一种管体内部激光环成像检测仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种管体内部激光环成像检测仪器，包括机械部分、数据传输部分、控制与运算成像部分，机械部分包括安装有伺服电机的机体、伞状內撑机构、伞状进给机构、电滑环、激光旋转机构，伞状內撑结构通过螺栓固定在机体外壳上，防止信号传输线路缠绕的电滑环设置在伺服电机的输出轴一端的机体上，伺服电机的输出轴的顶端固定有激光旋转机构，伞状进给机构设置在电滑环和激光旋转机构之间的伺服电机的输出轴上，激光传感器设置在激光旋转机构上。本实用新型专利技术检测方法简单，可高效准确获取钻杆内壁腐蚀信息，为提高钻杆的检测精度提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管体内部激光环成像检测仪器
，具体地说是一种用于检测石油钻杆内部腐蚀程度，并提供石油钻杆内部腐蚀信息的装置。
技术介绍
钻杆是石油钻柱中的关键装备,它能向井底钻头传递破岩所需的压力、转速、扭矩。在钻井施工时,有轴向力、离心力、扭转力、弯矩及动载荷的作用同时施加于钻杆上,此外钻井液及钻井液中的腐蚀介质严重腐蚀钻杆。钻杆的任何部位失效都会造成严重的钻井事故。无损检测技术是检测钻杆有无缺陷的有效方法,因此对钻杆的各种腐蚀坑、腐蚀裂纹进行检测,能有效控制钻杆质量,提高钻杆使用的可靠性。当前对石油钻杆内壁的检测主要依赖超声波检测，这种检测方法需要耦合剂，不便于室外的移动检测。现有的激光检测钻杆内壁腐蚀的方法，激光旋转机构是在四轮小车上，通过四轮小车在轴向方向进给，激光旋转机构的周向旋转采集内壁截面的数据，再对数据进行处理得出结论。这种方法无法实现小管径的检测，另外这种装置很难使激光旋转机构在轴心位置。因此，该方法对小管径、检测精度高的钻杆并不适用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种管体内部激光环成像检测仪器，从而高效率、高自动化地实现对钻杆内壁腐蚀的检测。为实现上述的目的，本技术采用如下的技术方案：一种管体内部激光环成像检测仪器，包括机械部分、数据传输部分、控制与运算成像部分，机械部分包括安装有伺服电机的机体、伞状內撑机构、伞状进给机构、电滑环、激光旋转机构，伞状內撑结构通过螺栓固定在机体外壳上，防止信号传输线路缠绕的电滑环设置在伺服电机的输出轴一端的机体上，伺服电机的输出轴的顶端固定有激光旋转机构，伞状进给机构设置在电滑环和激光旋转机构之间的伺服电机的输出轴上，激光传感器设置在激光旋转机构上；数据传输部分包括激光传感器、数据采集卡、路由器，激光传感器把距离值转换成电压值，数据采集卡采集激光传感器的电压值，路由器将数据采集卡采集的数据通过以太网传输出去；控制与运算成像部分包括控制器与上位机，控制器通过控制线与伺服电机相连，控制器、数据采集卡、上位机通过路由器组成网络，控制卡为外置的控制模块，用于控制管体内部激光环成像检测仪器在钻杆内部的位置；上位机用于分析处理钻杆轮廓数据，得到检测结果。所述伞状內撑机构为2个，一个固定在机体外壳前端，一个固定于机体外壳后端。所述激光传感器为2个，沿轴向180°对称布置。上述的管体内部激光环成像检测仪器的检测方法，包括以下步骤：步骤一：在检测软件中输入相关参数或者采用固化好的参数直接用手柄控制检测仪器；步骤二：选择适应管径的伞状內撑结构，连接电缆、激光环成像检测仪器、上位机，将激光环成像检测仪器放入到待检钻杆内；步骤三：启动检测仪器驱动伺服电机前进1.5—2米，带动2个高精度激光传感器沿轴向方向平缓移动，同时伺服电机带动2个高精度激光传感器旋转，每一瞬间2个高精度激光传感器发射的激光束都将截取钻杆一个截面，获取该截面的轮廓数据，把采集的钻杆内壁轮廓数据送到上位机中保存；步骤四：上位机对获取的钻杆内壁轮廓数据进行数据处理，即把2个相对称的激光传感器测量的值与某一定值相加，减少了检测装置不在轴心的影响，得出钻杆内壁的直径，然后根据钻杆内壁腐蚀情况用颜色的深浅显示腐蚀的程度，平铺展开一个二维图；步骤五：获得检测的钻杆内壁腐蚀图，求出钻杆内壁腐蚀的最大值，将上述的最大值与给定的钻杆腐蚀度限定值作比较，判断最大腐蚀处的腐蚀程度是否满足钻杆腐蚀度判断要求，最大值大于限定值则表明钻杆不合格，反之为合格；步骤六：为提高检测数据的准确性，进行多次测量，完成单次检测；步骤七：以此类推，重复步骤三到步骤五，得到多次检测数据和结果；步骤八：记录上述判断数据和结果，将判断结果以及最大腐蚀处的坐标信息提供给用户；若多次测量结果都为合格，则表明钻杆合格，否则不合格。步骤九：检测完毕后，关闭伺服电机、两个激光传感器、上位机、切断电源，拆下管体内部激光环成像检测仪器放入到工控箱。本技术的管体内部激光环成像检测仪器及方法与现有的技术相比有如下优点：结构科学，自动化程度高，检测效率高，通过检测仪器可以检测得到高精度的钻杆内壁轮廓数据。弹性支撑机构可以适应钻杆截面的变化。附图说明图1为本技术的管体内部激光环成像检测仪器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明：如图1所示，本技术的管体内部激光环成像检测仪器，包括机械部分、数据传输部分、控制与运算成像部分，机械部分包括安装有伺服电机的机体6、伞状內撑机构5、伞状进给机构3、电滑环4、激光旋转机构1，伞状內撑结构5通过螺栓固定在机体6外壳上，防止信号传输线路缠绕的电滑环4设置在伺服电机的输出轴7一端的机体6上，伺服电机的输出轴7的顶端固定有激光旋转机构1，伞状进给机构3设置在电滑环4和激光旋转机构1之间的伺服电机的输出轴7上，激光传感器2设置在激光旋转机构1上；数据传输部分包括激光传感器2、数据采集卡、路由器，激光传感器把距离值转换成电压值，数据采集卡采集激光传感器的电压值，路由器将数据采集卡采集的数据通过以太网传输出去；控制与运算成像部分包括控制器与上位机8，控制器通过控制线与伺服电机相连，控制器、数据采集卡、上位机通过路由器组成网络，控制卡为外置的控制模块，用于控制管体内部激光环成像检测仪器在钻杆内部的位置；上位机用于分析处理钻杆轮廓数据，得到检测结果。所述伞状內撑机构5为2个，一个固定在机体6外壳前端，一个固定于机体6外壳后端。所述激光传感器2为2个，沿轴向180°对称布置。上述的管体内部激光环成像检测仪器的检测方法，包括以下步骤：步骤一：在检测软件中输入相关参数(钻杆规格、扫查速度等参数)或者采用固化好的参数直接用手柄控制扫查装置；步骤二：选择适应管径的伞状內撑结构，连接电缆、激光环成像检测仪器、上位机，将激光环成像检测仪器放入到待检钻杆内；步骤三：启动扫查装置驱动伺服电机前进1.5—2米(扫查装置中伺服电机与伞状进给机构的前进速度相关联)，带动2个高精度激光传感器沿轴向方向平缓移动，同时伺服电机带动2个高精度激光传感器旋转，每一瞬间2个高精度激光传感器发射的激光束都将截取钻杆一个截面，获取该截面的轮廓数据，把采集的钻杆内壁轮廓数据送到上位机中保存；步骤四：上位机对获取的钻杆内壁轮廓数据进行数据处理，即把2个相对称的激光传感器测量的值与某一定值相加，减少了检测装置不在轴心的影响，得出钻杆内壁的直径，然后根据钻杆内壁腐蚀情况用颜色的深浅显示腐蚀的程度(距离转化成颜色)，平铺展开一个二维图；步骤五：获得检测的钻杆内壁腐蚀图，求出钻杆内壁腐蚀的最大值，将上述的最大值与给定的钻杆腐蚀度限定值作比较，判断最大腐蚀处的腐蚀程度是否满足钻杆腐蚀度判断要求，最大值大于限定值则表明钻杆不合格，反之为合格；步骤六：为提高检测数据的准确性，进行多次测量，完成单次检测；步骤七：以此类推，重复步骤三到步骤五，得到多次检测数据和结果；步骤八：记录上述判断数据和结果，将判断结果以及最大腐蚀处的坐标信息提供给用户；若多次测量结果都为合格，则表明钻杆合格，否则不合格。步骤九：检测完毕后，关闭伺服电机、两个激光传感器、上位机、切断电源，拆下管体内部激光环成像检测仪器放入到工控箱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管体内部激光环成像检测仪器，包括机械部分、数据传输部分、控制与运算成像部分，其特征在于，机械部分包括安装有伺服电机的机体(6)、伞状內撑机构(5)、伞状进给机构(3)、电滑环(4)、激光旋转机构(1)，伞状內撑结构(5)通过螺栓固定在机体(6)外壳上，防止信号传输线路缠绕的电滑环(4)设置在伺服电机的输出轴(7)一端的机体(6)上，伺服电机的输出轴(7)的顶端固定有激光旋转机构(1)，伞状进给机构(3)设置在电滑环(4)和激光旋转机构(1)之间的伺服电机的输出轴(7)上，激光传感器(2)设置在激光旋转机构(1)上；数据传输部分包括激光传感器(2)、数据采集卡、路由器，激光传感器把距离值转换成电压值，数据采集卡采集激光传感器的电压值，路由器将数据采集卡采集的数据通过以太网传输出去；控制与运算成像部分包括控制器与上位机(8)，控制器通过控制线与伺服电机相连，控制器、数据采集卡、上位机通过路由器组成网络，控制卡为外置的控制模块，用于控制管体内部激光环成像检测仪器在钻杆内部的位置；上位机用于分析处理钻杆轮廓数据，得到检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种管体内部激光环成像检测仪器，包括机械部分、数据传输部分、控制与运算成像部分，其特征在于，机械部分包括安装有伺服电机的机体(6)、伞状內撑机构(5)、伞状进给机构(3)、电滑环(4)、激光旋转机构(1)，伞状內撑结构(5)通过螺栓固定在机体(6)外壳上，防止信号传输线路缠绕的电滑环(4)设置在伺服电机的输出轴(7)一端的机体(6)上，伺服电机的输出轴(7)的顶端固定有激光旋转机构(1)，伞状进给机构(3)设置在电滑环(4)和激光旋转机构(1)之间的伺服电机的输出轴(7)上，激光传感器(2)设置在激光旋转机构(1)上；数据传输部分包括激光传感器(2)、数据采集卡、路由器，激光传感器把距离值转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏立明，齐金涛，刘贤文，魏红印，马金山，金瑞峰，文雄兵，栾家翠，刘高峰，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12