专利名称：数字化岩心图像扫描仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物体图像扫描领域，尤其是一种对岩心表面图像自动 扫描的数字化岩心图像扫描仪。
背景技术：
地质岩心是进行地下矿藏资源研究的最珍贵的资料之一。目前国内对 岩心地质结构特征的采集，是通过照相机和肉眼观察后记载描述实现的。 肉眼观察，虽然具有直观、清楚、真实的优点，但是，很难避免从岩心上
多次采样、岩心移动受到磨擦、碰撞所造成的岩心信息损失；另外，空气 的各种成份，也会使岩心因风化而损失信息；而普通照片只能反应岩心的 一个表面，而不能展现其360度的外表面。因而， 一般岩心取出时间超过 五年以上的岩心都己无法进行岩心的重新描述工作，令科研人员感到惋惜。 由于信息采集靠人工进行，人的主观因素的差异也常常影响对岩心地质结 构特征的客观评价，降低了情报资料的准确性。当然人工采集岩心图像找 取岩心的工作量之大也是不言而喻的。为了改变上述状况，德国研制了一 种光学岩心图像扫描仪，试图通过设置在旋转岩心工作台上方的摄影录像 机，对刚采回的岩心进行图像采集，从而使岩心的全部地质资料保留下来。 然而摄影机的摄影效果，受焦距和景深的制约，而对它们的掌握又决定于 操作者的技术水平，所以常出现采集的岩心图像不够清晰，不如手拿着观 察清楚的情况。同时，摄影时环境光线的调节不当也会直接影响所摄出的 岩心图像的效果和质量不能完全满足科研的需要。而且，摄影录像机进行 岩心图像采集时，因镜头具有一个视角，所以被摄入的景物，不仅包括应 被采集的岩心面，其它岩心面也会被摄入，这就破坏了岩心三维显示的效果，给进一步进行图像处理和测量带来误差。另外，为了避免外界光源的 干扰，该设备采用的是单光源，这样导致摄录出来的图像左右两边颜色存 在差异。并且在调节摄相头高度的时候采用的是人工量尺度的方法，使操 作起来更加繁琐。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种显示清晰、高保真的数 字化岩心图像扫描仪，而且岩心图像的采集由控制装置及计算机自动完成。 光源为垂直于水平方向的双光源，消除了外界光线的影响。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是 一种数字化 岩心图像扫描仪，包括机架、岩心图像采集部件、水平移动机构、垂直升 降机构、岩心旋转机构、便携式计算机，机架下部安装有岩心旋转机构， 机架后上部安装有水平移动机构，岩心图像采集部件安装在与水平移动机 构相联的垂直升降机构上，岩心旋转机构位于岩心图像采集部件的下方， 岩心图像采集部件包括高分辨率数字摄像头和位于摄像头下方的带有贯通 孔的能调节亮度的双光源组件，双光源组件上连有能调整双光源组件方向 的转向旋钮，摄像头上具有与计算机主机上的图像卡相连的图像传输接口， 水平移动机构、垂直升降机构和岩心旋转机构与计算机控制板接口相连， 其运动由计算机操作控制。
所述的水平移动机构由水平配置的两水平导轨、第一滑块、同步带、 同步带轮箱、减速箱和第一驱动电机组成，同步带置于两水平导轨之间， 第一滑块装在两水平导轨上，同步带轮箱由装有减速箱的第一驱动电机驱 动，带动第一滑块做横向水平运动，第一滑块与垂直升降机构相连。
所述垂直升降机构由垂直升降导轨、升降丝杆、第二滑块、齿轮、镜 头托盘及第二驱动电机组成，垂直升降导轨和升降丝杆相连，升降丝杆与 齿轮相连，并由第二驱动电机带动，第二滑块套在升降丝杆上，第二滑块上固定有带有贯通孔的镜头托盘，摄像头穿过镜头托盘的贯通孔并固定在 镜头托盘上。
所述岩心旋转机构包括转动旋转组件和间距调整组件，带动岩心转动 的转动旋转组件包括二根平行并水平设置的主动辊轴和被动辊轴、蜗轮蜗 杆减速器、第三驱动电机、同步带轮和同步带，其中主动辊轴上装有同步 带轮和同步带、蜗轮蜗杆减速器和第三驱动电机，主动辊轴的转动是由第
三驱动电机驱动蜗轮蜗杆减速器转动，带动同步带轮和同步带转动而驱动； 用于调整两个辊轴间距的间距调整组件包括使被动辊轴移动的导轨，与被 动辊轴相连的第三滑块，第三滑块套在螺杆上，通过连接在螺杆顶端的手 柄使螺杆旋转，带动第三滑块移动，调节主动辊轴和被动辊轴的间距。
所述第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机与计算机控制板接 口相连，其运动由计算机操作控制。
所述水平移动机构和岩心旋转机构采用电机通过啮合传动驱动或直接 与驱动电机连接。
所述啮合传动为蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、链传动或同步带传动。
所述双光源组件的两个光源位于贯通孔的两侧，摄像头位于贯通孔的 上方。
本实用新型的有益效果是-
1. 扫描的图像大小和颜色不失真。由于摄像头与岩心表面的距离一致 (39cm-41cm)，使采集到的岩心图像比例与实际物体相同(1: 1)，具有
真正的可对比性，并能对所采集的图像进行测量和处理；由于摄像头与岩 心之间的光源为平行光源，采集图像时，非采集对像的表面不会被采集， 能真正实现岩心图像的三维显示，使采集的图像更真实，能真实的反映岩 矿本身的颜色。
2. 分辨率高而且可调。不仅使扫描的图像比手拿着岩心观察更清晰，
6而且便于对重点层段选择高分辨率采集，以利于细微地质特征的描述，对 非重点层段则选用较低分辨率采集，以节约工作效率。
3. 重要执行机构的驱动通过USB与控制板的连接，由计算机进行自动 控制，使扫描到的图像的质量和效果不受操作技术人员的影响，并减少了 暴露在外面连接线易损坏的几率。
4. 双光源的设计减少了外界和单光源本身对岩矿的影响，不会造成图 像左右明暗有差别的情况发生。
5. 自动垂直升降机构的改进，提高了设备的自动化程度，也使操作人 员减轻了人工测量高度的过程，达到办公自动化的要求。


图1为数字化岩心图像扫描仪的正面结构示意图2为数字化岩心图像扫描仪的侧面结构示意图中1、水平导轨，2、同步带，3、第一滑块，4、机架，5、减速箱， 6、同步带轮箱，7、第一驱动电机，8、垂直升降导轨，9、升降丝杆，10、 第二滑块，11、镜头托盘，12、齿轮，13、第二驱动电机，14、主动辊轴， 15、蜗轮蜗杆减速器，16、第三驱动电机，17、同步带轮和同步带，18、 第三滑块，19、螺杆，20、手柄，21、导轨，22、被动辊轴，23、转向旋 钮，24、摄像头，25、可调节亮度的双光源组件，26、贯通孔。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明
如图1、 2所示，本实用新型的数字化岩心图像扫描仪，包括机架4、
岩心图像采集部件、水平移动机构、垂直升降机构、岩心旋转机构、便携
式计算机(图中未示)，机架4下部安装有岩心旋转机构，机架4后上部 安装有水平移动机构，岩心图像采集部件安装在与水平移动机构相联的垂 直升降机构上，岩心旋转机构位于岩心图像采集部件的下方，岩心图像采集部件包括高分辨率数字摄像头24和位于摄像头下方的带有贯通孔26的 能调节亮度的双光源组件25，双光源组件25上连有能调整双光源组件方向 的转向旋钮23，摄像头24上具有与计算机主机上的图像卡相连的图像传输 接口，水平移动机构、垂直升降机构和岩心旋转机构与计算机控制板接口 相连，其运动由计算机操作控制。
所述的水平移动机构由水平配置的两水平导轨l、第一滑块3、同步带 2、同步带轮箱6、减速箱5和第一驱动电机7组成，同步带2置于两水平 导轨1之间，第一滑块3装在两水平导轨1上，同步带轮箱6由装有减速 箱5的第一驱动电机7驱动，同步带轮箱6和齿轮减速箱5分别安装在机 身4的两端，带动第一滑块3做横向水平运动，第一滑块3与垂直升降机 构相连。
所述垂直升降机构由垂直升降导轨8、升降丝杆9、第二滑块IO、齿轮 12、镜头托盘11及第二驱动电机13组成，垂直升降导轨8和升降丝杆9 相连，升降丝杆9与齿轮12相连，并由第二驱动电机13带动，第二滑块 10套在升降丝杆9上，第二滑块10上固定有带有贯通孔的镜头托盘11， 摄像头24穿过镜头托盘11的贯通孔并固定在镜头托盘11上。转动齿轮12， 升降丝杆9也随其转动，并带动第二滑块10和镜头托盘11上下垂直运动， 使摄像头24同步做上下垂直运动，达到调节摄像头24与岩心的距离的目 的。
所述岩心旋转机构包括转动旋转组件和间距调整组件，带动岩心转动 的转动旋转组件包括二根平行并水平设置的主动辊轴14和被动辊轴22、蜗 轮蜗杆减速器15、第三驱动电机16、同步带轮和同步带17，其中主动辊轴 14上装有同步带轮和同步带18、蜗轮蜗杆减速器15和第三驱动电机16， 主动辊轴14的转动是由第三驱动电机16驱动蜗轮蜗杆减速器15转动，带 动同步带轮和同步带18转动而驱动；用于调整两个辊轴间距的间距调整组件包括使被动辊轴22移动的导轨21，与被动辊轴22相连的第三滑块18， 第三滑块18套在螺杆19上，通过连接在螺杆19顶端的手柄20使螺杆19 旋转，带动第三滑块18移动，调节主动辊轴14和被动辊轴22的间距，以 适用不同直经大小的岩心。
所述第一驱动电机7、第二驱动电机13和第三驱动电机16与计算机控 制板接口相连，其运动由计算机操作控制。
所述水平移动机构和岩心旋转机构采用电机通过啮合传动驱动或直接 与驱动电机连接。所述啮合传动为蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、链传动或同 步带传动。
所述双光源组件25的两个光源位于贯通孔26的两侧，摄像头24位于 贯通孔26的上方。
当扫描岩心360度外表面图像时，将岩心放置于主动辊轴14和被动辊 轴22之上，视岩心直径的大小通过旋转手柄20调节两根辊轴中心的间距， 计算机控制第三驱动电机16驱动主动辊轴14旋转，使岩心转动；垂直升 降机构自动测量到岩心表面距离摄像头的距离后，第二驱动电机13带动齿 轮12使摄像头24垂直运动调整与岩心表面的距离，此时双光源组件25的 光源方向与岩心长度方向平行且水平，根据岩矿本身的明暗和环境的光线 来调节双光源组件25的上下高度及亮度，再根据岩心的直径在采集界面上 进行设置，计算机控制第三驱动电机16使主动辊轴14旋转，最后通过计 算机控制扫描仪工作，并使其分辨率、光线处于最佳状态直至完成全部的 外表面采集。
当扫描岩心平面图像时，将岩心放置在主动辊轴14和被动辊轴22之 上，并使该平面处于水平位置，转动能调节双光源方向的转向旋钮23，使 双光源组件25的光源方向与岩心长度方向垂直且水平，自动调节摄像头24 到最佳的位置。根据岩心的长度在采集界面上进行设置，计算机控制第一
9驱动电机17使摄像头24水平移动，直至完成全部平面采集。
本实用新型的计算机的控制是通过岩矿心采集的常规程序来控制，不 再叙述。
综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域 内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的 实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
权利要求1、一种数字化岩心图像扫描仪，包括机架、岩心图像采集部件、水平移动机构、垂直升降机构、岩心旋转机构、便携式计算机，其特征在于，机架(4)下部安装有岩心旋转机构，机架(4)后上部安装有水平移动机构，岩心图像采集部件安装在与水平移动机构相联的垂直升降机构上，岩心旋转机构位于岩心图像采集部件的下方，岩心图像采集部件包括高分辨率数字摄像头(24)和位于摄像头下方的带有贯通孔(26)的能调节亮度的双光源组件(25)，双光源组件(25)上连有能调整双光源组件方向的转向旋钮(23)，摄像头(24)上具有与计算机主机上的图像卡相连的图像传输接口，水平移动机构、垂直升降机构和岩心旋转机构与计算机控制板接口相连，其运动由计算机操作控制。
2、 根据权利要求l所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 的水平移动机构由水平配置的两水平导轨(1)、第一滑块(3)、同步带(2)、同步带轮箱(6)、减速箱(5)和第一驱动电机(7)组成，同步 带(2)置于两水平导轨(1)之间，第一滑块(3)装在两水平导轨(1) 上，同步带轮箱(6)由装有减速箱(5)的第一驱动电机(7)驱动，带动 第一滑块(3)做横向水平运动，第一滑块(3)与垂直升降机构相连。
3、 根据权利要求2所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 垂直升降机构由垂直升降导轨(8)、升降丝杆(9)、第二滑块(10)、 齿轮(12)、镜头托盘(11)及第二驱动电机(13)组成，垂直升降导轨(8)和升降丝杆(9)相连，升降丝杆(9)与齿轮(12)相连，并由第二 驱动电机(13)带动，第二滑块(10)套在升降丝杆(9)上，第二滑块(10) 上固定有带有贯通孔的镜头托盘(11)，摄像头(24)穿过镜头托盘(11) 的贯通孔并固定在镜头托盘(11)上。
4、 根据权利要求3所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述岩心旋转机构包括转动旋转组件和间距调整组件，带动岩心转动的转动旋转组件包括二根平行并水平设置的主动辊轴(14)和被动辊轴(22)、蜗 轮蜗杆减速器(15)、第三驱动电机(16)、同步带轮和同步带(17)， 其中主动辊轴(14)上装有同步带轮和同步带(18)、蜗轮蜗杆减速器(15) 和第三驱动电机(16)，主动辊轴(14)的转动是由第三驱动电机(16) 驱动蜗轮蜗杆减速器(15)转动，带动同步带轮和同步带(18)转动而驱 动；用于调整两个辊轴间距的间距调整组件包括使被动辊轴(22)移动的 导轨(21)，与被动辊轴(22)相连的第三滑块(18)，第三滑块(18) 套在螺杆(19)上，通过连接在螺杆(19)顶端的手柄(20)使螺杆(19) 旋转，带动第三滑块(18)移动，调节主动辊轴(14)和被动辊轴(22) 的间距。
5、 根据权利要求4所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 第一驱动电机(7)、第二驱动电机(13)和第三驱动电机(16)与计算机 控制板接口相连，其运动由计算机操作控制。
6、 根据权利要求l所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 水平移动机构和岩心旋转机构采用电机通过啮合传动驱动或直接与驱动电 机连接。
7、 根据权利要求6所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 啮合传动为蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、链传动或同步带传动。
8、 根据权利要求1所述的数字化岩心图像扫描仪，其特征在于，所述 双光源组件(25)的两个光源位于贯通孔(26)的两侧，摄像头(24)位 于贯通孔(26)的上方。
专利摘要本实用新型公开了一种数字化岩心图像扫描仪，包括机架、岩心图像采集部件、水平移动机构、垂直升降机构、岩心旋转机构、便携式计算机，机架下部安装有岩心旋转机构，机架后上部安装有水平移动机构，岩心图像采集部件安装在与水平移动机构相联的垂直升降机构上，岩心旋转机构位于岩心图像采集部件的下方，岩心图像采集部件包括高分辨率数字摄像头和位于摄像头下方的带有贯通孔的能调节亮度的双光源组件，摄像头上具有与计算机主机上的图像卡相连的图像传输接口，水平移动机构、垂直升降机构和岩心旋转机构与计算机控制板接口相连，其运动由计算机操作控制。岩心图像采集清晰度高，适用于各种地下矿藏岩心的图像扫描采集。
文档编号G01N21/01GK201417255SQ200920096918
公开日2010年3月3日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者毅 黄, 黄鸿俊 申请人:黄鸿俊