本发明专利技术公开了一种具有自主知识产权的用于陆地钻机安装操作模拟系统的环幕投影系统及其图像处理方法，其基于计算机仿真技术并参照钻井作业现场的实际操作流程，对ZJ70D陆地钻机的钻进工艺过程进行逼真模拟，用于钻井现场操作员的技术技能培训，增强了教学培训的可视性和浸入感，缩短了培训周期，提高了培训效果，降低了培训成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钻机模拟系统，具体来说，涉及一种陆地钻机安装操作模拟系统。
技术介绍
钻机属于工程机械，工程机械的安全生产不仅直接影响机械的使用寿命，而且关 系到人民生命财产的安全。因此必须贯彻"安全第一，以人为本"和"安全第一，预防为主" 的方针。由于技术水平的限制，井场设备安装、拆卸过程中的问题非常突出。如何提高设备 使用者技能水平，避免因操作不当造成的设备损坏，减少事故发生，是公司目前必须解决的 紧迫问题。 在钻井完成后，需要将井场设备如底座、井架、泥浆泵、防喷器组等进行拆卸，搬运 到其他钻井现场，并进行安装，以便开始新的钻井作业。在设备安装和拆卸过程中，必须遵 循一定的操作规程和技术要领，才能保证设备的正确安装、正确拆卸和安全使用。 然而，目前设备使用者的操作规程和技术要领主要是通过厂家提供的说明书和培 训获取，而操作技能则是靠经验的积累和师傅的传授，这些方式往往存在以下问题：实践机 会有限，难以提高技术水平：由于钻井作业的特殊性，钻井设备的拆卸和安装等工作往往要 几个月，甚至一年才进行一次，操作人员很难通过实际操作积累各种经验。另外，在设备安 装、拆卸过程中，事故发生的几率相对较小，个体对事故的处理经验极为有限，对事故的判 断、处理能力很难在实际的生产活动中积累和提高。一旦突发事故，往往由于缺乏经验和处 理能力，造成重大生命和财广损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有钻机模型的不足，提供一种陆地钻机安装操作模拟系 统。 本专利技术的专利技术目的是通过以下技术方案来实现：一种陆地钻机安装操作模拟系 统，它包括钻机模型、前端操作台、教师操作台、以及三通道环幕投影显示系统。其中前端 操作台中包括参数计算机，其中该参数计算机作为分布式的上位机完成整个系统的数据采 集与控制，主控计算机和图形计算机完成系统主程序的执行和环幕图形的处理和显示，各 台计算机通过TCP/IP协议互联。前端操作台和钻机模型之间的前端数据采集及控制由 SIEMENSS7-200PLC完成，并连接构成西门子PPI网络。PLC与参数计算机数据通信采用 RS232协议。 其中前端操作台包括机箱和内部控制板，所述的机箱的正面设有司钻台正面控制 面板，机箱的一个侧面设有司钻台侧面控制面板，机箱的另一个侧面设有顶驱机械控制面 板以及缓冲液缸的控制面板。其中在司钻台正面控制面板上设置有电源按钮、开机按钮、气 喇叭开关、防碰释放按钮、悬重缓冲阀、钻压缓冲阀、吊钳扭矩阻尼器、立管压力阻尼器、捞 刹滚筒离合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚 筒高低速开关、油缸选择开关、底座液压开关、驻车制动开关以及紧急制动开关；还包括显 示表组，其中所述显示表组包括气源压力表、冷却水压表、绞车油压表、转盘油压表、转盘扭 矩表、泵压表、大钳扭矩表、左钳扭矩表、右钳扭矩表、安全钳压力表、猫头压力表、钻井扭矩 表、转速表、转盘电流表、锁档压力表以及过卷压力表；司钻台侧面控制面板上设置指配开 关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路开关、电磁涡流刹车开关、转 盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2号泥浆泵开关、3号泥浆泵开 关、低压报警器开关； 前段操作台的内部控制板包括前端操作台第一可编程控制器PLC1和第二可编程 控制器PLC2,上述可编程控制器PLC与参数计算机数据通信采用RS232协议进行通信，其 中第一可编程控制器PLC1的CPU模块通过A/D模块分别与电源按钮、开机按钮、气喇叭开 关、防碰释放按钮、悬重缓冲阀、钻压缓冲阀、吊钳扭矩阻尼器、立管压力阻尼器、捞刹滚筒 离合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚筒高低速 开关、油缸选择开关、底座液压开关、驻车制动开关以及紧急制动开关连接，通过PLC的开 关量输入端口分别与指配开关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路 开关、电磁涡流刹车开关、转盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2 号泥浆泵开关、3号泥浆泵开关、低压报警器开关进行连接；通过PLC采集司钻操作台上的 各个开关，旋钮状态以模拟绞车的升降控制，转盘的转速控制，泥浆泵的调速控制；同时采 集绞车离合器位置、绞车档位、转盘离合器位置、转盘档位、泵调节器位置、柴油机功率调节 器位置；监测悬重、钻压、钻机气源压力、泥浆密度、泥浆黏度以及泥浆失水这些参数，通过 PLC的控制使得司钻操作台实现对井架/底座的起升控制、对钻盘的转速控制以及对泥浆 泵的调速控制。 其中顶驱机械控制面板上设置有急停按钮、吊环中位按钮、复位/静音按钮、吊环 回转选择开关、内防喷器开关、液压泵开关、锁紧销开关、背钳选择开关、吊环倾斜选择开 关、刹车选择开关、辅助操作开关、风机选择开关、电机选择开关、操作选择开关、旋转方向 选择开关；缓冲液缸的控制面板上设置有左右液缸选择手柄、液缸压力选择手柄以及液缸 伸出/缩回控制手柄；其中前端操作台的内部控制板的第二可编程控制器PLC2的CPU模块 通过A/D模块分别与急停按钮、吊环中位按钮、复位/静音按钮连接，通过PLC的开关量输 入端口分别与吊环回转选择开关、内防喷器开关、液压泵开关、锁紧销开关、背钳选择开关、 吊环倾斜选择开关、刹车选择开关、辅助操作开关、风机选择开关、电机选择开关、操作选择 开关、旋转方向选择开关进行连接以实现对顶驱进行控制。 其中缓冲液缸的控制面板上设置有左右液缸选择手柄、液缸压力选择手柄以及液 缸伸出/缩回控制手柄；其中前端操作台的内部控制板的第二可编程控制器PLC2的CPU模 块通过A/D模块分别与左右液缸选择手柄、液缸压力选择手柄以及液缸伸出/缩回控制手 柄连接以对缓冲液缸进行控制。 钻机模型包括钻机井架和底座模拟器，其中井架为前开口型，由主体、人字架及附 件组成，附件主要有二层台、死绳稳定器、笼梯。井架主体由左上段、右上段、左中上段、右中 上段、左下段和右下段及背横梁、斜拉杆、连接架组成一个前开口型钢架结构，主体的调整 固定是由两个卡销完成。人字架是由左、右前腿，左、右后腿及横梁等组成的门形结构，用来 起放和支靠井架。起升装置由起升大绳、高支架、低支架和游车大钩支架组成。井架采用人 字架起升方式，依靠钻台面绞车的动力，通过快绳、大钩拉动起升大绳，实现井架起升，井架 起升时为了能够使井架平稳的靠放在人字架上，同时下放井架时又能使井架重心前移，从 而依靠井架本身自重下落，在人字架上设有缓冲装置，通过缓冲装置的伸缩来实现。 底座主要由底座主体、起升装置、液压缓冲装置组成，底座采用平行四边形机构的 运动原理，从而实现了高台面设备的低位安装。采用绞车动力，利用游车大钩使底座从低位 整体起升到工作位置。底座主体分为上、中、下三层：上层为钻台面部分，用来安装钻台面的 设备，通过销子连接组成，下层为底座基座部分，由左前基座与左后基座、右前基座与右后 基座分别用销子连接成左、右两个部分。左、右两个部分之间的连接构件有连接梁、连接架 和斜撑。中间层为支撑部分，位于上、下层之间，起支撑钻台面和起放底座作用。分别由人 字架前腿、人字架后腿、前立柱、后立柱、斜立柱组成，用销子与上、下层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种陆地钻机安装操作模拟系统的环幕投影系统及其图像处理方法，其为一种三通道环幕投影显示系统，所述系统包括：投影机、工程环形投影幕和图像融合机。其中所述投影机为三台正投投影机，所述三台投影机与工程环形投影幕组合图像融合机形成边沿融合投影系统；图像融合机中包括有几何矫正模块、边沿融合模块、颜色校正模块；其中图像融合机将图形计算机产生的图像信息分配给三台投影仪，并进行边沿融合；其中几何矫正模块包括：所述几何矫正模块用于修正投射图像的几何形状，以保证边沿融合控制能适应多种屏幕构型，使投射到墓上的画面无几何失真；所述几何矫正模块包括下述子模块：利用经纬定位模块和激光阵列以点阵的方式对环形投影幕进行空间定位的模块；通过计算机的图形管程输出与环形投影幕上空间激光点阵形成等间隔的标准网格的模块；通过智能相继采集投影图像并输入计算机，并通过投影屏幕上的空间激光点阵与标准网格进行自动匹配从而得出投影仪图像与投影屏幕对应关系的模块；利用上述对应关系实现对输出的图像进行非线性几何矫正的模块；其中边缘融合模块包括：用于将图像分割成若干规则图形的图像分割模块，以使若干规则图形分别由三个投影机进行投影，其中分割为若干规则图形的相邻图形边缘相互重叠部分图形的宽度为对应尺寸的5％以内，相邻图形边缘相互重叠图形同时出现在分割后的相邻图形的边缘；用于在整个图像上布置纵横交错的经线和纬线的经纬定位模块，其使在每个规则图形中的经线和纬线的颜色互不相同，并利用三个投影机将分割后的若干规则图形进行投影，调节投影机使相邻图形边缘相互重叠图形内的经线，纬线完成重叠；灰度调节模块，调节不同投影机的亮度Alpha值为100％的白色图像，通过灰度感光摄像头对非重叠图形部分进行感光信号采集，设置其灰度为α，将相邻图形边缘相互重叠图形的亮度下调，直到重叠灰度β和非重叠图形的灰度相等或误差小于0.5％，再将不同的投影机一并进行投影；其中颜色矫正模块包括：使用智能相机测量出不同投影仪在投射相同亮度颜色时所产生的实际亮度的模块，对不同亮度下拍摄的照片进行处理以得出每台投影仪的颜色映射关系的模块；在每台投影仪投影显示前，设置不同屏幕的颜色表，产生颜色值的映射以使不同投影仪投射出的同一种颜色尽量相似的模块。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，王坤哲，张秉宏，曾国英，陈文海，张海光，包文德，胡卫东，姜继松，王宇光，
申请(专利权)人：中国石油技术开发公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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