全岩光片自动化制备方法

本发明涉及石油天然气地质勘探技术领域，特别是一种全岩光片自动化制备方法。

背景技术：

有机显微组分是烃源岩中的成烃物质。其含量和组成的差异对煤及烃源岩的性质和成烃特征均具有重要影响。前期有机显微组分定量借用煤岩学方法，采用单视域分析目估法估算。其中应用最广泛的是国际煤炭和有机岩石学委员会（iccp）1971年给出了数点法估算各有机显微组分含量的方法。该方法在显微组分鉴定的基础上，确定各种组成成分占全岩体积的百分比–通过颗粒数点的方法，“以点代面”、“以面代体”通过多达500个以上的有效点数统计，来计算各有机显微组分的含量。该方法极为耗时，工作效率极低，且受人为经验影响较大。数据结果不具有重现性，丧失了大量的有用地质信息，限制了有机岩石学方法的应用范围。中国专利文献cn110426350a提供了岩石中显微组分组成的定量方法。煤炭科学技术研究院有限公司专利文献cn111160064a采用煤岩组分识别方法，采用灰度累积频率曲线的处理以及区域划分，单色划分颗粒边缘存在很大不足。中国专利文献cn104515698a记载了一种快速磨制光片的方法，大幅提高了制作全岩光片的效率，但是对于大批量的全岩光片制备和采集仍然效率偏低，限制了地质勘探的快速发展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种全岩光片自动化制备方法，能够大幅提高全岩光片制备效率和全岩光片图片的采集速度和拼接效率。

为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种全岩光片自动化制备方法，它包括以下步骤：

s1、粉碎；

s2、过筛，获得0.5~2mm粒径岩样；

s3、在试样皿中加入uv胶；

s4、利用紫外光将uv胶固化；

s5、粗磨，将固化岩样上面端面粗磨，并使固化岩样上下端面的平行度达到要求；

s6、精磨；

s7、抛光；

s7、采集固化岩样图像；

通过以上步骤实现全岩光片制备。

优选的方案中，在步骤s3~s7采用自动生产线，它包括注胶装置、振动布料滑道、紫外光固化隧道和多个研磨工段；

注胶装置用于将uv胶注入到试样皿中；

振动布料滑道用于将过筛后的岩样散布在uv胶的表面；

紫外光固化隧道用于将试样皿中的uv胶固化；

研磨工段设有粗磨工段、精磨工段和抛光工段用于打磨和抛光固化后的岩样表面，以获得全岩光片。

优选的方案中，注胶装置、振动布料滑道、紫外光固化隧道、粗磨工段、精磨工段和抛光工段沿着输送带的上下游依次布置。

优选的方案中，在注胶装置的上游，输送带的一侧设有容器供应塔架，容器供应塔架的底部设有开口，在容器供应塔架内设有堆叠的试样皿，容器供应塔架的底部一侧设有顶推装置，用于将堆叠的试样皿中的一个顶推到输送带上。

优选的方案中，所述的试样皿内设有成型环，成型环为环状结构，成型环的底部与试样皿的内底部接触并形成密封；

成型环的内部设有拔模斜度。

优选的方案中，在紫外光固化隧道的下游还设有取样工作台，取样工作台的下游一侧还设有条码喷码器。

优选的方案中，粗磨工段的结构为：下研磨装置与上研磨装置相对布置，在下研磨装置与上研磨装置之间设有升降夹头，升降夹头与升降架连接，升降架与升降电机之间通过丝杠螺母机构连接，由升降电机驱动升降架升降，以使升降夹头在下研磨装置与上研磨装置之间往复运动；

下研磨装置与上研磨装置之间具有符合要求的表面平行度。

优选的方案中，精磨工段和抛光工段的结构为：上研磨装置下方设有升降夹头，升降夹头与升降架连接，升降架与升降电机之间通过丝杠螺母机构连接，由升降电机驱动升降架升降，以使升降夹头相对上研磨装置往复运动。

优选的方案中，在粗磨工段、精磨工段和抛光工段的一侧设有多个侧推气缸，用于将固化岩样推入粗磨工段、精磨工段或抛光工段，或者从粗磨工段、精磨工段或抛光工段取出固化岩样。

优选的方案中，还设有显微镜，显微镜的目镜设有图像采集装置，显微镜的物镜附近设有多组不同光照模式的光源，在显微镜的物镜下方设有x、y步进工作台，x、y步进工作台用于固定岩样；

在x、y步进工作台的一侧还设有条码扫描器，用于扫描岩样上的条码。

本发明提供了一种全岩光片自动化制备方法，通过采用自动化制备全岩光片的方案，大幅提高全岩光片的制作效率，尤其是能够应对大批量的全岩光片制作和图像采集，自动化扫描和拼接的方案，大幅节省岩样有机组分显微图像的采集效率，结合自动采集装置能够大幅提高采集效率。12h能够采集500~800块全岩光片试样。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中岩样采集流程图。

图2为本发明的制备岩样的结构示意图。

图3为本发明中粗磨工段的结构示意图。

图4为本发明中精磨工段和抛光工段的结构示意图。

图5为本发明中显微镜采集装置的结构示意图。

图6为本发明中试样皿的结构示意图。

图中，x、y步进工作台1，岩样2，第一光源3，第二光源4，图像采集装置5，计算机6，显微镜7，容器供应塔架8，试样皿9，成型环10，输送带11，注胶装置12，分级筛13，弃料滑道14，振动布料滑道15，布料传感器16，紫外光固化隧道17，固化岩样18，第一检测传感器19，粗磨工段20，监视屏21，第二检测传感器22，精磨工段23，第三检测传感器24，抛光工段25，侧推气缸26，夹取机械爪261，下研磨装置27，升降电机28，升降架29，上研磨装置30，升降夹头31，摄像头32，条码扫描器33，取样工作台34，条码喷码器35。

具体实施方式

实施例1：

如图1~4中，一种全岩光片自动化制备方法，它包括以下步骤：

s1、粉碎；

s2、过筛，获得0.5~2mm粒径岩样；

s3、在试样皿9中加入uv胶；

s4、利用紫外光将uv胶固化；

s5、粗磨，将固化岩样18上面端面粗磨，并使固化岩样18上下端面的平行度达到要求；

s6、精磨；

s7、抛光；

s7、采集固化岩样18图像；

通过以上步骤实现全岩光片制备。

优选的方案中，在步骤s3~s7采用自动生产线，它包括注胶装置12、振动布料滑道15、紫外光固化隧道17和多个研磨工段；

注胶装置12用于将uv胶注入到试样皿9中；

振动布料滑道15用于将过筛后的岩样散布在uv胶的表面；

紫外光固化隧道17用于将试样皿9中的uv胶固化；

研磨工段设有粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25用于打磨和抛光固化后的岩样表面，以获得全岩光片。

优选的方案如图2中，注胶装置12、振动布料滑道15、紫外光固化隧道17、粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25沿着输送带11的上下游依次布置。本例中的上下游，是指试样皿9或固化岩样18在输送带11上的运动方向。在粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25的上游还分别设有检测传感器，优选的，检测传感器采用光电传感器，用于检测经过的固化岩样18，以便于根据固化岩样18的位置，以侧推气缸26将固化岩样18推入到相应的工段。优选的，每个工段设有多个工位，以便于同时打磨多个固化岩样18。粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25的加工能力高于其他工段。以避免拥堵。

优选的方案中，在注胶装置12的上游，输送带11的一侧设有容器供应塔架8，容器供应塔架8的底部设有开口，在容器供应塔架8内设有堆叠的试样皿9，容器供应塔架8的底部一侧设有顶推装置，用于将堆叠的试样皿9中的一个顶推到输送带11上。

优选的方案如图6中，所述的试样皿9内设有成型环10，成型环10为环状结构，优选的采用透明材质，成型环10的底部与试样皿9的内底部接触并形成密封；本例中，在试样皿9的底部设有浅槽，采用cnc精密加工，成型环10采用玻璃材质，在试样皿9内喷涂有脱模剂。成型环10的内部设有拔模斜度。本例中的拔模斜度为5°。即成型环10的内圈底部直径较小，顶部直径较大，便于取出固化岩样18。

优选的方案如图2中，在紫外光固化隧道17的下游还设有取样工作台34，取样工作台34的下游一侧还设有条码喷码器35。采用激光喷码在固化岩样18上喷上条码。可选的，也可以用不干胶粘贴流水号的条码。

优选的方案如图3中，粗磨工段20的结构为：下研磨装置27与上研磨装置30相对布置，在下研磨装置27与上研磨装置30之间设有升降夹头31，升降夹头31与升降架29连接，升降架29与升降电机28之间通过丝杠螺母机构连接，由升降电机28驱动升降架29升降，以使升降夹头31在下研磨装置27与上研磨装置30之间往复运动。升降夹头31设有可沿径向伸缩的夹爪，本例中升降夹头31采用电磁夹爪，为外购件，用于夹紧固化岩样18的侧壁。

优选的方案中，下研磨装置27与上研磨装置30之间具有达到设计要求的表面平行度。由此结构，以使固化岩样18的上下表面保持平行。

优选的方案如图4中，精磨工段23和抛光工段25的结构为：上研磨装置30下方设有升降夹头31，升降夹头31与升降架29连接，升降架29与升降电机28之间通过丝杠螺母机构连接，由升降电机28驱动升降架29升降，以使升降夹头31相对上研磨装置30往复运动。

优选的方案如图3、4中，在粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25的一侧设有多个侧推气缸26，优选的在侧推气缸26的活塞杆端头设有夹取机械爪261，夹取机械爪261采用电磁式机械爪，用于将固化岩样18推入粗磨工段20、精磨工段23或抛光工段25，或者从粗磨工段20、精磨工段23或抛光工段25取出固化岩样18。侧推气缸26与在粗磨工段20、精磨工段23和抛光工段25中的各个工位对应。

优选的方案中，还设有显微镜7，显微镜7的目镜设有图像采集装置5，显微镜7的物镜附近设有多组不同光照模式的光源，在显微镜7的物镜下方设有x、y步进工作台1，x、y步进工作台1用于固定岩样2；

在x、y步进工作台1的一侧还设有条码扫描器33，用于扫描岩样2上的条码。以使扫描后的数据与固化岩样18一一对应。

实施例2：

一种全岩光片自动化采集方法，包括以下步骤：

s1、将岩样2固定安装在显微镜7下方的x、y步进工作台1上；

优选的方案中，所述的x、y步进工作台1设有x向伺服电机和y向伺服电机，用于驱动工作台沿x向或y向运动设定的距离。

选取岩样2扫描区域；

优选的方案中，还设有摇杆，摇杆用于输入x向和y向移动命令，以控制x、y步进工作台1手动沿着x向和y向移动。

s2、分割扫描区域，根据分割的扫描区域设定x、y步进工作台1的步进长度及路径；优选的方案中，通过手动或自动选取岩样2扫描区域，计算机6根据试拍的视野，设定分割矩阵的行和列的步进长度，确保分割后的视野互相重叠。手动是以摇杆控制选取岩样2扫描区域。自动则是在计算机6中输入扫描区域，自动选取。

s3、在每次步进位置以不同光照模式采集岩样图片；

优选的方案中，在固定岩样2的位置上方设有光源，所述的光源设有多种光源，当切换一次光源，则向计算机6发送一次光源切换信号。

优选的方案中，计算机6根据光源切换信号和步进信号对采集的图片进行分类，分类的图片设置相同的与光源相对应的标记。

s4、图像采集装置5通过显微镜7采集图片，传输至计算机6；

s5、计算机根据不同光照模式将采集的图片按顺序拼接；

优选的方案中，计算机6根据分类标记和顺序对图片的图片分文件夹排序；

根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接。

优选的方案中，拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，计算机采集手工精确对比的重叠参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接。

优选的方案中，将重叠参数作为之后各个岩样的拼接参数。

通过以上步骤得到大视域细粒沉积岩有机组分显微图像。

优选的方案中，相邻的视野重叠在10%以上。

实施例2：

拼接后的识别方法如下：

s01、以不同光照模式采集岩样矩阵图片至计算机；

优选的方案中，步骤s1中的光照模式包括白光、红光、黄光、蓝光、绿光和荧光中的至少两种或两种以上多种的组合。

优选的方案中，步骤s1中的光照模式包括白光和荧光。

优选的方案中，所述的荧光为紫色激光、蓝紫激光或紫外光。

优选的方案中，所述的白光为高压汞灯发出的光源或者由多色激光组合的白色激光光源；

红光、黄光、蓝光和绿光光源均采用激光光源。

在采集过程中，为确保拼接时不会遗漏图像信息，在采集过程中要确保每个步进位置采集的图像边缘有宽度或长度的10%以上的重叠。

优选的方案中，步骤s1中，采集时，采用矩阵步进平台固定岩样，每次步进切换不同光照模式，并根据光照模式的数量在每次步进采集相应的图片数量。

s02、拼接矩阵图片；拼接前先对不同光照模式下获取的图片进行分类，然后根据检测图片的编号，查询步进顺序，根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接。拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，采集手工精确对比的参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接。优选的，将拼接参数作为之后各种光照模式下的拼接参数。直至步进参数被重新调节。此处所述的步进参数，是指每次扫描岩样在工作台移动的横向或纵向距离。

s03、对不同光照模式图像做颗粒物边缘跟踪，获取不同模式下颗粒物边缘跟踪图；

优选的方案中，步骤s3中，对不同光照模式下的拼接图片，进行颗粒物边缘跟踪，方式为，根据预设阈值识别图片中交界线，以最近端头方式将交界线闭合，获得颗粒物边缘跟踪界面框图。

s04、将不同模式下颗粒物边缘跟踪图叠加，保留边缘跟踪路径叠加；

s05、分类提取；

优选的方案中，步骤s5中，根据色调，进行类聚分析，将各个类分别与组分相对应。

优选的方案中，步骤s6中，根据类聚结果，将组分与颜色相对应，对各类所叠加的跟踪路径进行颜色填充。

s06、根据分类填充不同颜色；

s07、统计颜色像素数，并求和；

通过以上步骤实现有机组分相对含量快速显微识别。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。