一種巖心成像光譜掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種掃描儀，尤其是一種巖心成像光譜掃描儀，屬于地礦探測儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)申請人了解，巖心是地質(zhì)勘探開發(fā)研究工作中寶貴的不可再生資源，也是最直觀、最關(guān)鍵的實(shí)物資料之一，地質(zhì)分析數(shù)據(jù)和地球物理勘探參數(shù)大多來自巖心。對巖心的觀察描述在確定巖性、推斷礦床成因推和地質(zhì)綜合研究中具有不可替代的作用。但是由于巖心出筒后，其原始面貌和地質(zhì)研究標(biāo)記容易遭到破壞，給后續(xù)的研究工作帶來極大的影響，從而局限巖心的應(yīng)用范圍，降低巖心的持續(xù)使用價(jià)值，同時(shí)巖心保存增加了成本，有的巖心編錄后被丟棄，造成資源浪費(fèi)。因此，及時(shí)有效的獲取巖心信息，有助于提高巖心管理水平、拓展巖心應(yīng)用領(lǐng)域、增加巖心應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的巖心掃描儀多采用圖像掃描方式和圖像+光譜掃描方式兩種，其中圖像掃描方式僅能掃描圖像，對巖心表面圖像信息進(jìn)行采集，但是僅僅根據(jù)巖心表面圖像信息難以對樣品進(jìn)行礦物識別和分析。圖像+光譜掃描方式是圖像和光譜組合掃描，不僅能夠?qū)r心表面圖像信息進(jìn)行采集，還能對巖心進(jìn)行光譜分析。目前的巖心光譜儀常指一種基于點(diǎn)光譜儀方式的巖心掃描系統(tǒng)，光譜采用一點(diǎn)一點(diǎn)探測，僅能對巖心進(jìn)行一定距離的間隔掃描，掃描時(shí)間長，不能連續(xù)、完整地采集光譜信息，會出現(xiàn)有的光譜漏掃的現(xiàn)象，尤其是一些包含在巖石中的細(xì)脈，很難被掃到，然而這些細(xì)脈更能反映地質(zhì)信息。
[0003]經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01410105369.9的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N模塊化巖心組分光譜成像掃描系統(tǒng)，包括光源單元、樣品單元、光譜儀單元，光源單元發(fā)出的寬譜線光束均勻照射到樣品單元承載的巖心樣品上，巖心樣品的漫反射光射入光譜儀單元，光譜儀單元根據(jù)射入的漫反射光進(jìn)行光譜成像。然而該掃描系統(tǒng)是利用濾波片進(jìn)行成像的，無需巖心盤移動，成像波段較少，且光譜分辨率較低。
[0004]另外，現(xiàn)有的巖心光譜掃描儀由于需要搭載笨重的巖心，通常采用測量臺與巖心掃描臺一體化設(shè)計(jì)，其體積較大、質(zhì)量較重，搬運(yùn)和運(yùn)輸困難，存在較大的局限性。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)專利號為201120178000.2的中國專利公開了一種巖心巖肩圖像采集裝置，包括外殼、機(jī)架、垂直支架、圖像采集頭、燈架、主控電路系統(tǒng)、液晶顯示觸摸屏、數(shù)字鍵盤、樣品旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和掃描頭移位機(jī)構(gòu)，在機(jī)架的中上部分安裝有液晶顯示觸摸屏、數(shù)字鍵盤、主控電路系統(tǒng)，機(jī)架的中下部分安裝有樣品盒、樣品旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和樣品移位機(jī)構(gòu)，樣品移位機(jī)構(gòu)包括水平面內(nèi)的“X軸”方向的導(dǎo)軌與“ Y軸”方向的導(dǎo)軌，還包括“X軸方向”的步進(jìn)電機(jī)與減速箱，“ Y軸”方向的步進(jìn)電機(jī)與減速箱，樣品旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定在樣品移位機(jī)構(gòu)上，既可以在“Y軸”方向運(yùn)動，也可以在“X軸”方向移動。該專利中機(jī)架、垂直機(jī)架、圖像采集頭與樣品盒、樣品旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、樣品移位機(jī)構(gòu)之間固定安裝，難以快速拆卸，存在運(yùn)輸困難，裝配不便的問題。專利號為201210108142.0的中國專利公開了一種分體式巖心掃描儀，包括底座、立柱和圖像采集裝置，底座上通過其兩端安裝有用于放置并旋轉(zhuǎn)巖心的膠輥，底座內(nèi)安裝有膠輥旋轉(zhuǎn)裝配體和水平位移裝配體，水平位移裝配體包括導(dǎo)軌和導(dǎo)軌滑塊，圖像采集裝置包括控制機(jī)構(gòu)和白光掃描頭裝配體，白光掃描頭裝配體安裝在立柱的上端，水平位移裝配體的導(dǎo)軌滑塊上安裝有垂直連接板，立柱通過鎖緊機(jī)構(gòu)與垂直連接板連接并作垂直方向的滑動，立柱上設(shè)有能夠在垂直方向滑動的軸滑動座，白光掃描頭裝配體通過快速拆裝裝置安裝在軸滑動座上。該專利的底座、立柱和白光掃描頭裝配體全部采用快速拆裝的分體式結(jié)構(gòu)，因此由于野外現(xiàn)場作業(yè)的需要，事先將掃描儀拆分，以便于轉(zhuǎn)運(yùn)，再到野外現(xiàn)場進(jìn)行裝配。這兩個(gè)專利的巖心掃描儀均是圖像掃描儀，而且采用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)獲取圖像。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種運(yùn)輸方便，工作效率高的巖心成像光譜掃描儀。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的巖心成像光譜掃描儀，包括用于搭載光譜成像設(shè)備的第一支架和用于搭載巖心盤的第二支架，第一支架通過快速拆裝裝置實(shí)現(xiàn)與第二支架之間的快速裝配與拆卸，第一支架主要由頂板、底板和連接頂板、底板一側(cè)的立板組成，頂板的中部制有第一、第二安裝孔，第一安裝孔內(nèi)裝有第一成像光譜儀，第二安裝孔內(nèi)裝有第二成像光譜儀，在頂板上位于第一、第二安裝孔的兩側(cè)設(shè)有燈架，燈架的尾端設(shè)有漫反射燈罩，漫反射燈罩內(nèi)設(shè)有光源；第二支架主要由支撐架、位于支撐架上的移位機(jī)構(gòu)和固定在移位機(jī)構(gòu)上的托盤組成，移位機(jī)構(gòu)包括X軸方向固定架和安裝在X軸方向固定架上的電機(jī)，電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲桿連接，絲桿上設(shè)有滑塊，滑塊上裝有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有托盤，托盤上設(shè)有用于放置巖心樣品的巖心盤。
[0007]巖心成像掃描儀是通過巖心盤移動掃描成像的，采用光柵分光，并通過掃描獲取空間像元光譜，波段可達(dá)750以上。由于采用成像掃描方式對巖心進(jìn)行掃描，通過將圖像掃描技術(shù)和光譜分光技術(shù)相結(jié)合獲取巖心組分成像光譜，既可提供巖心樣品空間形態(tài)分布，又能提供成像視場內(nèi)精確到像素點(diǎn)的樣品光譜信息，可以輔助進(jìn)行礦物識別、分析、結(jié)果的可視化以及后處理，為巖心礦物組分分析提供新的實(shí)驗(yàn)平臺。同時(shí)將第一支架與第二支架進(jìn)行分體式設(shè)計(jì)，二者通過定位銷連接，可實(shí)現(xiàn)快速拆卸與裝配，便于運(yùn)輸。總之，模塊化設(shè)計(jì)的巖心成像光譜掃描儀主要采集的是光譜，通過光譜可合成圖像，也可辨別巖心礦物成分。
[0008]本實(shí)用新型的細(xì)化設(shè)計(jì)包括:
[0009]上述技術(shù)方案中，光源與巖心盤的法線之間具有第一預(yù)設(shè)角度，使光源的中心對準(zhǔn)巖心盤的中心，光源采用齒鎢燈，齒鎢燈輸出的光通過漫反射燈罩反射后，均勻照射在巖心盤上；第一、第二成像光譜儀的探頭與巖心盤的法線之間具有第二預(yù)設(shè)角度，使第一、第二成像光譜儀的探頭對準(zhǔn)巖心盤的中心。其中法線是始終垂直于巖心盤平面的虛線。
[0010]上述技術(shù)方案中，第一成像光譜儀為可見光-近紅外成像光譜儀(簡稱VNIR成像光譜儀)，其光譜范圍為400?100nm ;第二成像光譜儀為近紅外-短波近紅外成像光譜儀(簡稱SWIR成像光譜儀)，其光譜范圍為1.0?2.5 μ m。VNIR成像光譜儀與SWIR成像光譜儀配合可構(gòu)成寬譜段測量。
[0011]上述技術(shù)方案中，第一、第二成像光譜儀的數(shù)據(jù)信號端與主控電路系統(tǒng)的光譜數(shù)據(jù)信號端對應(yīng)連接。
[0012]上述技術(shù)方案中，電機(jī)與伺服驅(qū)動器連接，伺服驅(qū)動器的控制信號輸入端與主控電路系統(tǒng)的移位控制信號輸出端連接，主控電路系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接。這樣，通過計(jì)算機(jī)控制移位機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動，進(jìn)而帶動托盤和巖心盤移動，即所述巖心盤的移動可通過計(jì)算機(jī)控制。
[0013]上述技術(shù)方案中，托盤包括托盤底板，在托盤底板的相鄰兩側(cè)垂直向上延伸出擋板。底板上設(shè)有一組均勻分布的第一滑輪，支撐架的底面設(shè)有一組均勻分布的第二滑輪。頂板與立板的連接處設(shè)有上支撐板，底板與立板的連接處設(shè)有下支撐板。
[0014]上述技術(shù)方案中，第一支架外套有防塵罩。
[0015]上述技術(shù)方案中，快速拆裝裝置包括設(shè)置在第一支架上的定位銷和位于第二支架上并與定位銷相配合的銷孔.
[0016]上述技術(shù)方案中，快速拆裝裝置包括位于第一支架上的銷孔和設(shè)置在第二支架上并與銷孔相配合的定位銷。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型采用成像掃描方式，可一次性將巖心盤的所有巖心的光譜以成像方式掃描，不僅提高了工作效率，縮短了測量時(shí)間，而且由于探測像元優(yōu)于2.5_，測量巖心像元更小，巖心的信息得到充分探測，獲取的地質(zhì)信息更加豐富。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0019]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型中第一支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型中成像光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型中光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本實(shí)用中第二支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為本實(shí)用新型中光譜儀的原理圖。
[0025]圖中:1.頂板，2.第一成像光譜儀，3.第二成像光譜儀，4.第