[发明专利]一种基于视觉的岩心体积自动测量装置及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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：