CN112082982A - 一种用于岩屑自动检测的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于岩屑自动检测的系统及方法,包括:图像采集单元、分拣机构、振动盘、传输机构、PLC控制器;所述传输机构上方架设有所述图像采集单元;所述传输机构中串接有所述分拣机构、振动盘;所述PLC控制器连接所述传输机构、分拣机构、振动盘、图像采集单元;方法为将岩屑导入传输机构,通过图像采集分辨干湿料并分拣,干料进行分散、摊平,再次进行图像采集,进而过得高保真、高清图像,上传进行分析;本发明通过图像采集单元及分拣机构,实现了更高程度的自动化,减少了技术人员的工作强度;还通过设置的振动盘解决了岩屑摊平的问题,并结合智能相机后期处理,提供了高保真、高还原的岩屑表面图像,增加了整体检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及岩屑录井技术领域,尤其涉及一种用于岩屑自动检测的系统及方法。
背景技术
现有技术中,录井现场实时识别岩屑主要是靠人工方法,即定时从泥浆中捞取钻井所带出来的岩屑样品,洗净烘干后靠地质工作人员镜下肉眼判断,这种传统的岩屑录井方法具有人工主观性,并且随着钻井工艺的迅速发展,钻井速度越来越快,岩屑颗粒越来越细,导致人工识别效率无法满足新形势下的录井要求。也正因如此,岩屑成像技术近年开始在国内录井界逐渐兴起。目前国内的岩屑数字化图像录井技术多数处于类似数码照相层面,无论从成像质量,还是图像的处理应用方面都处在原始起步阶段,关键技术没有取得突破性进展,满足不了岩屑录井的数字化应用需求,因此迫切需要研发一种岩屑高保真、高清晰度自动成像的扫描装置及方法,来满足岩屑录井宏观观察和微观分析的需求。
中国专利CN201826835U和CN201522431U均公开了岩屑图像采集装置,包括光源与载物台等设计,形成了专业的图像采集设备,结合高分辨摄像头/相机在白光和荧光光源照射下可以较好的反馈岩屑表面情况,但是上述技术方案自动化程度不高,缺少干湿判断环节,这就增加了检测、分析的人工工作量,而且传统相机及光源并不能提供很好的分辨率及高效的判别速度。中国专利CN110208223A公开了一种地质录井岩屑传动分析装置,包括岩屑放置台、灯箱,所述灯箱通过移动组件运行在岩屑放置台上方;所述岩屑放置台包括传动台、无荧光硬布,所述无荧光硬布为一传动带,首尾相接缠绕在传动台上,所述无荧光硬布边缘开设传动孔,该传动孔与传动齿轮相啮合,传动齿轮再连接电机的输出轴;所述传动台底面安装有用来擦掉无荧光硬布上岩屑的清砂板。上述技术方案采用了传送带的运输方式,提升了部分自动化水平,减少了一部分人工,但是并没有解决干湿料分选的问题。同理,此类情况还存在于中国专利CN209416925U的技术方案中。中国专利CN110873705A采用的是荧光配合电镜扫描的方式,并结合升降机构提升了图像采集精度及图像信息含量,但是该种方法依然没解决自动化的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种用于岩屑自动检测的系统及方法,能够解决上述问题。
为此目的,本发明由如下技术方案实施。
一种用于岩屑自动检测的系统,主要包括:图像采集单元、分拣机构、振动盘、传输机构、PLC控制器;所述传输机构还包括第一传输机构、第二传输机构;
所述第一、第二传输机构上方分别架设有所述图像采集单元;所述第一传输机构的出料端与所述分拣机构的进料端搭接;所述分拣机构的出料端与所述振动盘的进料口搭接,所述振动盘的出料口与所述第二传输机构的进料端搭接;所述传输机构均采用皮带输送方式;
所述图像采集单元包括光源、智能相机,所述智能相机内置有图像识别算法,并与所述PLC控制器连接;
所述PLC控制器还连接所述传输机构、分拣机构、振动盘。
进一步,所述光源为穹顶光源,内置多个高亮LED,所述高亮LED亮度大于24流明,显色指数大于95Ra;所述高亮LED包含白光LED和紫外光LED;在单一光源内,所述白光LED和紫外光LED呈间隔分布;所述光源上方架设有所述智能相机,所述穹顶光源顶部开口与所述智能相机的镜头相对设置。
更进一步,所述传输结构的皮带颜色为蓝色。
更进一步,所述系统还包括遮光罩,所述遮光罩位于所述系统外侧,将检测区域与外界光线隔开。
进一步,所述分拣机构为盘式分拣机构,上部为圆盘状,且底面设有斜面;所述分拣机构下部连接转动电机;所述振动盘为超声振动盘。
进一步,所述第二传输机构的进料端安装有条形毛刷,所述条形毛刷位于所述振动盘的出料口下游处,条形毛刷端部与皮带上表面留有间隙。
进一步,所述分拣机构一侧的下方,放置有湿料回收箱;所述系统还包括显示器、按钮、减震机构、移动机构;所述PLC与所述显示器、按钮连接。
更进一步,所述减震机构为支腿结构,且自下而上串接有防震脚环、阻尼减震器;所述减震机构分布于所述系统底部的边角处;所述移动机构为至少3个万向轮,且分散安装于所述系统底部。
另一方面,本发明还提供一种基于岩屑自动检测系统的检测方法,具体检测步骤如下:
S1、启动装置,将岩屑倾倒于第一传输机构上,岩屑随皮带移动至所述第一传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面图像,并结合内置软件中的图像识别算法,判断当前岩屑属于干料还是湿料,并将处理结果传输至PLC控制器中;
S2、当所述PLC控制器收到湿料信号时,控制分拣机构转动,将下料端移至湿料回收箱上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入所述分拣机构中,进而滑落至所述湿料回收箱中;当所述PLC控制器收到干料信号时,控制分拣机构转动,使下料端移至振动盘进料口上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入所述分拣机构中,进而滑落至所述振动盘中;
S3、岩屑经过所述振动盘后形成散开、摊平状,并从所述振动盘的出料口滑落至第二传输机构;岩屑随皮带移动至所述第二传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面高清、高保真图像,通过内置图像处理算法进行图像处理,并将处理结果传输至所述PLC控制器和上位机;
S4、所述上位机通过人工神经网络对岩屑图像进行检测、分析。
进一步,光源中包含白光LED和紫外光LED;在所述S3中,岩屑移动至图像采集区域,所述光源首先亮白光,智能相机拍照一次,并通过内置算法进行图像处理,然后所述光源再亮一次紫外光,智能相机再次拍照,并通过内置算法进行图像处理,两次处理信息一起作为岩屑的识别处理结果输出;所述系统还包括显示器、按钮,所述S3中所述PLC控制器将岩屑图像处理结果显示于所述显示器上,操作人员也可通过所述按钮进行指令输入。
本发明具有如下优点:
1.本发明通过设置两个图像采集单元及分拣机构,结合智能相机的内置算法,实现了更高程度的自动化,免去了人工对干湿料的判断过程,减少了技术人员的工作强度。
2.本发明通过设置的振动盘解决了岩屑摊平的问题,免去了人工摊平的工作,增加了图像覆盖范围,并结合智能相机后期处理,提供了高保真、高还原的岩屑表面图像,增加了整体检测精度。
附图说明
图中:
图1为本发明系统图;
图2为本发明系统整机立体示意图;
图3为本发明整机正视图;
图4为本发明整机侧视图;
图5为本发明内部输送结构输送干料工位示意图;
图6为本发明内部输送结构分拣湿料工位示意图;
图7为图像采集单元结构视图;
图8为本发明方法流程图。
1-图像采集单元;2-分拣机构;3-振动盘;4-进料斗;5-遮光罩;6-显示器;7-按钮;8-电控箱;9-减震机构;10-湿料回收间;11-移动机构;12-湿料回收箱;101-智能相机;102-光源;501-开合门。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要说明的是,指示方位或位置关系的术语均基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图1-7,对本发明做进一步说明。
如图1所示,用于岩屑自动检测的系统,主要包括:图像采集单元1、分拣机构2、振动盘3、传输机构、PLC控制器;传输机构还包括第一传输机构、第二传输机构;
结合图2-6所示,系统安装于框架上,在第一、第二传输机构上方分别架设有图像采集单元1;第一传输机构的出料端与分拣机构2的进料端搭接;分拣机构2的出料端与振动盘3的进料口搭接,振动盘3的出料口与第二传输机构的进料端搭接;传输机构均采用皮带输送方式。
如图6所示,每个图像采集单元包括光源102、智能相机101。智能相机101架设于光源102上方,且智能相机101内置有图像识别算法,并与PLC控制器连接;优选地,光源102为穹顶光源,内置多个高亮LED,高亮LED显色指数大于95Ra;高亮LED包含白光LED和紫外光LED;在单一光源内,白光LED和紫外光LED呈间隔分布,穹顶光源顶部开口与智能相机101的镜头相对设置,保证相机可以通过顶部开口采集到皮带上岩屑的图像。其中,为了保证皮带不对图像采集造成影响,优选采用表面为蓝色的皮带。
优选地,为了保证外界光线不对图像采集影响,系统需要在暗处进行图像采集,为此系统还设置有遮光罩5,安装于框架上方,并在框架简单巡检、维护或维修,在遮光罩5的正面安装有翻转式开合门501。在遮光罩5的两端分别开口,左端伸出部分第一传输机构的皮带,并在上方安装进料斗4作为系统的进料端,右侧伸出部分第二传输机构的皮带,作为系统的出料端,下方放置干料回收箱。
其中,PLC控制器及部分电路、电器设备、开关放置于电控箱8内,PLC控制器还连接传输机构、分拣机构2、振动盘3。
优选地,结合图5、6所示,分拣机构2为盘式分拣机构,上部为圆盘状,且底面设有斜面;分拣机构2下部连接转动电机。分拣机构2一侧的下方,放置有湿料回收箱12,通过打开湿料回收间10的门即可拿出/放置湿料回收箱12。振动盘3为超声振动盘,负责将干料阵散、摊平。岩屑干料整体移动方向为图5中箭头所示方向。
优选地,如图5所示,第二传输机构的进料端安装有条形毛刷,条形毛刷位于振动盘3的出料口下游处,条形毛刷端部与皮带上表面留有间隙,当干料从振动盘3中落入第二传输机构的皮带上,随皮带运动会经过条形毛刷,并进一步摊平,保证图像采集岩屑表面的范围尽可能大(相同视野内拍摄更多的表面细节)。
系统还包括显示器6、按钮7、减震机构9、移动机构11。其中,PLC与显示器6、按钮7连接,且为了方便人员站立操控,将显示器6、按钮7设置于遮光罩5的右上角处,操作人员可以通过显示器6查看处理后的岩屑图像,并通过按钮输入不仅限于暂停、急停、移动光标、确认、撤销、后退等指令。
优选地,结合图2-4所示,为了减少系统震动产生的噪音或零部件损伤,系统还于底部安装有减震机构9,具体形式为支腿结构,且自下而上串接有防震脚环、阻尼减震器。其中阻尼减震器可选空气减震器或固体减震器其中一种或两种串接;减震机构9分布于系统底部的4个边角处。进一步,为了提升系统可移动性,在底部安装了移动机构11,本实施例中优选为4个万向轮,且分散安装于系统底部,当系统需要移动时,可以旋转防震脚环,降低系统高度,当万向轮接触地面后,继续旋转一小段,使防震脚环悬空,此时可以利用四周安装的把手推动系统整机进行移动。
另一方面,本发明还提供一种基于岩屑自动检测装置的检测方法,如图8所示,具体检测步骤如下:
S1、启动装置,将岩屑倾倒于第一传输机构上,岩屑随皮带移动至第一传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面图像,并结合内置软件中的图像识别算法,判断当前岩屑属于干料还是湿料,并将处理结果传输至PLC控制器中;
S2、当PLC控制器收到湿料信号时,控制分拣机构转动,如图6所示。使分拣机构的下料端转动至湿料回收箱上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入分拣机构中,进而滑落至湿料回收箱中;当PLC控制器收到干料信号时,控制分拣机构转动,如图5所示,使分拣机构的下料端转动至振动盘进料口上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入分拣机构中,进而滑落至振动盘中;
S3、岩屑经过振动盘后形成散开、摊平状,并从振动盘的出料口滑落至第二传输机构;岩屑随皮带移动至第二传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面高清、高保真图像,通过内置图像处理算法进行图像处理,并将处理结果传输至PLC控制器和上位机;优选地,岩屑移动至图像采集区域,光源首先亮白光,智能相机拍照一次,并通过内置算法进行图像处理,然后光源再亮一次紫外光,智能相机再次拍照,并通过内置算法进行图像处理,两次处理信息一起作为岩屑的识别处理结果输出;系统还包括显示器、按钮,S3中PLC控制器将岩屑图像处理结果显示于显示器上,操作人员也可通过按钮进行指令输入。
S4、上位机通过搭建的深度学习人工神经网络对岩屑图像进行检测、分析,初步判断组成成分、油气含量等参数。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于岩屑自动检测的系统,其特征在于,包括:图像采集单元(1)、分拣机构(2)、振动盘(3)、传输机构、PLC控制器;所述传输机构还包括第一传输机构、第二传输机构;
所述第一、第二传输机构上方分别架设有所述图像采集单元(1);所述第一传输机构的出料端与所述分拣机构(2)的进料端搭接;所述分拣机构(2)的出料端与所述振动盘(3)的进料口搭接,所述振动盘(3)的出料口与所述第二传输机构的进料端搭接;所述传输机构均采用皮带输送方式;
所述图像采集单元包括光源(102)、智能相机(101),所述智能相机(101)内置有图像识别算法,并与所述PLC控制器连接;
所述PLC控制器还连接所述传输机构、分拣机构(2)、振动盘(3)。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光源(102)为穹顶光源,内置多个高亮LED;所述高亮LED包含白光LED和紫外光LED;在单一光源内,所述白光LED和紫外光LED呈间隔分布;所述光源(102)上方架设有所述智能相机(101),所述穹顶光源顶部开口与所述智能相机(101)的镜头相对设置。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述传输结构的皮带颜色为蓝色。
4.根据权利要求1或3所述的系统,其特征在于,所述系统还包括遮光罩(5),所述遮光罩(5)位于所述系统外侧,将检测区域与外界光线隔开。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述分拣机构(2)为盘式分拣机构,上部为圆盘状,且底面设有斜面;所述分拣机构(2)下部连接转动电机;所述振动盘(3)为超声振动盘。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第二传输机构的进料端安装有条形毛刷,所述条形毛刷位于所述振动盘(3)的出料口下游处,条形毛刷端部与皮带上表面留有间隙。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述分拣机构(2)一侧的下方,放置有湿料回收箱(12);所述系统还包括显示器(6)、按钮(7)、减震机构(9)、移动机构(11);所述PLC与所述显示器(6)、按钮(7)连接。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述减震机构(9)为支腿结构,且自下而上串接有防震脚环、阻尼减震器;所述减震机构(9)分布于所述系统底部的边角处;所述移动机构(11)为至少3个万向轮,且分散安装于所述系统底部。
9.一种基于岩屑自动检测系统的检测方法,其特征在于,具体检测步骤如下:
S1、启动装置,将岩屑倾倒于第一传输机构上,岩屑随皮带移动至所述第一传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面图像,并结合内置软件中的图像识别算法,判断当前岩屑属于干料还是湿料,并将处理结果传输至PLC控制器中;
S2、当所述PLC控制器收到湿料信号时,控制分拣机构转动,将下料端移至湿料回收箱上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入所述分拣机构中,进而滑落至所述湿料回收箱中;当所述PLC控制器收到干料信号时,控制分拣机构转动,使下料端移至振动盘进料口上方,岩屑随皮带移动至末端,并落入所述分拣机构中,进而滑落至所述振动盘中;
S3、岩屑经过所述振动盘后形成散开、摊平状,并从所述振动盘的出料口滑落至第二传输机构;岩屑随皮带移动至所述第二传输机构的图像采集单元下方,智能相机采集岩屑表面高清、高保真图像,通过内置图像处理算法进行图像处理,并将处理结果传输至所述PLC控制器和上位机;
S4、所述上位机通过人工神经网络对岩屑图像进行检测、分析。
10.根据权利要求9所述的检测方法,其特征在于,光源中包含白光LED和紫外光LED;在所述S3中,岩屑移动至图像采集区域,所述光源首先亮白光,智能相机拍照一次,并通过内置算法进行图像处理,然后所述光源再亮一次紫外光,智能相机再次拍照,并通过内置算法进行图像处理,两次处理信息一起作为岩屑的识别处理结果输出;所述系统还包括显示器、按钮,所述S3中所述PLC控制器将岩屑图像处理结果显示于所述显示器上,操作人员也可通过所述按钮进行指令输入。
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