一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，屬于機電一體化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鉆探作業(yè)過程中，大鉤高度是一個非常重要的工作參數(shù)，其對正確計算鉆探進尺和保證起下鉆作業(yè)安全具有重要的作用。由于大鉤高度變化范圍大(即量程大)，同時鉆探作業(yè)又要求其測量精度高(誤差達到mm級)。
[0003]在傳統(tǒng)的測量方法中不外乎兩種，第一種是在卷筒軸上安裝有一套復(fù)雜的機械式測量機構(gòu)，利用測量機構(gòu)上的細鋼絲繩的周長計數(shù)實現(xiàn)高度檢測，由于細鋼絲繩的直徑較小，忽略了不同繞繩層的周長誤差，因此該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度不高;第二種是在卷筒出繩處或者天車頂梁處設(shè)置有鋼絲繩導(dǎo)輪，利用導(dǎo)輪轉(zhuǎn)過的線長度測量鋼絲繩長度，從而計算出大鉤高度。從原理上來說，第二種方法似乎具有很高的測量精度，但該方法忽略了導(dǎo)輪與鋼絲繩之間有相對打滑的問題，而且打滑的情況受鋼絲繩載荷、磨損狀態(tài)、鋼絲繩表明粘附的介質(zhì)(如黃油、泥漿等)等影響較大，打滑量具有很大的不確定性，從而不能保證這種檢測方法的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，采用一種簡單的方式將鉆機大鉤位置變得直觀，有利于操作者了解鉆機當前的狀態(tài)，同時也避免了潛在風(fēng)險，采用現(xiàn)場標定的方式，保證了大鉤位置的準確性，數(shù)據(jù)采集單元連接有處理單元，可以直接通過處理單元讀取絕對編碼器的數(shù)值，進而實現(xiàn)計算，省略了人工讀取數(shù)值的過程，為自動化檢測提供了硬件平臺。
[0005]本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供了一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，包括機械傳動單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述機械傳動單元包括傳動齒輪和傳動軸，所述數(shù)據(jù)采集單元包括絕對值編碼器和與其連接的傳輸電纜，所述傳動齒輪與立軸鉆機的絞車一側(cè)的內(nèi)齒輪嚙合，傳動齒輪通過傳動軸與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器通過傳輸電纜與處理單元連接。
[0006]所述處理單元為用于利用絕對值編碼器的輸出值計算大鉤位置的PC機。
[0007 ]所述PC機包括與主機連接的顯示器、鍵盤和鼠標。
[0008]所述PC機通過網(wǎng)絡(luò)與遠程控制端連接。
[0009]本實用新型基于其技術(shù)方案所具有的有益效果在于:
[0010](I)本實用新型的數(shù)據(jù)采集單元采用絕對值編碼器，絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置，其不受停電、干擾的影響，具有較高的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性；
[0011](2)本實用新型的立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)采用一種簡單的方式將鉆機大鉤位置變得直觀，有利于操作者了解鉆機當前的狀態(tài)，同時也避免了潛在風(fēng)險；
[0012](3)本實用新型的立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)采用現(xiàn)場標定的方式，保證了大鉤位置的準確性；
[0013](4)本實用新型的數(shù)據(jù)采集單元連接有處理單元，可以直接通過處理單元讀取絕對編碼器的數(shù)值，進而實現(xiàn)計算，省略了人工讀取數(shù)值的過程，為自動化檢測提供了硬件平臺；
[0014](5)本實用新型的數(shù)據(jù)采集單元可以是與聯(lián)網(wǎng)的遠程控制端連接的PC機，實現(xiàn)了一臺遠程控制端與多組數(shù)據(jù)采集單元的連接，能夠同時監(jiān)控多個立軸鉆機的大鉤位置，方便管理。
【附圖說明】
[0015]圖1是立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2是立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)安裝示意圖。
[0017]圖1圖中:1-絞車，2-大鉤，3-內(nèi)齒輪，4-傳動齒輪，5-絕對值編碼器，6_處理單元，7-遠程控制端，8-鋼絲繩，9-傳動齒輪固定架，10-絞車固定架，11-鉆塔，12-滑輪組。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]參照圖1，本實用新型提供了一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，包括機械傳動單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述機械傳動單元包括傳動齒輪4和傳動軸，所述數(shù)據(jù)采集單元包括絕對值編碼器5和與其連接的傳輸電纜，所述傳動齒輪與立軸鉆機的絞車I 一側(cè)的內(nèi)齒輪3嚙合，傳動齒輪通過傳動軸與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器通過傳輸電纜與處理單元連接。所述處理單元6為用于利用絕對值編碼器的輸出值計算大鉤位置的PC機。所述PC機包括與主機連接的顯示器、鍵盤和鼠標。所述PC機通過網(wǎng)絡(luò)與遠程控制端7連接。
[0020]參照圖2為立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)的安裝示意圖，其中大鉤2安裝于滑輪組12上，滑輪組12通過鋼絲繩8繞過固定于鉆塔11下方的定滑輪，纏繞于固定在絞車固定架10的絞車I，傳動齒輪4與絞車I一側(cè)的內(nèi)齒輪3嚙合，內(nèi)齒輪3安裝于傳動齒輪固定架9上。
[0021]以下為本實用新型的原理:
[0022]傳動齒輪與絕對值編碼器通過傳動軸相連具有相同的角速度，將固定架安裝在鉆機合適的位置保證傳動齒輪與立軸鉆機絞車一側(cè)的內(nèi)齒輪嚙合，傳動齒輪根據(jù)內(nèi)齒輪的參數(shù)設(shè)計，保證二者擁有相同的模數(shù)，因為鉆機大鉤位置的變化是通過絞車牽引鋼繩實現(xiàn)的，所以絞車轉(zhuǎn)動的角位移與大鉤位置存在直接的聯(lián)系。故可以通過記錄絞車轉(zhuǎn)動的角位移計算得出大鉤的位置。
[0023]數(shù)據(jù)采集單元和處理單元的作用是對絞車卷筒的角位移進行精確檢測，并建立卷筒角位移與大鉤位置的對應(yīng)關(guān)系。計算由PC機完成，接收來自絕對值編碼器的數(shù)據(jù)然后通過相應(yīng)的傳動比構(gòu)造算法最終轉(zhuǎn)化成大鉤位置?？紤]到大鉤位置和絞車轉(zhuǎn)動的角度并不是嚴格的線性關(guān)系，因為鋼絲繩在絞車上排列時同一層上每圈的周長基本相同，但不同層面上的鋼繩每圈的周長存在差異。要解決該問題可通過現(xiàn)場分層標定的方式實現(xiàn)，因此標定過程必須簡單，為此通過將每一層首尾兩個分界點設(shè)為關(guān)鍵節(jié)點并采用分段插值的原理使數(shù)據(jù)真實、準確。
[0024]利用本實用新型的一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，可以通過以下過程完成大鉤位置標定:
[0025](I)制定與立軸鉆機絞車一側(cè)內(nèi)齒輪配合的傳動齒輪，通過齒輪固定架將傳動齒輪與絞車一側(cè)內(nèi)齒輪嚙合，使傳動齒輪與絞車一側(cè)內(nèi)齒輪具有相同的角速度；
[0026](2)將絕對值編碼器通過傳動軸與傳動齒輪連接，將絕對值編碼器通過電纜與處理單元連接；
[0027](3)將大鉤下放到基臺零點位置，記錄絕對絕對值編碼器的當前值Co，標記當前高度Ho為 0.0Om;
[0028](4)提升大鉤，觀察與大鉤連接的鋼絲繩在絞車卷筒上的位置，當鋼絲繩在卷筒換層處停止提升大鉤，使用大量程測距儀器測得大鉤當前高度H1，記錄編碼器的當前值C1;則換層前大鉤任意位置的高度為#=((/ o-Co)*(H1-Hq)AC1-CoHHo,其中ο為大鉤停留在任意位置時編碼器對應(yīng)的編碼值；
[0029](5)繼續(xù)提升大鉤，觀察與大鉤連接的鋼絲繩在絞車卷筒上的位置，當鋼絲繩在卷筒換層處停止提升大鉤，使用大量程測距儀器測得大鉤當前高度H1，記錄編碼器的當前值Ci，則上次換層后和換層前大鉤任意位置的高度為礦DMH1-Hi—^/(C1-Ci—D +Hh，其中C1為大鉤停留在任意位置時編碼器對應(yīng)的編碼值，Ch為上次換層后鋼絲繩在卷筒換層處停止提升大鉤時編碼器的編碼值，Hh為上次換層后鋼絲繩在卷筒換層處停止提升大鉤時的大鉤高度；
[0030](6)重復(fù)步驟(5)，直到大鉤達到頂端，大鉤位置標定過程結(jié)束，測得大鉤任意位置的高度值。
[0031]PC機還可以通過網(wǎng)絡(luò)將立軸鉆井大鉤位置發(fā)送至遠程控制端進行保存，便于數(shù)據(jù)集中管理。
【主權(quán)項】
1.一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，包括機械傳動單元和數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于:所述機械傳動單元包括傳動齒輪和傳動軸，所述數(shù)據(jù)采集單元包括絕對值編碼器和與其連接的傳輸電纜，所述傳動齒輪與立軸鉆機的絞車一側(cè)的內(nèi)齒輪嚙合，傳動齒輪通過傳動軸與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器通過傳輸電纜與處理單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述處理單元為用于利用絕對值編碼器的輸出值計算大鉤位置的PC機。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述PC機包括與主機連接的顯示器、鍵盤和鼠標。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述PC機通過網(wǎng)絡(luò)與遠程控制端連接。
【專利摘要】本實用新型提供了一種立軸鉆機大鉤位置檢測系統(tǒng)，包括機械傳動單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述機械傳動單元包括傳動齒輪和傳動軸，所述數(shù)據(jù)采集單元包括絕對值編碼器和與其連接的傳輸電纜，所述傳動齒輪與立軸鉆機的絞車一側(cè)的內(nèi)齒輪嚙合，傳動齒輪通過傳動軸與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器通過傳輸電纜與處理單元連接。本實用新型采用一種簡單的方式將鉆機大鉤位置變得直觀，有利于操作者了解鉆機當前的狀態(tài)，同時也避免了潛在風(fēng)險，采用現(xiàn)場標定的方式，保證了大鉤位置的準確性，數(shù)據(jù)采集單元連接有處理單元，可以直接通過處理單元讀取絕對編碼器的數(shù)值，進而實現(xiàn)計算，省略了人工讀取數(shù)值的過程，為自動化檢測提供了硬件平臺。
【IPC分類】G01B21/02
【公開號】CN205209460
【申請?zhí)枴緾N201521064559
【發(fā)明人】吳來杰, 王興, 胡郁樂, 張飛, 韓志斌, 阮繼翰
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月18日