一种基于视觉的岩心体积自动测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于视觉的岩心体积自动测量装置，包括测量平台及安装在所述测量平台上的六自由度机械手、托盘、三维扫描仪和高精度旋转台，所述三维扫描仪采用支架支撑在所述测量平台上，所述支架固装在所述测量平台上，所述高精度旋转台设置在所述三维扫描仪的下方，所述高精度旋转台和所述托盘设置在所述六自由度机械手的下方。本发明专利技术还公开了两种应用上述装置对岩心体积进行自动测量的方法。本发明专利技术结合自动控制技术和图像处理软件，实现了对岩心体积的非接触自动测量，克服了常规手工测量误差大、封蜡操作复杂等的难题，准确性高，速度快，较大地提升了测量精度、测量效率和测量过程的人员安全保障。

An automatic measurement device and method of core volume based on vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的岩心体积自动测量装置及方法
本专利技术属于机器视觉测量领域，同时属于石油自动设备领域，涉及到一种岩心体积非接触的测量技术，尤其是一种基于视觉的岩心体积自动测量装置及方法。
技术介绍
在石油勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻井工作，向井内下入取心工具，钻取出的岩石样品，从固体矿产的矿体或矿层中取出的含矿岩石或矿石，则称岩心。岩心是了解地下地层和含矿特征最直观、最实际的资料。岩心孔隙度作为石油勘探常规物性重要数据，是度量岩石储集能力大小的参数，是油气勘探和开发中所要确定重要参数之一。孔隙度是岩石孔隙体积与外表体积的比值，岩石外表体积直接影响岩石孔隙度测量，因此准确快速的获取岩石体积可以极大的提高岩石孔隙度分析效率。地下的岩心通常是经过几百万年甚至上亿年沉积而成，其密度、表面特性与现代岩石区别较大，体积测量精度要求极高，因此不能使用通用的排水法测量。岩心包括规则岩心(圆柱体)和不规则岩心。目前使用的规则岩心体积测量方法为尺测法，测量长度和直径，分别选取5个不同位置，取平均值，然后使用圆柱体体积计算公式计算总体积。该方法为人工操作，受操作人员测量习惯和熟练度等因素影响较大，且如果岩心表面有溶洞、裂缝等，测量结果偏差较大。目前使用的不规则岩心体积测量方法为浮力法，该方法将岩心浸入液体石蜡中，然后将封蜡的岩心通过排水法测量总体积，再通过天平称重封蜡前后的岩心质量，两次称重差值为蜡的质量，已知蜡密度，可以计算出蜡的体积，总体积减去蜡体积即为岩心体积。该方法为人工操作，操作步骤繁琐，测量效率低，且测量过程中使用的石蜡具有刺激性气味，操作环境差，同时石蜡容易进入岩心表面孔隙，造成测量误差。岩心体积作为孔隙度测量的重要基础参数，其数据精度影响着岩石储集能力大小等的判断，特别是随着产能的逐渐提高，现行的人工测量方法成了制约整体实验进度的关键环节，因此需要一种可以对岩心体积进行精确、快速测量的装置及方法。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于视觉的岩心体积自动测量装置及方法，该装置及方法可以对岩心体积进行精确和快速的非接触测量，并且能够保障工作人员的安全和健康。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第一个技术方案是：一种基于视觉的岩心体积自动测量装置，包括测量平台及安装在所述测量平台上的六自由度机械手、托盘、三维扫描仪和高精度旋转台，所述三维扫描仪采用支架支撑在所述测量平台上，所述支架固装在所述测量平台上，所述高精度旋转台设置在所述三维扫描仪的下方，所述高精度旋转台和所述托盘设置在所述六自由度机械手的下方。在所述托盘上设有多个岩心承托结构，多个所述岩心承托结构按照矩形阵列布置。在每个所述岩心承托结构内均设有一个用于感知岩心的光电传感器。在所述托盘的底部设有调整垫脚。所述支架的高度和偏角是可调的。所述三维扫描仪设置在所述测量平台的一侧，所述托盘设置在所述测量平台的另一侧，所述六自由度机械手设置在所述高精度旋转台和所述托盘之间。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第二个技术方案是：一种应用上述装置对岩心体积进行自动测量的方法，采用以下步骤：1)利用六自由度机械手将岩心从托盘中取出并转移至高精度旋转台的中心位置处；2)利用高精度旋转台载着岩心旋转，利用三维扫描仪扫描岩心表面，获取岩心表面的三维点云数据；3)利用六自由度机械手上下颠倒岩心；4)重复所述步骤2)；5)三维扫描仪自动拼接所述步骤2)和所述步骤4)获取的三维点云数据，得到岩心的原始完整三维点云数据；6)利用图像处理软件对所述步骤5)获取的完整三维点云数据进行拟合、降噪和缺陷识别处理，得到岩心三维数字模型；7)使用图像处理软件计算所述步骤6)获得的岩心三维数字模型的体积，得到岩心实物体积。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第三个技术方案是：一种应用上述装置对规则岩心体积进行自动测量的方法，采用以下步骤：1)利用六自由度机械手将规则岩心从托盘中取出并转移至高精度旋转台的中心位置处；2)利用高精度旋转台载着岩心旋转，利用三维扫描仪扫描岩心表面，获取岩心表面的三维点云数据；3)三维扫描仪自动拼接所述步骤2)获得的三维点云数据，获得岩心的原始完整三维点云数据；4)利用图像处理软件对所述步骤3)获取的完整三维点云数据进行拟合、降噪和缺陷识别处理，得到岩心三维数字模型；5)使用图像处理软件沿所述步骤4)获得的三维数字模型的轴向等间距选取若干个位置，并获得对应的直径值，取平均值，得到岩心直径；6)使用图像处理软件在三维数字模型的上端面上均匀选取若干个位置，获得对应的高度值，取平均值，得到岩心高度；7)根据圆柱体体积计算公式得到规则岩心体积。本专利技术具有的优点和积极效果是：采用六自由度机械手完成岩心的自动抓取、移动，可以实现在有限操作空间内对规则岩心、不规则岩心的快速、准确抓取，取代人工操作，提高工作效率。在托盘中呈矩形阵列布置的每个岩心承托结构上设置一个光电传感器，用于判断岩心承托结构上是否已放置了岩心，设定自动测量顺序后，直接跳过未放置岩心的岩心承托结构，可提高检测效率。六自由度机械手配合高精度旋转台，可实现三维扫描仪对不规则岩心的全外观扫描；采用软件计算岩心体积，测量精度更高。综上所述，本专利技术改变了现有低效、低精度的人工测量方法，结合自动控制技术和图像处理软件，实现了对岩心体积的非接触自动测量，克服了常规手工测量误差大、封蜡操作复杂等的难题，准确性高，速度快，较大地提升了测量精度、测量效率和测量过程的人员安全保障。附图说明图1为本专利技术一种基于视觉的岩心体积自动测量装置的结构示意图；图2为本专利技术一种基于视觉的岩心体积自动测量装置的托盘的结构示意图。图中：1、托盘；1-1、岩心承托结构；1-2、光电传感器；1-3、调整垫脚；2、六自由度机械手；3、三维扫描仪；4、支架；5、高精度旋转台；6、测量平台。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1和图2，一种基于视觉的岩心体积自动测量装置，包括测量平台6及安装在所述测量平台6上的六自由度机械手2、托盘1、三维扫描仪3和高精度旋转台5，所述三维扫描仪3采用支架4支撑在所述测量平台6上，所述支架4固装在所述测量平台6上，所述高精度旋转台5设置在所述三维扫描仪3的下方，所述高精度旋转台5和所述托盘1设置在所述六自由度机械手2的下方。在本实施例中，在所述托盘1上设有多个岩心承托结构1-1，多个所述岩心承托结构1-1按照矩形阵列布置，便于设定自动测量顺序，实现批量自动测量。在每个所述岩心承托结构1-1内均设有一个用于感知岩心的光电传感器1-2，用于判断岩心承托结构1-1中是否已放置了岩心，设定自动测量顺序时，可直接跳过未放置岩心的岩心承托结构1-1，能够提高检测效率。在所述托盘1的底部设有调整垫脚1-3，用于调整所述托盘1的水平。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，包括测量平台及安装在所述测量平台上的六自由度机械手、托盘、三维扫描仪和高精度旋转台，所述三维扫描仪采用支架支撑在所述测量平台上，所述支架固装在所述测量平台上，所述高精度旋转台设置在所述三维扫描仪的下方，所述高精度旋转台和所述托盘设置在所述六自由度机械手的下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，包括测量平台及安装在所述测量平台上的六自由度机械手、托盘、三维扫描仪和高精度旋转台，所述三维扫描仪采用支架支撑在所述测量平台上，所述支架固装在所述测量平台上，所述高精度旋转台设置在所述三维扫描仪的下方，所述高精度旋转台和所述托盘设置在所述六自由度机械手的下方。


2.根据权利要求1所述的基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，在所述托盘上设有多个岩心承托结构，多个所述岩心承托结构按照矩形阵列布置。


3.根据权利要求2所述的基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，在每个所述岩心承托结构内均设有一个用于感知岩心的光电传感器。


4.根据权利要求1所述的基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，在所述托盘的底部设有调整垫脚。


5.根据权利要求1所述的基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，所述支架的高度和偏角是可调的。


6.根据权利要求1所述的基于视觉的岩心体积自动测量装置，其特征在于，所述三维扫描仪设置在所述测量平台的一侧，所述托盘设置在所述测量平台的另一侧，所述六自由度机械手设置在所述高精度旋转台和所述托盘之间。


7.一种应用如权利要求1所述装置对岩心体积进行自动测量的方法，其特征在于，采用以下步骤：
1)利用六自由度机械手将岩心从托盘中取出并转移至高精度旋转台的中心位置处；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若冰，张铜耀，唐磊，孟令杰，丁彦玉，张旭东，何伟，阳亮，李冰，董长友，黄素华，李莹华，闫雪晖，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司，天津科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11