一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统，涉及数据处理相关技术领域，通过图像采集设备获得钻柱图像信息和铁钻工图像信息；将钻柱图像信息和铁钻工图像信息分别输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息和铁钻工位姿；通过距离传感器，获得距离检测信息；根据钻柱定位信息、铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；构建专家知识库，根据钻柱规格识别结果、铁钻工位姿在专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；根据匹配握紧力、距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。实现铁钻工自动对中和对钻柱进行规格识别的功能，并自动调节握紧力的技术效果。握紧力的技术效果。握紧力的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及数据处理相关
，具体涉及一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统。

技术介绍

[0002]铁钻工是井口自动化作业过程中必不可少的辅助设备，铁钻工主要由主钳、背钳及旋扣钳组成，铁钻工主要完成上卸扣动作，活动井下工具的工作。
[0003]铁钻工将上、卸扣动作和紧、冲扣动作分开完成，改变了传统上卸扣过程，夹紧机构分成上下两部分，在铁钻工的上部是旋扣装置，下部是冲扣装置，将上卸扣过程变得更加简单。
[0004]铁钻工作为一种井口自动化装备，具有安全、高效、多功能的特点，可用于取代液压大钳、液压猫头、B型大钳等传统的井口旋扣设备。然而，目前的铁钻工自动化水平低，没有识别钻柱规格的能力且铁钻工的定位精度也较低，不能根据不同类型的钻柱及不同工况对握紧力大小进行调整的问题，仍需要人工辅助操作，不能实现真实意义上的自动化。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统，用于解决现有技术中铁钻工定位精度较低，无法对钻柱规格进行识别，不能根据不同类型的钻柱及不同工况对冲扣钳开度和握紧力进行自动调整的技术问题，实现铁钻工自动对中和对钻柱进行规格识别的功能，并达到根据不同规格钻柱、不同工况条件，铁钻工冲扣钳开度和握紧力自动调节的技术效果。
[0006]鉴于上述问题，本申请提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法，所述方法应用于手眼视觉伺服系统，所述系统包括图像采集设备、距离传感器，所述方法包括：通过图像采集设备对钻柱进行图像采集，获得钻柱图像信息；将所述钻柱图像信息输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息；通过距离传感器对所述钻柱进行距离检测，获得距离检测信息；通过图像采集设备对铁钻工进行图像采集，获得铁钻工图像信息；将所述铁钻工图像信息输入所述深度学习算法模型进行图像特征识别，得到铁钻工位姿；根据所述钻柱定位信息、所述铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；构建专家知识库，所述专家知识库包括钻柱规格、铁钻工位姿与握紧力的对应关系；根据钻柱规格识别结果、所述铁钻工位姿在所述专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；根据所述匹配握紧力、所述距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。
[0008]第二方面，本申请实施例提供了一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测系统，所述系统包括：第一图像采集设备，通过所述第一图像采集设备对钻柱进行图像采集，
获得钻柱图像信息；第一图像特征识别模块，所述第一图像特征识别模块用于将所述钻柱图像信息输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息；距离传感器，通过距离传感器对所述钻柱进行距离检测，获得距离检测信息；第二图像采集设备，通过所述第二图像采集设备对铁钻工进行图像采集，获得铁钻工图像信息；第二图像特征识别模块，所述第二图像特征识别模块用于将所述铁钻工图像信息输入所述深度学习算法模型进行图像特征识别，得到铁钻工位姿；信息处理模块，所述信息处理模块用于根据所述钻柱定位信息、所述铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；专家知识库构建模块，所述专家知识库构建模块用于构建专家知识库，所述专家知识库包括钻柱规格、铁钻工位姿与握紧力的对应关系；握紧力匹配模块，所述握紧力匹配模块用于根据钻柱规格识别结果、所述铁钻工位姿在所述专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；自适应模糊控制模块，所述自适应模糊控制模块用于根据所述匹配握紧力、所述距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。
[0009]本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0010]本申请实施例提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统，通过图像采集设备对钻柱进行图像采集，获得钻柱图像信息；将所述钻柱图像信息输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息；通过距离传感器对所述钻柱进行距离检测，获得距离检测信息；通过图像采集设备对铁钻工进行图像采集，获得铁钻工图像信息；将所述铁钻工图像信息输入所述深度学习算法模型进行图像特征识别，得到铁钻工位姿；根据所述钻柱定位信息、所述铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；构建专家知识库，所述专家知识库包括钻柱规格、铁钻工位姿与握紧力的对应关系；根据钻柱规格识别结果、所述铁钻工位姿在所述专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；根据所述匹配握紧力、所述距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。解决了现有技术中铁钻工定位精度较低，无法对钻柱规格进行识别，不能根据不同类型的钻柱及不同工况对冲扣钳开度和握紧力进行自动调整的技术问题，实现铁钻工自动对中和对钻柱进行规格识别的功能，并达到根据不同规格钻柱、不同工况条件，铁钻工冲扣钳开度和握紧力自动调节的技术效果。
附图说明
[0011]图1为本申请实施例提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法的流程示意图；
[0012]图2为本申请实施例提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法中获得深度学习算法模型的流程示意图；
[0013]图3为本申请实施例提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法中对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别的流程示意图；
[0014]图4为本申请提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法中确定所述手眼协调算法的流程示意图；
[0015]图5为本申请提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法中进行扭矩自适应模糊控制的流程示意图；
[0016]图6为本申请提供的一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测系统结构示意
图；
[0017]附图标记说明：第一图像采集设备100，第一图像特征识别模块200，距离传感器300，第二图像采集设备400，第二图像特征识别模块500，信息处理模块600，专家知识库构建模块700，握紧力匹配模块800，自适应模糊控制模块900。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本申请通过提供一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法及系统，用于解决现有技术中铁钻工定位精度较低，无法对钻柱规格进行识别，不能根据不同类型的钻柱及不同工况对冲扣钳开度和握紧力进行自动调整的技术问题，实现铁钻工自动对中和对钻柱进行规格识别的功能，并达到根据不同规格钻柱、不同工况条件，铁钻工冲扣钳开度和握紧力自动调节的技术效果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于手眼视觉伺服技术的铁钻工目标检测方法，其特征在于，所述方法应用于手眼视觉伺服系统，所述系统包括图像采集设备、距离传感器，所述方法包括：通过图像采集设备对钻柱进行图像采集，获得钻柱图像信息；将所述钻柱图像信息输入深度学习算法模型进行图像特征识别，得到钻柱定位信息；通过距离传感器对所述钻柱进行距离检测，获得距离检测信息；通过图像采集设备对铁钻工进行图像采集，获得铁钻工图像信息；将所述铁钻工图像信息输入所述深度学习算法模型进行图像特征识别，得到铁钻工位姿；根据所述钻柱定位信息、所述铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别；构建专家知识库，所述专家知识库包括钻柱规格、铁钻工位姿与握紧力的对应关系；根据钻柱规格识别结果、所述铁钻工位姿在所述专家知识库进行匹配，获得匹配握紧力；根据所述匹配握紧力、所述距离检测信息通过模糊控制器进行铁钻工开度、扭矩的自适应模糊控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：获得历史钻柱图像信息集、铁钻工历史图像信息集；构建深度学习卷积神经网络；分别将所述历史钻柱图像信息集、所述铁钻工历史图像信息集作为训练数据对所述深度学习卷积神经网络进行训练，获得所述深度学习算法模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述钻柱定位信息、所述铁钻工位姿通过手眼协调算法对铁钻工进行对中处理及钻柱规格识别，包括：根据所述钻柱定位信息，获得钻柱各元件的边缘定位标识；根据所述钻柱各元件的边缘定位标识进行连接，获得钻柱元件定位结构；基于所述钻柱元件定位结构从钻柱规格定位结构库中进行匹配，获得钻柱规格识别结果；利用所述钻柱定位信息、所述钻柱规格识别结果，确定目标工作坐标；基于所述铁钻工位姿、所述目标工作坐标进行手眼协调算法进行对中，确定对中信息。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：获得铁钻工冲扣钳多角度图像信息，钻柱多规格图像信息；通过距离传感器获得钻柱距离信息；利用所述铁钻工冲扣钳多角度图像信息、所述钻柱多规格图像信息进行开度预测，获得预测开度信息；根据所述钻柱距离信息，通过设置在铁钻工上的图像采集器进行图像监测，获得操作结果、控制轨迹信息；根据所述操作结果进行标记，利用所述预测开度信息、所述控制轨迹信息对手眼协调算法进行优化，当操作结果的成功概率达到预设要求时，确定所述手眼协调算法。...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐东岳，孙刚，边勇，张鑫，李国仓，崔鸿全，严雪春，王爱山，朱恩明，鄢继兵，
申请(专利权)人：江苏诚创智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：