CN103528953A - 一种岩心图像采集系统的镜头对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质石油勘探领域，涉及一种岩心图像采集系统的镜头对焦方法，包括：将固定有相机和激光位移传感器的Z轴置于原点位置；激光位移传感器在Z轴的带动下从原点向下移动，当激光位移传感器与岩心的绝对距离等于触发激光位移传感器生成位置信号的设定值时，传感器接通，输出信号给控制器；控制器停止Z轴的运动，保存Z轴从原点移动到停止位置的第一输出脉冲数；Z轴复位原点；X轴带动Z轴水平移动到设定位置；再次测距并保存第二次测距得到的Z轴从原点移动到停止位置的第二输出脉冲数；选取其中较小的输出脉冲数，作为扫描时的Z轴的最终运行值。本发明能够提高成像质量。

Description

一种岩心图像采集系统的镜头对焦方法

所属技术领域

本发明属于地质石油勘探领域，涉及一种岩心荧光普光一体化图像采集系统。

背景技术

目前的市场的岩心扫描仪，大多普光和荧光图像的采集分别在两台设备上独立运行，且自动化程度不够高，采用分开式设计存在以下问题：首先，两台设备独立设计，需要耗费较多的人力物力和财力，增加了设备购置成本，不符合可持续发展的要求；其次，增加了占地面积，同一根岩心需要在两台设备上进行两次扫描，图像扫描效率不高。图1对此种缺陷进行了改进，是一种普光和荧光扫描一体设备，该设备的X轴向滑台3通过支架2与底板1固定连接；Z轴向滑台4固定在X轴向滑台3的滑块上；相机6与镜头一体通过转接板5和激光位移传感器7组合为一整个整体，确保激光位移传感器7与相机6镜头之间的相对位置始终保持不变；转接板5固定在Z轴向滑台4的滑块上。但目前该设备的不足之处是：针对一些不规则岩心扫描时，会出现成像模糊的现象。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的上述不足，提供一种适用于上述普光和荧光扫描一体设备的镜头精准对焦方法，以提高成像质量。

一种岩心图像采集系统的镜头对焦方法，所述的图像采集系统包括通过支架与底板固定连接的X轴向滑台，在X轴向滑台的滑块上固定有Z轴向滑台，柱状岩心摆放在由两个距离固定的平行胶辊之间的中心位置上，相机光轴与激光位移传感器中心所成平面与X轴向滑台的移动方向平行，并且该平面与柱状岩心的相交线与柱状岩心在X轴向滑台方向的中轴线平行，相机、镜头与激光位移传感器固定在Z轴向滑台的滑块上；所述的镜头对焦方法包括下列步骤：

1）对于相同规格的柱状岩心，根据激光位移传感器与镜头的绝对距离和相机最佳成像时镜头距离物体的距离，设置触发激光位移传感器生成位置信号的设定值；

2）将柱状岩心样本置于平行胶辊之间的中心位置上；

3）将固定有相机和激光位移传感器的Z轴置于原点位置；

4）激光位移传感器在Z轴的带动下从原点向下移动，当激光位移传感器与岩心的绝对距离等于触发激光位移传感器生成位置信号的设定值时，传感器接通，输出信号给控制器

5）控制器停止Z轴的运动，此时保存Z轴从原点移动到停止位置的第一输出脉冲数，完成第一次测距；

6）Z轴复位原点；

7）X轴带动Z轴水平移动到设定位置；

8）重复第一次测距的动作，并保存第二次测距得到的Z轴从原点移动到停止位置的第二输出脉冲数；

9）将两次测距得到的输出脉冲数相比较，选取其中较小的输出脉冲数，作为对相同规格的柱状岩心扫描时的Z轴的最终运行值，实现系统的对此种相同规格的柱状岩心扫描的自动对焦。

本发明采用大量程、高精度激光位移传感器，通过2次测距，剔除有可能由于岩心不规则凹陷带来的对焦不准的现象，精准实现了系统Z轴自动对焦功能，提高了自动化性能，优化了结构设计，提高了扫描图像的清晰度。

附图说明

图1本发明的对焦方法适用的岩心图像采集系统的结构示意图。

图2测距流程图。

附图说明

1：底板  2：支架  3：X轴向滑台  4：Z轴向滑台

5:转接板  6：相机（包括镜头）  7：激光位移传感器  8：胶辊

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

如图1所示，采集图像时，柱状岩心摆放在由两个距离固定的平行胶辊8之间的中心位置上。相机6光轴与激光位移传感器7中心所成平面与X轴向滑台3的移动方向平行，并且该平面与柱状岩心的相交线与柱状岩心在X轴向滑台3方向的中轴线平行。PLC控制器根据激光位移传感器7的检测信号，控制伺服电机进行定位定速运行，同时PLC与上位机实时通讯，来实现设备的全自动运行。

参见图2，普光和荧光扫描一体设备的自动对焦过程如下：

根据激光位移传感器与镜头的绝对距离为已知的一个固定值，及相机最佳成像时镜头距离物体的距离，设置激光位移传感器生成位置信号的设定值。利用PLC通过脉冲控制Z轴带动激光位移传感器向下移动，当激光位移传感器与被测岩心的绝对距离等于激光位移传感器设定值时，激光位移传感器输出信号给PLC，PLC将停止Z轴的运动，此时PLC保存Z轴从原点移动到停止位置的输出脉冲数1至寄存器A，系统完成第一次测距任务；Z轴复位原点；X轴带动Z轴水平移动设定位移，Z轴重复第一次测距的动作指令，并将第二次的Z向输出脉冲数2保留在PLC寄存器B中，比较脉冲1与脉冲2，选取其中脉冲数较小的脉冲数作为Z轴的最终运行值，即可实现系统的自动对焦。

由于相机拍照时镜头要想清晰的成像，必须保证镜头与被测物料表面的绝对距离保持不变，但是每次被测岩心岩屑的直径各不相同，这样就使的镜头每次拍照时，相机镜头与Z轴的原点位置位移量并非是一个定值。

在本实施例中，应用高精度（75um）、超小型激光位移传感器、大量程（可设定范围为250±150mm），由于其小巧精悍、2个开关量信号可独立设置测量范围、同时方便的MF功能：（激光的关闭、外部输入、数据保持、单点触发功能）。与PLC配合应用，通过设定激光位移传感器的测量范围（激光位移传感器与被测岩心或岩屑的绝对距离），当点击测距开启时，激光位移传感器功能接通，Z轴从原点位置下降，位置到达激光位移传感器的测量范围值时，激光位移传感器可以精准的输出开关量信号传给PLC，PLC控制Z轴伺服电机停止运动，并记录Z轴从原点位置到停止运动时所运行的脉冲数，并将该脉冲值存入PLC的一个寄存器中，由于其激光位移传感器设定接通值是定值、激光位移传感器与镜头的绝对值是定值，同时镜头的焦距是定值。这样便可算出相机拍照时，Z轴带动相机每次下降的脉冲数，并将该值保存到PLC寄存器A中。为了减少误差，通过X轴带动Z轴所有设备水平移动固定位移。用Z轴进行两点测距，并保存计算值到PLC的寄存器B中。比较A与B寄存器中的值。若A<B,则将A值设定为此次测距时Z轴的最终运行值。由于测距传感器可以通过PLC实现激光关闭功能，若被扫描的岩心属于同一规格，那么可以再扫描开启式，取消测距功能，系统将根据原始保存值A运行Z轴，减少了每次扫描周期。

采用本发明的通过激光位移传感器多点位置检测功能实现的自动对焦方法，能有效减少因检测一点位置（因岩心表面坑洼不平整）带来的检测误差，导致相机自动对焦时，对焦不准、成像模糊的现象；同时采用高精度、超小型激光位移传感器，使得该设备安装更为简单，不影响Z轴有效行程，同时还提高了检测精度。

Claims (1)

1.一种岩心图像采集系统的镜头对焦方法，所述的图像采集系统包括通过支架与底板固定连接的X轴向滑台，在X轴向滑台的滑块上固定有Z轴向滑台，柱状岩心摆放在由两个距离固定的平行胶辊之间的中心位置上，相机光轴与激光位移传感器中心所成平面与X轴向滑台的移动方向平行，并且该平面与柱状岩心的相交线与柱状岩心在X轴向滑台方向的中轴线平行，相机、镜头与激光位移传感器固定在Z轴向滑台的滑块上；所述的镜头对焦方法包括下列步骤：

1）对于相同规格的柱状岩心，根据激光位移传感器与镜头的绝对距离和相机最佳成像时镜头距离物体的距离，设置触发激光位移传感器生成位置信号的设定值；

2）将柱状岩心样本置于平行胶辊之间的中心位置上；

3）将固定有相机和激光位移传感器的Z轴置于原点位置；

4）激光位移传感器在Z轴的带动下从原点向下移动，当激光位移传感器与岩心的绝对距离等于触发激光位移传感器生成位置信号的设定值时，传感器接通，输出信号给控制器；

5）控制器停止Z轴的运动，此时保存Z轴从原点移动到停止位置的第一输出脉冲数，完成第一次测距。

6）Z轴复位原点；

7）X轴带动Z轴水平移动到设定位置；

8）重复第一次测距的动作，并保存第二次测距得到的Z轴从原点移动到停止位置的第二输出脉冲数；

9）将两次测距得到的输出脉冲数相比较，选取其中较小的输出脉冲数，作为对相同规格的柱状岩心扫描时的Z轴的最终运行值，实现系统的对此种相同规格的柱状岩心扫描的自动对焦。

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