钻杆弯曲度检测方法与装置 - 地质科技情报 - 中国地质大学.PDF

第３５卷　 第２期 地 质科 技 情报 Ｖｏｌ.３５　 Ｎｏ.２ ２０１６年　 　 ３月　 　 　 　 Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　 　 　 　 Ｍａｒ.　 ２０１６ 钻杆弯曲度检测方法与装置 谢　 辉ꎬ文国军ꎬ许新建 (中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院ꎬ武汉４３００７４) 摘　 要:弯曲度是钻杆质量检测的重要参数之一ꎬ它严重影响钻井的精度和平稳性ꎮ 而国内对于钻杆弯曲度的检测大多依靠操作 人员的经验或者采用百分表进行测量ꎬ效率比较低下ꎮ 针对钻杆弯曲度检测的现状ꎬ提出了一种以椭圆为钻杆截面拟合模型、２Ｄ 激 光为介质的钻杆弯曲度检测方法与装置ꎬ以能够快速、精确地检测出钻杆弯曲度信息ꎬ并通过实验验证了该算法的可行性ꎮ 关键词:钻杆ꎻ弯曲度ꎻ检测ꎻ椭圆拟合ꎻ２Ｄ激光位移传感器 中图分类号:Ｕ１７５ 　 　 　 　 文献标志码:Ａ　 　 　 　 文章编号:１０００￣７８４９(２０１６)０２￣００４１￣０４ 　 　 钻杆属于长轴类零件ꎬ在生产加工过程中的管 笔者拟根据钻杆生产实际需求ꎬ研究一种基于２Ｄ激 端加厚、接头焊接及热处理等阶段ꎬ都会使钻杆出现 光扫描传感器的钻杆弯曲度自动检测方法及装置ꎮ 弯曲的现象ꎮ 钻杆弯曲度是影响钻井平稳性和精度 的重要参数ꎬ国内外的一些公司更是对国内生产的 １　 检测系统及基本原理 钻杆的弯曲度提出了高精度要求ꎮ 过大的弯曲度ꎬ 会导致钻井过程中钻杆的磨损以及钻井位置的偏 钻杆弯曲度检测的过程实际上就是对钻杆轴心 [６] 移ꎬ因此在钻井之前需要对钻杆进行弯曲度检测和 线上各点在三维空间中位置坐标进行检测 ꎮ 因 校直ꎮ 此只要测量出足够多的轮廓点ꎬ并通过算法求出各 钻杆弯曲度检测是钻杆校直的前提ꎬ只要能测 个轮廓的中心点ꎬ再对各个中心点进行拟合ꎬ便可得 出钻杆轴心线上最大弯曲度所在的位置和大小ꎬ就 到钻杆轴心线ꎬ最终得出钻杆的弯曲度信息ꎮ [１] 可以依据弯曲曲率ꎬ用相应校直装置进行校直 ꎮ 检测系统由激光扫描系统、微机和待测钻杆组 因此ꎬ钻杆弯曲度检测的目的就是找出钻杆轴心线 成ꎮ 其中ꎬ激光扫描系统由伺服电机、滚珠丝杠和２Ｄ 上最大弯曲度所在的位置和大小ꎮ 国内对于钻杆的 激光位移传感器组成ꎬ用于扫描钻杆ꎬ并且反馈数据 弯曲度检测大多依靠操作人员的经验或者采用百分 信息给微机处理分析ꎮ 检测系统结构如图１所示ꎮ 表进行测量ꎬ这种方法需要频繁的安装与卸载百分 １.１ 检测装置 [２] 表ꎬ效率比较低下ꎬ不适应批量检测 ꎮ 由于传感 图２为检测装置示意图ꎮ 工作过程中ꎬ 由伺服 器技术的发展ꎬ２Ｄ激光位移传感器以其非接触性、 高精度和高频率等特点ꎬ在轴类零件测量领域得到 [３] 了广泛应用ꎮ 徐新军等 研发的ＪＣＪ￣ⅡＴ二维激光 测径仪ꎬ完成对玻璃管的直径检测ꎬ扫描速度达到