一种管杆的特征标识方法及其装置

技术领域

本发明涉及管杆特征标识技术领域，尤其涉及一种管杆的特征标识方法及其装置。

背景技术

目前我国有各种抽油机井6万口，现有在役的储备的和待维修之后重新下井的油管、抽油杆各有几亿米。由于缺乏可用的标记及识别技术和有效的管理手段，存在着来自不同的生产厂家、生产于不同年代、分布在不同油、水井中的新旧不分、优劣难辨的油管和抽油杆，老、中、少三代或更长时间的管杆同役一口井的普遍现象。这种状况下，人们无从知道某根油管或抽油杆的合金牌号、生产年代、生产厂家、服役历史等信息，当然就无法进行科学的管理由于众所周知的木桶效应和链条效应(木桶的盛水量由最低的木板的高度决定链条的任一节的破坏就使整根链条破坏)，不同规格和等级、不同服役历史、不同性能的油管、抽油杆的混用造成了很多油管、抽油杆断脱事故，给国家造成极大的浪费，给采油生产带来了很大困难。为此，对油管、抽油杆进行定期的检测是非常有必要的。

现有技术中对于管杆进行检测的过程中是通过人工和检测设备辅助对管杆的各个位置进行检测，检测过程中需要人工进行检测设备的手持或者人工辅助管杆的固定，耗费较多的人工。

为此，我们提出一种管杆的特征标识方法及其装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种管杆的特征标识方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种管杆的特征标识装置，包括底座，所述底座上对称安装有多根支撑杆，位置相对应的两根所述支撑杆上共同安装有连接杆，两根所述连接杆上对称安装有两根限位杆，两根所述限位杆上共同安装有水平移动机构，所述水平移动机构上安装有竖直移动机构，所述竖直移动机构的输出端安装有摄像设备；

所述底座的上表面对称安装有两个固定基座，所述固定基座内均开设有安装腔，所述固定基座的侧壁上安装有电机一，所述电机一的输出轴上安装有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的两个输出端上均安装有夹持板，所述电机一的输出轴通过齿轮反向机构安装有推动辊，且推动辊位于两个夹持板之间，每个所述夹持板上均安装有夹持辊。

在上述的管杆的特征标识装置中，所述水平移动机构包括移动架，其中一根所述限位杆的侧壁上安装有齿板一，所述移动架上安装有电机二，所述电机二的输出轴上安装有齿轮一，且齿轮一与齿板一啮合。

在上述的管杆的特征标识装置中，所述竖直移动机构包括固定板，且固定板安装在移动架上，所述固定板上安装有支架和竖向移动管，所述竖向移动管上安装有齿板二，所述支架上安装有电机三，所述电机三的输出轴上安装有齿轮二，且齿轮二与齿板二啮合，所述竖向移动管的下端固定连接有安装座，且摄像设备安装在安装座上。

在上述的管杆的特征标识装置中，所述固定板上对称安装有两个支座，所述竖向移动管上对称安装有两个滑杆，且每个滑杆均滑动连接在位置相对应的支座上。

在上述的管杆的特征标识装置中，所述齿轮传动机构包括对称设置的两个齿轮三和两个齿轮四，且其中一个齿轮三安装在电机一的输出轴上，且两个齿轮三啮合，且每个齿轮三均与位置相对应的齿轮四啮合，且每个夹持板均与位置相对应的齿轮四同轴设置。

在上述的管杆的特征标识装置中，所述齿轮反向机构包括齿轮五，且齿轮五安装在电机一的输出轴上，所述推动辊的输出轴上安装有单向轴承，所述单向轴承上安装有齿轮六，且齿轮六与齿轮五啮合。

一种管杆的特征标识方法，包括以下步骤：

S1、放置；将管杆放置在两个推动辊上，随后打开电机一，电机一正向转动，其输出轴带动位置相对应的齿轮三转动，通过齿轮之间的啮合，两个齿轮四同时转动，且两个齿轮四的转动方向相反，故而与齿轮四同轴设置的夹持板随之向管杆的方向转动，直至四个夹持辊将管杆固定；

S2、管杆轴向图像采集；打开电机三，电机三的输出轴带动与之连接的齿轮二转动，齿轮二与齿板二啮合，故而竖向移动管在竖直方向上移动，直至将摄像设备移动至管杆上方合适位置，随后，打开电机二，电机二的输出轴带动齿轮一转动，齿轮一与齿板一啮合，故而带动移动架在限位杆上滑动，带动安装座以及摄像设备对管杆轴向上的不同位置进行图像采集；

S3、管杆周向图像采集；打开电机一，电机一反向转动，电机一反向转动过程中其输出轴带动齿轮五反向转动，齿轮五与齿轮六啮合，故而带动齿轮六以及推动辊转动，推动辊推动管杆转动，确保安装座上的摄像设备对管杆周向上的不同位置进行图像采集；

S4、阈值切割：根据阈值分割算法对处理后的图像进行阈值切割；

S5、剪切：使用最小外接矩形框出工件区域，采用工件区域剪切算法剪切源图像的工作区域得到工件图像；

S6、特征提取：使用预设尺寸大小的补丁对所述轮廓图像进行轮廓检测处理，从而获得每个补丁所对应的特征向量V

S7、特征向量识别：将所有特征向量集合V

与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

1、本装置中通过电机一、齿轮传动机构实现管杆的固定，便于摄像设备对于管杆进行图像采集，与此同时通过电机一、单向轴承和齿轮反向机构带动推动辊转动，进而实现管杆的转动，便于摄像设备能够对管杆不同周向的外侧壁进行特征采集。

2、本装置同通过电机二、齿轮一、齿条二实现移动架的移动，进而实现摄像设备沿着管杆的轴线方向进行移动，便于摄像设备对于管杆不同轴向位置上的特征采集。

3、本装置通过电机三、齿轮二、齿条二实现摄像设备在竖直方向上位置的调节，保证安装座以及摄像设备不会对管杆的放置产生干扰，同时在特征采集的过程中，确保摄像设备与管杆之间的位置合理。

综上所述，本发明结构巧妙，设计合理，利用机械结构实现管杆的转动以及管杆的特征采集，采集完成后通过工件区域定位与剪切的操作得到工件图像区域的外轮廓，使用最小外接矩形框出工件区域外轮廓，并切割出工件图像，可以准确快速的提取所述工件的对应范围的图像，从而可以大大减少后续处理过程的运算量，同时也可以避免工件对应范围之外的图像内容对判别处理的干扰，提高判别的准确度的同时也提高了可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种管杆的特征标识装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种管杆的特征标识装置中连接杆部分结构放大图；

图3为本发明提出的一种管杆的特征标识装置中固定基座部分结构放大图；

图4为本发明提出的一种管杆的特征标识装置中齿轮三部分结构放大图。

图中：1底座、2固定基座、3支撑杆、4限位杆、5连接杆、6移动架、7固定板、8竖向移动管、9电机三、10齿板二、11电机二、12安装座、13电机一、14齿轮五、15齿轮六、16夹持板、17齿轮一、18齿板一、19支架、20齿轮二、21滑杆、22支座、23安装腔、24夹持辊、25推动辊、26单向轴承、27齿轮三、28齿轮四。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-4，一种管杆的特征标识装置，包括底座1，底座1上对称安装有多根支撑杆3，位置相对应的两根支撑杆3上共同安装有连接杆5，两根连接杆5上对称安装有两根限位杆4；

两根限位杆4上共同安装有水平移动机构，水平移动机构包括移动架6，其中一根限位杆4的侧壁上安装有齿板一18，移动架6上安装有电机二11，电机二11的输出轴上安装有齿轮一17，且齿轮一17与齿板一18啮合；

水平移动机构上安装有竖直移动机构，竖直移动机构的输出端安装有摄像设备，竖直移动机构包括固定板7，且固定板7安装在移动架6上，固定板7上安装有支架19和竖向移动管8，固定板7上对称安装有两个支座22，竖向移动管8上对称安装有两个滑杆21，且每个滑杆21均滑动连接在位置相对应的支座22上，竖向移动管8上安装有齿板二10，支架19上安装有电机三9，电机三9的输出轴上安装有齿轮二20，且齿轮二20与齿板二10啮合，竖向移动管8的下端固定连接有安装座12，且摄像设备安装在安装座12上；

底座1的上表面对称安装有两个固定基座2，固定基座2内均开设有安装腔23，固定基座2的侧壁上安装有电机一13，电机一13的输出轴上安装有齿轮传动机构，齿轮传动机构的两个输出端上均安装有夹持板16，齿轮传动机构包括对称设置的两个齿轮三27和两个齿轮四28，且其中一个齿轮三27安装在电机一13的输出轴上，且两个齿轮三27啮合，且每个齿轮三27均与位置相对应的齿轮四28啮合，且每个夹持板16均与位置相对应的齿轮四28同轴设置；

电机一13的输出轴通过齿轮反向机构安装有推动辊25，且推动辊25位于两个夹持板16之间，每个夹持板16上均安装有夹持辊24，齿轮反向机构包括齿轮五14，且齿轮五14安装在电机一13的输出轴上，推动辊25的输出轴上安装有单向轴承26，单向轴承26上安装有齿轮六15，且齿轮六15与齿轮五14啮合；

一种管杆的特征标识方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、放置；将管杆放置在两个推动辊25上，随后打开电机一13，电机一13正向转动，其输出轴带动位置相对应的齿轮三27转动，通过齿轮之间的啮合，两个齿轮四28同时转动，且两个齿轮四28的转动方向相反，故而与齿轮四28同轴设置的夹持板16随之向管杆的方向转动，直至四个夹持辊24将管杆固定；

S2、管杆轴向图像采集；打开电机三9，电机三9的输出轴带动与之连接的齿轮二20转动，齿轮二20与齿板二10啮合，故而竖向移动管8在竖直方向上移动，直至将摄像设备移动至管杆上方合适位置，随后，打开电机二11，电机二11的输出轴带动齿轮一17转动，齿轮一17与齿板一18啮合，故而带动移动架6在限位杆4上滑动，带动安装座12以及摄像设备对管杆轴向上的不同位置进行图像采集；

S3、管杆周向图像采集；打开电机一13，电机一13反向转动，电机一13反向转动过程中其输出轴带动齿轮五14反向转动，齿轮五14与齿轮六15啮合，故而带动齿轮六15以及推动辊25转动，推动辊25推动管杆转动，确保安装座12上的摄像设备对管杆周向上的不同位置进行图像采集；

S4、阈值切割：根据阈值分割算法对处理后的图像进行阈值切割；

S5、剪切：使用最小外接矩形框出工件区域，采用工件区域剪切算法剪切源图像的工作区域得到工件图像；

S6、特征提取：使用预设尺寸大小的补丁对轮廓图像进行轮廓检测处理，从而获得每个补丁所对应的特征向量V

S7、特征向量识别：将所有特征向量集合V

尽管本文较多地使用了底座1、固定基座2、支撑杆3、限位杆4、连接杆5、移动架6、固定板7、竖向移动管8、电机三9、齿板二10、电机二11、安装座12、电机一13、齿轮五14、齿轮六15、夹持板16、齿轮一17、齿板一18、支架19、齿轮二20、滑杆21、支座22、安装腔23、夹持辊24、推动辊25、单向轴承26、齿轮三27、齿轮四28等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。