专利名称：一种自动检测煤岩参数的方法及其专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动检测煤岩参数的方法及其专用设备。
背景技术：
煤炭利用和贸易中经常遇到需要测试煤的岩相组成、变质程度并初步确定煤类的 问题。煤岩相分析的主要内容包括镜质体反射率测试和显微组分鉴定及统计，进而根据岩 相测试结果判别混煤。目前镜质体反射率和显微组成测试主要采用人工测试方法，其优点 是测试精度较高，但缺点是测试速度慢、效率低；国内外现有的煤岩自动测试技术在一定程 度提高了测试速度，但存在的主要问题是测试精度不能满足要求。无论是人工测试，还是现 有自动测试，均存在测试过程不可追溯的问题，其测试精度只能通过重复测定来分析。

发明内容
本发明的目的在于提供一种自动检测煤岩参数的设备，可解决上述煤岩自动测试 中的速度慢、效率低或测试精度低的问题。本发明提供的自动检测煤岩参数的设备，包括一偏光显微镜，所述偏光显微镜包 括放置煤岩样品的自动载物台和自动调焦装置，其放大倍数至少是5倍；所述设备还包括 用于采集所述偏光显微镜所成的煤岩样品的显微图像的图像采集装置和对所述图像采集 装置采集的图像进行图像调用、反射率测定、各煤岩组分含量测定、煤类判别、链接以及统 计和结果输出的煤岩参数自动测试和煤类判别装置。上述图像采集装置为显微数码照相机。上述煤岩参数自动测试和煤类判别装置包括用于对所采集的显微图像进行逐幅调出、逐屏多幅调出或拼接后调出的图像调用 模块；用于对所述图像调用模块调出的图像的各像素灰度或平均灰度进行测量、并建立 标准品的灰度-反射率工作曲线以及建立距所述图像中心不同距离处灰度的校正曲线，然 后按照工作曲线和校正曲线将待测品的所述各像素灰度或平均灰度换算为反射率的镜质 体反射率测定模块；用于按照所述镜质体反射率测定模块测定的反射率及其均勻性变化趋势，自动识 别煤岩组分，并自动计算各种组分的边界和面积，进而计算各种煤岩组分含量的煤岩组分 含量测试模块；用于对所述镜质体反射率测定模块得到的反射率与频率形成的反射率曲线进行 剥离，并判别煤类的煤类判别模块；用于对上述镜质体反射率测定模块、煤岩组分含量测试模块和煤类判别模块测得 的结果进行记录统计并存储入数据库的存储模块；用于对所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录的结果进行链接的链 接模块；
和用于对所述存储模块记录的测定结果进行统计输出的结果统计与输出模块。本发明的另一目的在于提供一种自动检测煤岩参数的方法。本发明提供的自动检测煤岩参数的方法，是将煤岩样品及标准品置于任一上述的 设备上进行检测，得到煤岩反射率、煤岩组分含量和煤类判别结果。上述检测包括以下步骤1)将煤岩样品置于偏光显微镜的物镜下，移动样品，调节焦距进行扫描，再通过显 微数码照相机采集图像；2)将标准品置于偏光显微镜的物镜下，在与步骤1)相同的入射光条件下，移动样 品，调节焦距进行扫描，再通过显微数码照相机采集图像；3)将步骤1)和2)中采集到的图像进行保存，并输送到煤岩参数自动测试和煤类 判别装置中进行检测。进一步，上述步骤3)包括以下具体步骤(1)先启动图像调用模块逐幅调出、逐屏多幅调出或拼接后调出所需测定的图 像；(2)再启动镜质体反射率测定模块，测得所述煤岩样品的反射率；(3)启动煤岩组分含量测试模块，根据步骤(2)测得的反射率结合其均勻性变化 趋势，分别做出镜质体、惰质体、壳质体或矿物四种组分的边界，然后计算四种组分的周长 和面积，进一步校正组分边界，最后通过计算各种组分的面积而确定各组分含量；(4)启动煤类判别模块，对镜质体反射率测定模块测得的反射率与频率形成的反 射率曲线进行剥离，获得各单种煤的镜质体反射率区间，并将解析结果反馈于显微图像，进 而根据各单种煤颗粒面积计算各煤类的含量；(5)启动存储模块，将步骤(2)_(4)中得到的自动测定结果进行记录统计并存储 入数据库中，同时通过启动链接模块将所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录 的测定结果进行链接；(6)启动结果统计与输出模块对步骤(5)中存储模块记录的测定结果进行自动统 计生成煤岩自动测定结果报告，并打印输出。本发明的设备利用显微数码技术和计算机图像处理技术相结合，采用显微数码照 相机采集偏光显微镜下的图像并转移到计算机中，通过煤岩自动测定装置对图像进行调出 和处理，自动测定镜质体反射率、煤岩组成、煤类等基本煤岩参数，大大提高了测试速度；通 过实时建立数据库链接，并根据自动测试结果绘制每一种组分的边界，以及将煤类判别结 果或镜质体反射率标注于煤粒表面，使得测试结果具有可追溯性，提高了测试精度。本发明提供的方法流程简便，易于操作，极大地改善了煤岩自动测试及煤类判别 的精度和效率。


图1为本发明设备的工作流程方框图。图2为本发明实施例3图像调用模块采用图像拼接后调出形式，进行煤岩自动测 定的结果示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。实施例1、一种自动检测煤岩参数的设备一种自动检测煤岩参数的设备，包括一配置自动物台和自动调焦装置的偏光显微 镜，自动物台上放置煤岩样品。本发明的设备还包括采集所述偏光显微镜所成的煤岩样品 的显微图像的显微数码照相机以及煤岩自动测定和煤类判别装置，其中显微数码照相机是 用来对偏光显微镜所成图像进行采集的装置；煤岩自动测定装置是用来对显微数码照相机 采集的图像进行图像调用、灰度测量及反射率换算、各煤岩组分含量测定、煤类判别、链接、 统计和结果输出的。其中煤岩自动测定装置包括图像调用模块、镜质体反射率测定模块、煤岩组分含 量测试模块、煤类判别模块、存储模块、链接模块和结果统计与输出模块。图像调用模块是根据用户的选择，对显微数码照相机采集的图像进行逐幅调出、 逐屏多幅调出或拼接后调出的。反射率自动测定模块是对所述图像调用模块调出的图像进行灰度测量和反射率 换算的。反射率自动测定模块具体工作过程如下对所述图像调用模块调出的图像的各像 素灰度或一定面积内平均灰度进行测量、并建立标准品的灰度-反射率工作曲线以及建立 距原始图像中心不同距离处灰度的校正曲线，然后按照工作曲线和校正曲线将待测品的所 述各像素灰度或一定面积内平均灰度换算为反射率。煤岩组分含量测试模块可按照所述镜质体反射率测定模块测定的反射率和均勻 性变化趋势等参数，自动识别煤岩组分，并自动计算各种组分的边界和面积，进而计算各种 煤岩组分含量。煤类判别模块是对反射率曲线进行剥离，获得各单种煤的镜质体反射率区间，从 而判别煤类；该反射率曲线是所述镜质体反射率测定模块得到的反射率与频率形成的曲 线。存储模块是对上述镜质体反射率测定模块、煤岩组分含量测试模块和煤类判别模 块的测定结果进行记录统计并存储入数据库的。链接模块是对所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录的测定结果进 行链接的。结果统计与输出模块是对所述存储模块记录的测定结果进行统计和输出的。本发明的设备工作时的具体流程如图1所示，包括以下步骤1、先将制备好的煤岩样品及标样分别置于可移动的物台上，用油浸物镜进行成 像。利用现有技术中的自动移动样品、自动调焦和自动采集图像软件，按设定的时间和移动 间距对样品进行自动扫描，在扫描过程中利用显微数码照相机自动采集镜下图像，并按采 集顺序生成文件名，保存于同一个文件夹里。2、运行煤岩自动测定装置将步骤1中采集到的图像输送到煤岩自动测定装置中，进行检测。1)首先启动图像调用模块，逐幅调出、逐屏多幅调出或者拼接后调出步骤1得到 的图像。其中逐屏多幅调出图像，是指按每屏一定数量的图像调出所需测定的图像；拼接后 调出图像，是指按照图像采集的顺序和坐标，将所采集的图像进行拼接，复原出显微镜下这个样品的图像。2)启动镜质体反射率测定模块，自动检测步骤1)调出的图像各像素灰度或一定 面积内平均灰度。根据标样灰度测值，建立灰度-反射率工作曲线；建立距原始图像中心不 同距离处灰度校正曲线；按照建立的校正曲线和灰度-反射率工作曲线，将待测样品中各 像素或测区的灰度换算为反射率值。3)启动煤岩组分含量测试模块，按照步骤2)中得到的反射率及其均勻性变化趋 势，自动识别各种煤岩组分(镜质体、惰质体、壳质体或矿物)，并绘制各种煤岩组分的界 线，计算各种煤岩组分的含量。4)启动煤类判别模块，对反射率与频率形成的反射率曲线进行剥离，获得各单种 煤的镜质体反射率区间，并将解析结果反馈于显微图像，进而根据各单种煤颗粒面积计算 各煤类的含量；5)存储模块将步骤2)_4)中得到的测定结果进行记录统计并存储入数据库中，同 时通过启动链接模块将所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录的测定结果进 行链接。链接的优点在于测定过程完成后，操作者或审核者可对测试结果是否符合实际进 行检验，当发现某些判别结果不符合实际情况时，可重新进行测定和返回步骤3)重新进行 组分含量测定及煤类判别；同时，可将煤类判别结果标注于测点附近，以备审核或作为报告 的一部分输出。图像与测定结果之间有联系，改善了测定结果的可追溯性，测试精度得到保 证。6)启动结果统计与输出模块对步骤5)中存储模块记录的测定结果进行统计，自 动生成煤岩自动测试结果报告，并打印输出。实施例2、逐屏多幅调用进行煤岩自动测试采用上述实施例1介绍的设备和方法进行煤或有机岩石镜质体反射率测定，其 中图像调用模块采用的是逐屏多幅调用模式，其余测定步骤与实施例1相同。实施例3、图像拼接后调用，进行镜质体反射率测试本实施例与实施例2的区别在于图像调用模块是将图像拼接后调出的，其余步 骤完全相同。图像拼接后调出进行煤岩自动测试的结果界面如图2所示，其中待测样品中瘦煤 占10% ； 1/3焦煤占25% ；气煤占37% ；长焰煤占28%。
权利要求
一种自动检测煤岩参数的设备，包括一偏光显微镜，所述偏光显微镜包括放置煤岩样品的自动载物台和自动调焦装置，其放大倍数至少是5倍；其特征在于所述设备还包括用于采集所述偏光显微镜所成的煤岩样品的显微图像的图像采集装置和对所述图像采集装置采集的图像进行图像调用、反射率测定、各煤岩组分含量测定、煤类判别、链接以及统计和结果输出的煤岩参数自动测试和煤类判别装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述图像采集装置为显微数码照相机。
3.根据权利要求1-2任一所述的设备，其特征在于所述煤岩参数自动测试和煤类判 别装置包括用于对所采集的显微图像进行逐幅调出、逐屏多幅调出或拼接后调出的图像调用模块；用于对所述图像调用模块调出的图像的各像素灰度或平均灰度进行测量、并建立标准 品的灰度-反射率工作曲线以及建立距所述图像中心不同距离处灰度的校正曲线，然后按 照工作曲线和校正曲线将待测品的所述各像素灰度或平均灰度换算为反射率的镜质体反 射率测定模块；用于按照所述镜质体反射率测定模块测定的反射率及其均勻性变化趋势，自动识别煤 岩组分，并自动计算各种组分的边界和面积，进而计算各种煤岩组分含量的煤岩组分含量 测试模块；用于对所述镜质体反射率测定模块得到的反射率与频率形成的反射率曲线进行剥离， 并判别煤类的煤类判别模块；用于对上述镜质体反射率测定模块、煤岩组分含量测试模块和煤类判别模块测得的结 果进行记录统计并存储入数据库的存储模块；用于对所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录的结果进行链接的链接模块；和用于对所述存储模块记录的测定结果进行统计输出的结果统计与输出模块。
4.一种自动检测煤岩参数的方法，是将煤岩样品及标准品置于权利要求1-3中任一所 述的设备上进行检测，得到煤岩反射率、煤岩组分含量和煤类判别结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述检测包括以下步骤1)将煤岩样品置于偏光显微镜的物镜下，移动样品，调节焦距进行扫描，再通过显微数 码照相机采集图像；2)将标准品置于偏光显微镜的物镜下，在与步骤1)相同的入射光条件下，移动样品， 调节焦距进行扫描，再通过显微数码照相机采集图像；3)将步骤1)和2)中采集到的图像进行保存，并输送到煤岩参数自动测试和煤类判别 装置中进行检测。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤3)包括以下具体步骤(1)先启动图像调用模块逐幅调出、逐屏多幅调出或拼接后调出所需测定的图像；(2)再启动镜质体反射率测定模块，测得所述煤岩样品的反射率；(3)启动煤岩组分含量测试模块，根据步骤(2)测得的反射率结合其均勻性变化趋势， 分别做出镜质体、惰质体、壳质体或矿物四种组分的边界，然后计算四种组分的周长和面 积，进一步校正组分边界，最后通过计算各种组分的面积而确定各组分含量；(4)启动煤类判别模块，对镜质体反射率测定模块测得的反射率与频率形成的反射率 曲线进行剥离，获得各单种煤的镜质体反射率区间，并将解析结果反馈于显微图像，进而根 据各单种煤颗粒面积计算各煤类的含量；(5)启动存储模块，将步骤(2)-(4)中得到的自动测定结果进行记录统计并存储入数 据库中，同时通过启动链接模块将所述图像调用模块调出的图像与所述存储模块记录的测 定结果进行链接；(6)启动结果统计与输出模块对步骤(5)中存储模块记录的测定结果进行自动统计生 成煤岩自动测定结果报告，并打印输出。
全文摘要
本发明公开了一种自动检测煤岩参数的方法及其专用设备。所述设备包括一配置自动载物台和自动调焦装置的偏光显微镜，其放大倍数至少是5倍；其特征在于所述设备还包括用于采集显微图像的图像采集装置和对所述图像采集装置采集的图像进行图像调用、反射率测定、各煤岩组分含量测定、煤类判别、链接以及统计和结果输出的煤岩参数自动测试和煤类判别装置。采用上述设备进行煤岩参数测试，流程简便，易于操作，极大地改善了煤岩自动测试及煤类判别的精度和效率。
文档编号G01N21/84GK101806750SQ20101015107
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者丁华, 刘平, 刘晓东, 姜英, 宋旗跃, 张宇宏, 王兆文, 王大力, 白向飞, 罗陨飞, 赵琥, 陈洪博 申请人:煤炭科学研究总院;太原煤气化股份有限公司