CN110018510B - 一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铀矿岩心β‑γ含量自动编录与图像扫描装置，包括：底座、机械传动装置、岩心编录探测器、测距传感器、图像扫描装置和中央控制装置；所述机械传动装置与中央控制装置均固定于底座上；岩心编录探测器、图像扫描装置以及测距传感器均搭载在机械传动装置上。本发明能够实现岩心全覆盖扫描，自动获取其β、γ辐射含量的同时获得高分辨率完整岩心图像。
Description
技术领域
本发明属于放射性矿产勘查设备领域，具体涉及一种铀矿岩心β-γ含量自动编录与图像扫描装置。
背景技术
铀矿岩心辐射编录是指导岩心取样，初步评价钻探成果的重要工作，在铀镭平衡破坏的偏铀地区，通过铀矿岩心β-γ编录可有效防止漏矿。现有技术中，对铀矿岩心β-γ编录的方法主要为手动“插屏”式的两次测量模式，即通过某种可探测β和γ射线的晶体(如塑闪)对β和γ进行同时探测，然后根据β射线的特性，使用某种材料对β信号进行遮挡，再单独测量γ射线信号，通过两次测量并计算即可得到β和γ的计数。根据该种原理研制的仪器多为小型便携式仪器，铀矿勘查现场岩心辐射编录仍处于手动阶段，因此数据采集过程易引入误差，一致性较差，工作效率低下。
因此,针对上述现有技术不足设计一种铀矿岩心β-γ含量自动编录与图像扫描的装置,以改善现场岩心辐射编录的手动操作情况,提高工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置，用于解决当前勘查现场铀矿岩心辐射编录所面临的自动化程度低，需依靠手动编录，工作效率低的情况。
本发明的技术方案是：
一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置，包括：底座1、机械传动装置2、岩心编录探测器、测距传感器6、图像扫描装置和中央控制装置9；所述机械传动装置2与中央控制装置9均固定于底座1上；岩心编录探测器、图像扫描装置以及测距传感器6均搭载在机械传动装置2上。
所述机械传动装置2包括：二自由度伺服运动平台、接近传感器、折弯连接板209、z轴固定板210和导轨防尘罩211；所述二自由度伺服运动平台还包括：x轴直线导轨201、z轴直线导轨205、x轴丝杠202、z轴丝杠206、x轴滑块203、z轴滑块207、x轴电机204和z轴电机208；所述x轴电机204安装于x轴直线导轨201最左端，沿x轴直线导轨201内侧固定；所述z轴电机208安装于z轴直线导轨205最顶端，沿z轴直线导轨205内侧固定；
所述导轨防尘罩211、折弯连接板209和z轴固定板210均设置在二自由度伺服运动平台上；所述导轨防尘罩211对x轴直线导轨201与z轴直线导轨205进行全覆盖和密封处理；
所述接近传感器分别安装于x轴直线导轨201和z轴直线导轨205有效行程的两端。
所述岩心编录探测器包括：探测器悬架3、β探测器4和γ探测器5；所述探测器悬架3整体呈工字型结构；所述β探测器4和γ探测器5通过电缆线连接至中央控制装置9内的主控制器；
所述测距传感器6通过内六角不锈钢螺丝与探测器悬架3连接，紧邻探测器固定，用来实时反馈探测器与当前位置岩心最高处距离，防止探测器撞击的同时增加测量准确度。
所述图像扫描装置包括：工业相机7、相机调节固定架8和连接线缆，所述工业相机7与相机调节固定架8固定。所述工业相机7通过电缆线连接至中央控制装置9内的相机驱动电路，通过软件进行分段采集岩心图像后，经过特征提取、配准及重叠边缘特殊化，将分段岩心图片拼接成一根完整的岩心图片再进行数据存储。
所述中央控制装置9包括：中控机901、主控制器、电机控制器、相机驱动电路、总线接口、电源管理电路、锂电池组902、散热装置903和声光报警装置904；所述中控机901镶嵌于中央控制装置9前方，所述中控机901为触摸屏式，内部安装了系统管理软件，可进行数据以及图像的采集和保存；所述锂电池组902包括：两节高能量锂离子电池，锂电池组902外部设置有带有活动把手的封装盒。
所述β探测器4和γ探测器5为全封闭式金属外壳结构。
本发明的有益效果是：本发明设计的装置能够实现岩心全覆盖扫描，自动获取其β、γ辐射含量的同时获得高分辨率完整岩心图像。
(1)本发明设计的控制平台统一搭载辐射编录探测器和图像采集装置，同时进行岩心放射性测量和岩心图像的获取，整合了岩心编录操作流程中的两项主要内容，可替代人工的重复性编录工作，大幅提高编录效率；
(2)本发明中还设计并研制高精度机械传动系统，实现控制平台以固定步长平稳往复运动，提高系统传动效率和准确度；
(3)本发明中包括高精度β探测器和γ探测器，采用双探测器的精确覆盖测量模式，保证本发明装置测量准确度和一致性；
(4)本发明设计了图像扫描装置，通过逐段扫描获取完整的岩心图像，辅助放射性数据成图和直观分析，以及完成岩心影像资料的保存；
(5)本发明设计了距离传感器，用来实时测量探测器与岩心距离，根据距离可实时调整探测器位置。
附图说明
图1为本发明所提供的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描系统的装置结构示意图。
图中：1-底座、2-机械传动装置、3-探测器悬架、4-β探测器、5-γ探测器、6-测距传感器、7-工业相机、8-相机调节固定架、9-中央控制装置。
图2为本发明所提供的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置的机械传动系统结构示意图。
图中：201-x轴直线导轨、202-x轴丝杠、203-x轴滑块、204-x轴电机、205-z轴直线导轨、206-z轴丝杠、207-z轴滑块、208-z轴电机、209-折弯连接板、210-z轴固定板、211-导轨防尘罩。
图3为本发明所提供的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置的中央控制装置结构示意图。
图中：901-中控机、902-锂电池组、903-散热装置、904-声电报警装置、905-系统开关。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的说明：
如图1至图3所示，本发明所提供的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置，具体包括底座1、机械传动装置2、岩心编录探测器、测距传感器6、图像扫描装置以及中央控制装置9。机械传动装置2固定于底座1后方；岩心编录探测器、图像扫描装置以及测距传感器6分别搭载到机械传动装置2上，随着机械轴的运动进行精确位移；中央控制装置9置于底座1右侧边缘，是整个系统的中心枢纽部分。
如图2所示，机械传动装置2包括：二自由度伺服运动平台、接近传感器、折弯连接板209、z轴固定板210和导轨防尘罩211。其中，二自由度伺服运动平台包括x轴和z轴两个运动控制方向，具体包括x轴直线导轨201、x轴丝杠202、x轴滑块203、x轴电机204、z轴直线导轨205、z轴丝杠206、z轴滑块207、z轴电机208。控制x轴运动的x轴电机204安装于x轴直线导轨201最左侧，沿x轴直线导轨201内侧固定，减小整个系统长度；控制z轴运动的z轴电机208安装于z轴直线导轨205最顶端，沿z轴直线导轨205内侧固定，降低整个系统高度。导轨防尘罩211对x轴直线导轨201与z轴直线导轨205进行全覆盖和密封处理，防止恶劣的风沙天气损坏系统传动轴。接近传感器分别安装于x轴直线导轨201和z轴直线导轨205有效行程的两端，辅助系统产生紧急刹车信号，防止意外情况发生。
岩心编录探测器由工字型探测器悬架3、β探测器4和γ探测器5组成。探测器悬架3通过折弯连接板209牢固的连接到机械传动装置2，β探测器4和γ探测器5通过电缆线连接至中央控制装置9内的主控制器进行数据通信。β探测器4和γ探测器5采用全封闭式金属外壳设计，保证探测器的避光工作环境，具有机械支撑和保护作用，同时还兼有电磁屏蔽的功能，有效隔离外界电的、磁的或相互干扰。
根据β射线特性可知β探测器4应紧贴岩心样品进行测量，但由于岩心的不完整或断裂情况使得岩心表面凹凸不平，因此冒然将探测器靠近岩心容易造成探测器避光膜破损，所以，系统需要安装测距传感器6进行实时反馈探测器与当前位置岩心最高处距离。测距传感器6通过内六角不锈钢螺丝和折弯型铝件与探测器悬架3连接，紧邻探测器固定。
图像扫描装置由工业相机7、相机调节固定架8及连接线缆组成，工业相机7通过电缆线连接至中央控制装置9内的相机驱动电路，通过软件进行分段采集岩心图像后，经过特征提取、配准及重叠边缘特殊化，将分段岩心图片拼接成一根完整的岩心图片再进行数据存储。相机调节固定架8可以满足工业相机7在当前位置进行水平或垂直移动，提供合适的高度和方位。
如图3所示，中央控制装置9是整个系统的中枢控制部分，集成了中控机901，主控制器，电机控制器，控制驱动器，相机驱动电路，总线接口，电源管理电路和锂电池组902，以及散热装置903、声光报警装置904和系统开关905。中控机901镶嵌于中央控制装置9前方，为触摸屏式，便于操作；内部安装了系统控制软件，可进行数据以及图像的采集和保存。锂电池组902由两节高能量锂离子电池组成，锂电池组902外部设计带有活动把手的封装盒，便于野外使用过程中的拆卸和携带。
本发明所提供的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描系统的工作原理如下：为了保持测量相对位置水平，底板1用于固定机械传动系统2，中央控制装置9以及放置测量用岩心箱。机械传动系统2上搭载岩心编录探测器，用于测量岩心β、γ辐射含量；搭载图像扫描装置，对岩心进行分段扫描并拼接为完整的岩心图像，为获得清晰的图像信息，工业相机7与岩心距离不得低于150mm。系统通过中央控制装置9的系统开关905进行开机运行，上电后首先进行系统自检，检验机械传动系统2的初始状态，设置探测器高压，进行工业相机7的初始化。系统自动测量模式分为全覆盖测量和定点测量两种方式，全覆盖测量时，水平方向上首先进行岩心起始位置识别，然后，系统依据测距传感器6测得的值调整探测器的垂直距离进行测量，当前点测量完成后，按探测器外壳直径(80mm)等距水平移动进行下一个点的测量；图像信息的采集则是根据相关算法结合电机控制，以满足成像清晰度为目的进行工业相机7自动对焦并拍照，当系统运动到下一个设定位置时，进行下一次的自动对焦与拍照工作，直到系统捕捉到岩心结束标识，则完成一个测量周期。定点测量是根据使用者在中控机901上输入测量点的具体位置而进行的单点测量模式。通过全覆盖测量，系统可自动获得整根岩心的β、γ辐射含量和高分辨率图像信息，并根据其对应位置关系绘制成图。
Claims (2)
1.一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置，其特征在于，包括：底座(1)、机械传动装置(2)、岩心编录探测器、测距传感器(6)、图像扫描装置和中央控制装置(9)；所述机械传动装置(2)与中央控制装置(9)均固定于底座(1)上；岩心编录探测器、图像扫描装置以及测距传感器(6)均搭载在机械传动装置(2)上；
所述机械传动装置(2)包括：二自由度伺服运动平台、接近传感器、折弯连接板(209)、z轴固定板(210)和导轨防尘罩(211)；所述二自由度伺服运动平台还包括：x轴直线导轨(201)、z轴直线导轨(205)、x轴丝杠(202)、z轴丝杠(206)、x轴滑块(203)、z轴滑块(207)、x轴电机(204)和z轴电机(208)；所述x轴电机(204)安装于x轴直线导轨(201)最左端，沿x轴直线导轨(201)内侧固定；所述z轴电机(208)安装于z轴直线导轨(205)最顶端，沿z轴直线导轨(205)内侧固定；
所述导轨防尘罩(211)、折弯连接板(209)和z轴固定板(210)均设置在二自由度伺服运动平台上；所述导轨防尘罩(211)对x轴直线导轨(201)与z轴直线导轨(205)进行全覆盖和密封处理；
所述接近传感器分别安装于x轴直线导轨(201)和z轴直线导轨(205)有效行程的两端；
所述岩心编录探测器包括：探测器悬架(3)、β探测器(4)和γ探测器(5)；所述探测器悬架(3)整体呈工字型结构；所述β探测器(4)和γ探测器(5)通过电缆线连接至中央控制装置(9)内的主控制器；
所述测距传感器(6)通过内六角不锈钢螺丝与探测器悬架(3)连接，紧邻探测器固定，用来实时反馈探测器与当前位置岩心最高处距离，防止探测器撞击的同时增加测量准确度；
所述图像扫描装置包括：工业相机(7)、相机调节固定架(8)和连接线缆，所述工业相机(7)与相机调节固定架(8)固定；
所述工业相机(7)通过电缆线连接至中央控制装置(9)内的相机驱动电路，通过软件进行分段采集岩心图像后，经过特征提取、配准及重叠边缘特殊化，将分段岩心图片拼接成一根完整的岩心图片再进行数据存储；
所述中央控制装置(9)包括：中控机(901)、主控制器、电机控制器、相机驱动电路、总线接口、电源管理电路、锂电池组(902)、散热装置(903)和声光报警装置(904)；所述中控机(901)镶嵌于中央控制装置(9)前方，所述中控机(901)为触摸屏式，内部安装了系统管理软件，可进行数据以及图像的采集和保存；所述锂电池组(902)包括：两节高能量锂离子电池，锂电池组(902)外部设置有带有活动把手的封装盒。
2.如权利要求1所述的一种铀矿岩心β-γ自动编录与图像扫描装置，其特征在于：β探测器(4)和γ探测器(5)为全封闭式金属外壳结构。
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