[发明专利]一种钻具接头机器视觉系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种钻具接头定位的控制方法，包括如下步骤：S1：启动摄像机，拍摄钻具接头的图像；S2：处理器接收钻具接头的图像并获得钻具接头所占的视觉夹角α，根据已知的摄像机距离钻井井眼轴线的水平距离，摄像机与水平面的夹角，得到钻具的半径信息；S3：根据钻具的半径信息，已知的摄像机到钻台面的高度，钻具接头和摄像机连线与摄像机所在轴线的夹角以及摄像机到钻具的水平距离，获得钻具接头距离钻台面的高度信息。本发明的有益效果是：通过机器视觉自动识别钻具接头的位置，可以实时将钻具接头的准确位置和直径传输至控制系统，供各种钻具操作设备的控制系统调用，并降低了劳动强度和发生人为错误的概率，提高了作业的连续性和效率。

技术领域

本发明属于石油钻井机械技术领域，具体涉及一种钻具接头机器视觉系统及控制方法。

背景技术

随着石油钻井作业自动化水平的提高，自动化钻具操作设备(如顶驱、铁钻工、钻台面机械手等)被越来越广泛地应用。钻井平台上主要由司钻和钻工负责操作各种钻具操作设备，通过手动操作，使设备对准钻具接头，以实现钻具的夹紧、上升、下降、上扣、卸扣等操作。在操作钻具时，需要使用绞车、顶驱、钻台面机械手、铁钻工等不同的液压或电力驱动的动力设备。在操作不同设备时，需要重新对准钻具接头，操作费时，影响效率，且存在较大的人为操作失误的可能性。

由于钻具操作作业的工作环境比较恶劣，安全风险较高，因此，需要一种新型的、能够快速确定钻具位置的装置和方法，并能够将钻具位置反馈给各种钻具操作设备的控制系统调用，以提高钻具操作设备的自动化水平，提高工作效率，减少钻台面人员。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术中的设备需要手动对准钻具的操作方式存在的效率低、易出错问题，本发明提供一种钻具接头机器视觉系统及控制方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种钻具接头定位的控制方法，用于获取钻具的直径以及钻具接头距离钻台面的高度信息，包括如下步骤：

S1：启动摄像机，对钻具接头进行拍摄，记录钻具接头的图像；

S2：与摄像机电连接的处理器启动，以接收摄像机记录的钻具接头的图像并获得钻具接头所占的视觉夹角α，根据已知的摄像机距离钻井井眼轴线的水平距离L₁，摄像机与水平面的夹角β，得到钻具的半径和直径信息；

S3：根据步骤S2获得的钻具的半径信息，已知的摄像机到钻台面的高度H₁，已知的钻具接头和摄像机连线与摄像机所在轴线的夹角γ以及已知的摄像机到钻具的水平距离L₃，处理器获得钻具接头距离钻台面的高度信息。

根据本发明，步骤S2包括：

S21：测量摄像机距离钻井井眼所在的轴线的水平距离L₁，输入处理器作为常数待用；

S22：以与钻具垂直的地面为水平面，获取摄像机与水平面的摄像机与水平面的夹角β，将测量得到的摄像机与水平面的夹角β输入处理器作为常数待用；

S23：计算摄像机所在的焦平面到摄像机轴线与井眼轴线交点的距离L₂，其中，L₂＝L₁/cosβ，将计算得到的L₂输入处理器作为常数待用；

S24：处理器根据钻具在摄像机所记录的图像中心所占的宽度获取钻具所占视觉夹角α；

S25：根据步骤S23计算得到的L₂以及步骤S24获取的α，计算钻具的半径R，其中，R＝L₂×sin(α/2)。