5は光電変換部、6は反射光分離部、8は方位計、
9は回転計、10は傾斜計、13はスキャン部、14は孔曲が
り測定部、15は入力画像制御部、16はCRT、17はデータ
処理装置、18−1は外部記憶装置、18−2は出力装置を
示す。1 is a diagram showing one embodiment of a borehole scanner according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a photoelectric conversion unit, FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a signal processing system, and FIG. It is a figure for explaining a detection angle of a meter and an inclinometer. In the figure,
1 is a sonde, 2 is an optical fiber, 3 is a slit, 4 is a light source, 5 is a photoelectric conversion unit, 6 is a reflected light separation unit, 8 is a compass,
9 is a tachometer, 10 is an inclinometer, 13 is a scanning unit, 14 is a hole bending measurement unit, 15 is an input image control unit, 16 is a CRT, 17 is a data processing device, 18-1 is an external storage device, and 18-2. Indicates an output device.
第1図において、ゾンデ1は、上方に孔壁の観察画像
を得るために光ファイバー2を収納し、下方にゾンデの
方向や位置を測定するために孔曲がり測定装置を収納し
たものである。孔壁の観察画像は、スリット3の部分を
通して得られ、スリット3は、ガラス等の透明部材でお
おわれる。そして、光ファイバー2を地上からスリット
3の位置まで伸ばし、その先端を全方位(360゜)の孔
壁に向け、先端から孔壁を照射し、その反射光を返送す
ることによって得られる。なお、スリット3にガラス等
の透明部材を用いると、光の反射等による像の乱れが問
題となるが、このような場合には偏光ガラス等を用いる
ようにしてもよい。In FIG. 1, a sonde 1 houses an optical fiber 2 above to obtain an observation image of a hole wall, and houses a hole bending measuring device below to measure the direction and position of the sonde. An observation image of the hole wall is obtained through the portion of the slit 3, and the slit 3 is covered with a transparent member such as glass. The optical fiber 2 is obtained by extending the optical fiber 2 from the ground to the position of the slit 3, directing the tip to the hole wall in all directions (360 °), irradiating the hole wall from the tip, and returning the reflected light. Note that if a transparent member such as glass is used for the slit 3, image disturbance due to light reflection or the like becomes a problem. In such a case, a polarizing glass or the like may be used.
光ファイバー2は、一方がスリット3から孔壁に先端
を向けているが、その反対側は、第2図(a)に示すよ
うに反射光分離部6を通して光源4と光電変換部5に分
岐され、それぞれ光源4と光電変換部5に先端を向けて
いる。したがって、光ファイバー2は、図2(a)に示
すように反射光分離部6とスリット3の位置との間で光
源4からの光及び孔壁からの反射光を伝送する照射光及
び反射光の共用伝送部と、反射光分離部6で分岐され光
源4からの光を伝送する照射光伝送部及び反射光分離部
6で分離された反射光を光電変換部5まで伝送する反射
光伝送部からなる。反射光分離部6は、例えば半透鏡や
プリズム等を用いることができ、光源4からの光が反射
光分離部6を通してスリット3側に伝送されて孔壁を照
射し、スリット3側から伝送されてきた孔壁観察の反射
光が反射光分離部6で光電変換部5に分離されるもので
ある。光電変換部5は、線形に配列された多数の光電変
換素子からなり、地上のデータ処理装置では、光電変換
部5の基準位置をゾンデの基準位置Eとの対応を確認し
ながらスキャンし孔壁の画像データを取り込む。従っ
て、ゾンデ1を昇降させると孔壁の連続した観察像が得
られる。One end of the optical fiber 2 is directed from the slit 3 to the hole wall, while the other side is branched into a light source 4 and a photoelectric conversion unit 5 through a reflected light separation unit 6 as shown in FIG. , Respectively, are directed to the light source 4 and the photoelectric conversion unit 5. Therefore, as shown in FIG. 2A, the optical fiber 2 is configured to transmit the light from the light source 4 and the reflected light from the hole wall between the reflected light separating section 6 and the position of the slit 3 so that the irradiation light and the reflected light are not reflected. From the shared transmission unit, the irradiation light transmission unit that transmits the light from the light source 4 that is branched by the reflected light separation unit 6, and the reflected light transmission unit that transmits the reflected light separated by the reflected light separation unit 6 to the photoelectric conversion unit 5 Become. For example, a semi-transparent mirror or a prism can be used as the reflected light separating unit 6. Light from the light source 4 is transmitted to the slit 3 side through the reflected light separating unit 6 to irradiate the hole wall, and transmitted from the slit 3 side. The reflected light from the hole wall observation is separated by the reflected light separation unit 6 into the photoelectric conversion unit 5. The photoelectric conversion unit 5 includes a large number of photoelectric conversion elements that are linearly arranged. In the ground data processing device, the reference position of the photoelectric conversion unit 5 is scanned while confirming the correspondence with the reference position E of the sonde, and the hole wall is scanned. Captures image data. Therefore, when the probe 1 is raised and lowered, a continuous observation image of the hole wall can be obtained.
なお、光電変換部5としては、例えば電荷結合デバイ
ス(Charge Coupled Device;CCD)で、市販の直線CCDア
レイを用いることができる。この光電変換素子は、順次
スキャン信号により読み出されるようになっている。ま
た、撮像データをカラーデータとして取り込む場合に
は、光の3原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)の
フィルタを内蔵したもので、同図(b)に示すように
R、G、Bを直列に繰り返し配列したものや同図(c)
に示すようにR、G、Bをそれぞれ並列に配列したもの
を使用すればよい。このような光電変換部からデータを
読み出す回路は、本発明の要旨とするものではないの
で、具体的な回路の説明は省略するが、例えばシフトレ
ジスタを用いた回路等、画像読み取り装置に通常使用さ
れている所謂CCDセンサアレイの読み出し回路を使用す
ることができる。As the photoelectric conversion unit 5, for example, a charge-coupled device (CCD) and a commercially available linear CCD array can be used. The photoelectric conversion elements are sequentially read by a scan signal. When capturing image data as color data, filters for the three primary colors of light, R (red), G (green), and B (blue), are built in, as shown in FIG. R, G, and B are repeatedly arranged in series, and FIG.
As shown in FIG. 7, R, G, and B may be arranged in parallel. Since a circuit for reading data from such a photoelectric conversion unit is not the gist of the present invention, a detailed description of the circuit is omitted, but for example, a circuit using a shift register or the like is generally used in an image reading device. The readout circuit of the so-called CCD sensor array can be used.
次に信号処理システムの構成例を第3図により説明す
る。Next, a configuration example of the signal processing system will be described with reference to FIG.
第3図において、スキャン部13は、光電変換部から孔
壁観測の反射光信号を読み出すものであり、入力画像制
御部15は、スキャン部13を通して得られた光電変換部の
画像信号のデータ処理装置17への取り込みやCRT16への
表示等のため、スキャン部13やモニタ用のCRT16を制御
するものである。データ処理装置17は、パソコンあるい
は専用のプロセッサーなどにより構成するものであっ
て、入力画像制御部15を通してスキャン部13から画像デ
ータを入力し、画像データを処理するものである。ま
た、データ処理装置17では、孔曲がり測定部14から得ら
れるゾンデの向きや位置、深さデータから観察位置を認
識することによって、データと観察位置との対応を取る
ようにしている。外部記憶装置18−1は、その画像デー
タを格納するものであり、磁気データやフロッピィディ
スク、磁気ディスク等が使用され、出力装置18−2は、
画像データを印刷出力するものであり、プリンタやプロ
ッター、ハードコピー装置等が使用される。なお、画像
データや画像位置データ情報は、図示しないが専用回線
や電話回線を用いて大型電算機にデータ送信するように
してもよい。In FIG. 3, a scanning unit 13 reads a reflected light signal for hole wall observation from the photoelectric conversion unit, and an input image control unit 15 performs data processing of the image signal of the photoelectric conversion unit obtained through the scanning unit 13. It controls the scanning unit 13 and the CRT 16 for monitoring for loading into the device 17 and display on the CRT 16. The data processing device 17 is configured by a personal computer or a dedicated processor, and receives image data from the scanning unit 13 through the input image control unit 15 and processes the image data. Further, the data processing device 17 recognizes the observation position from the direction, position, and depth data of the sound obtained from the hole bending measurement unit 14, so that the data and the observation position are correlated. The external storage device 18-1 stores the image data, and magnetic data, a floppy disk, a magnetic disk, or the like is used.
The image data is printed out, and a printer, a plotter, a hard copy device, or the like is used. The image data and the image position data information may be transmitted to a large computer using a dedicated line or a telephone line, though not shown.
上述したように第1図に示す本発明のゾンデ1内に
は、上記のような撮像部の構成に加えて、さらに孔曲が
り測定装置が収納されているが、これは、ゾンデ1の位
置を測定するために方位計8と傾斜計10とを備え、ゾン
デ1の向きを測定する手段として回転計9を設ける。方
位計8は、例えば図示点線の如くゾンデ1の軸方向と一
致する線lを軸に回転自在になった第1の支点A、A′
と、線lに直交する線mを回転自在になった第2の支点
Q、Q′とを介して支点A、A′でゾンデ1に取り付け
られ、計測部が地上からの鉛直方向に対して常に変わら
ない状態に支持されるものであり、磁石を内蔵し、ゾン
デ1の傾斜方向角を計測する。同様に傾斜計10は、線l
を軸に回転自在になった支点R、R′を有し、点B、
B′でゾンデ1に取り付けられ、計測部がゾンデ1の傾
きに対応して線lの周りを回転するようにしたものであ
り、重りを内蔵し、ゾンデ1の傾斜角を計測する。ま
た、回転計9は、方位計8の取り付け支点Aの位置に設
けられ、ゾンデ1の基準となる方向Eを計測する。As described above, in the sonde 1 of the present invention shown in FIG. 1, in addition to the above-described configuration of the imaging unit, a hole bending measurement device is further housed. An azimuth meter 8 and an inclinometer 10 are provided for measurement, and a tachometer 9 is provided as a means for measuring the direction of the sound 1. The compass 8 includes first fulcrums A and A 'which are rotatable about a line l which coincides with the axial direction of the sound 1 as shown by a dotted line in FIG.
And a line m orthogonal to the line 1 is attached to the sonde 1 at fulcrums A and A 'via second fulcrums Q and Q' which are rotatable, and the measuring unit is arranged vertically with respect to the ground. It is supported in a state that does not change at all times, has a built-in magnet, and measures the inclination direction angle of the sound 1. Similarly, the inclinometer 10 has a line l
Have fulcrums R, R 'rotatable about
B 'is attached to the sound 1 at B', and the measuring unit rotates around the line l in accordance with the inclination of the sound 1, and incorporates a weight to measure the inclination angle of the sound 1. In addition, the tachometer 9 is provided at the position of the mounting fulcrum A of the compass 8, and measures a direction E which is a reference of the sonde 1.
第4図に示すx、y、zよりなる3次元の座標空間に
おいて、x軸の方向を南北の方向、y軸の方向を東西の
方向、z軸の方向を地球の重大の方向とすると、方位角
θは北からの方位、傾斜角φは水平面からの傾斜を表
し、第1図図示のゾンデでは、方位計8の示す傾斜方向
角により第4図に示す方位角θが求められ、傾斜計10の
示す傾斜角により第4図に示す傾斜角φが求められる。In a three-dimensional coordinate space composed of x, y, and z shown in FIG. 4, when the x-axis direction is the north-south direction, the y-axis direction is the east-west direction, and the z-axis direction is the critical direction of the earth, The azimuth θ represents the azimuth from the north, and the inclination φ represents the inclination from the horizontal plane. In the sonde shown in FIG. 1, the azimuth θ shown in FIG. The inclination angle φ shown in FIG. 4 is obtained from the inclination angle indicated by the total 10.
つまり、方位計8と傾斜計10とによってボアホールの
孔曲がりが測定され、回転計9によってゾンデの向きが
測定される。撮像装置による観測の場合において、光電
変換素子は、ゾンデ内に設定された基準となる位置Eと
の相対位置でその観測している方向を知ることができ
る。回転計9は、その捻じれによる結像部の向きを求め
るため、ゾンデの基準となる位置Eの向きを測定するも
のである。すなわち、先に述べたようにゾンデの基準と
なる位置Eの方位は、方位計8により測定される方位角
θに回転計9により測定される回転角δを加えることに
よって求めることができる。That is, the bending of the borehole is measured by the compass 8 and the inclinometer 10, and the direction of the sound is measured by the tachometer 9. In the case of observation by an imaging device, the photoelectric conversion element can know the direction of observation from a position relative to a reference position E set in the sonde. The tachometer 9 measures the orientation of the position E, which is the reference of the sonde, in order to determine the orientation of the imaging portion due to the twist. That is, as described above, the azimuth of the position E serving as the reference of the sonde can be obtained by adding the rotation angle δ measured by the tachometer 9 to the azimuth angle θ measured by the azimuth meter 8.
第5図は孔曲がり測定装置のシステム構成例を示す
図、第6図は孔曲がり測定装置による処理の流れを説明
するための図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a system configuration of the hole bending measuring device, and FIG. 6 is a diagram for explaining a flow of processing by the hole bending measuring device.
第5図において、深度計21は、ゲーブルCLのくり出し
長さを制御する地上の制御機に設けられ、くり出された
ケーブルCLの長さを検出するものである。演算部23は、
深度計21によりケーブルCLのくり出し長さが単位の長さ
になったことを検出すると、方位計8及び傾斜計10から
方位角θ、傾斜角φを読み込み、ケーブルCLのくり出し
長さΔL、方位角θ、傾斜角φから第4図に示す座標空
間に対応する各成分によるケーブルCLのくり出し長さΔ
x、Δy、Δzを算出するものである。In FIG. 5, a depth gauge 21 is provided in a controller on the ground for controlling the length of the gable CL, and detects the length of the cable CL. The calculation unit 23
When the depth meter 21 detects that the length of the cable CL has reached the unit length, the azimuth angle θ and the inclination angle φ are read from the compass 8 and the inclinometer 10, and the length CLL of the cable CL and the azimuth From the angle θ and the inclination angle φ, the length of the cable CL drawn by each component corresponding to the coordinate space shown in FIG. 4 Δ
x, Δy, and Δz are calculated.
演算部24は、記憶部25から前回までΔx、Δy、Δz
の積算によって求められたゾンデの位置座標Xi、Yi、Zi
を読み出し、これに演算部23で算出されたくり出し長さ
Δx、Δy、Δzを加算し、現在のゾンデの位置座標X
i+1、Yi+1、Zi+1を算出するものである。The calculation unit 24 stores Δx, Δy, Δz from the storage unit 25 to the previous time.
Position coordinates X i , Y i , Z i obtained by integrating
Is read out, and the lengths Δx, Δy, Δz calculated by the arithmetic unit 23 are added thereto, and the current position coordinates X of the sonde are calculated.
i + 1 , Yi + 1 , and Zi + 1 are calculated.
記憶部25は、演算部24で算出されたゾンデの位置座標
X、Y、Zを時系列的に記憶しておくともに、対応する
ゾンデの向き、スキャン・データ及びその観測位置を記
憶しておくものである。この記憶部25にゾンデの位置座
標X、Y、Zを時系列的に記憶するまでの処理の流れを
示したのが第6図である。そして出力制御部27は、記憶
部25に記憶された位置座標X、Y、Zから例えばCRTデ
ィスプレイやXYプロッタなどにゾンデの軌跡を描画し出
力したり、スキャン・データをハード・コピーして出力
したりするものである。なお、スキャン・データをハー
ド・コピーする装置は、本願の発明者らにより別途提案
(特開昭61−126292号公報参照)しているものがある。The storage unit 25 stores the position coordinates X, Y, and Z of the sonde calculated by the calculation unit 24 in time series, and also stores the direction of the corresponding sonde, scan data, and its observation position. Things. FIG. 6 shows a flow of processing until the position coordinates X, Y, and Z of the sonde are stored in the storage unit 25 in time series. Then, the output control unit 27 draws and outputs the trajectory of the sonde from the position coordinates X, Y, and Z stored in the storage unit 25 to, for example, a CRT display or an XY plotter, or outputs the scan data by hard copying. Or something to do. There is an apparatus for hard-copying scan data that has been separately proposed by the present inventors (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-126292).
南北の断面によりゾンデの軌跡を描画した例を示した
のが第7図(a)であり、東西の断面によりゾンデの軌
跡を描画した例を示したのが第7図(b)であり、上か
ら平面的に見たゾンデの軌跡を描画した例を示したのが
第7図(c)であり、3次元によりゾンデの軌跡を描画
した例を示したのが第7図(d)である。なお制御部26
は、上記の各演算部23、24、記憶部25、出力制御部27を
含め全体を制御するものである。FIG. 7 (a) shows an example in which the trajectory of the sonde is drawn by the north-south cross section, and FIG. 7 (b) shows an example in which the trajectory of the sonde is drawn by the east-west cross section. FIG. 7 (c) shows an example of drawing the trajectory of the sonde seen from above in a plan view, and FIG. 7 (d) shows an example of drawing the trajectory of the sonde in three dimensions. is there. Control unit 26
Controls the entire operation including the operation units 23 and 24, the storage unit 25, and the output control unit 27.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例で
は、照射光の伝送用光ファイバーと反射光の伝送用光フ
ァイバーとを共用したが、これらをそれぞれ特立にし、
反射光の伝送用光ファイバーの束の中心に照射光の伝送
用光ファイバーを配置し、スリット部においてゾンデの
軸中心部から孔壁を照射するようにしてもよいし、この
照射光の伝送用光ファイバーに代えて電線ケーブルを配
置し、スリット部においてゾンデの軸中心部で光源を点
灯させるようにしてもよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the transmission optical fiber for transmitting the irradiation light and the optical fiber for transmitting the reflected light are shared.
A transmission optical fiber for irradiation light may be arranged at the center of the bundle of optical fibers for transmission of reflected light, and a hole wall may be irradiated from the center of the axis of the sonde in the slit portion. Instead, an electric wire cable may be arranged, and the light source may be turned on at the center of the axis of the sonde in the slit portion.
本発明のボアホールスキャナーは、ボーリング孔の壁
面観察だけでなく、例えば地下に埋設されたパイプライ
ンの腐食その他種々の孔壁の調査に適用できることは勿
論である。The borehole scanner of the present invention can be applied not only to the observation of the wall surface of a borehole, but also to the investigation of various hole walls such as corrosion of a pipeline buried underground.
従来の撮像部は、モータによりミラーを回転させるメ
カニカルスキャン方式であったため、ギヤーの消耗やモ
ータの性能低下等による交換、調節等のメンテナンスに
多くの手間を要したが、本発明によれば、観測部を可動
部分の全くない静止型の構成としたので、従来のような
消耗度の高い部分がなくなり、メンテナンスの手間、費
用の大幅の低減を図ることができる。また、モーターを
使用しないので、ノイズも少なくなり画像の安定性、画
質の向上を図ることができる。さらには、静止型であり
1周の壁面画像をデータスキャン速度で取り込むことが
できるので、高速に壁面画像を取り込むことができ、観
測時間の短縮を図ることができる。しかも地上からスリ
ット部まで光ファイバーを伸ばし、その先端を全方位の
孔壁へ向けることにより反射光を取り込むので、ゾンデ
内の構成が簡単になる。画像取り込み側も線形の光電変
換アレーに対向させて配列できるので、観測部の孔壁に
合わせて特別形状の光電変換手段を用意する必要もな
く、市販の光電変換アレーを使用することができる。ま
た、光ファイバーの一部を光源用として用い、或いは共
用することにより光源や光電変換部を収納しないゾンデ
を提供することができる。The conventional imaging unit uses a mechanical scan method in which a mirror is rotated by a motor, so replacement of the gear due to wear of gears or deterioration of the motor performance, maintenance such as adjustment is required, but according to the present invention, Since the observation unit is of a stationary type having no movable parts, there is no longer a portion having a high degree of wear as in the related art, so that maintenance work and cost can be greatly reduced. In addition, since no motor is used, noise is reduced and image stability and image quality can be improved. Furthermore, since it is a stationary type and can capture the wall image of one round at the data scanning speed, the wall image can be captured at high speed, and the observation time can be reduced. In addition, since the optical fiber is extended from the ground to the slit and its tip is directed to the omnidirectional hole wall to capture the reflected light, the configuration inside the sonde is simplified. Since the image capturing side can also be arranged facing the linear photoelectric conversion array, there is no need to prepare a specially-shaped photoelectric conversion means in accordance with the hole wall of the observation section, and a commercially available photoelectric conversion array can be used. In addition, a sonde that does not house a light source or a photoelectric conversion unit can be provided by using or sharing a part of the optical fiber for a light source.
第1図は本発明のボアホールスキャナーの1実施例を示
す図、第2図は光電変換部の構成例を示す図、第3図は
信号処理システムの構成例を示す図、第4図は方位計と
傾斜計の検出角度を説明するための図、第5図は孔曲が
り測定システムの構成例を示す図、第6図は孔曲がり測
定装置による処理の流れを説明するための図、第7図は
孔曲がり測定装置により得られる軌跡画像の例を示す
図、第8図は従来使用されていたボアホール・スキャナ
ーの具体的な構成例を示す図、第9図は光ビームが走査
する孔壁展開面の軌跡を示す図である。 1……ゾンデ、2……光ファイバー、3……スリット、
4……光源、5……光電変換部、6……反射光分離部、
8……方位計、9……回転計、10……傾斜計、13……ス
キャン部、14……孔曲がり測定部、15……入力画像制御
部、16……CRT、17……データ処理装置、18−1……外
部記憶装置、18−2……出力装置。1 is a diagram showing one embodiment of a borehole scanner according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a photoelectric conversion unit, FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a signal processing system, and FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a detection angle of the meter and the inclinometer, FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a hole bending measurement system, FIG. 6 is a diagram for explaining a flow of processing by the hole bending measurement device, FIG. The figure shows an example of a trajectory image obtained by the hole bending measurement device, FIG. 8 shows a specific example of the configuration of a conventionally used borehole scanner, and FIG. 9 shows the hole wall scanned by a light beam. It is a figure showing a locus of a development surface. 1 ... sonde, 2 ... optical fiber, 3 ... slit,
4 light source, 5 photoelectric conversion unit, 6 reflected light separation unit,
8: Compass, 9: Tachometer, 10: Inclinometer, 13: Scanning unit, 14: Bending measurement unit, 15: Input image control unit, 16: CRT, 17: Data processing Device, 18-1 ... external storage device, 18-2 ... output device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21B 47/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) E21B 47/00
Claims (6)
を通して孔壁に光を照射し孔壁からの反射光を取り出し
て孔壁の観察を行うボアホールスキャナーであって、 ゾンデ外に設けられる光源と、 ゾンデ外に設けられる光電変換手段と、 ゾンデ外の前記光源からの光をスリット位置まで伝送し
て全方位の孔壁に照射し、スリット位置で全方位の孔壁
からの反射光を取り込み前記光電変換手段まで伝送する
光ファイバーを有する光伝送系と、 ゾンデの向きや位置より観察位置を検出する位置検出手
段と、 光電変換手段の信号をスキャンして取り出し壁面の画像
データを生成処理するデータ処理手段と を備えたことを特徴とするボアホールスキャナー。1. A borehole scanner for irradiating light to a hole wall through a slit from a sonde moving up and down and moving through a hole, taking out reflected light from the hole wall, and observing the hole wall, a light source provided outside the sonde. And photoelectric conversion means provided outside the sonde, transmitting light from the light source outside the sonde to the slit position and irradiating the hole wall in all directions with the reflected light from the hole wall in all directions at the slit position. An optical transmission system having an optical fiber for transmitting to the photoelectric conversion means; a position detection means for detecting an observation position from a direction and a position of a sonde; and a data for generating and processing image data of a wall surface by scanning a signal of the photoelectric conversion means. A borehole scanner comprising: processing means.
分離手段を有すると共に、前記光ファイバーは、前記分
離手段とスリット位置との間で前記光源からの光及び孔
壁からの反射光を伝送する照射光及び反射光の共用伝送
部と、前記分離手段で分岐され前記光源からの光を伝送
する照射光伝送部及び前記分離手段で分離された反射光
を前記光電変換手段まで伝送する反射光伝送部からなる
ことを特徴とする請求項1記載のボアホールスキャナ
ー。2. The optical transmission system according to claim 1, further comprising a separating means for separating the reflected light from the hole wall, and wherein said optical fiber is provided between said separating means and a slit position to reflect light from said light source and reflection from said hole wall. A shared transmission unit for irradiating light and reflected light for transmitting light, an irradiating light transmitting unit for splitting the light from the light source and transmitting the reflected light separated by the separation unit to the photoelectric conversion unit; 2. The borehole scanner according to claim 1, wherein the borehole scanner comprises a reflected light transmitting section.
位置まで伝送して全方位の孔壁に照射する照射光の伝送
用光ファイバーと、スリット位置で全方位の孔壁からの
反射光を取り込み前記光電変換手段まで伝送する反射光
の伝送用光ファイバーからなることを特徴とする請求項
1記載のボアホールスキャナー。3. An optical transmission system, comprising: an optical fiber for transmitting irradiation light for transmitting light from the light source to a slit position and irradiating the hole wall in all directions; and reflected light from the hole wall in all directions at the slit position. 2. The borehole scanner according to claim 1, comprising an optical fiber for transmitting reflected light which takes in the light and transmits the reflected light to the photoelectric conversion means.
端部を線形に並べたことを特徴とする請求項1記載のボ
アホールスキャナー。4. The borehole scanner according to claim 1, wherein the ends of the optical fibers facing the photoelectric conversion means are linearly arranged.
徴とする請求項1記載のボアホールスキャナー。5. The borehole scanner according to claim 1, wherein a polarizing glass is used for the slit.
察位置に対応させて画像データを生成することを特徴と
する請求項1記載のボアホールスキャナー。6. The borehole scanner according to claim 1, wherein the data processing means generates image data in correspondence with the observation position by the position detection means.
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|---|---|---|---|
| JP63202563A JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP63202563A JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254086A JPH0254086A (en) | 1990-02-23 |
| JP2821544B2 true JP2821544B2 (en) | 1998-11-05 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202563A Expired - Fee Related JP2821544B2 (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Borehole scanner |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2821544B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH067068B2 (en) * | 1985-07-22 | 1994-01-26 | 清水建設株式会社 | Color tone logging device and logging method using the same |
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1988
- 1988-08-12 JP JP63202563A patent/JP2821544B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN100424321C (en) * | 2006-03-27 | 2008-10-08 | 天地科技股份有限公司 | Testing method and apparatus for geological mechanics parameter under coal mine |
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| JPH0254086A (en) | 1990-02-23 |
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