[发明专利]一种关节吊机自动抓放钻杆系统及方法

权利要求书

1.一种关节吊机自动抓放钻杆系统，其特征在于：包括关节吊机本体和抓杆控制设备，所述抓杆控制设备的输出端与关节吊机本体连接；

所述的关节吊机本体包括回转主体（1）、主臂（2）、辅臂（3）和夹持器（4）；所述主臂（2）的一端铰接在回转主体（1）上，主臂（2）的另一端与辅臂（3）的前端铰接；所述辅臂（3）的末端设置有能够沿辅臂（3）中心轴转动的夹持器（4）；

所述的抓杆控制设备包括工业摄像机和上位控制机；所述的工业摄像机设置于主臂（2）的正下方，其照射方向与回转主体（1）、主臂（2）、辅臂（3）处于同一平面内，用于采集钻杆堆藏区内的实时图像；所述上位控制机用于控制回转主体（1）开始转动，同时根据工业摄像机拍摄的实时图像锁定目标钻杆，分析出关节吊机本体与钻杆堆藏区内钻杆的相对位置，使回转主体（1）、主臂（2）、辅臂（3）所在平面缓慢接近目标钻杆，在确定能够抓取到钻杆后，控制关节吊机本体抓取目标钻杆；

所述的上位控制机包括：

转动控制模块，用于控制回转主体（1）转动；

图像分析模块，用于在回转主体（1）的转动过程中，对工业摄像机拍摄到的图像进行分析，获得关节吊机本体与钻杆堆藏区内钻杆的相对位置；

调整模块，用于锁定目标钻杆，调整回转主体（1）的转动速度，使回转主体（1）、主臂（2）、辅臂（3）所在平面缓慢接近目标钻杆；

判断模块，用于实时判断当前姿态下是否能够成功抓取到钻杆：当目标钻杆与拍摄图像中竖直的一条直线重合时，认为当前姿态能够成功抓取到钻杆；

抓取控制模块，用于在确定能够抓取到钻杆后，控制关节吊机本体抓取目标钻杆，自动运行至钻杆猫道并放下钻杆。

2.根据权利要求1所述的一种关节吊机自动抓放钻杆系统，其特征在于：所述的关节吊机本体还包括将军柱（5），所述回转主体（1）安装于将军柱（5）上且能够沿将军柱（5）的中心轴转动。

3.根据权利要求1所述的一种关节吊机自动抓放钻杆系统，其特征在于：所述的抓杆控制设备还包括吊机参数监控装置，所述吊机参数监控装置包括安装于回转主体（1）上的第一编码器、安装于主臂（2）上的第一倾角传感器、安装于辅臂上的第二倾角传感器、安装于夹持器（4）上的第二编码器；所述第一编码器、第二编码器、第一倾角传感器和第二倾角传感器的输出端均与上位控制机连接；

所述第一编码器用于实时监测回转主体（1）相对于初始位置回转角度；所述于第二编码器用于实时监测夹持器（4）相对于初始位置回转角度；所述第一倾角传感器用于实时监测主臂（2）与回转主体（1）中心轴之间的相对角度；所述第二倾角传感器用于实时监测辅臂与主臂间的相对角度。

4.根据权利要求1所述的一种关节吊机自动抓放钻杆系统，其特征在于：所述的抓取控制模块包括：

回转停止单元，用于控制回转主体(1)停止转动；

夹持器调整单元，用于根据吊机参数监控装置采集到的数据，调整夹持器(4)回转与目标钻杆平行；

抓取单元，用于根据吊机参数监控装置采集到的数据，控制主臂(2)下放，使夹持器(4)抓取钻杆；

放置单元，用于控制关节吊机本体自动运行至钻杆猫道并放下钻杆。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种关节吊机自动抓放钻杆系统的抓杆方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.上位控制机启动抓取钻杆的命令，并控制回转主体（1）开始转动；

S2.上位控制机对工业摄像机拍摄到的图像进行分析，判断工业摄像机拍摄范围内是否存在符合钻杆抓取要求的钻杆，若存在则进入步骤S3，若不存在则返回步骤S1继续控制回转主体（1）转动；

S3.上位控制机对图像分析获得关节吊机本体与钻杆堆藏区内钻杆的相对位置；

S4.上位控制机锁定目标钻杆，调整回转主体（1）的转动速度，使回转主体（1）、主臂（2）、辅臂（3）所在平面缓慢接近目标钻杆；

S5.上位控制机实时判断当前姿态下是否能够成功抓取到钻杆，若确定能够抓取到钻杆，进入步骤S6，若不能够抓取到钻杆，返回步骤S4；

S6.上位控制机控制关节吊机本体抓取目标钻杆。

6.根据权利要求5中任意一项所述的一种关节吊机自动抓放钻杆系统的抓杆方法，其特征在于：抓取目标钻杆后，还包括钻杆放置步骤：上位控制机控制关节吊机本体自动运行至钻杆猫道并放下钻杆。