一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，包括LED灯、图像处理模块、部件连接模块以及地表固定模块；所述LED灯封装于圆柱型外壳内以及系统外侧；所述图像处理模块封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面，于钻杆出孔处用摄像机连续摄像，完成对钻杆连接处节点的像差分析，自动计数；所述部件连接模块连接LED灯外壳和图像处理模块外壳；所述地表固定模块连接LED灯外壳悬空固定于地表外端并水平对准钻杆；针对退出钻杆过程，通过像差分析钻杆连接处的节点形状计数钻杆出孔数量；将钻杆退出长度等效为钻杆进给深度，避免了复杂地质环境、不规则作业、水流和粉尘等因素干扰，提高了地质信息获取的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统
本专利技术涉及地质设备检测
，具体涉及一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统。
技术介绍
地质钻孔勘探是获取地质信息的有效途径，钻机钻孔深度直接关乎勘探质量，对其进行实时测量具有重要的意义。地质钻机钻杆的长度为标准尺寸，中间为空腔结构，首尾分别设置有螺纹公端和母端，两根钻杆可以通过钻机的动力实现螺纹衔接，螺纹衔接处的金属横截面积大于标准钻杆的其他杆体部位，构成了钻杆节点。钻机每次夹持一个钻杆，被夹持的钻杆通过钻机旋转动力实现与前一个钻杆的螺纹连接，之后，钻机带动整根钻杆水平向里推送，推送的同时伴随有水流降温。首尾衔接的钻杆打入地表的深度由钻杆的数量决定，钻杆数量乘以钻杆长度即为打入的地表深度。钻杆退出时，由钻机施加动力依次抽出钻杆，同时钻机反向旋转，松开螺纹连接，从而依次取下钻杆。目前，多采用人工计数法，由工人观察标准钻杆的对接次数，实现钻杆计数。该方法易受人为因素影响，出错率和误报率都较高，且需要专人全程监督，极大的浪费了人力资源，增加了管理成本，无法杜绝虚报钻孔深度的现象。为了克服这一难题，出现了图像处理视频跟踪技术，具体是对打孔视频中的钻头运动进行跟踪，测量分析跟踪轨迹自动计算钻杆的数目，并根据钻杆数量来计算出钻孔深度。该技术针对的是反复推进的周期性钻孔过程，通过图像识别技术，实时计算钻杆进钻和退钻的帧数，识别钻头，从而计算钻杆数量。但当地质钻机持续性钻孔或持续性退钻时，该技术无法准确识别所述的周期性跳跃，且存在人为模拟周期性钻孔过程造成数据造假的隐患。为了解决该难题，需要结合地质钻机钻杆的特点，优化图像处理技术，提高深度测量的准确性。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，在钻机完成钻孔后的取钻过程中，采用图像处理技术，于出孔处自动识别钻杆间螺纹连接处节点的形状，通过和钻杆平滑表面对比，自动完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度，实现了恶劣环境下地质钻机钻杆退出长度的非接触实时测量，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报情况，提高了地质信息获取的准备性。本专利技术实现专利技术目的采用如下技术方案：一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，包括LED灯、图像处理模块、部件连接模块以及地表固定模块；所述LED灯封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧，直射钻杆表面；所述图像处理模块封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面，在钻机完成钻孔后的取钻过程中，于出孔处用一台摄像机对钻杆连续摄像，自动对比识别钻杆表面前后两帧画面的变化，像差分析钻杆连接处的节点形状，完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度；所述部件连接模块连接LED灯外壳和图像处理模块外壳，并调节之间角度；所述地表固定模块连接LED灯外壳并悬空固定于地表外端并水平对准钻杆；所述LED灯和图像处理模块的外壳为圆柱状；所述通过像差分析钻杆连接处的节点形状，避免了不规则作业的影响；所述针对地质钻机退出钻杆过程进行测量，将钻杆退出长度等效为钻杆进给深度，避免了进钻时水流和粉尘等恶劣环境对系统的影响；所述出孔处非接触实时测量位于钻杆抽出地表的孔洞口，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报深度的情况，提高了地质信息获取的准确性。作为优选，本专利技术提供的LED灯封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧，用于直射钻杆表面，加大钻杆表面和背景的区别度。作为优选，本专利技术提供的图像处理模块包括摄像机、处理电路和计算机，封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面；所述摄像机在钻机完成钻孔后的取钻过程中，于出孔处对钻杆连续摄像，自动对比识别钻杆表面前后两帧画面的变化，像差分析钻杆连接处的节点形状，完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度，具体包括以下步骤：步骤一，钻杆出孔过程中，将第1根钻杆和第2根钻杆连接处作为测试的起始点，所述摄像机拍下第1帧图像S1作为目标模板，处理电路计数器计1；步骤二：钻杆在抽出过程中，取得第二帧图像S2，从第二帧图像S2开始，在其中心提取m*m的子集x2，将其叠放在第一帧图像S1上，则在S1上有一个与之对应的子集x1，把子集x2在平面上逐元平移，得到x2和x1的像素差，得到它们在不同位置的相似度量；步骤三：设置一个阈值Y，相似度量突变接近阈值Y时，表示搜索到相似程度最高点，也就是像素差为零的钻杆节点位置，处理电路计数器自动加1，未搜索到时，计数器不累加；步骤四，依次类推，在钻杆出孔过程中，所述摄像机对其钻杆表面连续拍照，取得帧图像Si，在其中心提取m*m的子集xi，将其叠放在第一帧图像S1上，则在S1上有一个与之对应的子集x1，把子集xi在平面上逐元平移，得到xi和x1的像素差，得到它们在不同位置的相似度量，与阈值Y比较后，判断是否出现钻杆节点，若出现计数器加1；步骤五：待钻杆消失时，帧图像Send为地质环境本底，相似度量突变为0，计数停止，自动读出计数值N，则钻机钻杆深度为计数器累加值N乘以单个钻杆长度。作为优选，本专利技术提供的部件连接模块包括LED灯卡环、LED灯卡扣、图像处理模块卡环、图像处理模块卡扣、蜗轮蜗杆连接件、活动卡环和活动卡环连接杆等；所述LED灯卡环和LED灯卡扣用于固定LED灯外壳；所述图像处理模块卡环和图像处理模块卡扣用于固定图像处理模块外壳；所述蜗轮蜗杆连接件包括蜗轮和蜗杆，其与活动卡环配合用于调节LED灯外壳和图像处理模块外壳间的角度。作为优选，本专利技术提供的地表固定模块包括固定杆、稳定连接件、地表固定卡环和地表固定卡扣，用于将图像处理模块外壳悬空固定于地表外端并水平对准钻杆；所述固定杆深入地表中；所述稳定连接件连接固定杆和地表固定卡环；所述地表固定卡环和地表固定卡扣用于固定图像处理模块外壳。本专利技术与现有技术相比，其有益效果体现在：在钻机完成钻孔后的取钻过程中，采用图像处理技术，于出孔处自动识别钻杆间螺纹连接处节点的形状，通过和钻杆平滑表面对比，自动完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度，实现了恶劣环境下地质钻机钻杆退出长度的非接触实时测量，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报情况，提高了地质信息获取的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的算法流程图；图3是本专利技术实施例提供的部件连接模块结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的地表固定模块结构示意图；图中，1、LED灯，2、图像处理模块，3、部件连接模块,4、地表固定模块，5、钻杆，6、地表，7、出孔处，8、钻杆连接处；101、图像处理模块卡扣，102、图像处理模块卡环，103、蜗轮蜗杆连接件蜗杆，104、蜗轮蜗杆连接件蜗轮，105、LED灯卡环，106、L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，其特征在于：包括LED灯、图像处理模块、部件连接模块以及地表固定模块；所述LED灯封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧，直射钻杆表面；所述图像处理模块封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面，在钻机完成钻孔后的取钻过程中，于出孔处用一台摄像机对钻杆连续摄像，自动对比识别钻杆表面前后两帧画面的变化，像差分析钻杆连接处的节点形状，完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度；所述部件连接模块连接LED灯外壳和图像处理模块外壳，并调节之间角度；所述地表固定模块连接LED灯外壳并悬空固定于地表外端并水平对准钻杆；所述LED灯和图像处理模块的外壳为圆柱状；所述通过像差分析钻杆连接处的节点形状，避免了不规则作业的影响；所述针对地质钻机退出钻杆过程进行测量，将钻杆退出长度等效为钻杆进给深度，避免了进钻时水流和粉尘等恶劣环境对系统的影响；所述出孔处非接触实时测量位于钻杆抽出地表的孔洞口，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报深度的情况，提高了地质信息获取的准确性。

【技术特征摘要】
1.一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，其特征在于：包括LED灯、图像处理模块、部件连接模块以及地表固定模块；所述LED灯封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧，直射钻杆表面；所述图像处理模块封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面，在钻机完成钻孔后的取钻过程中，于出孔处用一台摄像机对钻杆连续摄像，自动对比识别钻杆表面前后两帧画面的变化，像差分析钻杆连接处的节点形状，完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度；所述部件连接模块连接LED灯外壳和图像处理模块外壳，并调节之间角度；所述地表固定模块连接LED灯外壳并悬空固定于地表外端并水平对准钻杆；所述LED灯和图像处理模块的外壳为圆柱状；所述通过像差分析钻杆连接处的节点形状，避免了不规则作业的影响；所述针对地质钻机退出钻杆过程进行测量，将钻杆退出长度等效为钻杆进给深度，避免了进钻时水流和粉尘等恶劣环境对系统的影响；所述出孔处非接触实时测量位于钻杆抽出地表的孔洞口，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报深度的情况，提高了地质信息获取的准确性。2.根据权利要求1所述的一种基于像差分析钻杆节点的地质钻杆进给深度测量系统，其特征在于，所述图像处理模块包括摄像机、处理电路和计算机，封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面；所述摄像机在钻机完成钻孔后的取钻过程中，于出孔处对钻杆连续摄像，自动对比识别钻杆表面前后两帧画面的变化，像差分析钻杆连接处的节点形状，完成钻杆的计数，进而计算出地质钻机钻杆的进给深度，具体包括以下步骤：步骤一，钻杆出孔过程中，将第1根钻杆和第2根钻杆连接处作为测试的起始点，所述摄像机拍下第1帧图像S1作为目标模板，处理电路计数器计1；步骤二：钻杆在抽出过程中，取得第二帧图像S2，从第二帧图像S2开始，在其中心提...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳华伟，王付杰，李华楠，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34