一种用于岩屑自动检测的系统及方法与流程

本发明涉及岩屑录井技术领域，尤其涉及一种用于岩屑自动检测的系统及方法。

背景技术：

现有技术中，录井现场实时识别岩屑主要是靠人工方法，即定时从泥浆中捞取钻井所带出来的岩屑样品，洗净烘干后靠地质工作人员镜下肉眼判断，这种传统的岩屑录井方法具有人工主观性，并且随着钻井工艺的迅速发展，钻井速度越来越快，岩屑颗粒越来越细，导致人工识别效率无法满足新形势下的录井要求。也正因如此，岩屑成像技术近年开始在国内录井界逐渐兴起。目前国内的岩屑数字化图像录井技术多数处于类似数码照相层面，无论从成像质量，还是图像的处理应用方面都处在原始起步阶段，关键技术没有取得突破性进展，满足不了岩屑录井的数字化应用需求，因此迫切需要研发一种岩屑高保真、高清晰度自动成像的扫描装置及方法，来满足岩屑录井宏观观察和微观分析的需求。

中国专利cn201826835u和cn201522431u均公开了岩屑图像采集装置，包括光源与载物台等设计，形成了专业的图像采集设备，结合高分辨摄像头/相机在白光和荧光光源照射下可以较好的反馈岩屑表面情况，但是上述技术方案自动化程度不高，缺少干湿判断环节，这就增加了检测、分析的人工工作量，而且传统相机及光源并不能提供很好的分辨率及高效的判别速度。中国专利cn110208223a公开了一种地质录井岩屑传动分析装置，包括岩屑放置台、灯箱，所述灯箱通过移动组件运行在岩屑放置台上方；所述岩屑放置台包括传动台、无荧光硬布，所述无荧光硬布为一传动带，首尾相接缠绕在传动台上，所述无荧光硬布边缘开设传动孔，该传动孔与传动齿轮相啮合，传动齿轮再连接电机的输出轴；所述传动台底面安装有用来擦掉无荧光硬布上岩屑的清砂板。上述技术方案采用了传送带的运输方式，提升了部分自动化水平，减少了一部分人工，但是并没有解决干湿料分选的问题。同理，此类情况还存在于中国专利cn209416925u的技术方案中。中国专利cn110873705a采用的是荧光配合电镜扫描的方式，并结合升降机构提升了图像采集精度及图像信息含量，但是该种方法依然没解决自动化的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于岩屑自动检测的系统及方法，能够解决上述问题。

为此目的，本发明由如下技术方案实施。

一种用于岩屑自动检测的系统，主要包括：图像采集单元、分拣机构、振动盘、传输机构、plc控制器；所述传输机构还包括第一传输机构、第二传输机构；

所述第一、第二传输机构上方分别架设有所述图像采集单元；所述第一传输机构的出料端与所述分拣机构的进料端搭接；所述分拣机构的出料端与所述振动盘的进料口搭接，所述振动盘的出料口与所述第二传输机构的进料端搭接；所述传输机构均采用皮带输送方式；

所述图像采集单元包括光源、智能相机，所述智能相机内置有图像识别算法，并与所述plc控制器连接；

所述plc控制器还连接所述传输机构、分拣机构、振动盘。

进一步，所述光源为穹顶光源，内置多个高亮led，所述高亮led亮度大于24流明，显色指数大于95ra；所述高亮led包含白光led和紫外光led；在单一光源内，所述白光led和紫外光led呈间隔分布；所述光源上方架设有所述智能相机，所述穹顶光源顶部开口与所述智能相机的镜头相对设置。

更进一步，所述传输结构的皮带颜色为蓝色。

更进一步，所述系统还包括遮光罩，所述遮光罩位于所述系统外侧，将检测区域与外界光线隔开。

进一步，所述分拣机构为盘式分拣机构，上部为圆盘状，且底面设有斜面；所述分拣机构下部连接转动电机；所述振动盘为超声振动盘。

进一步，所述第二传输机构的进料端安装有条形毛刷，所述条形毛刷位于所述振动盘的出料口下游处，条形毛刷端部与皮带上表面留有间隙。

进一步，所述分拣机构一侧的下方，放置有湿料回收箱；所述系统还包括显示器、按钮、减震机构、移动机构；所述plc与所述显示器、按钮连接。

更进一步，所述减震机构为支腿结构，且自下而上串接有防震脚环、阻尼减震器；所述减震机构分布于所述系统底部的边角处；所述移动机构为至少3个万向轮，且分散安装于所述系统底部。

另一方面，本发明还提供一种基于岩屑自动检测系统的检测方法，具体检测步骤如下：

s1、启动装置，将岩屑倾倒于第一传输机构上，岩屑随皮带移动至所述第一传输机构的图像采集单元下方，智能相机采集岩屑表面图像，并结合内置软件中的图像识别算法，判断当前岩屑属于干料还是湿料，并将处理结果传输至plc控制器中；

s2、当所述plc控制器收到湿料信号时，控制分拣机构转动，将下料端移至湿料回收箱上方，岩屑随皮带移动至末端，并落入所述分拣机构中，进而滑落至所述湿料回收箱中；当所述plc控制器收到干料信号时，控制分拣机构转动，使下料端移至振动盘进料口上方，岩屑随皮带移动至末端，并落入所述分拣机构中，进而滑落至所述振动盘中；

s3、岩屑经过所述振动盘后形成散开、摊平状，并从所述振动盘的出料口滑落至第二传输机构；岩屑随皮带移动至所述第二传输机构的图像采集单元下方，智能相机采集岩屑表面高清、高保真图像，通过内置图像处理算法进行图像处理，并将处理结果传输至所述plc控制器和上位机；

s4、所述上位机通过人工神经网络对岩屑图像进行检测、分析。

进一步，光源中包含白光led和紫外光led；在所述s3中，岩屑移动至图像采集区域，所述光源首先亮白光，智能相机拍照一次，并通过内置算法进行图像处理，然后所述光源再亮一次紫外光，智能相机再次拍照，并通过内置算法进行图像处理，两次处理信息一起作为岩屑的识别处理结果输出；所述系统还包括显示器、按钮，所述s3中所述plc控制器将岩屑图像处理结果显示于所述显示器上，操作人员也可通过所述按钮进行指令输入。

本发明具有如下优点：

1.本发明通过设置两个图像采集单元及分拣机构，结合智能相机的内置算法，实现了更高程度的自动化，免去了人工对干湿料的判断过程，减少了技术人员的工作强度。

2.本发明通过设置的振动盘解决了岩屑摊平的问题，免去了人工摊平的工作，增加了图像覆盖范围，并结合智能相机后期处理，提供了高保真、高还原的岩屑表面图像，增加了整体检测精度。

附图说明

图中：

图1为本发明系统图；

图2为本发明系统整机立体示意图；

图3为本发明整机正视图；

图4为本发明整机侧视图；

图5为本发明内部输送结构输送干料工位示意图；

图6为本发明内部输送结构分拣湿料工位示意图；

图7为图像采集单元结构视图；

图8为本发明方法流程图。

1-图像采集单元；2-分拣机构；3-振动盘；4-进料斗；5-遮光罩；6-显示器；7-按钮；8-电控箱；9-减震机构；10-湿料回收间；11-移动机构；12-湿料回收箱；101-智能相机；102-光源；501-开合门。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系的术语均基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图1-7，对本发明做进一步说明。

如图1所示，用于岩屑自动检测的系统，主要包括：图像采集单元1、分拣机构2、振动盘3、传输机构、plc控制器；传输机构还包括第一传输机构、第二传输机构；

结合图2-6所示，系统安装于框架上，在第一、第二传输机构上方分别架设有图像采集单元1；第一传输机构的出料端与分拣机构2的进料端搭接；分拣机构2的出料端与振动盘3的进料口搭接，振动盘3的出料口与第二传输机构的进料端搭接；传输机构均采用皮带输送方式。

如图6所示，每个图像采集单元包括光源102、智能相机101。智能相机101架设于光源102上方，且智能相机101内置有图像识别算法，并与plc控制器连接；优选地，光源102为穹顶光源，内置多个高亮led，高亮led显色指数大于95ra；高亮led包含白光led和紫外光led；在单一光源内，白光led和紫外光led呈间隔分布，穹顶光源顶部开口与智能相机101的镜头相对设置，保证相机可以通过顶部开口采集到皮带上岩屑的图像。其中，为了保证皮带不对图像采集造成影响，优选采用表面为蓝色的皮带。

优选地，为了保证外界光线不对图像采集影响，系统需要在暗处进行图像采集，为此系统还设置有遮光罩5，安装于框架上方，并在框架简单巡检、维护或维修，在遮光罩5的正面安装有翻转式开合门501。在遮光罩5的两端分别开口，左端伸出部分第一传输机构的皮带，并在上方安装进料斗4作为系统的进料端，右侧伸出部分第二传输机构的皮带，作为系统的出料端，下方放置干料回收箱。

其中，plc控制器及部分电路、电器设备、开关放置于电控箱8内，plc控制器还连接传输机构、分拣机构2、振动盘3。

优选地，结合图5、6所示，分拣机构2为盘式分拣机构，上部为圆盘状，且底面设有斜面；分拣机构2下部连接转动电机。分拣机构2一侧的下方，放置有湿料回收箱12，通过打开湿料回收间10的门即可拿出/放置湿料回收箱12。振动盘3为超声振动盘，负责将干料阵散、摊平。岩屑干料整体移动方向为图5中箭头所示方向。

优选地，如图5所示，第二传输机构的进料端安装有条形毛刷，条形毛刷位于振动盘3的出料口下游处，条形毛刷端部与皮带上表面留有间隙，当干料从振动盘3中落入第二传输机构的皮带上，随皮带运动会经过条形毛刷，并进一步摊平，保证图像采集岩屑表面的范围尽可能大(相同视野内拍摄更多的表面细节)。

系统还包括显示器6、按钮7、减震机构9、移动机构11。其中，plc与显示器6、按钮7连接，且为了方便人员站立操控，将显示器6、按钮7设置于遮光罩5的右上角处，操作人员可以通过显示器6查看处理后的岩屑图像，并通过按钮输入不仅限于暂停、急停、移动光标、确认、撤销、后退等指令。

优选地，结合图2-4所示，为了减少系统震动产生的噪音或零部件损伤，系统还于底部安装有减震机构9，具体形式为支腿结构，且自下而上串接有防震脚环、阻尼减震器。其中阻尼减震器可选空气减震器或固体减震器其中一种或两种串接；减震机构9分布于系统底部的4个边角处。进一步，为了提升系统可移动性，在底部安装了移动机构11，本实施例中优选为4个万向轮，且分散安装于系统底部，当系统需要移动时，可以旋转防震脚环，降低系统高度，当万向轮接触地面后，继续旋转一小段，使防震脚环悬空，此时可以利用四周安装的把手推动系统整机进行移动。

另一方面，本发明还提供一种基于岩屑自动检测装置的检测方法，如图8所示，具体检测步骤如下：

s1、启动装置，将岩屑倾倒于第一传输机构上，岩屑随皮带移动至第一传输机构的图像采集单元下方，智能相机采集岩屑表面图像，并结合内置软件中的图像识别算法，判断当前岩屑属于干料还是湿料，并将处理结果传输至plc控制器中；

s2、当plc控制器收到湿料信号时，控制分拣机构转动，如图6所示。使分拣机构的下料端转动至湿料回收箱上方，岩屑随皮带移动至末端，并落入分拣机构中，进而滑落至湿料回收箱中；当plc控制器收到干料信号时，控制分拣机构转动，如图5所示，使分拣机构的下料端转动至振动盘进料口上方，岩屑随皮带移动至末端，并落入分拣机构中，进而滑落至振动盘中；

s3、岩屑经过振动盘后形成散开、摊平状，并从振动盘的出料口滑落至第二传输机构；岩屑随皮带移动至第二传输机构的图像采集单元下方，智能相机采集岩屑表面高清、高保真图像，通过内置图像处理算法进行图像处理，并将处理结果传输至plc控制器和上位机；优选地，岩屑移动至图像采集区域，光源首先亮白光，智能相机拍照一次，并通过内置算法进行图像处理，然后光源再亮一次紫外光，智能相机再次拍照，并通过内置算法进行图像处理，两次处理信息一起作为岩屑的识别处理结果输出；系统还包括显示器、按钮，s3中plc控制器将岩屑图像处理结果显示于显示器上，操作人员也可通过按钮进行指令输入。

s4、上位机通过搭建的深度学习人工神经网络对岩屑图像进行检测、分析，初步判断组成成分、油气含量等参数。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。