在地下鑽鑿操作中使用的檢查系統以及檢查方法

2023-06-08 09:59:21

在地下鑽鑿操作中使用的檢查系統以及檢查方法
【專利摘要】提供了一種在地下公用建設中尤其是在地下鑽鑿操作中使用的檢查系統以及檢查方法。檢查系統主要包括傳感器、傳感器承載器設備、以及輸出裝置。傳感器被應用以獲得關於在地下鑽孔操作中建成的隧道的情況的檢查數據。傳感器承載器適於包含傳感器並且適於連接至用於將傳感器運送穿過隧道的裝置。輸出裝置接收來自傳感器的對應於檢查數據的輸出信號並且將該信號呈現給操作者以用於解譯和/或另外地備檔和/或記錄檢查數據。
【專利說明】在地下鑽鑿操作中使用的檢查系統以及檢查方法
【技術領域】
[0001]本公開主要涉及地下公用建設領域，並且更特別地，涉及檢查系統及在地下鑽鑿操作中使用以幫助防止公用管線發生交叉鑽鑿(CIOSSb0re)的檢查方法。
【背景技術】
[0002]本部分提供了與本公開內容相關的背景信息，這些背景信息不一定是現有技術。
[0003]地下公用管線通常使用包括水平鑽鑿技術的多種非開挖式安裝技術中的任一種來安裝。水平鑽鑿技術提供了用以安裝氣體管線、水管線、電力線路以及通信線路的有效且便宜的方法，特別是在犁挖或開挖地面難以進行或成本昂貴時，諸如當沿公用管線的路徑存在妨礙這些技術的地面阻礙物(例如，公路、人行道、車道或景觀園藝)的情況。一些水平鑽鑿技術包括地下氣動鑽鑿、螺旋鑽鑿、溼式鑽鑿、水平方向鑽探(HDD)、衝擊矛法、管道推頂法以及微型隧道法。
[0004]地下氣動鑽鑿的過程涉及啟動氣動鑽鑿工具或氣動穿孔工具,該工具製造出沿直線路徑的水平鑽孔以製造通過地面的隧道。之後，公用管線(例如用於氣體、水、電以及通信)可被向後拉動穿過隧道而用於地下安裝。
[0005]可參照圖1A、圖1B以及圖1C，理解用於地下氣動鑽鑿的傳統系統及方法。在將要安裝新地下公用管線的區域10中，勘探出新的公用管線將會橫穿的現存公用管線和表面障礙物12 (例如，公路)。之後，選擇用於沿其製造出地下鑽孔或隧道14的新的公用管線的路徑。之後，在障礙物的相對側挖掘兩個坑；坑16在路徑的起始點(入口坑)，坑18在其目標地點(出口坑)。坑16、18足夠大以配裝鑽鑿工具20並且允許操作者工作。坑還足夠深使得在鑽鑿工具20製造隧道14時，隧道上方的地表保持原狀。
[0006]如在圖1C中最佳所示，鑽鑿工具20為周知的裝置並且鑽鑿工具20包括切過土壤、巖石等的氣動操作鑽鑿工具。鑽鑿工具20由空氣供應軟管22連接至壓縮空氣的供應部。導向工具24和觀測裝置26 (兩者都在圖1B中示出)用於使鑽鑿工具沿著期望路徑並朝向預期目的地對準。之後鑽鑿工具20被激活並且繼續進行切割隧道14，鑽鑿工具20前進穿過入口坑的壁並且空氣供應軟管22跟隨在鑽鑿工具後面。一旦鑽鑿工具20已經前進超過導向工具24，那麼使用無線電頻率接收器穿過地面跟蹤鑽鑿工具20的位置，該無線電頻率接收器檢查由內置在鑽鑿工具中的無線電發射器產生的無線電信號。
[0007]當鑽鑿工具20到達目標地點時，鑽鑿工具已經在入口坑16與出口坑18之間且在表面障礙物12的下方完成了新的公用管線可穿行通過的隧道14。之後將鑽鑿工具20從空氣供應軟管22移除。之後，將公用管線附接至空氣供應軟管22(諸如通過將公用管線捆綁至軟管22)，軟管22和公用管線被一起向後拉動穿過隧道，從而在地下安裝公用管線。
[0008]然而，地下氣動鑽鑿具有可能導致難以完成用於地下公用管線的鑽孔的缺點。例如，鑽鑿工具是不可操縱的，並且一旦鑽鑿工具已經離開導向工具，操作者就不能再控制鑽鑿工具的軌跡。因此，鑽鑿工具可能會因為例如巖石和不同的土壤密度而從期望的路徑偏轉。即使很小的偏轉經過長距離也可能會造成與期望路徑非常大的偏離。因此，鑽鑿工具可能會非預期地橫穿其它已存的地下公用管線的路徑。因此，且雖然在實施地下氣動鑽鑿之前已經在地面上方對已存的地下公用管線進行了定位並且進行了標記，但鑽鑿工具仍可能在操作者不知道的情況下穿過諸如生活汙水管線之類的已存的公用管線。之後，當安裝新的公用管線時，該新的公用管線可能正好運行穿過已存的汙水管線。在這種情況中，製造出交叉鑽鑿一即，兩個或更多個地下公用管線相交。
[0009]無論應用的水平鑽鑿過程如何，地下公用建設工業的重要關注點都是在不知覺的情況下穿過汙水管線開挖隧道且之後使公用管線穿行經過汙水管線(諸如天然氣管線或電力管線之類)。交叉鑽鑿的公用管線在汙水管線中的堵塞發展之前可能持續數月或數年保持在位。之後，在清理汙水管線的過程中，公用管線可能被電動排水螺旋鑽或用於清理排水管線的其它工具或機器隔斷、割裂或以其它方式損壞。對交叉鑽鑿的公用管線造成的任何損壞都可能導致災難性的故障，比如如果交叉鑽鑿的公用管線是氣體管線時會造成爆炸；或者如果交叉鑽鑿的公用管線是輸電線路時對汙水清理機的操作者造成傷害；或者如果交叉鑽鑿的公用管線例如為通信線路時造成服務中斷。

【發明內容】

[0010]本部分提供了對本公開的主要概述，而不是本公開全部範圍或全部特徵的全面公開。
[0011]本公開主要涉及一種在地下公用建設工業中使用的檢查系統及檢查方法，並且特別地在地下鑽鑿操作中使用。檢查系統主要包括傳感器、傳感器承載器、以及輸出裝置。傳感器被應用以獲得關於隧道情況的檢查數據，該隧道由連接至收回機構的鑽鑿工具而製造。傳感器承載器適於包含傳感器並且適於連接至收回機構以將傳感器傳送穿過隧道。輸出裝置接收來自傳感器的對應於檢查數據的輸出信號並且將該信號呈現給操作者用於解譯和/或另外地備檔和/或記錄檢查數據。
[0012]在示例性的方面，本公開涉及視覺檢查系統及方法，其在地下鑽鑿操作中使用以幫助避免公用管線發生交叉鑽鑿。視覺檢查系統包括小攝像機，該小攝像機構造為穿過隧道行進，該隧道在新的公用管線穿行之前在地下氣動鑽鑿操作中製造。當攝像機橫穿隧道時，操作者可在顯示器裝置中查看隧道的實時圖像(例如，靜止圖像和/或視頻)並且進行對隧道的視覺檢查以判定諸如生活汙水管線之類的其它已存的公用管線是否已經在鑽鑿操作中與隧道相交。通過這樣做，顯著地減少了交叉鑽鑿的可能性。另外，當然，可記錄檢查圖像用以為地下鑽鑿操作備檔，其中沒有製造出交叉鑽鑿，沒有地下公用管線受損壞，和/或在隧道的路徑中不存在其它障礙物。
[0013]視覺檢查系統公開為包括攝像機、顯示器、以及攝像機索具。攝像機索具包括框架、攝像機連接器夾具、攝像機導向件、以及連接器配裝件，該連接器配裝件適於使攝像機索具連接至空氣軟管、公用管線和/或鑽頭的端部。
[0014]根據本公開用於針對可能的交叉鑽鑿對地下鑽鑿進行視覺檢查的方法包括:使用鑽鑿工具製造用於公用管線的地下隧道，將鑽鑿工具從空氣供應軟管移除，通過攝像機索具將攝像機附接至空氣供應軟管，拉動空氣供應軟管和攝像機穿過隧道，視覺地檢查隧道，將空氣供應軟管從攝像機索具分離，將公用管線附接至攝像機索具並且拉動攝像機索具和公用管線穿過隧道。根據本公開用於針對可能的交叉鑽鑿對地下鑽鑿進行視覺檢查的另一方法包括:使用鑽頭創建用於公用管線的地下隧道，通過攝像機索具將攝像機附接至鑽頭，拉動鑽頭和攝像機穿過隧道，視覺地檢查隧道，將鑽頭從攝像機索具分離，將公用管線附接至攝像機索具，以及拉動攝像機索具和公用管線穿過隧道。
[0015]根據本文提供的說明，其它應用領域將變得顯而易見。在本概要中的說明和具體示例旨在僅用於說明的目的，而並不旨在限制本公開的範圍。例如，除了獲得可視圖像形式的檢查數據的攝像機，在檢查系統中還可應用多種不同的傳感器技術。可替代性地應用的其它傳感器為例如被動傳感器(如觸摸傳感器、紅外傳感器以及蒸汽傳感器)或主動傳感器(如聲吶、雷達以及雷射)。因此，可針對除交叉鑽鑿之外的其它情況對地下隧道進行檢查。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本文描述的附圖僅用於說明選定的實施方式的目的，而不是全部可能的實施方法，並不旨在限制本公開的範圍。
[0017]圖1A、圖1B以及圖1C示出了用於地下氣動鑽鑿的常規系統及方法。
[0018]圖2是根據本公開的檢查系統的立體圖，檢查系統包括攝像機索具。
[0019]圖3示出了圖2的攝像機索具的立體圖，圖中包括連接器配裝件、用於將連接器配裝件聯接至空氣供應軟管的適配器、鑽頭、和/或公用管線。
[0020]圖4是圖2的攝像機索具的一部分的局部分解立體圖。
[0021]圖5示出了圖2的攝像機索具的一部分的局部截面的正視立體圖，圖中包括連接器配裝件和用於將連接器配裝件聯接至空氣供應軟管的適配器。
[0022]圖6A和圖6B分別示出了圖2的攝像機索具的正視立體圖和後視立體圖，圖中包括攝像機導向件和攝像機。
[0023]圖7A和圖7B是包括攝像機連接器夾具的圖2的攝像機索具的一部分的後視立體圖，分別示出為處於閉合位置和打開位置。
[0024]圖7C示出了沿圖7A中所示的線7C-7C截取的攝像機連接器夾具的橫截面圖。
[0025]圖8A、圖SB以及圖SC是示出了與地下氣動鑽鑿相結合使用根據本公開的視覺檢查系統的方法的示意圖。
[0026]圖9A、圖9B以及圖9C是示出了與水平方向鑽鑿相結合使用根據本公開的視覺檢查系統的方法的示意圖。
[0027]圖10示出了根據本公開的視覺檢查系統的替代性實施方式的一部分的立體圖，該檢查系統包括攝像機索具。
[0028]圖11是圖10的攝像機索具的分解立體圖。
[0029]圖12是圖10的攝像機索具的一部分的局部截面的正視立體圖，圖中包括連接器配裝件和用於將連接器配裝件聯接至空氣供應軟管的適配器。
[0030]圖13A和圖13B分別示出了圖10的攝像機索具的正視立體圖和後視立體圖，圖中包括攝像機導向件和攝像機。
[0031]圖14是包括攝像機連接器夾具的圖10的攝像機索具的一部分的分解立體圖。
[0032]圖15是了根據本公開的視覺檢查系統的另一替代性實施方式的立體圖，檢查系統包括具有導向擦拭件(wiper)的攝像機索具。
[0033]圖16是沿圖15中示出的線16-16截取的圖15的攝像機索具的橫截面圖。[0034]在整個附圖的數幅圖中，對應的附圖標記指示對應的部件。
【具體實施方式】
[0035]提供示例性實施方式以使得本公開將會是詳盡的，並將其範圍全面地傳達給本領域普通技術人員。敘述了眾多具體細節，諸如具體部件、裝置和方法等的示例，以提供對本公開的實施方式的詳盡理解。本領域普通技術人員顯而易見的是，不必非得採用具體細節、可以以多種不同的方式來實施示例性實施方式，並且示例性實施方式也不應當被理解為限制本公開的範圍。在一些示例性實施方式中，不對公知的過程、公知的裝置結構和公知的技術進行詳細描述。現在將參照附圖將對示例性實施方式進行更全面的描述。
[0036]根據本公開的檢查系統及方法廣泛地適用於在地下公用建設工業中使用，並且特別地在用於安裝地下公用管線的地下鑽鑿操作中使用。
[0037]檢查系統主要包括傳感器、傳感器承載器、以及輸出裝置。傳感器被應用以獲得關於由地下鑽鑿操作製造的隧道情況的檢查數據。多種不同的傳感器技術中的任一個可被應用在檢查系統中，諸如:捕捉隧道可視圖像的攝像機、以及被動傳感器(比如，可物理感知隧道特徵的觸摸傳感器、可捕捉隧道紅外圖像的紅外傳感器，或者可感知隧道中的揮發性有機化合物(VOC)或其它氣體的蒸汽傳感器)或者主動傳感器(比如，可測量隧道特徵的聲吶、雷達以及雷射)。
[0038]傳感器承載器適於包括傳感器並且適於連接至用於將傳感器傳送穿過隧道的裝置。
[0039]輸出裝置接收來自傳感器的對應於檢查數據的輸出信號並且將該信號呈現給操作者用於解譯和/或以其它方式備檔檢查數據和/或創建檢查數據的記錄。此外，輸出裝置可包括使操作者能夠將用戶輸入添加至諸如筆記、注釋或之類的檢查記錄的用戶界面。用戶輸入可採取多種形式的任一種，舉例來說包括打字輸入的文本、音頻、時間戳或書籤。另夕卜，輸出裝置可構造為播送或公布檢查的記錄，因此記錄可由包括操作者的資料庫、本地市政局、管理機構、公用事業公司或其它立約人以及產權人之類的指定受領方取得。
[0040]本公開的一個示例性方面，提供了視覺檢查系統及在地下氣動鑽鑿中使用該系統的方法以幫助避免在公用管線中發生交叉鑽鑿。現在參照圖2，根據本公開的視覺檢查系統總體上由100指不。視覺檢查系統100包括檢查攝像機102，該檢查攝像機102構造為在新的公用管線穿行之前行進通過地下氣動鑽鑿操作中製造的隧道。當攝像機102橫穿隧道時，操作者可在顯示器裝置104中查看隧道的實時圖像並且可進行對隧道的視覺檢查以判定諸如生活汙水管線之類的其它已存的公用管線是否在鑽鑿操作中已與隧道相交。通過這樣做，顯著減少發生交叉鑽鑿的可能性。攝像機電纜106 (也稱為推纜(push cable)或推桿)通過界面電纜107將攝像機102連接至顯示器104。界面電纜具有連接至顯示器104的第一端107a和與第一端107a相對的第二端107b,該第二端使用例如電纜連接器(未不出)連接至攝像機電纜106。在攝像機102橫穿隧道時，界面電纜107可安裝至電纜盤(未示出)以存儲界面電纜107的長度並且調節界面電纜107中的鬆弛量。
[0041]用於本公開的視覺檢查系統的合適的檢查攝像機可從俄亥俄州的伊利裡亞嶺工具公司(Ridge Tool Company of Elyria, OH)購得,諸如SeeSnake?排放和汙水檢查攝像機以及電纜盤中的一種。來自攝像機的輸出可包括靜止圖像和/或視頻。此外，用於查看和/或記錄來自於攝像機的輸出的合適的顯示器裝置同樣地也可從Ridge Tool Company
購得,諸如SeeSnake?.監視器和錄像機。另外，可改變攝像機的透鏡以改變攝像機的視
角和視場。例如，可包含有「魚眼」鏡頭使得攝像機外圍的鑽孔的壁可被捕捉在攝像機的視場內。另外，檢查圖像可被記錄和/或以其它方式存儲以對地下鑽鑿操作備檔，其中沒有創建交叉鑽鑿，沒有地下公用管線受損壞，和/或在隧道的路徑中不存在其它障礙物。
[0042]視覺檢查系統100還包括繫繩108和攝像機索具110，該攝像機索具110包括攝像機連接器夾具112 1、攝像機導向件114、包括柔性構件(例如，電線、繩索)的框架116、以及連接器配裝件118。連接器配裝件118構造為連接至螺紋轉換接頭120或吊環螺栓122，這兩個部件可包含在系統100中。簡要參照圖8B、圖8C、圖9B以及圖9C，連接器配裝件118使系統100適於連續至例如相匹配的配裝件124，該配裝件124對應地連接至空氣供應軟管22 (在圖SB中示出)的端部。另外，空氣供應軟管22可從相匹配的配裝件124分離，公用管線128可連接至相匹配的配裝件124 (在圖8C中示出)。連接器配裝件118使系統100適於連接至例如旋轉接頭130，該旋轉接頭130對應地連接至鑽頭132的端部用於在水平方向鑽鑿中使用(在圖9B中示出)。另外，鑽頭132可從旋轉接頭130分離，公用管線128可連接至旋轉接頭130 (在圖9C中示出)。
[0043]參照圖3、圖4、圖5、圖6A、圖6B、圖7A、圖7B以及圖7C，可理解攝像機索具110的示例性實施方式的特徵和構造。攝像機索具Iio包括框架116，該框架在一端附接有攝像機連接器夾具112且在另一端附接有連接器配裝件118。攝像機導向件114附接至框架116和攝像機102並且該攝像機導向件114定位在框架116的相對端部的中間。
[0044]例如當攝像機索具110被拉動穿過隧道時，在攝像機連接器夾具112與連接器配裝件118以固定距離分開時，框架116將攝像機索具110的部件(包括攝像機連接器夾具112、攝像機導向件114、以及連接器配裝件118)連接在一起。框架116的柔性使得框架116能夠響應於隧道中的彎曲或轉彎而發生撓曲而不會折斷或永久變形。框架116包括單個柔性構件，該單個柔性構件包括第一部段134、第二部段136、以及第三部段138。第一部段134從連接器配裝件118穿過攝像機導向件114和攝像機連接器夾具112延伸至第二部段136。第二部段136形成在第一部段134與第三部段138之間延伸並且連接第一部段134和第三部段138的環。第三部段138從第二部段136穿過攝像機連接器夾具112和攝像機導向件114延伸至連接器配裝件118。
[0045]繫繩108使用扣鉤139 (例如，豎鉤、彈簧扣、安全鉤)可釋放地附接至攝像機索具110，該扣鉤扣至由框架116的第二部段136形成的環上。繫繩108可釋放地附接至攝像機索具110允許操作者移除繫繩108從而使得攝像機索具110更易於操縱並且允許操作者使用不同的繫繩代替繫繩108。繫繩108包括例如柔性繩索或纜繩，該繫繩至少延伸經過與鑽鑿操作中製造的隧道相同的長度並且優選地長於隧道的長度。繫繩108用於在已經完成檢查過程之後將攝像機102和攝像機索具110與新的公用管線一起向後拉動穿過隧道。
[0046]如圖5所示，形成框架116的單個柔性構件的相對的端部140延伸至連接器配裝件118中的對應孔口 141並且由諸如定位螺釘142固定至連接器配裝件118，該定位螺釘142接合在連接器配裝件118中形成的對應的陰螺紋144。如圖7A、圖7B以及圖7C所示，框架116的部段134、部段138諸如由定位螺釘146固定至攝像機連接器夾具112，該定位螺釘146接合攝像機連接器夾具112中形成的對應的陰螺紋148。應當理解，雖然在本實施方式中框架包括單個柔性構件，但是框架可包括多個柔性構件和/或一個或多個剛性構件(例如，杆)。
[0047]圖5示出了連接器配裝件118的放大圖。連接器配裝件118為大體上圓柱形的部件，其具有的直徑至少等於並且優選地僅稍微大於空氣供應軟管22的直徑。在第一端150上，連接器配裝件118包括連接部152，該連接部152具有螺紋用於與螺紋轉換接頭120上的螺紋部154或吊環螺栓122上的螺紋部156 (在圖3中示出)接合，使得攝像機索具110可易於附接至空氣供應軟管22、公用管線128以及鑽頭132以及易於從空氣供應軟管22、公用管線128以及鑽頭132分離。替代性地，連接部152可包含快速連接裝置，該快速連接裝置接合空氣供應軟管22、公用管線128、和/或鑽頭132上對應的快速連接裝置。連接器配裝件118在第一端150的外表面158為成圓地變成或漸縮成稍微減小的直徑。包括該特徵以最小化「伊雪(snow plowing) 」的可能性，即，當視覺檢查系統在檢查步驟中被拉動穿過隧道時，刮擦鑽孔的壁並且使得泥土累積。
[0048]連接器配裝件118的與連接部152相對的第二端160上包括漸縮的錐形部161。錐形部161在框架116中居中並且定位在攝像機102的正前方。錐形部161的外表面為反射性的，錐形部161的錐角使得能夠對相對於攝像機102的軸線實現鑽孔壁的外圍視覺檢查。同樣地，操作者可易於檢查可能以其它方式在攝像機透鏡162的視場範圍外部(在圖6A、圖6B中示出)的鑽孔壁，這是由於連接器配裝件118的錐形部161上的反射而使圖像因此出現在攝像機鏡頭162的視野內。錐形部161也使當攝像機索具110攜帶新的公用管線被向後拉動穿過隧道時發生鏟雪的可能性最小化。另外，通路164包括在連接器配裝件118中，該通路164從連接部152穿過部件延伸至錐形部161。當攝像機索具110連接至空氣供應軟管22時，通路164使得壓縮空氣爆破能夠射穿連接器配裝件118，以便移除在檢查過程中可能置於攝像機102上任何堆積的泥土或碎屑，或以便在發生的情況下清理隧道的局部坍塌。
[0049]圖6A和圖6B示出了攝像機導向件114的放大圖。攝像機導向件114容納在框架116內，其中框架116的部段134和部段138通過穿過攝像機導向件114的對應孔口 166。攝像機導向件114又隨之容納攝像機102並且攝像機導向件114用作使攝像機102在框架116內定向和對準。另外，攝像機導向件114防止攝像機102沿隧道表面被拖動，這又轉而幫助防止灰塵和或碎屑在攝像機透鏡162上堆積。優選地，攝像機102在攝像機導向件114內居中，用於在進行檢查時為查看鑽孔壁而優化定位。
[0050]攝像機導向件114可在連接器配裝件118和攝像機連接器夾具112中間固定就位。替代性地，攝像機導向件114的位置可諸如通過使攝像機導向件114沿著框架116的部段134和部段138前後滑動而被調節。在圖6A和圖6B中，攝像機導向件114示出為大體圓柱形的，並且在中點168具有最大外直徑，並且從中點168向內漸縮成在其相對的端部170,172處的較小的直徑。攝像機導向件114的最大外直徑大約與連接器配裝件118的最大外直徑相同。攝像機導向件114的外表面174、176的漸縮的形狀使得其能夠在隧道內沿任一方向移動，同時限制發生鏟雪的可能性。攝像機導向件114的形狀幫助在檢查過程中維持鑽孔的完整性，尤其是在攝像機102的周圍。
[0051]攝像機導向件114具有單一的本體，該本體具有徑向地延伸穿過攝像機導向件114的一部分的縱向狹縫178和縱向延伸穿過攝像機導向件114的中心並且容納攝像機102的孔口 180。攝像機102使用諸如螺釘182之類的緊固件固定至攝像機導向件114，該螺釘182與設置在孔口 184中的對應的陰螺紋接合，該孔口 184垂直於狹縫178延伸穿過攝像機導向件114。由於狹縫178沒有徑向地延伸穿過整個攝像機導向件114以將攝像機導向件114分成兩半，因此僅需要一個螺釘用以將攝像機導向件114夾至攝像機102上。攝像機導向件114的內直徑可僅稍微大於攝像機102的外直徑，從而使得攝像機導向件114可易於滑動通過攝像機102。狹縫178的相對的邊緣186之間存在間隙。因此，將螺釘182擰緊至孔口 184使狹縫178的寬度變窄並且使得攝像機導向件114夾至攝像機102。以此方式固定攝像機102防止損壞攝像機102。
[0052]轉向圖7A、圖7B以及圖7C，示出了攝像機連接器夾具112的放大圖。當閉合時，攝像機連接器夾具112具有大體上圓柱形的形狀，其中漸縮的錐形部188位於其相對端部190、192中的每一個處。攝像機連接器夾具112具有與連接器配裝件118的最大外直徑大體相同的最大外直徑。攝像機連接器夾具112的漸縮錐形部188使得其能夠在隧道內沿任一方向移動同時限制發生鏟雪的可能性。攝像機連接器夾具112包括延伸穿過攝像機連接器夾具112的多個孔口 134，每個孔口 134容納框架116的部段134和部段138中的對應的一個。如之前所討論的，框架116的部段134和部段138由諸如定位螺釘146固定至攝像機連接器夾具112，該定位螺釘146與攝像機連接器夾具112中的陰螺紋148接合。
[0053]如圖7B和圖7C所示，攝像機連接器夾具112包括內球狀件196和外殼198。內球狀件196和外殼198可由塑料或金屬(例如，不鏽鋼)形成(例如，機械加工或注射成型)。內球狀件196夾至攝像機電纜106，外殼198夾至內球狀件196，以將攝像機電纜106固定至攝像機連接器夾具112。內球狀件196包括一對半球形本體構件200、202，這一對半球形本體構件200、202使用諸如螺釘204之類的緊固件連接在一起。本體構件200、202具有縱向地延伸穿過其中心用以容納攝像機電纜106的U形槽206和設置在槽206的相對側上的孔口 208，孔口 208中的一些具有用於與螺釘204接合的螺紋。本體構件200、202還具有縱向地延伸穿過其外半徑用以容納框架116的部段134和部段138的U形槽210。
[0054]外殼198包括一對半圓柱形的本體構件212、214，這一對半圓柱形本體構件212、214相對於彼此圍繞鉸鏈216樞轉並且使用諸如螺釘218之類的緊固件連接在一起。本體構件221、214具有縱向地延伸穿過其中心用以容納攝像機電纜106的U形槽220，以及設置在槽220的相對側上的孔口 222，孔口 220中的一些具有用於與螺釘218接合的螺紋。本體構件212、214還具有將槽220對半分開的半球形的袋狀物224，用以容納半球形本體構件200,202o外殼198的本體構件212、214包括支架226，該支架226限定容納銷228的孔口227以形成鉸鏈216。銷228的一端可為有凸起的，銷228的剩餘部分可相對光滑。銷228的光滑部可首先插入孔口 227從而在銷228的光滑部與孔口 227的內表面之間產生滑動配合。之後，在將銷228的光滑部插入孔口 227之後，有凸起的端部接合孔口 227的內表面以產生按壓配合，該按壓配合將銷228保持在孔口 227中。
[0055]外殼198使用螺釘218固定至內球狀件196，該螺釘218與外殼198中形成的孔口222中設置的對應的陰螺紋接合。當外殼198如圖7Α和圖7Β中所示的閉合時，袋狀部224形成單個袋，該袋具有大於內球狀件196的外直徑的內直徑。本體構件212、214的相對的邊緣232之間存在間隙230。因此，將螺釘218擰緊至孔口 222使間隙230的寬度變窄並且將外殼198夾至內球狀件上196，這隨之使內球狀件196夾至攝像機電纜106。另外，框架116的部段134、部段138與攝像機連接器夾具112中的對應孔口之間的接合防止攝像機102圍繞攝像機電纜106旋轉。
[0056]圖8A、圖SB以及圖SC示出了使用根據本公開的視覺檢查系統的示例性方法。如圖8A所示，鑽鑿工具20首先使用周知的地下氣動鑽鑿技術製造用於新的公用管線128的隧道14。在已經製造隧道14之後，鑽鑿工具20從隧道14延伸至出口坑18，空氣供應軟管22保持在隧道中。如圖SB所示，將鑽鑿工具20從空氣供應軟管22移除，並且之後將固定有攝像機102的攝像機索具110通過螺紋轉換接頭120而附接至空氣供應軟管22。之後向後拉動空氣供應軟管22穿過隧道14，在卷繞軟管22時帶動攝像機索具110和攝像機102跟隨軟管22穿過隧道。空氣供應軟管22以如下的步速被卷繞:使得系統100的操作者能夠通過查看來自顯示器裝置104上的攝像機102的輸出來檢查鑽孔。以此方式，操作者可判定鑽鑿工具20是否已鑽鑿通過諸如生活汙水管線之類的已存的地下公用管線，以及是否產生了交叉鑽鑿的可能性。在已經收回空氣供應軟管22並且攝像機102已經穿過隧道14的整個長度之後，將空氣供應軟管22從螺紋轉換接頭120分離。如果操作者判定沒有交叉鑽鑿的可能性，那麼將與新的公用管線128接合的相匹配的配裝件124附接至螺紋轉換接頭120，如圖8C所示。最後，使用繫繩108將攝像機索具110和附接的公用管線128向後拉動穿過隧道14以實現新的公用管線128的安裝。
[0057]圖9A、圖9B以及圖9C示出了使用根據本公開的視覺檢查系統的另一示例性方法。如圖9A所示，首先鑽鑿工具20使用周知的水平方向鑽鑿技術製造用於新的公用管線128的隧道14。例如，電鑽(未示出)可使用鑽管234使鑽頭132旋轉，當鑽頭132繼續行進切割隧道14時可增加鑽管234中的附加鑽管。已製造隧道14之後，鑽頭132從隧道14延伸至出口坑18中，鑽管234保持在隧道中。如圖9B所示，之後，將固定有攝像機102的攝像機索具110通過吊環螺栓122和旋轉接頭130附接至鑽頭132。之後向後拉動鑽管234穿過隧道14，帶動鑽頭132、攝像機索具110以及攝像機102在鑽管被拉入時與之一起被拉入隧道。鑽管234以如下的步速被向後拉動:使得系統100的操作者能夠通過查看來自顯示裝置104上的攝像機102的輸出而檢查鑽孔。以此方式，操作者可判定鑽頭132是否已鑽鑿通過已存的地下公用管線而製造交叉鑽鑿的可能性。在已收回鑽管234並且攝像機102已經穿過隧道14的整個長度之後，將鑽頭132從旋轉接頭130分離。如果操作者判定沒有交叉鑽鑿的可能性，那麼將新的公用管線128附接至旋轉接頭130，如圖9C所示。最後，使用繫繩108將攝像機索具110和附接的公用管線128向後拉動穿過隧道14以實現新的公用管線128的安裝。
[0058]參照圖10，根據本公開的視覺檢查系統的替代性實施方式總體上由300指示。視覺檢查系統300包括攝像機102、顯示器裝置104、攝像機電纜106、繫繩108、以及攝像機索具302，該索具302包括攝像機連接器夾具304、攝像機導向件306、框架308以及連接器配裝件310。連接器配裝件310構造為連接至螺紋轉換接頭120 (如所示)或吊環螺栓122(在圖2中示出)，這兩個部件可包含在系統300中。連接器配裝件310使系統300適於連續至例如空氣供應軟管22、公用管線128、和/或鑽頭132 (在圖8A、圖8B、圖8C、圖9A、圖9B以及圖9C中示出)。
[0059]攝像機連接器夾具304附接至框架308的一端，連接器配裝件310附接至框架的另一端。攝像機導向件306附接至框架308並且定位在框架308的相對端部的中間。框架308將攝像機連接器夾具304與連接器配裝件310以固定的距離分開。框架308包括多個直的剛性杆構件312。如圖12所示，杆構件312諸如通過在杆構件312的端部處形成的陽螺紋314固定至連接器配裝件310，該陽螺紋314與在連接器配裝件310中形成的對應的陰螺紋316接合。如圖11和圖14中所示，杆構件312的相對端部包括將杆構件312保持在攝像機連接器夾具304內的L形部318，杆構件312的端部夾在包括在攝像機連接器夾具304中的一對本體構件320、322之間。
[0060]圖12示出了連接器配裝件310的放大圖。連接器配裝件310為大體上圓柱形的部件，其具有的直徑至少等於並且優選地僅稍微大於空氣供應軟管22的直徑。在第一端324上，連接器配裝件310包括連接部326，該連接部326具有螺紋用於與螺紋轉換接頭120上的螺紋部154或吊環螺栓122上的螺紋部156 (在圖3中示出)接合，使得攝像機索具302可易於附接至空氣供應軟管22、公用管線128以及鑽頭132並且易於從空氣供應軟管22、公用管線128以及鑽頭132分離。替代性地，連接部326可包含快速連接裝置，該快速連接裝置接合空氣供應軟管22、公用管線128、和/或鑽頭132上的對應快速連接裝置。連接器配裝件310在第一端324的外表面328成圓地漸變或漸縮成稍微減小的直徑，以最小化「鏟雪」的可能性。
[0061]在連接器配裝件310的與連接部326相對的第二端330上包括漸縮的錐形部332。錐形部332在框架308中居中並且定位在攝像機102的正前方。錐形部332的外表面為反射性的，並且錐形部332的錐角使得能夠對相對於攝像機102的軸線實現對鑽孔壁的外圍視覺檢查。同樣地，操作者可易於檢查可能在其它情況下在攝像機鏡頭162的視場範圍外部(在圖13A、圖13B中示出)的鑽孔壁，這是由於連接器配裝件310的錐形部332上的反射而使圖像出現在攝像機透鏡162的視野內。當攜帶新的公用管線的攝像機索具302被向後拉動穿過隧道時，錐形部332也使出現鏟雪的可能性最小化。另外，通路334包括在連接器配裝件310中，該通路334從連接部326穿過部件延伸至錐形部332。當攝像機索具302連接至空氣供應軟管22時，通路334使得壓縮空氣爆破能夠射穿連接器配裝件310，以移除在檢查過程中可能置於攝像機102上任何堆積的泥土或碎屑，或用以在可能發生的情況下清理隧道的局部坍塌。
[0062]圖13A和圖13B示出了攝像機導向件306的放大圖。攝像機導向件306容納在框架308內，其中杆構件312通過對應的孔口 336，該孔口穿過攝像機導向件306。攝像機導向件306又隨之容納攝像機102並且攝像機導向件306用以使攝像機102在框架308內定向和對準。另外，攝像機導向件306防止攝像機102沿隧道表面被拖動，這又轉而幫助防止灰塵和或碎屑在攝像機鏡頭162上堆積。優選地，攝像機102在攝像機導向件306內居中，用於在進行檢查時針對查看鑽孔壁進行優化定位。攝像機導向件306可在連接器配裝件310和攝像機連接器夾具304中間固定就位。替代性地，攝像機導向件306的位置可諸如通過使其沿著杆構件312前後滑動而被調節。在圖13A和圖13B中，攝像機導向件306示出為大體圓柱形，在其中點338具有最大外直徑，並且從中點338向內漸縮成在其相對的端部340,342處的較小直徑。攝像機導向件306的最大外直徑大約與連接器配裝件310的最大外直徑相同。攝像機導向件306的外表面344、346的漸縮的形狀使得其能夠在隧道內沿任一方向移動同時限制發生鏟雪的可能性。攝像機導向件306的形狀幫助在檢查過程中維持鑽孔的完整性，尤其是在攝像機102的周圍。[0063]攝像機導向件306具有單一的本體，該本體具有縱向地延伸穿過攝像機導向件306且容納攝像機102的孔口 348。攝像機102使用諸如定位螺釘350之類的緊固件固定至攝像機導向件306，該螺釘350與設置在孔口 352中的對應的陰螺紋接合，該孔口在攝像機導向件306中形成。
[0064]轉向圖14，示出了攝像機連接器夾具304的放大圖。如上文所討論的，攝像機連接器夾具304包括本體構件320、322，該本體構件320、322夾在杆構件312的L形部318之間用以將它們保持在攝像機連接器夾具304內。當組裝時，攝像機連接器夾具112具有大體上圓柱形的形狀，其中漸縮的錐形部354位於其相對端部中的每一個處。攝像機連接器夾具304具有與連接器配裝件310的最大外直徑大體相同的最大外直徑。攝像機連接器夾具304的錐形部354使得其能夠在隧道內沿任一方向移動同時限制發生鏟雪的可能性。一對槽356延伸穿過在夾具304的第一端358處的本體構件320、322中的每一個以容納杆構件312。
[0065]本體構件320、322使用諸如螺釘360之類的緊固件連接在一起。本體構件320、322具有縱向地延伸穿過其中心用以容納攝像機電纜106的U形槽362。另外，本體構件320、322包括設置在槽362的相對側上的孔口 364，孔口 364中的一些具有用於與螺釘360接合的螺紋。本體構件320、322還具有將槽362對半分開的半球形的袋狀部366。繫繩108在由半球形的袋狀部366形成的內部空間中固定至夾具304。例如，可在繫繩108中系出繩結368以將繫繩108保持在內部空間內。繫繩108穿過孔口 370並且在內部空間與夾具304的與第一端358相對的第二端372之間延伸。
[0066]現在參照圖15和圖16，根據本公開的視覺檢查系統的另外的替代性實施方式總體上由400指示。視覺檢查系統400包括攝像機102、顯示器裝置104、攝像機電纜106、以及攝像機索具402，該索具402包括攝像機導向件404、框架406、連接器配裝件408、以及一對導向擦拭件410。連接器配裝件408構造為連接至螺紋轉換接頭120 (如所示)或吊環螺栓122 (在圖3中示出)，螺紋轉換接頭120和吊環螺栓12都可包括在系統400中。連接器配裝件408使系統400適於連接至例如空氣供應軟管22、公用管線128、和/或鑽頭132(在圖8A、圖8B、圖8C、圖9A、圖9B以及圖9C中示出)。
[0067]框架406包括一個或多個細長構件412。框架406維持攝像機導向件404與連接器配裝件408隔開固定的距離，例如當攝像機索具402被拉動穿過鑽孔414時(如圖16所示)。連接器配裝件408通過例如在框架406的細長構件412與在連接器配裝件408中形成的孔口 416之間的按壓配合而固定至框架406，該孔口 416容納細長構件412。框架406的細長構件412縱向地延伸穿過在攝像機導向件404中形成的孔口 408。攝像機導向件404使攝像機102相對於框架406定位。
[0068]導向擦拭件410在攝像機索具402被拉動穿過鑽孔404時保護攝像機鏡頭162使其免受灰塵或碎屑。導向擦拭件410通過接合鑽孔414的壁以在其間形成密封而完成該目的。導向擦拭件410可由柔性材料(例如，橡膠、塑料)形成。導向擦拭件410與鑽孔414的壁之間的接合使得當攝像機索具402分別沿箭頭424和箭頭426的方向被拉動時，導向擦拭件410在指示為420處和422處撓曲。導向擦拭件410中的一個固定至攝像機導向件404，導向擦拭件410中的另一個固定至連接器配裝件408。導向擦拭件410可使用例如狹縫保持圈428被固定至攝像機導向件404和連接器配裝件408。攝像機導向件404和連接器配裝件408可各自包括槽430，該槽容納保持圈428中的對應一個的內邊緣以及導向擦拭件410中的對應一個上的凸緣432的夾持部分。
[0069] 已出於說明和描述的目的而提供了實施方式的前述描述。它並不旨在是窮舉的或限制本公開。特定實施方式的單個元件或特徵通常不局限於該特定實施方式，而是，在可適用之處，是可互換的而且可用於選定的實施方式中，即使未予以具體示出或描述也如此。特定實施方式的單個元件或特徵還可以許多方式進行改變。這種改變不應當被視為是對本公開的背離，並且所有這種修改都旨在被包括在本公開的範圍內。
【權利要求】
1.一種用於檢查地下鑽孔的檢查系統，所述鑽孔由連接至收回機構的鑽鑿工具製成，所述檢查系統包括: 傳感器，所述傳感器用於獲得關於隧道的情況的檢查數據； 傳感器承載器，所述傳感器承載器適於結合所述傳感器並且適於連接至所述收回機構以將所述傳感器傳送穿過所述隧道；以及 輸出裝置，所述輸出裝置用於接收來自所述傳感器的對應於所述檢查數據的輸出信號。
2.根據權利要求1所述的檢查系統，其中，所述鑽鑿工具包括氣動鑽鑿工具和鑽頭中的一者，所述收回機構包括氣動軟管和鑽管中的一者。
3.根據權利要求2所述的檢查系統，其中，所述傳感器包括攝像機，攝像機承載器包括攝像機索具，且所述輸出裝置包括顯示器。
4.根據權利要求3所述的檢查系統，其中，所述攝像機索具包括框架、攝像機連接器夾具、攝像機導向件、以及連接器配裝件，所述連接器配裝件適於使所述攝像機索具連接至所述氣動軟管、公用管線、以及所述鑽頭中的至少一者。
5.一種用於在地下鑽鑿中使用的視覺檢查系統，包括: 攝像機； 顯不器；以及 攝像機索具，所述攝像機索具包括: 框架，所述框架包括至少一個細長構件； 攝像機連接器夾具； 攝像機導向件；以及 連接器配裝件，所述連接器配裝件適於使所述攝像機索具連接至氣動軟管、公用管線、以及鑽頭中的至少一者。
6.根據權利要求5所述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具和所述連接器配裝件固定至所述框架。
7.根據權利要求6所述的攝像機索具，其中，所述攝像機導向件將所述攝像機相對於所述框架定位。
8.根據權利要求7所述的視覺檢查系統，還包括電纜，所述電纜將所述攝像機連接至所述顯示器，其中，所述電纜延伸穿過所述攝像機連接器夾具並且固定至所述攝像機連接器夾具。
9.根據權利要求7所述的視覺檢查系統，還包括繫繩，所述繫繩連接至所述攝像機索具用於拉動所述攝像機穿過隧道。
10.根據權利要求9所述的視覺檢查系統，還包括扣鉤，所述扣鉤將所述繫繩可釋放地附接至所述攝像機索具。
11.根據權利要求10所述的視覺檢查系統，其中，所述繫繩延伸至所述攝像機連接器夾具的內部空間中並且固定在所述內部空間中。
12.一種用於在地下氣動鑽鑿中使用的視覺檢查系統的攝像機索具，所述攝像機索具包括: 框架，所述框架包括至少一個細長構件；攝像機連接器夾具； 攝像機導向件；以及 連接器配裝件，所述連接器配裝件適於使所述攝像機索具連接至氣動軟管、公用管線、以及鑽頭中的至少一者。
13.根據權利要求12所述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具和所述連接器配裝件固定至所述框架。
14.根據權利要求13所述的攝像機索具，其中，所述攝像機導向件構造為將攝像機相對於所述框架定位。
15.根據權利要求14所述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具構造為固定將所述攝像機連接至顯示器的電纜。
16.根據權利要求15所述的攝像機索具，其中，所述至少一個細長構件包括柔性繩索。
17.根據權利要求16所述的攝像機索具，還包括緊固件，所述緊固件旋擰入所述攝像機連接器夾具和所述連接器配裝件中的孔口以將所述攝像機連接器夾具和所述連接器配裝件固定至所述框架。
18.根據權利要求15所述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具包括通過緊固件接合在一起的一對本體構件。
19.根據權利要求18所述的攝像機索具，其中，所述本體構件限定構造為容納所述電纜的一對槽。
20.根據權利要求18所·述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具包括鉸鏈，所述本體構件圍繞所述鉸鏈樞轉。
21.根據權利要求18所述的攝像機索具，其中，所述攝像機連接器夾具包括球狀件，所述球狀件構造為夾至所述電纜上，所述本體構件配合以形成容納並保持所述球狀件的袋狀部。
22.根據權利要求18所述的攝像機索具，其中，所述至少一個細長構件包括多個剛性杆。
23.根據權利要求22所述的攝像機索具，其中，所述剛性杆具有L形的端部，所述本體構件限定容納並且保持所述L形端部以將所述攝像機連接器夾具固定至所述框架的槽。
24.根據權利要求23所述的攝像機索具，其中，所述剛性杆具有與所述L形端部相對的螺紋端部，所述螺紋端部與所述連接器配裝件中形成的陰螺紋接合以將所述連接器配裝件固定至所述框架。
25.根據權利要求12所述的攝像機索具，其中，所述攝像機導向件具有狹縫和孔口，所述狹縫延伸穿過所述攝像機導向件的一部分，所述孔口垂直於所述狹縫延伸以用於容納緊固件，以便將所述攝像機固定在所述攝像機導向件內。
26.根據權利要求12所述的攝像機索具，其中，所述攝像機利用延伸穿過所述攝像機導向件並且接合所述攝像機的緊固件固定在所述攝像機導向件內。
27.根據權利要求12所述的攝像機索具，還包括一對導向擦拭件，所述導向擦拭件構造為接合所述隧道以在所述導向擦拭件與所述隧道之間形成密封，其中，所述攝像機導向件定位在所述攝像機連接器夾具與所述連接器配裝件之間，並且所述導向擦拭件中的每一個固定至所述攝像機導向件與所述連接器配裝件中的一者。
28.一種用於針對可能的交叉鑽鑿對地下鑽孔進行視覺檢查的方法，所述方法包括:使用鑽鑿工具製造用於公用管線的地下隧道；將所述鑽鑿工具從空氣供應軟管移除；通過攝像機索具將攝像機附接至所述空氣供應軟管；拉動所述空氣供應軟管和所述攝像機穿過所述隧道；視覺地檢查所述隧道；將所述空氣供應軟管從所述攝像機索具分離；將公用管線附接至所述攝像機索具；以及拉動所述攝像機索具和所述公用管線穿過所述隧道。
29.一種用於針對可能的交叉鑽鑿對地下鑽孔進行視覺檢查的方法，所述方法包括:使用鑽頭製造用於公用管線的地下隧道；通過攝像機索具將攝像機附接至所述鑽頭；拉動所述鑽頭和所述攝像機穿過所述隧道；視覺地檢查所述隧道；將所述鑽頭從所述攝像機索具分離；將所述公用管線附接至所述攝像機索具；以及拉動所述攝像機索具和所 述公用管線穿過所述隧道。
【文檔編號】G03B37/00GK103827747SQ201280046167
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月19日 優先權日:2011年7月21日
【發明者】喬希·索伊, 麥可·J·魯特科夫斯基, 喬恩·R·鄧金 申請人:艾默生電氣公司