DE102020132736B4 - Mobile analysis system for heterogeneous rock and/or soil samples - Google Patents

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Abstract

Mobiles Analysesystem (1), mit welchem ein Verfahren zur Analyse von heterogenen Gesteins- und/oder Bodenproben (100) durchführbar ist, umfassend:• Eine Aufnahme (3a) zur statischen Lagerung einer Gesteins- und/oder Bodenprobe (100)• mindestens einen ersten und einen zweiten Sensor (20, 21, 22) für eine chemisch-physikalische Analyse• eine erste Drei-Achsen-Führungseinheit (4) für den ersten Sensor (20, 21, 22)• eine zweite Drei-Achsen-Führungseinheit (4) für den zweiten Sensor (20, 21, 22)• eine Steuerung (30), die geeignet ist, die erste und zweite jeweils sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse messpositionsbezogen miteinander in Korrelation zu bringen• eine Speichereinheit (60), die geeignet ist, eine laterale Messposition (LM) und/oder eine laterale Messpositionsänderung (LMÄ) und/oder einen messpositionsbezogenen Abstand (A) der Sensoren (20, 21, 22, 23, 24) relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe (100) und/oder eine Messauflösung (MA) der Sensoren (20, 21, 22, 23, 24) zu speichern• eine Darstellungseinheit (50), vorzugsweise Monitor, zur visuellen Anzeige von messpositionsbezogenen ErgebnissenMobile analysis system (1) with which a method for analyzing heterogeneous rock and/or soil samples (100) can be carried out, comprising:• A receptacle (3a) for static storage of a rock and/or soil sample (100)• at least one first and a second sensor (20, 21, 22) for a chemical-physical analysis • a first three-axis guide unit (4) for the first sensor (20, 21, 22) • a second three-axis guide unit (4 ) for the second sensor (20, 21, 22) • a controller (30) which is suitable for correlating the first and second sensor-based chemical-physical analysis in relation to the measurement position • a memory unit (60) which is suitable a lateral measurement position (LM) and/or a lateral measurement position change (LMÄ) and/or a measurement position-related distance (A) of the sensors (20, 21, 22, 23, 24) relative to the rock and/or soil sample (100) and/or or to store a measurement resolution (MA) of the sensors (20, 21, 22, 23, 24) • a display unit (50), preferably a monitor, for the visual display of measurement position-related results

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles Analysesystem, mit welchem eine Analyse von heterogenen Gesteins- und/oder Bodenproben, vorzugsweise eines Bohrkerns, durchführbar ist.The invention relates to a mobile analysis system with which an analysis of heterogeneous rock and/or soil samples, preferably a drill core, can be carried out.

Aus der US 8 538 697 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Kernproben mittels mehrerer Verfahren, wie Röntgenfluoreszenz-Scan, Neutronenbeschuss, Ultraschall, Spektroskopie und multispektrale Bildgebung, gescannt werden. Bei einem Scan werden jeweils die lineare Position und die Orientierung in der Kernprobe gespeichert. Außerdem wird eine virtuelle Kernprobe erstellt und auf einem Computergerät angezeigt. Dabei wird das Aussehen des tatsächlichen Kerns simuliert.From the U.S. 8,538,697 B2 a method is known in which core samples are scanned using a variety of methods such as X-ray fluorescence scanning, neutron bombardment, ultrasound, spectroscopy and multispectral imaging. During a scan, the linear position and the orientation in the core sample are saved. A virtual core sample is also created and displayed on a computing device. The appearance of the actual core is simulated.

Aus der US 2016 / 0 266 275 A1 ist ein Verfahren zur Quantifizierung von Mineralien in einer Formationsprobe, beispielsweise Ölfeldreservoir-Probe, bekannt, bei der eine gemeinsame Inversion von DRIFTS-Spektren (Infrarot-Fourier-Transformations-Spektroskopie mit diffusem Reflexionsvermögen) und XRF-Daten (Röntgenfluoreszenz) verwendet wird.From the U.S. 2016/0 266 275 A1 discloses a method for quantifying minerals in a formation sample, such as an oilfield reservoir sample, using a joint inversion of DRIFTS (diffuse reflectance infrared Fourier transform) spectra and XRF (X-ray fluorescence) data.

Aus der US 8 234 912 B2 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung eines Geomaterials bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Messvorrichtung mit einem sich bewegenden Kopf, der in einer Längsrichtung relativ zu einem Kernabschnitt des Geomaterials bewegt werden kann. Mit dem Kopf können Sonden gekoppelt werden, um Eigenschaften des Kernabschnitts zu messen. Die Messung erfolgt weder kontaktlos noch zerstörungsfrei.From the U.S. 8,234,912 B2 a device for the continuous measurement of a geomaterial is known. The device comprises a measuring device with a moving head that can be moved in a longitudinal direction relative to a core portion of the geomaterial. Probes can be coupled to the head to measure properties of the core portion. The measurement is neither contactless nor non-destructive.

Aus der WO 2009 / 101 265 A1 sind ein Verfahren zur Analyse von Kern- und / oder Bohrspanproben und eine entsprechende Analysevorrichtung bekannt. Der Kern wird analysiert, indem dieser durch die Analysevorrichtung geführt wird. Aus der WO 2013 / 180 922 A1 ist ein Verfahren zur Analyse einer Bodenprobe mittels XRF und RAMAN-Spektroskopie bekannt. Mit einem Standortmodul kann, beispielsweise per GPS, eine Position der zur Analyse verwendeten Vorrichtung bestimmt werden, um die Analysedaten geografisch, das heißt einem Messort, zuordnen zu können. Auch aus der DE 11 2013 004 743 T5 ist ein Verfahren zur Analyse von geologischen Mustern mittels verschiedener Methoden, wie beispielsweise XRF und RAMAN, bekannt. Bei den drei vorgenannten Lösungen erfolgt die Analyse allerdings nicht messpositionsbezogen, sodass die Ergebnisse der Analyse lediglich hinsichtlich der gesamten Probe beziehungsweise des gesamten Musters bekannt sind.From the WO 2009 / 101 265 A1 a method for analyzing core and/or drill chip samples and a corresponding analysis device are known. The core is analyzed by passing it through the analyzer. From the WO 2013 / 180 922 A1 a method for analyzing a soil sample by means of XRF and RAMAN spectroscopy is known. A position of the device used for the analysis can be determined with a location module, for example via GPS, in order to be able to assign the analysis data geographically, ie to a measurement location. Also from the DE 11 2013 004 743 T5 discloses a method for analyzing geological patterns using various methods such as XRF and RAMAN. In the three aforementioned solutions, however, the analysis is not related to the measurement position, so that the results of the analysis are only known with regard to the entire sample or the entire pattern.

Aus der WO 2017 / 155 450 A1 ist ein System und Verfahren zum Messen, Sammeln und Verarbeiten von Daten zu physikalischen Merkmalen von Bohrkernproben bekannt. Das System umfasst eine berührungslose Analysevorrichtung zum Messen und Sammeln von Daten von der Außenfläche der Bohrkernproben und eine Verarbeitungseinheit, um physikalische Merkmale als Ausgabe zu extrahieren. In Speichereinrichtungen werden die Daten aus der Analysevorrichtung und die Daten bezüglich physikalischer Merkmale der Bohrkerne gespeichert. Bei diesem Verfahren werden keine Analysen miteinander in Korrelation gebracht.From the WO 2017 / 155 450 A1 discloses a system and method for measuring, collecting and processing data on physical characteristics of drill core samples. The system includes a non-contact analysis device for measuring and collecting data from the outer surface of the drill core samples and a processing unit to extract physical characteristics as output. Data from the analyzer and data relating to physical characteristics of the drill cores are stored in storage devices. In this method, no analyzes are correlated with each other.

Aus der WO 2011 / 146 014 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse von Kern- und / oder Bohrspanproben bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Aufnahme für mindestens eine Probe und eine Analyseeinheit, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind, wobei die Aufnahme in eine erste Richtung (X-Richtung) beweglich angeordnet ist. Mit der Analyseeinheit kann einem Abtastpfad entlang der Probe gefolgt werden. Während des Analysescannens die Position eines Kammpfads der Probe bestimmt. Die Relativposition zwischen der Analyseeinheit und der Probe wird in Abhängigkeit des Kammpfads gesteuert, so dass während des Analyseabtastvorgangs eine Übereinstimmung des Abtastpfads und des Kammpfads kontinuierlich hergestellt und aufrechterhalten wird. Bei diesem Verfahren werden keine Analysen miteinander in Korrelation gebracht.From the WO 2011/146 014 A1 a device and a method for analyzing core and/or drill chip samples are known. The device comprises a receptacle for at least one sample and an analysis unit, which are arranged to be movable relative to one another, with the receptacle being arranged to be movable in a first direction (X-direction). A scanning path can be followed along the sample with the analysis unit. During analysis scanning, the position of a ridge path of the sample is determined. The relative position between the analysis unit and the sample is controlled depending on the ridge path, so that a coincidence of the scan path and the ridge path is continuously established and maintained during the analysis scanning process. In this method, no analyzes are correlated with each other.

Aus der US 6 628 322 B1 ist eine Drei-Achsen-Führungseinheit mit einem daran befestigten Messkopf bekannt. Ein Bezug zur Analyse von Gesteins- oder Bodenproben besteht nicht.From the U.S. 6,628,322 B1 a three-axis guide unit with a measuring head attached thereto is known. There is no connection to the analysis of rock or soil samples.

Die WO 2013 / 180 922 A1 offenbart einen Analysator für das Analysieren einer Zusammensetzung einer Probe umfassend einen Röntgenstrahlbeleuchter, der angeordnet ist, um die Probe mit Röntgenstrahlen zu beleuchten; ein Röntgenstrahl-Spektrometer, das angepasst ist, um Spektraldaten von Röntgenstrahlen zu erzeugen, die die Fluoreszenzbestrahlung darstellen, die von der Probe als Reaktion auf die beleuchtenden Röntgenstrahlen emittiert wird; und einen optischen Beleuchter, der angeordnet ist, um die Probe mit Licht zu beleuchten. Der Analysator enthält auch ein Raman-Spektrometer, das angepasst ist, um Raman-Spektraldaten zu erzeugen, die die Stokes-Spektraldaten und Anti-Stokes-Spektraldaten einschließen, die die Raman-Bestrahlung darstellen, die von der Probe als Reaktion auf das Licht (56) emittiert wird; und einen Prozessor, der angepasst ist, um die Spektraldaten von Röntgenstrahlen und die Raman-Spektraldaten zu empfangen und zu bestimmen, ob die Stokes-Spektraldaten durch ein störendes optisches Fluoreszenzsignal verdeckt sind, und, wenn bestimmt wird, dass die Stokes-Spektraldaten verdeckt sind, verwendet er die Anti-Stokes-Spektraldaten und nicht die Stokes-Spektraldaten, um das Molekül zu identifizieren und eine Analyse einer Verbindung in der Probe basierend auf beiden bereitzustellen.The WO 2013 / 180 922 A1 discloses an analyzer for analyzing a composition of a sample comprising an X-ray illuminator arranged to illuminate the sample with X-rays; an x-ray spectrometer adapted to generate x-ray spectral data representing the fluorescent radiation emitted from the sample in response to the illuminating x-rays; and an optical illuminator arranged to illuminate the sample with light. The analyzer also contains a Raman spectrometer adapted to generate Raman spectral data that includes the Stokes spectral data and anti-Stokes spectral data representing the Raman irradiance emitted by the sample in response to the light ( 56) is issued; and a processor adapted to receive the X-ray spectral data and the Raman spectral data and to determine whether the Stokes spectral data is obscured by an interfering optical fluorescence signal and if it is determined that the Stokes spectral data is obscured , it uses the anti-Stokes spectral data and not the Sto kes spectral data to identify the molecule and provide an analysis of a compound in the sample based on both.

Aus STREUBEL, Lukas [et al.]: Rapid Analysis of Geological Drill-Cores with LIBS: On the use of laser-induced breakdown spectroscopy. In: Optik & Photonik, Vol. 11, 2016, No. 5, S. 23-27 ist eine mobile Vorrichtung zur Analyse von Gesteinsproben mit Hilfe von LIBS bekannt, bei der der Messkopf über eine Zwei-Achsen-Führungseinheit geführt wird.From STREUBEL, Lukas [et al.]: Rapid Analysis of Geological Drill-Cores with LIBS: On the use of laser-induced breakdown spectroscopy. In: Optics & Photonics, Vol. 11, 2016, No. 5, pp. 23-27, a mobile device for analyzing rock samples using LIBS is known, in which the measuring head is guided via a two-axis guide unit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System bereit zu stellen, mit dem eine verbesserte Analyse chemisch-physikalischer Merkmale einer Gesteins- und/oder Bodenprobe ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Analysesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.The invention is therefore based on the object of providing a system with which an improved analysis of chemical-physical characteristics of a rock and/or soil sample is made possible. This problem is solved by an analysis system with the features of claim 1. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and in the following description.

Es wird ein verbessertes Verfahren zur Analyse einer heterogenen Gesteins- und/oder Bodenprobe, vorzugsweise eines Bohrkerns, wobei eine erste und eine zweite jeweils sensorgestützte und kontaktlose sowie zerstörungsfreie chemisch-physikalische Analyse mittels einer Steuerung messpositionsbezogen miteinander in Korrelation gebracht werden, dadurch geschaffen, dass die erste sensorgestützte und kontaktlose sowie zerstörungsfreie chemisch-physikalische Analyse mittels eines XRF-Sensors durchgeführt wird und die zweite sensorgestützte und kontaktlose sowie zerstörungsfreie chemisch-physikalische Analyse mittels eines RAMAN-Sensors durchgeführt wird.An improved method for the analysis of a heterogeneous rock and/or soil sample, preferably a drill core, is created, with a first and a second sensor-supported and contactless and non-destructive chemical-physical analysis being correlated with one another by means of a control in relation to the measurement position, in that the first sensor-based, non-contact and non-destructive chemical-physical analysis is carried out using an XRF sensor and the second sensor-based, non-contact and non-destructive chemical-physical analysis is carried out using a RAMAN sensor.

Mit anderen Worten erfolgen eine chemisch-physikalische Analyse der Gesteins- und/oder Bodenprobe mittels eines XRF-Sensors und eine weitere chemisch-physikalische Analyse der Gesteins- und/oder Bodenprobe mittels eines RAMAN-Sensors. Die beiden Analysen werden mittels einer Steuerung, somit automatisiert, messpositionsbezogen miteinander in Korrelation gebracht.In other words, a chemical-physical analysis of the rock and/or soil sample is carried out using an XRF sensor and a further chemical-physical analysis of the rock and/or soil sample is carried out using a RAMAN sensor. The two analyzes are correlated with one another in relation to the measurement position by means of a control, which is therefore automated.

Unter messpositionsbezogen wird verstanden, dass Ergebnisse der Analyse jeweils eindeutig einer Messposition an der Gesteins- und/oder Bodenprobe zugeordnet werden können. Mit anderen Worten ist die jeweilige, insbesondere laterale, Messposition an der Gesteins- und/oder Bodenprobe bekannt und damit das jeweilige Ergebnis der Analyse der, insbesondere lateralen, Messposition eindeutig zuordenbar oder umgekehrt. Die jeweiligen Ergebnisdaten einer Analyse an einer Messposition sind also mit, insbesondere von der Steuerung, erfassten Positionsdaten dieser Messposition datentechnisch verbunden beziehungsweise verknüpft.Measurement position-related is understood to mean that the results of the analysis can each be clearly assigned to a measurement position on the rock and/or soil sample. In other words, the respective, in particular lateral, measurement position on the rock and/or soil sample is known and thus the respective result of the analysis can be clearly assigned to the, in particular lateral, measurement position or vice versa. The respective result data of an analysis at a measurement position are therefore connected or linked in terms of data technology with position data of this measurement position recorded, in particular by the controller.

Es ist selbstverständlich möglich, dass folglich die Ergebnisse der Analyse jeweils eindeutig einer Position am Entnahmeort der Gesteins- und/oder Bodenprobe, insbesondere einer vertikalen Position in einem Bohrloch, zugeordnet werden können. Dies ist möglich, da neben der Kenntnis der Messposition an der Gesteins- und/oder Bodenprobe selbst auch die Entnahmeposition der Gesteins- und/oder Bodenprobe bekannt ist. Im Gegensatz zur aus der WO 2013 / 180 922 A1 bekannten Lösung können also nicht nur (per GPS) ermittelte globale Koordinaten von einem Standort, an dem die Analyse durchgeführt wird, mit der jeweiligen Gesteins- und/oder Bodenprobe oder den auf die gesamte Gesteins- und/oder Bodenprobe bezogenen Ergebnissen der Analyse in Verbindung gebracht werden.It is of course possible for the results of the analysis to be unequivocally assigned to a position at the site where the rock and/or soil sample was taken, in particular to a vertical position in a borehole. This is possible because, in addition to knowing the measurement position on the rock and/or soil sample itself, the removal position of the rock and/or soil sample is also known. In contrast to from the WO 2013 / 180 922 A1 known solution can not only (via GPS) determined global coordinates of a location at which the analysis is carried out with the respective rock and / or soil sample or related to the entire rock and / or soil sample results of the analysis in connection to be brought.

Bei einem messpositionsbezogenen Miteinander-in-Korrelation-bringen der beiden Analysen beziehungsweise deren Ergebnisse werden also die einer bestimmten Messposition zugeordneten Ergebnisse der ersten Analyse mit den derselben Messposition zugeordneten Ergebnissen der zweiten Analyse in Korrelation gebracht. Die Analysen werden nach Abschluss aller Analysen und/oder nach Abschluss einer Analyse bereits während der Durchführung der anderen Analyse miteinander in Korrelation gebracht. Die Reihenfolge, in der die Analysen durchgeführt werden, ist frei wählbar.When the two analyzes or their results are correlated with one another based on the measurement position, the results of the first analysis assigned to a specific measurement position are correlated with the results of the second analysis assigned to the same measurement position. After completion of all analyzes and/or after completion of one analysis, the analyzes are already correlated with one another while the other analysis is being carried out. The order in which the analyzes are carried out can be freely selected.

Sensorgestützt bedeutet, dass zumindest ein Teil der Analyse mittels eines Sensors erfolgt. Die Analyse wird also zumindest teilweise auf Daten gestützt, die mittels eines Sensors ermittelt werden. Der Sensor ist mit der Steuerung signaltechnisch verbunden. Der Sensor umfasst einen Emitter und einen Detektor, wobei der Emitter ein erstes Signal erzeugt und aussendet und der Detektor ein zweites Signal empfängt, wobei das zweite Signal durch Reaktion des ersten Signals mit der Gesteins- und/oder Bodenprobe entsteht.Sensor-based means that at least part of the analysis is carried out using a sensor. The analysis is thus at least partially based on data that is determined using a sensor. The sensor is signal-connected to the controller. The sensor includes an emitter and a detector, with the emitter generating and emitting a first signal and the detector receiving a second signal, the second signal resulting from the reaction of the first signal with the rock and/or soil sample.

Mittels des XRF-Sensors wird eine Röntgenfluoreszenzanalyse der Gesteins- und/oder Bodenprobe durchgeführt. Der XRF-Sensor an sich ist bekannt und beispielsweise von der Firma J&C Bachmann GmbH auf dem Markt erhältlich.An X-ray fluorescence analysis of the rock and/or soil sample is carried out using the XRF sensor. The XRF sensor is known per se and is available on the market, for example, from the company J&C Bachmann GmbH.

Mittels des RAMAN-Sensors wird eine RAMAN-Spektroskopie der Gesteins- und/oder Bodenprobe durchgeführt. Der RAMAN-Sensor an sich ist bekannt und beispielsweise von der Firma Timegate Instruments Ltd auf dem Markt erhältlich.A RAMAN spectroscopy of the rock and/or soil sample is carried out using the RAMAN sensor. The RAMAN sensor is known per se and is commercially available, for example, from Timegate Instruments Ltd.

Die Gesteins- und/oder Bodenprobe ist vorzugsweise ein Bohrkern aus Hart- oder Lockergesteinen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Gesteins- und/oder Bodenprobe loses Material, insbesondere Bohrklein, sogenannte Tailings, Pulverpellets oder Staub, umfasst. Eine aufwendige Aufbereitung der Gesteins- und/oder Bodenprobe ist nicht erforderlich.
Die Gesteins- und/oder Bodenprobe ist heterogen ausgebildet. Selbstverständlich ist die Analyse auch an homogenen Gesteins- und/oder Bodenproben anwendbar.The rock and/or soil sample is preferably a drill core from hard or loose rock. However, it is also conceivable that the rock and/or soil sample contains loose material, in particular drill cuttings, so-called tailings, pul pellets or dust. Complex preparation of the rock and/or soil sample is not necessary.
The rock and/or soil sample is heterogeneous. Of course, the analysis can also be used on homogeneous rock and/or soil samples.

Vorzugsweise wird die gesamte Gesteins- und/oder Bodenprobe, insbesondere deren gesamtes Volumen, analysiert. Es ist jedoch auch denkbar, dass nur, insbesondere vorgegebene, Teilbereiche der Gesteins- und/oder Bodenprobe, analysiert werden.The entire rock and/or soil sample, in particular its entire volume, is preferably analyzed. However, it is also conceivable that only partial areas of the rock and/or soil sample, in particular predetermined ones, are analyzed.

Kontaktlos bedeutet, dass die Analyse ohne unmittelbaren Kontakt zwischen dem für die Analyse verwendeten Sensor und der Gesteins- und/oder Bodenprobe erfolgt.Contactless means that the analysis takes place without direct contact between the sensor used for the analysis and the rock and/or soil sample.

Zerstörungsfrei bedeutet, dass die Gesteins- und/oder Bodenprobe während der chemisch-physikalischen Analyse nicht zerstört beziehungsweise beschädigt wird. Eine Zerstörung der Gesteins- und/oder Bodenprobe vor oder nach der Analyse ist allerdings möglich.Non-destructive means that the rock and/or soil sample is not destroyed or damaged during the chemical-physical analysis. However, destruction of the rock and/or soil sample before or after the analysis is possible.

Das Verfahren kann an dem Entnahmeort der Gesteins- und/oder Bodenprobe („on-site“) erfolgen. Aufwendige Labor-Analysen sowie ein personalaufwendiger Einsatz von Handgeräten für die Analyse der Gesteins- und/oder Bodenprobe können, vorzugsweise vollständig, entfallen.The method can be carried out at the site where the rock and/or soil sample is taken ("on-site"). Elaborate laboratory analyzes as well as the use of manual devices, which requires a great deal of personnel, for the analysis of the rock and/or soil sample can be omitted, preferably completely.

Das Verfahren ist insbesondere in frühen Erschließungsphasen, beispielsweise von Bohrfeldern zur Rohstoffgewinnung, oder bei Bohrkampagnen oder bei Sprengungen oder in der Erzverarbeitung oder beim Erz-Recycling anwendbar. Aufgrund von präzisen Echtzeit-Informationen kann eine Entscheidung, insbesondere zu weiteren Bohrungen, schneller gefällt werden. Lange Stillstandzeiten von Anlagen, insbesondere von Bohrmaschinen, und unnötige Verfahrensschritte, insbesondere unnötige Bohrungen, können zudem weitestgehend vermieden werden. Hierdurch können Kosten und Zeit gespart und die Umweltbelastung reduziert werden.The method can be used in particular in early development phases, for example drilling fields for raw material extraction, or in drilling campaigns or in blasting or in ore processing or ore recycling. Due to precise real-time information, a decision, especially for further drilling, can be made more quickly. In addition, long downtimes of systems, in particular drilling machines, and unnecessary process steps, in particular unnecessary drilling, can be largely avoided. This saves time and money and reduces environmental pollution.

Eine Kombination aus der chemisch-physikalischen Analyse mittels XRF-Sensor und RAMAN-Sensor ermöglicht beispielsweise die Ermittlung des Erz-Gehalts in der Gesteins- und/oder Bodenprobe sowie in welchen Mineralen das Erz gebunden ist. Dies ist insbesondere eine wichtige Information für eine spätere Erzaufbereitung.A combination of chemical-physical analysis using an XRF sensor and a RAMAN sensor makes it possible, for example, to determine the ore content in the rock and/or soil sample and the minerals in which the ore is bound. This is particularly important information for subsequent ore processing.

Besonders bevorzugt wird eine dritte sensorgestützte und kontaktlose chemisch-physikalische Analyse mit der ersten und/oder der zweiten jeweils sensorgestützten und kontaktlosen sowie zerstörungsfreien chemisch-physikalischen Analyse mittels der Steuerung messpositionsbezogen in Korrelation gebracht. Die dritte sensorgestützte und kontaktlose chemisch-physikalische Analyse wird vorzugsweise mittels eines LIBS-Sensors durchgeführt.A third sensor-based and non-contact chemical-physical analysis is particularly preferably correlated with the first and/or the second sensor-based and non-contact and non-destructive chemical-physical analysis by means of the control in relation to the measurement position. The third sensor-supported and contactless chemical-physical analysis is preferably carried out using a LIBS sensor.

Mit anderen Worten wird die erste Analyse mit der dritten Analyse, die zweite Analyse mit der dritten Analyse oder die erste und zweite Analyse mit der dritten Analyse messpositionsbezogen in Korrelation gebracht.In other words, the first analysis is correlated with the third analysis, the second analysis with the third analysis, or the first and second analysis with the third analysis in relation to the measurement position.

Mittels des LIBS-Sensors wird eine sogenannte Laser Induced Breakdown Spectroscopy der Gesteins- und/oder Bodenprobe durchgeführt. Der LIBS-Sensor an sich ist bekannt und beispielsweise von der Firma LTB Lasertechnik Berlin GmbH auf dem Markt erhältlich.Using the LIBS sensor, a so-called Laser Induced Breakdown Spectroscopy of the rock and/or soil sample is carried out. The LIBS sensor is known per se and is available on the market, for example, from the company LTB Lasertechnik Berlin GmbH.

Eine Kombination aus der chemisch-physikalischen Analyse mittels LIBS-Sensor und der chemisch-physikalischen Analyse mittels XRF-Sensor ermöglicht beispielsweise die Analyse chemischer Konzentrationen von Elementen niedriger und hoher Ordnungszahlen.A combination of chemical-physical analysis using a LIBS sensor and chemical-physical analysis using an XRF sensor enables, for example, the analysis of chemical concentrations of elements with low and high atomic numbers.

In besonders vorteilhafter Weise wird bei der sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse eine elementare Zusammensetzung und/oder Gefügestruktur der Gesteins- und/oder Bodenprobe oder einem Teilbereich der Gesteins- und/oder Bodenprobe qualitativ und quantitativ bestimmt.In a particularly advantageous manner, an elementary composition and/or microstructure of the rock and/or soil sample or a sub-area of the rock and/or soil sample is determined qualitatively and quantitatively in the sensor-assisted chemical-physical analysis.

Mit anderen Worten erfolgt neben der qualitativen Bestimmung der elementaren Zusammensetzung und/oder Gefügestruktur auch eine quantitative Bestimmung der elementaren Zusammensetzung und/oder Gefügestruktur der Gesteins- und/oder Bodenprobe. Aufgrund der gegenseitigen Unterstützung der einzelnen Sensoren wird eine präzise Aussage zur chemisch-physikalischen Zusammensetzung der Gesteins- und/oder Bodenprobe ermöglicht.In other words, in addition to the qualitative determination of the elemental composition and/or microstructure, a quantitative determination of the elemental composition and/or microstructure of the rock and/or soil sample is also carried out. Due to the mutual support of the individual sensors, a precise statement on the chemical-physical composition of the rock and/or soil sample is made possible.

Die Kombination von Analysen erfüllt somit beispielsweise alle Voraussetzungen einer chemischen, mineralogischen und lithologischen Bohrkernanalyse. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die einzelne Sensoren oder die Kombination anderer Sensoren verwenden, deckt das Verfahren ein breiteres Spektrum an messbaren und relevanten chemisch-physikalischen Parametern zur Klassifizierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe in einem Arbeitsgang ab und ersetzt zusätzliche, direkte Bestimmungsverfahren.The combination of analyzes thus fulfills all the requirements of a chemical, mineralogical and lithological drill core analysis, for example. In contrast to methods known from the prior art, which use individual sensors or a combination of other sensors, the method covers and replaces a broader spectrum of measurable and relevant chemical-physical parameters for classifying the rock and/or soil sample in one operation additional, direct methods of determination.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei der sensorgestützten chemisch-physikalischen Analysen derart messpositionsbezogen in Korrelation gebracht werden, dass für eine Bewertung der Gesteins- und/oder Bodenprobe jeweils messpositionsbezogene Ergebnisse der für ein chemisch-physikalisches Merkmal genausten sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse verwendet werden.In one embodiment it is provided that at least two of the sensor-based chemical-physical analyzes are measured in such a way tion-related are brought into correlation that for an evaluation of the rock and/or soil sample respectively measuring position-related results of the most precise sensor-based chemical-physical analysis for a chemical-physical characteristic are used.

Die genauste sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse ist diejenige Analyse, welche für das infrage stehende chemisch-physikalische Merkmal genauer als alle anderen verwendeten sensorgestützten chemisch-physikalischen Analysen ist.The most accurate sensor-based physico-chemical analysis is that analysis which is more accurate for the physico-chemical characteristic in question than any other sensor-based physico-chemical analysis used.

Die messpositionsbezogenen Ergebnisse werden jeweils in einer hierzu ausgebildeten und eingerichteten Speichereinheit gespeichert.The measurement position-related results are each stored in a memory unit designed and set up for this purpose.

Vorzugsweise ist eine Zuordnung der jeweils genausten sensorgestützte chemisch-physikalischen Analyse zu einem chemisch-physikalischen Merkmal vorgegeben. Nach Ermittlung eines chemisch-physikalischen Merkmals werden also die messpositionsbezogenen Ergebnisse der entsprechend zugeordneten chemisch-physikalischen Analyse, insbesondere für eine chemisch-physikalische Klassifizierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe, verwendet.An assignment of the respectively most precise sensor-based chemical-physical analysis to a chemical-physical feature is preferably specified. After a chemical-physical feature has been determined, the measurement position-related results of the correspondingly assigned chemical-physical analysis are used, in particular for a chemical-physical classification of the rock and/or soil sample.

Alternativ können die messpositionsbezogenen Ergebnisse einzelner chemisch-physikalischer Analysen, insbesondere für eine Klassifizierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe, miteinander verglichen und/oder untereinander ergänzt werden.Alternatively, the measurement position-related results of individual chemical-physical analyses, in particular for a classification of the rock and/or soil sample, can be compared with one another and/or supplemented with one another.

Hierdurch können beispielsweise genauere Modelle von Lagerstätten erstellt werden.In this way, for example, more precise models of deposits can be created.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei der sensorgestützten chemisch-physikalischen Analysen derart messpositionsbezogen in Korrelation gebracht werden, dass auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus einer vorausgegangenen sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse eine Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe in lokale Abschnitte erfolgt. Für den jeweiligen lokalen Abschnitt wird, insbesondere mittels der Steuerung, eine laterale Messposition und/oder eine laterale Messpositionsänderung und/oder ein messpositionsbezogener Abstand des für eine weitere sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe und/oder eine Messauflösung dieses Sensors bestimmt und vorzugsweise eingestellt.In a further embodiment, it is provided that at least two of the sensor-based chemical-physical analyzes are correlated in relation to the measurement position in such a way that the rock and/or soil sample is segmented into local sections on the basis of measurement-position-related results from a previous sensor-based chemical-physical analysis. For the respective local section, in particular by means of the controller, a lateral measurement position and/or a lateral measurement position change and/or a measurement position-related distance of the sensor used for a further sensor-based chemical-physical analysis relative to the rock and/or soil sample and/or a Measurement resolution of this sensor determined and preferably adjusted.

Die messpositionsbezogenen Ergebnisse werden jeweils in einer hierzu ausgebildeten und eingerichteten Speichereinheit gespeichert.The measurement position-related results are each stored in a memory unit designed and set up for this purpose.

Die laterale Messposition, die laterale Messpositionsänderung, der messpositionsbezogene Abstand sowie die Messauflösung sind einstellbare Parameter, die an dem Sensor selbst und/oder einer zur Führung des Sensors verwendeten Einrichtung eingestellt werden können. Die Einstellung der einstellbaren Parameter erfolgt jeweils für einen lokalen Abschnitt der Gesteins- und/oder Bodenprobe. Die Einteilung der Gesteins- und/oder Bodenprobe in lokale Abschnitte wird auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus einer vorausgegangenen sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse vorgenommen.The lateral measurement position, the lateral change in measurement position, the distance related to the measurement position, and the measurement resolution are adjustable parameters that can be set on the sensor itself and/or on a device used to guide the sensor. The adjustable parameters are set for a local section of the rock and/or soil sample. The rock and/or soil sample is divided into local sections on the basis of measurement position-related results from a previous sensor-based chemical-physical analysis.

Die laterale Messposition und/oder die laterale Messpositionsänderung werden unabhängig von der Form der Gesteins- und/oder Bodenprobe bestimmt, insbesondere unabhängig davon, wo der Kamm des Bohrkerns angeordnet ist.The lateral measurement position and/or the lateral measurement position change are determined independently of the shape of the rock and/or soil sample, in particular independently of where the crest of the drill core is arranged.

Es ist denkbar, dass auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse einer zweiten sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse eine Korrektur eines auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse einer ersten sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse bestimmten einstellbaren Parameters für eine dritte sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse erfolgt.It is conceivable that on the basis of measurement position-related results of a second sensor-based chemical-physical analysis, a correction of an adjustable parameter determined on the basis of measurement-position-related results of a first sensor-based chemical-physical analysis takes place for a third sensor-based chemical-physical analysis.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Messauflösung positionsbezogen bestimmt wird.Provision can also be made for the measurement resolution to be determined in relation to the position.

Hierdurch wird eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Messgenauigkeit bei der Durchführung der Analysen erzielt. Die Anzahl der zu untersuchenden Gesteins- und/oder Bodenproben kann folglich reduziert werden.This achieves an increased measurement accuracy compared to the prior art when carrying out the analyses. The number of rock and/or soil samples to be examined can consequently be reduced.

Besonders bevorzugt erfolgt mittels einer ersten sensorgestützten optischen Analyse eine Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe in lokale Abschnitte. Für den jeweiligen lokalen Abschnitt wird, insbesondere mittels der Steuerung, eine laterale Messposition und/oder eine laterale Messpositionsänderung und/oder ein messpositionsbezogener Abstand des für die jeweilige sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe und/oder eine Messauflösung dieses Sensors bestimmt und vorzugsweise eingestellt.The rock and/or soil sample is particularly preferably segmented into local sections by means of a first sensor-supported optical analysis. For the respective local section, in particular by means of the controller, a lateral measurement position and/or a lateral measurement position change and/or a measurement position-related distance of the sensor used for the respective sensor-based chemical-physical analysis relative to the rock and/or soil sample and/or a Measurement resolution of this sensor determined and preferably adjusted.

Mit anderen Worten wird die Einteilung der Gesteins- und/oder Bodenprobe in lokale Abschnitte auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus einer ersten sensorgestützten optischen Analyse vorgenommen. Die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten sensorgestützten optischen Analyse werden jeweils in einer hierzu ausgebildeten und eingerichteten Speichereinheit gespeichert, vorzugsweise in derselben Speichereinheit, in der auch die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der chemisch-physikalischen Analyse gespeichert werden.In other words, the rock and/or soil sample is divided into local sections on the basis of results from a first sensor-assisted optical analysis that are related to the measurement position. The measurement position-related results from the first sensor-based optical analysis are each stored in a memory unit designed and set up for this purpose, preferably in the same memory unit in which also the measurement position-related results from the chemical-physical analysis are stored.

Eine derart erfolgende Segmentierung kann eigenständig oder ergänzend zu der Segmentierung aufgrund messpositionsbezogener Ergebnisse aus einer vorausgegangenen sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse durchgeführt werden.Such a segmentation can be carried out independently or in addition to the segmentation based on measurement position-related results from a previous sensor-supported chemical-physical analysis.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Segmentierung anhand einer Geometrie-, Farb- und/oder Oberflächeneigenschaft der Gesteins- und/oder Bodenprobe erfolgt.Provision can advantageously be made for the segmentation to take place using a geometry, color and/or surface property of the rock and/or soil sample.

In konstruktiv einfacher Weise umfasst die erste sensorgestützte optische Analyse eine 3D-Vermessung, vorzugsweise mittels eines RGB-3D-Sensors, und/oder eine hyperspektrale Bildgebung, vorzugsweise mittels eines HSI-Sensors.In a structurally simple manner, the first sensor-based optical analysis includes a 3D measurement, preferably using an RGB 3D sensor, and/or hyperspectral imaging, preferably using an HSI sensor.

Eine Kombination aus der chemisch-physikalischen Analyse, insbesondere mittels RAMAN-Sensor, und der hyperspektralen Bildgebung mittels HSI-Sensor erweitert im Vergleich zum Einsatz einzelner Sensoren die Anzahl an bestimmbaren Mineralen und deren Alterationen.A combination of chemical-physical analysis, in particular using a RAMAN sensor, and hyperspectral imaging using an HSI sensor expands the number of minerals that can be determined and their alterations compared to using individual sensors.

Vorteilhafter Weise ist die Messauflösung und/oder die laterale Messposition und/oder die laterale Messpositionsänderung und/oder der messpositionsbezogene Abstand des für die jeweilige beziehungsweise die weitere sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors davon abhängig, dass bei der ersten sensorgestützten optischen Analyse oder der vorausgegangenen sensorgestützten chemisch-physikalischen Analyse ein homogen oder ein heterogen ausgebildeter lokaler Abschnitt ermittelt wird.Advantageously, the measurement resolution and/or the lateral measurement position and/or the lateral measurement position change and/or the measurement position-related distance of the sensor used for the respective or the further sensor-based chemical-physical analysis depends on the fact that in the first sensor-based optical analysis or the previous one sensor-based chemical-physical analysis, a homogeneous or a heterogeneous local section is determined.

Mit anderen Worten erfolgt eine Einstellung der Sensorparameter abhängig von der Beschaffenheit des lokalen Abschnitts.In other words, the sensor parameters are set depending on the nature of the local section.

Vorzugsweise wird für einen heterogen ausgebildeten Abschnitt eine höhere Messauflösung bestimmt als für einen homogen ausgebildeten Abschnitt. Auch wird für einen heterogen ausgebildeten Abschnitt vorzugsweise eine langsamere laterale Messpositionsänderung bestimmt als für einen homogen ausgebildeten Abschnitt.A higher measurement resolution is preferably determined for a heterogeneously designed section than for a homogeneously designed section. A slower lateral measurement position change is also preferably determined for a heterogeneously designed section than for a homogeneously designed section.

Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass für einen homogen ausgebildeten Abschnitt eine gleiche Sensor-Einstellung verwendet wird wie für einen heterogen ausgebildeten Abschnitt.It is of course also conceivable that the same sensor setting is used for a homogeneously designed section as for a heterogeneously designed section.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels einer zweiten sensorgestützten optischen Analyse eine Position und/oder Ausrichtung der Gesteins- und/oder Bodenprobe ermittelt und hiermit eine laterale Messposition und/oder eine laterale Messpositionsänderung des für die jeweilige sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe bestimmt.In an advantageous embodiment, a position and/or alignment of the rock and/or soil sample is determined by means of a second sensor-supported optical analysis and thus a lateral measurement position and/or a lateral change in the measurement position of the sensor used for the respective sensor-supported chemical-physical analysis relative to the rock - and/or soil sample determined.

Die zweite sensorgestützte optische Analyse wird vorzugsweise vor den sensorgestützten chemisch-physikalischen Analysen und/oder der ersten sensorgestützten optischen Analyse durchgeführt. Insbesondere erfolgt hierdurch die Bestimmung der initialen lateralen Messposition und initialen lateralen Messpositionsänderung des für die jeweilige sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe.
Die laterale Messposition und/oder die laterale Messpositionsänderung werden unabhängig von der Form der Gesteins- und/oder Bodenprobe bestimmt, insbesondere unabhängig davon, wo der Kamm des Bohrkerns angeordnet ist.The second sensor-based optical analysis is preferably carried out before the sensor-based chemical-physical analyzes and/or the first sensor-based optical analysis. In particular, this results in the determination of the initial lateral measurement position and the initial lateral measurement position change of the sensor used for the respective sensor-based chemical-physical analysis relative to the rock and/or soil sample.
The lateral measurement position and/or the lateral measurement position change are determined independently of the shape of the rock and/or soil sample, in particular independently of where the crest of the drill core is arranged.

Vorzugsweise werden die Ergebnisse aus der zweiten optischen Analyse jeweils in einer hierzu ausgebildeten und eingerichteten Speichereinheit gespeichert, insbesondere in derselben Speichereinheit, in der auch die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten sensorgestützten optischen sowie der chemisch-physikalischen Analyse gespeichert werden.The results from the second optical analysis are preferably stored in a memory unit designed and set up for this purpose, in particular in the same memory unit in which the measurement position-related results from the first sensor-based optical analysis and the chemical-physical analysis are also stored.

Besonders bevorzugt wird mittels der zweiten sensorgestützten optischen Analyse zudem eine Oberflächengeometrie der Gesteins- und/oder Bodenprobe ermittelt und hiermit ein messpositionsbezogener Abstand des für die jeweilige sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe bestimmt.A surface geometry of the rock and/or soil sample is particularly preferably determined by means of the second sensor-supported optical analysis and a measurement position-related distance of the sensor used for the respective sensor-supported chemical-physical analysis relative to the rock and/or soil sample is thereby determined.

Insbesondere erfolgt hierdurch die Bestimmung des initialen messpositionsbezogenen Abstands des für die jeweilige sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse verwendeten Sensors relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe.In particular, this results in the determination of the initial measurement position-related distance of the sensor used for the respective sensor-based chemical-physical analysis relative to the rock and/or soil sample.

Unter Oberflächengeometrie wird die äußere Struktur der Gesteins- und/oder Bodenprobe, insbesondere des Bohrkerns, verstanden. Dies schließt beispielsweise Löcher oder Erhebungen gegenüber einer gemittelten äußeren Fläche und/oder Kontur der Gesteins- und/oder Bodenprobe ein.Surface geometry is understood as meaning the external structure of the rock and/or soil sample, in particular the drill core. This includes, for example, holes or bumps from an averaged outer surface and/or contour of the rock and/or soil sample.

In konstruktiv einfacher Weise umfasst die zweite sensorgestützte optische Analyse eine 3D-Vermessung, vorzugsweise mittels des RGB-3D-Sensors.In a structurally simple manner, the second sensor-based optical analysis includes a 3D measurement, preferably using the RGB 3D sensor.

In vorteilhafter Weise ist die laterale Messposition entlang zweier Achsen eines Koordinatensystems und der messpositionsbezogene Abstand entlang einer dritten Achse des Koordinatensystems, vorzugsweise mittels einer Drei-Achsen-Führungseinheit, unabhängig voneinander oder achsüberlagert einstellbar.Advantageously, the lateral measurement position along two axes of a coordinate system and the measurement position-related distance along a third axis of the coordinate system can be adjusted independently of one another or superimposed on one another, preferably by means of a three-axis guide unit.

Besonders bevorzugt wird die jeweilige Messauflösung und/oder die jeweilige laterale Messposition und/oder die jeweilige laterale Messpositionsänderung und/oder der jeweilige messpositionsbezogene Abstand eines Sensors gespeichert, sodass ein anderer Sensor jeweils an derselben lateralen Messposition und/oder gemäß derselben lateralen Messpositionsänderung und/oder mit demselben messpositionsbezogenen Abstand relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe angeordnet und/oder mit derselben Messauflösung eingestellt werden kann.The respective measurement resolution and/or the respective lateral measurement position and/or the respective lateral measurement position change and/or the respective measurement position-related distance of a sensor is stored, so that another sensor is in each case at the same lateral measurement position and/or according to the same lateral measurement position change and/or arranged with the same measurement position-related distance relative to the rock and/or soil sample and/or set with the same measurement resolution.

Die einstellbaren Parameter werden jeweils in einer hierzu ausgebildeten und eingerichteten Speichereinheit gespeichert. Diese Speichereinheit ist vorzugsweise dieselbe Speichereinheit, die auch zur Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus einer der chemisch-physikalischen und/oder optischen Analysen verwendet wird.The parameters that can be set are each stored in a memory unit designed and set up for this purpose. This storage unit is preferably the same storage unit that is also used to store the measurement position-related results from one of the chemical-physical and/or optical analyses.

Vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass zwei sensorgestützte chemisch-physikalische Analysen oder eine sensorgestützte chemisch-physikalische und eine sensorgestützte optische Analyse, vorzugsweise mittels des HSI-Sensors und des XRF-Sensors, oder zwei sensorgestützte optische Analysen der Gesteins- und/oder Bodenprobe zeitgleich durchgeführt werden.Provision can advantageously be made for two sensor-based chemical-physical analyzes or one sensor-based chemical-physical and one sensor-based optical analysis, preferably using the HSI sensor and the XRF sensor, or two sensor-based optical analyzes of the rock and/or soil sample at the same time be performed.

Vorzugsweise werden solche Analysen zeitgleich durchgeführt, die eine gleiche oder zumindest ähnliche Messgeschwindigkeit aufweisen.Analyzes that have the same or at least a similar measuring speed are preferably carried out at the same time.

Hierdurch kann die benötigte Zeit für die Analyse einer heterogenen Gesteins- und/oder Bodenprobe weiter reduziert werden.As a result, the time required for the analysis of a heterogeneous rock and/or soil sample can be further reduced.

Besonders bevorzugt ist die Gesteins- und/oder Bodenprobe während der sensorgestützten chemisch-physikalischen und/oder sensorgestützten optischen Analyse statisch gelagert.The rock and/or soil sample is particularly preferably statically stored during the sensor-based chemical-physical and/or sensor-based optical analysis.

Unter statisch gelagert wird verstanden, dass die Gesteins- und/oder Bodenprobe während der sensorgestützten chemisch-physikalischen und/oder sensorgestützten optischen Analyse nicht bewegt wird.Statically supported is understood to mean that the rock and/or soil sample is not moved during the sensor-based chemical-physical and/or sensor-based optical analysis.

Die statische Lagerung der Gesteins- und/oder Bodenprobe erfolgt vorzugsweise mittels eines Messtischs oder einer an dem Messtisch angeordneten Aufnahme. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Gesteins- und/oder Bodenprobe in einer, vorzugsweise auf dem Messtisch angeordneten, Kiste gelagert werden.The rock and/or soil sample is preferably stored statically by means of a measuring table or a receptacle arranged on the measuring table. However, it is also conceivable for the rock and/or soil sample to be stored in a box, preferably arranged on the measuring table.

Hierdurch ist die jeweils einem Messergebnis zugeordnete Messposition genauer als bei einer sich bewegenden Gesteins- und/oder Bodenprobe bestimmbar, da beispielsweise ein durch die Bewegung hervorgerufenes Verrutschen der Gesteins- und/oder Bodenprobe vermieden wird. Zudem können die Sensoren aufgrund deren gegenüber der Gesteins- und/oder Bodenprobe geringerem Gewicht genauer positioniert werden.As a result, the measurement position assigned to a measurement result can be determined more precisely than in the case of a moving rock and/or soil sample, since, for example, the rock and/or soil sample is prevented from slipping as a result of the movement. In addition, the sensors can be positioned more precisely due to their lower weight compared to the rock and/or soil sample.

Die Gesteins- und/oder Bodenprobe ist zudem vorzugsweise frei gelagert, insbesondere nicht eingespannt, das heißt es wird insbesondere kein Druck auf die Gesteins- und/oder Bodenprobe ausgeübt.The rock and/or soil sample is also preferably freely stored, in particular not clamped, which means in particular no pressure is exerted on the rock and/or soil sample.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der sensorgestützten chemisch-physikalischen und/oder der sensorgestützten optischen Analyse, nachdem sie miteinander in Korrelation gebracht wurden, visuell angezeigt werden.Provision is advantageously made for the measurement position-related results from the sensor-based chemical-physical and/or the sensor-based optical analysis to be displayed visually after they have been correlated with one another.

Die Anzeige umfasst vorzugsweise eine 3D-Darstellung der Gesteins- und/oder Bodenprobe. Die messpositionsbezogenen Ergebnisse werden an oder neben dieser 3D-Darstellung der Gesteins- und/oder Bodenprobe, vorzugsweise jeweils für einen lokalen Abschnitt zusammengefasst, dargestellt.The display preferably includes a 3D representation of the rock and/or soil sample. The results relating to the measurement position are displayed on or next to this 3D representation of the rock and/or soil sample, preferably summarized for a local section in each case.

Die Erfindung richtet sich auf ein mobiles Analysesystem, mit welchem ein Verfahren zur Analyse von heterogenen Gesteins- und/oder Bodenproben durchführbar ist. Das mobile Analysesystem umfasst:

  • • Aufnahme zur statischen Lagerung einer Gesteins- und/oder Bodenprobe
  • • mindestens einen ersten und einen zweiten Sensor für eine chemisch-physikalische Analyse
  • • Drei-Achsen-Führungseinheit für den ersten Sensor
  • • Drei-Achsen-Führungseinheit für den zweiten Sensor
  • • Steuerung, die geeignet ist, die erste und zweite jeweils sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse messpositionsbezogen miteinander in Korrelation zu bringen
  • • Speichereinheit, die geeignet ist, eine laterale Messposition und/oder eine laterale Messpositionsänderung und/oder einen messpositionsbezogenen Abstand der Sensoren relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe und/oder eine Messauflösung der Sensoren zu speichern
  • • Darstellungseinheit, vorzugsweise Monitor, zur visuellen Anzeige von messpositionsbezogenen Ergebnissen
The invention relates to a mobile analysis system with which a method for analyzing heterogeneous rock and/or soil samples can be carried out. The mobile analysis system includes:
  • • Recording for static storage of a rock and/or soil sample
  • • at least one first and one second sensor for a chemical-physical analysis
  • • Three-axis guide unit for the first sensor
  • • Three-axis guide unit for the second sensor
  • • Control that is suitable for correlating the first and second sensor-supported chemical-physical analysis with one another in relation to the measurement position
  • • Storage unit that is suitable for a lateral measurement position and / or a lateral change in measurement position and / or a measurement position related distance of the sensors relative to the rock and / or soil sample and / or to store a measurement resolution of the sensors
  • • Display unit, preferably a monitor, for the visual display of measurement position-related results

Die Steuerung ist mit jeder Drei-Achsen-Führungseinheit, jedem Sensor, der Speichereinheit und/oder der Darstellungseinheit signaltechnisch verbunden. Es ist selbstverständlich denkbar, dass die Speichereinheit direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung der Steuerung, mit der Drei-Achsen-Führungseinheit und/oder den Sensoren signaltechnisch verbunden ist.The controller is signal-connected to each three-axis guide unit, each sensor, the memory unit and/or the display unit. It is of course conceivable for the memory unit to be connected directly, ie without the interposition of the controller, to the three-axis guide unit and/or the sensors in terms of signals.

Mittels der Drei-Achsen-Führungseinheit wird eine genaue Wiederholung einer Fahrroute eines Sensors durch denselben oder einen anderen Sensor sichergestellt. Mit anderen Worten kann die laterale Messpositionsänderung eines ersten Sensors durch diesen oder einen zweiten Sensor wiederholt werden.By means of the three-axis guide unit, an exact repetition of a driving route of a sensor is ensured by the same or another sensor. In other words, the lateral measurement position change of a first sensor can be repeated by this or a second sensor.

In vorteilhafter Weise ist einer der Sensoren für eine chemisch-physikalische Analyse ein XRF-Sensor oder ein RAMAN-Sensor oder ein LIBS-Sensor.One of the sensors for a chemical-physical analysis is advantageously an XRF sensor or a RAMAN sensor or a LIBS sensor.

Selbstverständlich ist es denkbar, dass mehrere XRF-Sensoren und/oder RAMAN-Sensoren und/oder LIBS-Sensoren verwendet werden können.It is of course conceivable that multiple XRF sensors and/or RAMAN sensors and/or LIBS sensors can be used.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass das mobile Analysesystem einen RGB-3D-Sensor und/oder einen HSI-Sensor umfasst.Provision can advantageously be made for the mobile analysis system to comprise an RGB 3D sensor and/or an HSI sensor.

Der RGB-3D-Sensor und/oder der HSI-Sensor sind an der Drei-Achsen-Führungseinheit für den ersten Sensor oder an der Drei-Achsen-Führungseinheit für den zweiten Sensor oder an einer davon unabhängigen Drei-Achsen-Führungseinheit angeordnet.The RGB 3D sensor and/or the HSI sensor are arranged on the three-axis guide unit for the first sensor or on the three-axis guide unit for the second sensor or on a three-axis guide unit that is independent of it.

In konstruktiv einfacher Weise sind alle Sensoren, insbesondere für jede chemisch-physikalische Analyse und/oder jede optische Analyse, an einer Drei-Achsen-Führungseinheit angeordnet.All sensors, in particular for each chemical-physical analysis and/or each optical analysis, are arranged on a three-axis guide unit in a structurally simple manner.

Es ist jedoch auch denkbar, dass alle Sensoren für jede chemisch-physikalische Analyse an einer Drei-Achsen-Führungseinheit und alle Sensoren für jede optische Analyse an einer weiteren Drei-Achsen-Führungseinheit angeordnet sind.However, it is also conceivable that all sensors for each chemical-physical analysis are arranged on a three-axis guide unit and all sensors for each optical analysis on a further three-axis guide unit.

Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der

  • 1 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens mit XRF-Sensor, RAMAN-Sensor und RGB-3D-Sensor,
  • 2 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor, RAMAN-Sensor, LIBS-Sensor und RGB-3D-Sensor,
  • 3 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor, RAMAN-Sensor, HSI-Sensor und RGB-3D-Sensor,
  • 4 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor, RAMAN-Sensor, LIBS-Sensor, HSI-Sensor und RGB-3D-Sensor,
  • 5 eine schematische Darstellung eines mobilen Analysesystems und
  • 6 eine schematische Darstellung eines Bohrkerns zeigt.
Further details of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing
  • 1 a step-by-step plan for the schematic sequence of an embodiment of a method with XRF sensor, RAMAN sensor and RGB 3D sensor,
  • 2 a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor, RAMAN sensor, LIBS sensor and RGB 3D sensor,
  • 3 a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor, RAMAN sensor, HSI sensor and RGB 3D sensor,
  • 4 a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor, RAMAN sensor, LIBS sensor, HSI sensor and RGB 3D sensor,
  • 5 a schematic representation of a mobile analysis system and
  • 6 shows a schematic representation of a drill core.

Die 1 zeigt einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor 20, RAMAN-Sensor 21 und RGB-3D-Sensor 24.

  • Schritt I: Ermittlung von Position und Ausrichtung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung einer lateralen Messposition LM und einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt II: Ermittlung der Oberflächengeometrie der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung eines messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt III: Durchführung der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels des XRF-Sensors 20;
  • Schritt III-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt III-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 während der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt IV: Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 in lokale Abschnitte 101 auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt V: Bestimmung einer lateralen Messposition LM, einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ und eines messpositionsbezogenen Abstands A des RAMAN-Sensors 21 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 und einer Messauflösung MA des RAMAN-Sensors 21 für den jeweiligen lokalen Abschnitt 101;
  • Schritt VI: Durchführung der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels des RAMAN-Sensors 21;
  • Schritt VI-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VII: Miteinander-in-Korrelation-bringen der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt VIII: Visuelle Anzeige der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Darstellungseinheit 50.
The 1 shows a step-by-step plan for the schematic sequence of an embodiment of the method with XRF sensor 20, RAMAN sensor 21 and RGB 3D sensor 24.
  • Step I: Determining the position and alignment of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a lateral measurement position LM and a lateral change in measurement position LMÄ of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step II: determining the surface geometry of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step III: carrying out the first chemical-physical analysis using the XRF sensor 20;
  • Step III-A: Storage of the measurement position-related results of the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) by means of the storage unit 60;
  • Step III-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 during the first chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step IV: Segmentation of the rock and/or soil sample 100 into local sections 101 on the basis of measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) using the controller 30;
  • Step V: determination of a lateral measurement position LM, a lateral measurement position change LMÄ and a measurement position-related distance A of the RAMAN sensor 21 relative to the rock and/or soil sample 100 and a measurement resolution MA of the RAMAN sensor 21 for the respective local section 101;
  • Step VI: carrying out the second chemical-physical analysis using the RAMAN sensor 21;
  • Step VI-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) by means of the storage unit 60;
  • Step VII: Correlating the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) using the controller 30;
  • Step VIII: Visual display of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) using the display unit 50.

Die 2 zeigt einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor 20, RAMAN-Sensor 21, LIBS-Sensor 22 und RGB-3D-Sensor 24.

  • Schritt I: Ermittlung von Position und Ausrichtung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung einer lateralen Messposition LM und einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt II: Ermittlung der Oberflächengeometrie der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung eines messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt III: Durchführung der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels des XRF-Sensors 20;
  • Schritt III-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt III-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 während der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt IV: Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 in lokale Abschnitte 101 auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt V: Bestimmung einer lateralen Messposition MA, einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ und eines messpositionsbezogenen Abstands A jeweils des RAMAN-Sensors 21 und des LIBS-Sensors 22 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 und einer Messauflösung MA jeweils des RAMAN-Sensors 21 und des LIBS-Sensors 22 für den jeweiligen lokalen Abschnitt 101;
  • Schritt VI: Durchführung der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels des RAMAN-Sensors 21;
  • Schritt VI-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VII: Durchführung der dritten chemisch-physikalischen Analyse mittels des LIBS-Sensors 22;
  • Schritt VII-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VIII: Miteinander-in-Korrelation-bringen der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) und der dritten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt IX: Visuelle Anzeige der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) und der dritten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Darstellungseinheit 50.
The 2 shows a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor 20, RAMAN sensor 21, LIBS sensor 22 and RGB 3D sensor 24.
  • Step I: Determining the position and alignment of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a lateral measurement position LM and a lateral change in measurement position LMÄ of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step II: determining the surface geometry of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step III: carrying out the first chemical-physical analysis using the XRF sensor 20;
  • Step III-A: Storage of the measurement position-related results of the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) by means of the storage unit 60;
  • Step III-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 during the first chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step IV: Segmentation of the rock and/or soil sample 100 into local sections 101 on the basis of measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) using the controller 30;
  • Step V: Determination of a lateral measurement position MA, a lateral measurement position change LMÄ and a measurement position-related distance A of the RAMAN sensor 21 and the LIBS sensor 22 relative to the rock and/or soil sample 100 and a measurement resolution MA of the RAMAN sensor 21 and the LIBS sensor 22 for the respective local section 101;
  • Step VI: carrying out the second chemical-physical analysis using the RAMAN sensor 21;
  • Step VI-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) by means of the storage unit 60;
  • Step VII: carrying out the third chemical-physical analysis using the LIBS sensor 22;
  • Step VII-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) by means of the storage unit 60;
  • Step VIII: Correlation of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) and the third chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) by the controller 30;
  • Step IX: Visual display of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) and the third chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) using the display unit 50

Die 3 zeigt einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor 20, RAMAN-Sensor 21, HSI-Sensor 23 und RGB-3D-Sensor 24.

  • Schritt I: Ermittlung von Position und Ausrichtung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung einer lateralen Messposition LM und einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt II: Ermittlung der Oberflächengeometrie der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung eines messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt III: Durchführung der ersten optischen Analyse mittels des HSI-Sensors 23;
  • Schritt III-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten optischen Analyse (HSI-Sensor 23) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt III-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des HSI-Sensors 23 während der ersten optischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt IV: Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 in lokale Abschnitte 101 auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus der ersten optischen Analyse (HSI-Sensor 23) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt V: Bestimmung einer lateralen Messposition LM, einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ und eines messpositionsbezogenen Abstands A jeweils des XRF-Sensors 20 und des RAMAN-Sensors 21 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 und einer Messauflösung MA jeweils des XRF-Sensors 20 und des RAMAN-Sensors 21 für den jeweiligen lokalen Abschnitt 101;
  • Schritt VI: Durchführung der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels des XRF-Sensors 20;
  • Schritt VI-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt Vl-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 während der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VII: Durchführung der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels des RAMAN-Sensors 21;
  • Schritt VII-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt Vll-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des RAMAN-Sensors 21 während der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VIII: Miteinander-in-Korrelation-bringen der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt IX: Visuelle Anzeige der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Darstellungseinheit 50.
The 3 shows a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor 20, RAMAN sensor 21, HSI sensor 23 and RGB 3D sensor 24.
  • Step I: Determining the position and alignment of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a lateral measurement position LM and a lateral change in measurement position LMÄ of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step II: determining the surface geometry of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step III: performing the first optical analysis using the HSI sensor 23;
  • Step III-A: storage of the measurement position-related results of the first optical analysis (HSI sensor 23) by means of the storage unit 60;
  • Step III-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the HSI sensor 23 during the first optical analysis using the storage unit 60;
  • Step IV: Segmentation of the rock and/or soil sample 100 into local sections 101 on the basis of measurement position-related results from the first optical analysis (HSI sensor 23) using the controller 30;
  • Step V: Determination of a lateral measurement position LM, a lateral measurement position change LMÄ and a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 and the RAMAN sensor 21 relative to the rock and/or soil sample 100 and a measurement resolution MA of the XRF sensor 20 and the RAMAN sensor 21 for the respective local section 101;
  • Step VI: carrying out the first chemical-physical analysis using the XRF sensor 20;
  • Step VI-A: storage of the measurement position-related results of the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) by means of the storage unit 60;
  • Step VI-B: storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 during the first chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step VII: carrying out the second chemical-physical analysis using the RAMAN sensor 21;
  • Step VII-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) by means of the storage unit 60;
  • Step VII-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the RAMAN sensor 21 during the second chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step VIII: Correlating the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) using the controller 30;
  • Step IX: Visual display of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) using the display unit 50.

Die 4 zeigt einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mit XRF-Sensor 20, RAMAN-Sensor 21, LIBS-Sensor 22, HSI-Sensor 23 und RGB-3D-Sensor 24.

  • Schritt I: Ermittlung von Position und Ausrichtung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung einer lateralen Messposition LM und einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt II: Ermittlung der Oberflächengeometrie der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels des RGB-3D-Sensors 24 und Bestimmung eines messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 mittels der Steuerung 30;
  • Schritt III: Durchführung der ersten optischen Analyse mittels des HSI-Sensors 23;
  • Schritt III-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten optischen Analyse (HSI-Sensor 23) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt III-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des HSI-Sensors 23 während der ersten optischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt IV: Segmentierung der Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 in lokale Abschnitte 101 auf Basis messpositionsbezogener Ergebnisse aus der ersten optischen Analyse (HSI-Sensor 23) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt V: Bestimmung einer lateralen Messposition LM, einer lateralen Messpositionsänderung LMÄ und eines messpositionsbezogenen Abstands A jeweils des XRF-Sensors 20 und des RAMAN-Sensors 21 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 und einer Messauflösung MA jeweils des XRF-Sensors 20 und des RAMAN-Sensors 21 für den jeweiligen lokalen Abschnitt 101;
  • Schritt VI: Durchführung der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels des XRF-Sensors 20;
  • Schritt VI-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt Vl-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des XRF-Sensors 20 während der ersten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VII: Durchführung der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels des RAMAN-Sensors 21;
  • Schritt VII-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt Vll-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des RAMAN-Sensors 21 während der zweiten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VIII: Durchführung der dritten chemisch-physikalischen Analyse mittels des LIBS-Sensors 22;
  • Schritt VI II-A: Speicherung der messpositionsbezogenen Ergebnisse der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt VIII-B: Speicherung der Messauflösung MA, der lateralen Messposition LM, der lateralen Messpositionsänderung LMÄ und des messpositionsbezogenen Abstands A des LIBS-Sensors 22 während der dritten chemisch-physikalischen Analyse mittels der Speichereinheit 60;
  • Schritt IX: Miteinander-in-Korrelation-bringen der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) und der dritten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Steuerung 30;
  • Schritt X: Visuelle Anzeige der messpositionsbezogenen Ergebnisse aus der ersten chemisch-physikalischen Analyse (XRF-Sensor 20) und der zweiten chemisch-physikalischen Analyse (RAMAN-Sensor 21) und der dritten chemisch-physikalischen Analyse (LIBS-Sensor 22) mittels der Darstellungseinheit 50.
The 4 shows a step-by-step plan for the schematic sequence of a further embodiment of the method with XRF sensor 20, RAMAN sensor 21, LIBS sensor 22, HSI sensor 23 and RGB 3D sensor 24.
  • Step I: Determining the position and alignment of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a lateral measurement position LM and a lateral change in measurement position LMÄ of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step II: determining the surface geometry of the rock and/or soil sample 100 using the RGB 3D sensor 24 and determining a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 relative to the rock and/or soil sample 100 using the controller 30;
  • Step III: performing the first optical analysis using the HSI sensor 23;
  • Step III-A: storage of the measurement position-related results of the first optical analysis (HSI sensor 23) by means of the storage unit 60;
  • Step III-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the mes position-related distance A of the HSI sensor 23 during the first optical analysis by means of the storage unit 60;
  • Step IV: Segmentation of the rock and/or soil sample 100 into local sections 101 on the basis of measurement position-related results from the first optical analysis (HSI sensor 23) using the controller 30;
  • Step V: Determination of a lateral measurement position LM, a lateral measurement position change LMÄ and a measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 and the RAMAN sensor 21 relative to the rock and/or soil sample 100 and a measurement resolution MA of the XRF sensor 20 and the RAMAN sensor 21 for the respective local section 101;
  • Step VI: carrying out the first chemical-physical analysis using the XRF sensor 20;
  • Step VI-A: storage of the measurement position-related results of the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) by means of the storage unit 60;
  • Step VI-B: storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the XRF sensor 20 during the first chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step VII: carrying out the second chemical-physical analysis using the RAMAN sensor 21;
  • Step VII-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) by means of the storage unit 60;
  • Step VII-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the RAMAN sensor 21 during the second chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step VIII: Carrying out the third chemical-physical analysis using the LIBS sensor 22;
  • Step VI II-A: storage of the measurement position-related results of the second chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) by means of the storage unit 60;
  • Step VIII-B: Storage of the measurement resolution MA, the lateral measurement position LM, the lateral measurement position change LMÄ and the measurement position-related distance A of the LIBS sensor 22 during the third chemical-physical analysis using the storage unit 60;
  • Step IX: Correlation of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) and the third chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) by the controller 30;
  • Step X: Visual display of the measurement position-related results from the first chemical-physical analysis (XRF sensor 20) and the second chemical-physical analysis (RAMAN sensor 21) and the third chemical-physical analysis (LIBS sensor 22) using the display unit 50

Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Analysesystems 1. Mit dem gezeigten mobilen Analysesystem ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Analyse von heterogenen Gesteins- und/oder Bodenproben 100 durchführbar.The 5 shows a schematic representation of a mobile analysis system 1. The method according to the invention for the analysis of heterogeneous rock and/or soil samples 100 can be carried out with the mobile analysis system shown.

Das Analysesystem umfasst einen XRF-Sensor 20, einen RAMAN-Sensor 21, einen LIBS-Sensor 22, einen HSI-Sensor 23 und einen RGB-3D-Sensor 24. Die Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 sind an einer Drei-Achsen-Führungseinheit 4 befestigt und somit mittels der Drei-Achsen-Führungseinheit 4 verfahrbar. Hierzu weist die Drei-Achsen-Führungseinheit 4 eine Querführung 4a zum Verfahren der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 entlang einer ersten Achse X, eine Längsführung 4b zum Verfahren der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 entlang einer zweiten Achse Y sowie eine Vertikalführung 4c zum Verfahren der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 entlang einer dritten Achse Z auf. Mittels der Querführung 4a und Längsführung 4b kann jeweils eine laterale Messposition LM und eine laterale Messpositionsänderung LMÄ eingestellt werden. Mittels der Vertikalführung 4c kann jeweils ein messpositionsbezogener Abstand A eingestellt werden. Aufgrund der Drei-Achsen-Führungseinheit ist es beispielsweise auch möglich, die laterale Messpositionsänderung LMÄ eines ersten Sensors 20, 21, 22, 23, 24 durch diesen oder einen zweiten Sensor 20, 21, 22, 23, 24 zu wiederholen.The analysis system includes an XRF sensor 20, a RAMAN sensor 21, a LIBS sensor 22, an HSI sensor 23 and an RGB 3D sensor 24. The sensors 20, 21, 22, 23, 24 are in a three -Axis guide unit 4 is attached and can thus be moved by means of the three-axis guide unit 4. For this purpose, the three-axis guide unit 4 has a transverse guide 4a for moving the sensors 20, 21, 22, 23, 24 along a first axis X, a longitudinal guide 4b for moving the sensors 20, 21, 22, 23, 24 along a second Y axis and a vertical guide 4c for moving the sensors 20, 21, 22, 23, 24 along a third Z axis. A lateral measurement position LM and a lateral change in measurement position LMÄ can be set by means of the transverse guide 4a and longitudinal guide 4b. A measurement position-related distance A can be set by means of the vertical guide 4c. Due to the three-axis guide unit, it is also possible, for example, to repeat the lateral measurement position change LMÄ of a first sensor 20, 21, 22, 23, 24 by this or a second sensor 20, 21, 22, 23, 24.

Die Steuerung 30 ist mit der Drei-Achsen-Führungseinheit 4, jedem Sensor 20, 21, 22, 23, 24, der Speichereinheit 60 und der Darstellungseinheit 50 mittels Signalverbindungen 40 signaltechnisch verbunden. Zudem ist die Speichereinheit 60 direkt, das heißt ohne Zwischenschaltung der Steuerung 30, mit der Drei-Achsen-Führungseinheit 4 und den Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 mittels Signalverbindungen 40 signaltechnisch verbunden.The controller 30 is connected to the three-axis guide unit 4, each sensor 20, 21, 22, 23, 24, the memory unit 60 and the display unit 50 by means of signal connections 40 in terms of signals. In addition, the memory unit 60 is direct, that is, without the interposition of the controller 30, with the three-axis guide unit 4 and the Sensors 20, 21, 22, 23, 24 are connected in terms of signaling by means of signal connections 40.

Mittels der Steuerung 30 werden die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus den sensorgestützten chemisch-physikalischen Analysen messpositionsbezogen miteinander in Korrelation gebracht.The control 30 is used to correlate the measurement position-related results from the sensor-assisted chemical-physical analyzes with one another in relation to the measurement position.

Mittels der Speichereinheit 60 werden die jeweilige laterale Messposition LM und jeweilige laterale Messpositionsänderung LMÄ und der jeweilige messpositionsbezogenen Abstand A der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 relativ zur Gesteins- und/oder
Bodenprobe 100 und eine Messauflösung MA der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 gespeichert.The respective lateral measurement position LM and respective lateral measurement position change LMÄ and the respective measurement position-related distance A of the sensors 20, 21, 22, 23, 24 relative to the rock and/or
Soil sample 100 and a measurement resolution MA of the sensors 20, 21, 22, 23, 24 are stored.

Mittels der als Monitor ausgebildeten Darstellungseinheit 50 werden die messpositionsbezogenen Ergebnisse aus den sensorgestützten chemisch-physikalischen und/oder sensorgestützten optischen Analysen visuell dargestellt.The measurement position-related results from the sensor-based chemical-physical and/or sensor-based optical analyzes are displayed visually by means of the display unit 50 designed as a monitor.

Die Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 ist während der sensorgestützten chemisch-physikalischen und/oder sensorgestützten optischen Analyse(n) mittels der an dem Messtisch 3 angeordneten Aufnahme 3a statisch gelagert.The rock and/or soil sample 100 is statically supported during the sensor-based chemical-physical and/or sensor-based optical analysis(s) by means of the mount 3a arranged on the measuring table 3 .

Die 6 zeigt eine schematische Darstellung einer als Bohrkern ausgebildeten Gesteins- und/oder Bodenprobe 100. Die Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 ist in lokale Abschnitte 101 segmentiert.The 6 shows a schematic representation of a rock and/or soil sample 100 designed as a drill core. The rock and/or soil sample 100 is segmented into local sections 101 .

Für die lokalen Abschnitte 101 sind jeweils unterschiedliche laterale Messpositionen LM und laterale Messpositionsänderungen LMÄ und messpositionsbezogene Abstände A der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe 100 und unterschiedliche Messauflösungen MA der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24 bestimmt worden.For the local sections 101, there are different lateral measurement positions LM and lateral measurement position changes LMÄ and measurement position-related distances A of the sensors 20, 21, 22, 23, 24 relative to the rock and/or soil sample 100 and different measurement resolutions MA of the sensors 20, 21, 22 , 23, 24 have been determined.

BezugszeichenlisteReference List

11
Mobiles AnalysesystemMobile analysis system
22
Vertikalträgervertical beam
33
Messtischmeasuring table
3a3a
AufnahmeRecording
44
Drei-Achsen-FührungseinheitThree-axis guide unit
4a4a
Querführunglateral guidance
4b4b
Längsführunglongitudinal guide
4c4c
Vertikalführungvertical guidance
2020
XRF-SensorXRF sensor
2121
RAMAN-SensorRAMAN sensor
2222
LIBS-SensorLIBS sensor
2323
HSI-SensorHSI sensor
2424
RGB-3D-SensorRGB 3D sensor
3030
Steuerungsteering
4040
Signalverbindungsignal connection
5050
Darstellungseinheitdisplay unit
6060
Speichereinheitstorage unit
100100
Gesteins- und/oder BodenprobeRock and/or soil sample
101101
Lokaler Abschnitt der Gesteins- und/oder BodenprobeLocal section of rock and/or soil sample
AA
messpositionsbezogener Abstandmeasurement position related distance
LMLM
Laterale MesspositionLateral measurement position
LMÄLMÄ
Laterale MesspositionsänderungLateral measurement position change
MAMA
Messauflösungmeasurement resolution
XX
Erste Achsefirst axis
YY
Zweite Achsesecond axis
ZZ
Dritte Achsethird axis

Claims (4)

Mobiles Analysesystem (1), mit welchem ein Verfahren zur Analyse von heterogenen Gesteins- und/oder Bodenproben (100) durchführbar ist, umfassend: • Eine Aufnahme (3a) zur statischen Lagerung einer Gesteins- und/oder Bodenprobe (100) • mindestens einen ersten und einen zweiten Sensor (20, 21, 22) für eine chemisch-physikalische Analyse • eine erste Drei-Achsen-Führungseinheit (4) für den ersten Sensor (20, 21, 22) • eine zweite Drei-Achsen-Führungseinheit (4) für den zweiten Sensor (20, 21, 22) • eine Steuerung (30), die geeignet ist, die erste und zweite jeweils sensorgestützte chemisch-physikalische Analyse messpositionsbezogen miteinander in Korrelation zu bringen • eine Speichereinheit (60), die geeignet ist, eine laterale Messposition (LM) und/oder eine laterale Messpositionsänderung (LMÄ) und/oder einen messpositionsbezogenen Abstand (A) der Sensoren (20, 21, 22, 23, 24) relativ zur Gesteins- und/oder Bodenprobe (100) und/oder eine Messauflösung (MA) der Sensoren (20, 21, 22, 23, 24) zu speichern • eine Darstellungseinheit (50), vorzugsweise Monitor, zur visuellen Anzeige von messpositionsbezogenen ErgebnissenMobile analysis system (1) with which a method for analyzing heterogeneous rock and/or soil samples (100) can be carried out, comprising: • A recording (3a) for the static storage of a rock and/or soil sample (100) • at least one first and one second sensor (20, 21, 22) for a chemical-physical analysis • a first three-axis guide unit (4) for the first sensor (20, 21, 22) • a second three-axis guide unit (4) for the second sensor (20, 21, 22) • a controller (30) which is suitable for correlating the first and second sensor-assisted chemical-physical analysis with one another in relation to the measurement position • a storage unit (60) which is suitable for storing a lateral measurement position (LM) and/or a lateral measurement position change (LMÄ) and/or a measurement position-related distance (A) of the sensors (20, 21, 22, 23, 24) relative to the store a rock and/or soil sample (100) and/or a measurement resolution (MA) of the sensors (20, 21, 22, 23, 24). • a display unit (50), preferably a monitor, for the visual display of measurement position-related results Analysesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Sensoren für eine chemisch-physikalische Analyse ein XRF-Sensor (20) oder ein RAMAN-Sensor (21) oder ein LIBS-Sensor (22) ist.Analysis system (1) according to claim 1 , characterized in that one of the sensors for a chemical-physical analysis is an XRF sensor (20) or a RAMAN sensor (21) or a LIBS sensor (22). Analysesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen RGB-3D-Sensor (24) und/oder einen HSI-Sensor (23) umfasst.Analysis system (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that it comprises an RGB 3D sensor (24) and/or an HSI sensor (23). Analysesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sensoren (20, 21, 22, 23, 24) an einer Drei-Achsen-Führungseinheit (4) angeordnet sind.Analysis system (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that all sensors (20, 21, 22, 23, 24) are arranged on a three-axis guide unit (4).
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