CN108057551A - 一种基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置 - Google Patents

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苏钦印
宋伟鹏
张强
汤善勇
叶国金
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    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces

Abstract

一种基于循迹小车的钻杆丝扣喷油装置。在工程钻机技术领域，向钻柱中接入钻杆时，非常重要的一步是在丝扣内涂油。而目前常见的方法多采用的是工人手动进行涂油，但该方法存在工人操作极其不便、工人劳动强度大、效率低、工作风险大等问题，甚至由于未涂抹到位会造成粘扣现象。本发明提供了一种基于循迹小车的钻杆丝扣喷油装置，该装置使用循迹小车将喷油装置送达喷油作业点，结合双目视觉技术，精确判断钻杆端面中心点位置，从而进行自动喷油作业。该装置不仅操作简便减少了工人的劳动强度，还具有喷油精度高，自动化程度高等优点，能实现钻杆丝扣喷油的自动化与标准化。

Description

一种基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置
技术领域
本发明涉及工程钻机技术领域，具体为一种基于循迹小车的钻杆丝扣喷油装置。
背景技术
在工程钻机技术领域，由于井眼不断加深，钻柱也要及时加长，在钻进过程中，每当井眼加深达到了一根钻杆的长度后，就需要向钻柱中接入一根钻杆，这一接单根的过程中非常重要的一步是在钻杆丝扣内的螺纹上进行涂抹丝扣油。而目前常见的方法多是采用工人手动对丝扣进行涂油的方式。但由于在钻进过程中，旋开钻杆后丝扣内总是充满泥浆，工人操作极其不便，且存在工人劳动强度大，工作效率低、工作风险大等问题，甚至有的由于未涂抹到位致使钻杆丝扣受损，造成粘扣现象的发生，造成很大损失。传统的钻杆丝扣涂油方式存在很大的缺陷，因而为了保证钻杆丝扣喷油的效率以及工人的安全，钻杆丝扣喷油装置的自动化与标准化就显得尤为重要。
发明内容
为了解决以上提出的工人劳动强度大，工作风险大以及作业效率低等问题，本发明提供了一种基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置，该装置不仅可以自动循迹到达指定位置对钻杆丝扣进行喷油作业，还具有喷油精度高，自动化程度高等优点。
本发明的所有装置基于一辆通过红外光电传感器进行循迹的小车平台进行搭建。具体装置包括智能车、可折叠伸缩装置、旋转台、各类传感器以及喷头等组成。相关电路以及动力系统采用符合相应等级防爆标准的仪表设备。作业时小车根据接收到的信号循迹到达指定位置并展开折叠伸缩装置，通过折叠装置上的视觉传感器对丝扣位置进行定位，并控制喷头升降到达丝扣内进行喷油作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置结构示意图。
图2为折叠伸缩装置示意图。
图3是旋转台旋转示意图。
图4是钻杆丝扣自动喷油装置主要工作流程。
图中：1-自动循迹小车；2-磁铁；3-霍尔传感器；4-旋转台；5-红外光电传感器；6-超声波测距传感器；7-折叠伸缩装置；8-双目视觉传感器；9-喷头升降装置；10-超声波测距传感器；11-喷头；12-钻杆丝扣；13-钻杆；14-指引轨迹。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，当设备接到启动指令后，自动循迹小车1根据地面上的指引轨迹14前进并到达指定位置停车。自动循迹小车1到达指定位置后，车上的折叠伸缩装置7开始工作。初始状态下伸缩装置7朝向为左侧(或右侧)，与前进方向垂直。自动循迹小车1到达指定位置后通过控制电路对折叠伸缩装置7下达启动指令，车上方的折叠伸缩装置7开始展开为倒L型，并经由旋转台4顺时针(或逆时针)旋转90°，如图2、3所示。旋转台4旋转到位后，控制系统接收双目视觉传感器8的检测结果并实时调整喷头位置，并控制喷头升降装置9使喷头11下降，之后判断喷头11是否下降到位，若下降到位则停止下降，待喷油作业完成后控制喷头升降装置9上升到初始位置。喷头11上升完成后控制旋转台4回转90°，再经由折叠伸缩装置7折叠回收。折叠伸缩装置7回收完成后，自动循迹小车1按照地面指引轨道14返回出发点。在整个作业过程中，我们还将通过设计上位机软硬件系统，开发上位机监控组态软件，对钻杆丝扣自动喷油装置整个工作流程进行监控，能够实时采集现场各部分检测参数，具有发送操作命令、报警、历史数据、报表和连锁保护等功能。具体的工作流程可参考图4。
本发明关键步骤的工作原理：
(1)自动循迹小车运行原理：根据所需红外光电传感器5对地面设置的指引轨迹14进行识别，通过控制程序使自动循迹小车1沿着固定路线行走，使车不偏离路线。同时，在车前端加装超声波测距传感器6检测小车与丝扣之间的距离，使车到达指定位置之后停止运动。车在后退过程中，通过同样的循迹方式返回，并在车后方安装霍尔传感器3进行检测，从而判断车辆是否返回起点位置，达到停车目的。
(2)自动循迹小车后退定点停车原理：车尾部下方加装霍尔传感器3，在出发点地面放置磁铁2。当折叠伸缩装置7回收完成后，由控制系统发出指令控制车辆沿指引轨迹14返回，当霍尔传感器3在小磁铁2的磁场中产生电压信号并反馈给控制电路，此时车辆停止。
(3)喷头定位检测及控制原理：通过双目视觉传感器8获取钻杆丝扣12的端面图像，进行图像的预处理、图像分割、双目标定、立体匹配，来提取钻杆丝扣12端面的轮廓信息，并通过识别算法确定端面中心点坐标，然后将中心点坐标作为喷头定位控制系统的目标值；因为模糊控制具有不依赖对象精确的数学模型、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点，故本系统采用模糊系统对喷头位置进行实时在线控制。
(4)喷头自动作业原理：通过喷头尾部上的测距传感器10来判断喷头11的位置变化，使喷头11到达钻杆丝扣待喷油部分的指定位置。具体操作为在喷头11上加装水平测距传感器10来获取物体的距离信息，在喷头下降过程中检测距离参数，如果参数发生突变则证明喷头已经到达钻杆内，继续下降相关传感器检测参数将连续变化，当到达设定值时控制升降装置停止下降，开始启动喷油作业，当喷油作业完成后，控制喷头升降装置9上升，退出钻杆并回到初始位置。

Claims (4)

1.一种钻杆丝扣自动喷油装置，其特征是：
a.采用小车作为基座，通过自动循迹，将喷油装置送达指定位置；
b.对钻杆丝扣端面进行自动定位，提取喷油工作点的坐标信息；
c.控制折叠伸缩装置展开，使喷头到达喷油工作点进行喷油作业。
2.根据权利要求1所述的基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置，其特征是：所述的小车自动循迹采用的是通过光电传感器对地面规定轨迹进行识别自动到达指定位置。
3.根据权利要求1所述的基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置，其特征是：所述的钻杆丝扣端面定位技术，具体采用的是使用双目视觉技术获取钻杆丝扣端面中心的空间坐标。
4.根据权利要求1所述的基于循迹小车的钻杆丝扣自动喷油装置，其特征是：通过控制电路对折叠伸缩装置下达启动指令，折叠伸缩装置开始展开为倒L型，并经由旋转台顺时针(或逆时针)旋转90°到达喷油位置，然后使喷头下降到位进行喷油作业。
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