一種可自動讀數(shù)三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法，本發(fā)明是在常用的校驗臺的基礎(chǔ)上進行改造的，即在方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分別安裝有微型攝像頭，微型攝像頭以及探管均通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸?shù)姆绞脚c計算機連接；所述的計算機輸入了編制的圖片解析軟件，計算機對拍攝的圖片進行連續(xù)解析，將解析出的方位角、井斜角、工具面角實時保存和顯示；用解析出的數(shù)據(jù)與探管所測的數(shù)據(jù)進行分析對比，對探管進行修正。使用本發(fā)明的校驗臺可有效避免人工讀數(shù)由于疲勞、視角和技術(shù)等原因造成的讀數(shù)誤差大甚至錯讀等問題，本發(fā)明的校驗臺操作方便、自動讀數(shù)效率高、校驗質(zhì)量好。
【專利說明】一種可自動讀數(shù)三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法，適用于磁性測斜儀的校驗。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀80年代至今，鉆井工程技術(shù)發(fā)展迅速，磁性測斜儀廣泛應用在鉆探工程領(lǐng)域，是斜井、定向井和水平井等鉆井系統(tǒng)中測量井身軌跡必不可少的測量監(jiān)控儀器。
[0003]磁性測斜儀在運輸過程中因震動或在使用過程中，因井下復雜工況的影響而產(chǎn)生一定的漂移，使井身軌跡的測量精度變差，因此很有必要定期應用三軸測斜儀校驗臺對磁性測斜儀進行校驗。在對測斜儀的校驗過程中，需要多次重復對測斜儀校驗臺的方位角刻度盤、井斜角刻度盤和工具面角刻度盤進行讀數(shù)。校驗臺讀數(shù)一方面由于對讀數(shù)的精度要求很高，引入了差分讀數(shù)法進行讀數(shù)，這樣人工讀數(shù)往往會因視力疲勞等人為因素造成讀數(shù)誤差大，甚至讀數(shù)錯誤的情況；另一方面，由于在校驗過程中校驗臺的工具面角刻度盤會在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動一定角度，這樣也給讀數(shù)造成不便，而且也會由于讀數(shù)角度的原因造成讀數(shù)誤差較大。在進行大批量測斜儀校驗時，勞動強度大，效率低、校驗質(zhì)量得不到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決上述人工讀數(shù)存在的不足，而提供一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法。本發(fā)明是在對通常使用的校驗臺的基礎(chǔ)上進行改造，改造后的校驗臺，使用時可以有效避免人工讀數(shù)由于疲勞、視角和技術(shù)等問題造成的讀數(shù)誤差大甚至讀數(shù)錯誤的問題，同時由于其操作方便，能大大地提高校驗效率及校驗質(zhì)量。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:提供一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺，包括校驗臺底座，底座的上盤上安裝有方位角刻度盤、差分尺，方位角刻度盤上安裝有兩立柱，兩立柱上端分別安裝有井斜角刻度盤和井斜角角度傳感器，兩立柱之間安裝有俯仰臺體，俯仰臺體上安裝有工具面角刻度盤、差分尺和探管；在所述的方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分別安裝有微型攝像頭，微型攝像頭以及探管均通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸?shù)姆绞脚c計算機連接；所述的微型攝像頭采用連續(xù)拍攝模式，每兩次拍攝時間間隔相等為0.1?1秒，分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸給計算機，所述的計算機中編制了圖片解析軟件，將解析出的方位角、井斜角、工具面角實時保存和顯示；用解析出的數(shù)據(jù)與探管所測的數(shù)據(jù)進行分析對比，對探管進行修正。
[0006]本發(fā)明所述的微型方位角攝像頭、井斜角攝像頭和工具面角攝像頭安裝位置根據(jù)攝像頭的焦距調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明所述的校驗臺底座的底盤上均布有調(diào)平螺釘，底座中間臺體上設(shè)有方位角微調(diào)手輪，底座上盤和方位角刻度盤同軸心，方位角刻度盤可以自由轉(zhuǎn)動，方位角刻度盤上安裝方位角鎖定裝置和氣泡平衡儀。[0008]所述的兩立柱的軸桿中心軸線重合且與方位角刻度盤平行，其中安裝有井斜角角度傳感器的立柱上端還安裝有井斜角微調(diào)手輪和井斜角鎖定裝置。
[0009]所述的俯仰臺體安裝在井斜角角度傳感器與井斜角刻度盤的軸桿上，俯仰臺體中心有通孔，探管夾持套筒安裝在通孔內(nèi)，并與俯仰臺體中心的通孔同軸心；所述的在探管夾持套筒兩端分別安裝工具面角刻度盤和工具面角角度傳感器，角度傳感器處安裝微調(diào)手輪和工具面角鎖定裝置，夾持套筒兩端設(shè)有探管鎖定針。
[0010]本發(fā)明所述的測斜儀校驗臺所有零部件均為無磁材料。
[0011]本發(fā)明還提供一種使用上述的三軸無磁測斜儀校驗臺校驗時自動讀數(shù)的方法，包括以下步驟：
[0012]⑴、校驗前，調(diào)整校驗臺整體水平并對方位角刻度盤、井斜角刻度盤和工具面角刻度盤進行精密調(diào)整；
[0013]⑵、安裝好探管和攝像頭，根據(jù)微型攝像頭的焦距調(diào)節(jié)其到差分尺及刻度盤的位置，安裝好無線傳輸設(shè)備或連接各信號傳輸線路；啟動計算機中的圖片解析識別軟件，設(shè)置攝像頭為連續(xù)拍照模式，每兩次拍攝時間間隔相等為O. I?I秒；
[0014]⑶、攝像頭分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過無線或數(shù)據(jù)線傳輸給計算機，圖像解析軟件自動對傳輸過來的照片信息進行解析，解析結(jié)果為校驗臺刻度盤上的方位角、井斜角和工具面角值；并將結(jié)果實時顯示在電腦屏幕上；
[0015]⑷、轉(zhuǎn)動探管，將探管處于一個新的姿態(tài)，當攝像頭照片解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量角度數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，點擊保存按鈕，保存拍照解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量的角度數(shù)據(jù)；
[0016](5)、重復步驟⑷，轉(zhuǎn)動探管到設(shè)定的不同姿態(tài)，保存每種姿態(tài)下的校驗臺刻度值及探管所測值，并進行綜合對比分析，根據(jù)分析結(jié)果，對探管測量精度進行修正。
[0017]本發(fā)明的可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺及其讀數(shù)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：本發(fā)明通過對現(xiàn)有的普通三軸無磁測斜儀校驗臺進行改造，引入了微型攝像頭和編制了圖片解析軟件的計算機，通過三個微型攝像頭對三個刻度盤及其配套的差分尺進行連續(xù)拍照，將照片數(shù)據(jù)實時傳輸給計算機，計算機應用圖片解析軟件對照片進行解析，將解析出的校驗臺刻度盤顯示的方位角、井斜角、工具面角角度數(shù)據(jù)保存和顯示。本發(fā)明的最大優(yōu)點在于有效避免人工讀數(shù)誤差大甚至讀數(shù)錯誤的情況，同時利用攝像頭拍照、軟件解析照片可以省去大量的人工工作，大大減輕工作人員的勞動強度，提高了校驗效率和質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖I、圖2為本發(fā)明的三軸無磁測斜儀校驗臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的方位角拍照讀數(shù)系統(tǒng)局部放大示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的井斜角和工具面角拍照讀數(shù)系統(tǒng)局部放大示意圖。
[0021]上述圖中：1_底座；2_調(diào)平螺釘；3_方位角微調(diào)手輪；4_方位角刻度盤；5a_方位角差分尺；6a-方位角攝像頭；5b-井斜角差分尺；6b-井斜角攝像頭；5c-工具面角差分尺；6c-工具面角攝像頭；7_氣泡平衡儀；8_方位角鎖定裝置；9_提手；10_立柱；11-井斜角角度傳感器；12_井斜角微調(diào)手輪；13_井斜角鎖定裝置；14_井斜角刻度盤；15_俯仰臺體；16-工具面角刻度盤；17a-探管上鎖定針、17b-探管下鎖定針；18-探管夾持套筒；19_工具面角角度微調(diào)手輪；20_工具面角傳感器；21_工具面角鎖定裝置；22_探管；23_軸桿。【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳述。
[0023]實施例1:本發(fā)明提供一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺，其結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。本發(fā)明是通過對現(xiàn)有的普通三軸無磁測斜儀校驗臺進行改造，普通三軸無磁測斜儀校驗臺包括校驗臺底座I，在校驗臺底座I的底盤上均布有3顆調(diào)平螺釘2，底座I中間臺體上設(shè)有方位角微調(diào)手輪3，底座I的上盤和方位角刻度盤4同軸心,方位角刻度盤4側(cè)面標有0°?359°刻度，方位角刻度盤4可以自由轉(zhuǎn)動，方位角刻度盤4上安裝有方位角鎖定裝置8和氣泡平衡儀7，氣泡平衡儀7配合調(diào)平螺釘2調(diào)節(jié)校驗臺整體水平。底座上盤上還安裝有方位角差分尺5a，本發(fā)明在所述的方位角刻度盤4和方位角差分尺5a前面安裝微型方位角攝像頭6a。如圖3所示。
[0024]所述的方位角刻度盤4上安裝兩根立柱10，兩立柱10上端分別安裝有井斜角角度傳感器11和井斜角刻度盤14，井斜角角度傳感器11和井斜角刻度盤14兩者的軸桿23與方位角刻度盤4平行。參見圖4，在井斜角角度傳感器11 一側(cè)還安裝有井斜角微調(diào)手輪12和井斜角鎖定裝置13。本發(fā)明在所述的在井斜角刻度盤14和井斜角差分尺5b —側(cè)安裝微型井斜角攝像頭6b。
[0025]所述的井斜角刻度盤14側(cè)面標有0°?359°刻度，通過調(diào)節(jié)井斜角微調(diào)手輪12可以調(diào)節(jié)井斜角角度傳感器11，從而帶動井斜角刻度盤14轉(zhuǎn)動實現(xiàn)微調(diào)。
[0026]參見圖2、圖4，所述的在井斜角角度傳感器11和井斜角刻度盤14的軸桿23上安裝有俯仰臺體15，俯仰臺體15設(shè)有中心通孔，探管夾持套筒18安裝在中心通孔內(nèi)并與所述中心通孔同軸心。在探管夾持套筒18兩端分別安裝工具面角角度傳感器20和工具面角刻度盤16，在工具面角度傳感器20處安裝工具面角角度微調(diào)手輪19和工具面角鎖定裝置21，工具面角刻度盤16處安裝有工具面角差分尺5c，探管夾持套筒18兩端設(shè)有探管上鎖定針17a和探管下鎖定針17b。本發(fā)明在所述的工具面角刻度盤16和工具面角差分尺5c處安裝有微型工具面角攝像頭6c。
[0027]所述的微型方位角攝像頭6a、井斜角攝像頭6b和工具面角攝像頭6c安裝位置根據(jù)攝像頭的焦距調(diào)節(jié)。
[0028]所述的俯仰臺體15與井斜角刻度盤14和井斜角角度傳感器11皆繞同一軸桿23旋轉(zhuǎn)。
[0029]所述的探管夾持套筒18與工具面角刻度盤16和工具面角角度傳感器20繞同一中心軸線旋轉(zhuǎn)，工具面角角度微調(diào)手輪19可以對工具面角刻度盤16進行微調(diào)。
[0030]所述的方位角差分尺5a、井斜角差分尺5b、工具面角差分尺5c精度均為0.02°。
[0031]所述的方位角刻度盤4上安裝兩個提手9，便于校驗臺搬運。
[0032]上述測斜儀校驗臺所有零部件均為無磁材料。
[0033]三個微型攝像頭以及探管22均通過數(shù)據(jù)線與計算機連接；所述的微型攝像頭采用連續(xù)拍攝模式，每兩次拍攝時間間隔相等為0.2秒，分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過傳輸線路傳輸給計算機，所述的計算機中編制了圖片解析軟件，解析結(jié)果為校驗臺刻度盤顯示的方位角、井斜角和工具面角角度數(shù)據(jù)，同時，探管22所測的角度數(shù)據(jù)也傳輸?shù)接嬎銠C中，將拍照解析得到的角度數(shù)據(jù)和相同時刻探管所測的角度數(shù)據(jù)其中有用的數(shù)據(jù)一并進行保存和顯示，并利用這兩組角度數(shù)據(jù)進行對比，對測斜儀進行修正。
[0034]使用本發(fā)明的三軸無磁測斜儀校驗臺進行校驗時自動讀數(shù)的方法，包括以下步驟:
[0035]⑴、校驗前，調(diào)整校驗臺整體水平并對方位角刻度盤4、井斜角刻度盤14和工具面角刻度盤16進行精密調(diào)整。
[0036]⑵、安裝好探管22和三個攝像頭，根據(jù)微型攝像頭的焦距調(diào)節(jié)其到差分尺及刻度盤的距離，連接好各信號傳輸線路。啟動計算機中的圖片解析識別軟件，設(shè)置攝像頭為連續(xù)拍照模式，每兩次拍攝時間間隔相等為0.2秒。
[0037]⑶、攝像頭分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過傳輸線路傳輸給計算機，圖像解析軟件自動對傳輸過來的照片信息進行解析，解析結(jié)果為校驗臺刻度盤上的方位角、井斜角和工具面角值；并將結(jié)果實時顯示在電腦屏幕上。
[0038]⑷、轉(zhuǎn)動探管22，將探管處于一個新的姿態(tài)，當攝像頭照片解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量角度數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，點擊保存按鈕，保存拍照解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量的角度數(shù)據(jù)；
[0039]⑶、重復步驟⑷，轉(zhuǎn)動探管22到設(shè)定的不同姿態(tài)，保存每種姿態(tài)下的校驗臺刻度值及探管所測值，并進行綜合對比分析，根據(jù)分析結(jié)果，對探管測量精度進行修正。
[0040]實施例2:本發(fā)明提供一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺，分別在三個差分尺盤背側(cè)鉆兩個螺紋孔，再分別加工三個用于安裝微型攝像頭的銅條，銅條端面相應加工有螺紋孔，另一端加工有用于安裝微型攝像頭的凹槽。利用螺栓和螺母將銅條均固定在差分尺盤外層，利用強力膠和膠帶將微型攝像頭安裝在銅條的凹槽里。所使用的微型攝像頭為無線微型攝像頭，設(shè)置連拍時間間隔為0.8秒，微型攝像頭以無線傳輸?shù)姆绞脚c計算機相連。參照實施例1的操作方法，對測斜儀進行校正工作。
[0041]由實施例可見，本發(fā)明通過設(shè)置三個攝像頭分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)傳輸給計算機進行連續(xù)解析；由計算機自動讀取校驗臺刻度盤顯示的方位角、井斜角和工具面角角度數(shù)據(jù)，不僅操作簡單，而且校驗質(zhì)量好、效率高。尤其是在進行大批量校驗時，可以節(jié)省大量的人力，校驗質(zhì)量好、效率高的優(yōu)勢更為凸顯。
【權(quán)利要求】
1.一種可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺，包括校驗臺底座，底座的上盤上安裝有方位角刻度盤、差分尺，方位角刻度盤上安裝有兩立柱，兩立柱上端分別安裝有井斜角刻度盤和井斜角角度傳感器，兩立柱之間安裝有俯仰臺體，俯仰臺體上安裝有工具面角刻度盤、差分尺和探管；其特征在于：在所述的方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分別安裝有微型攝像頭，微型攝像頭以及探管均通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸?shù)姆绞脚c計算機連接；所述的微型攝像頭采用連續(xù)拍攝模式，每兩次拍攝時間間隔相等為O. I?I秒，分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸給計算機，所述的計算機中編制了圖片解析軟件，將解析出的方位角、井斜角、工具面角實時保存和顯示；用解析出的數(shù)據(jù)與探管所測的數(shù)據(jù)進行分析對比，對探管進行修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可自動讀數(shù)的三軸無磁測斜儀校驗臺，其特征在于：所述的微型方位角攝像頭、井斜角攝像頭和工具面角攝像頭安裝位置根據(jù)攝像頭的焦距調(diào)節(jié)。
3.一種使用權(quán)利要求I所述的三軸無磁測斜儀校驗臺校驗時自動讀數(shù)的方法，其特征在于：包括以下步驟： ⑴、校驗前，調(diào)整校驗臺整體水平并對方位角刻度盤、井斜角刻度盤和工具面角刻度盤進行精密調(diào)整； ⑵、安裝好探管和攝像頭，根據(jù)微型攝像頭的焦距調(diào)節(jié)其到差分尺及刻度盤的位置，安裝好無線傳輸設(shè)備或連接各信號傳輸線路；啟動計算機中的圖片解析識別軟件，設(shè)置攝像頭為連續(xù)拍照模式，每兩次拍攝時間間隔相等為O. I?I秒； ⑶、攝像頭分別對各刻度盤及相應的差分尺進行拍攝，照片數(shù)據(jù)信息通過無線或數(shù)據(jù)線傳輸給計算機，圖像解析軟件自動對傳輸過來的照片信息進行解析，解析結(jié)果為校驗臺刻度盤上的方位角、井斜角和工具面角值；并將結(jié)果實時顯示在電腦屏幕上； ⑷、轉(zhuǎn)動探管，將探管處于一個新的姿態(tài)，當攝像頭照片解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量角度數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，點擊保存按鈕，保存拍照解析的角度數(shù)據(jù)和探管測量的角度數(shù)據(jù)； (5)、重復步驟⑷，轉(zhuǎn)動探管到設(shè)定的不同姿態(tài)，保存每種姿態(tài)下的校驗臺刻度值及探管所測值，并進行綜合對比分析，根據(jù)分析結(jié)果，對探管測量精度進行修正。
【文檔編號】G01C25/00GK103837161SQ201410083228
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】邵春, 徐林, 沈傳波, 李田軍 申請人:中國地質(zhì)大學（武漢）