[发明专利]校准钻凿设备中的传感器的方法和布置

说明书

背景技术

本发明涉及一种校准钻凿设备中的传感器的方法，该钻凿设备设置有可移动载体、安装成绕横向于载体的移动方向的水平轴线转动的框架、以及安装在框架上以绕垂直轴线转动的上托架、以及测量上托架相对于框架的转动角度的角度传感器和测量上托架的倾斜度的基于重力的传感器。本发明还涉及一种校准钻凿设备中的传感器的布置，该钻凿设备设置有可移动载体、框架、安装成绕垂直于框架的转动轴线转动的钻臂组件、测量钻臂组件相对于框架的转动角度的角度传感器、以及基于重力的倾斜度传感器，所述基于重力的倾斜度传感器被安装到钻臂组件上且与钻臂组件一起绕转动轴线转动，以测量在两个互相垂直的坐标轴的方向上的倾斜度。

不同类型的测量装置和/或传感器被使用在可移动钻凿设备上，用于期望定向和定位钻杆以及通过其形成的钻孔。这种测量装置通常是基于重力的倾斜度传感器和指示不同可移动部件的移动的传感器。典型实例包括接头的角度传感器和指示线性移动的距离或运动传感器。类似地，指示罗盘方向或基于卫星导航的测量装置用来测量在全局坐标系中的钻凿设备的罗盘方向和位置。

诸如指示钻杆倾斜度的测量装置的简单测量装置能以通过仅使用诸如水平仪或类似装置的少数工具以将钻杆转动到垂直位置的简单方式进行校准。在该情况下，测量装置的显示器示出传感器误差。更复杂的测量装置通常设有用以测量多个方向和角度的多个传感器，且因此它们不是很容易进行校准。

现有设备通常在工厂环境下被校准，而在工厂环境中，足够数量的不同参照装置是可用的，而且具有已知位置的不同倾斜平面、点和其它必需装置或工具可提供用来校准。在该情况下，还有可用的非常精通校准且能够使用上述装置和工具的人。

现有校准方法的问题是缺乏测量装置或不适于校准的环境或所要校准的装置通常必须运送到用来校准的测量场所这个事实。这导致时间和成本两者的损失。而且，如果由于任何原因，有必要核查装置的校准，这无法现场马上完成，而是大量测量装置和其它设备必须运送到位。由于条件差，这还导致测量和校准误差。

发明内容

本发明的目的是提供允许钻凿设备的至少一些传感器比现在的（同样在现场条件下）使用更少工具和更容易地校准、或在不需要单独的测量装置的情况下实施校准的方法和布置。

本发明的方法特征在于，

当钻臂组件绕转动轴线转动时，在钻凿设备下方的表面上将钻凿设备移动到钻凿设备稳定保持在位的位置上而没有倾斜；

将钻臂组件绕转动轴线转动到相对于框架的多个不同转动角度位置；

为每个转动角度位置测量转动角度的数值和由倾斜度传感器提供的倾斜度值；以及

基于所测量的转动角度数值和由倾斜度传感器提供的倾斜度值确定由倾斜度传感器提供的数值与实际的倾斜角度的偏差。

本发明的布置特征在于，

当将钻臂组件绕转动轴线转动到相对于框架的多个不同转动角度位置时，控制单元布置用以

为每个转动角度位置测量转动角度的数值和由倾斜度传感器提供的倾斜度值；以及

基于所测量的转动角度值和由倾斜度传感器提供的倾斜度值计算由倾斜度传感器提供的数值与实际的倾斜角度的偏差。

在该布置的一个实施例中，用于校准的倾斜度传感器是安装到钻臂组件的转动轴线一端以测量框架的倾斜度的传感器，并且用于校准的倾斜度传感器被安装至钻臂组件，使得当钻臂组件转动时，与钻臂组件一起绕转动轴线转动，而在其它情况下，用于校准的倾斜度传感器与钻臂组件移动无关地保持在相对于转动轴线的相同位置。在布置的另一个实施例中，控制单元被布置用以通过使用所测量的角度数值并且通过应用最小二乘法计算倾斜度传感器的偏差值。

在该布置的另一个实施例中，控制单元被布置用以，在校准倾斜度传感器之后，校准转动轴线的转动传感器，钻臂组件保持在相对于钻凿设备的相同位置并且相对于钻凿设备的框架保持在位而不能转动，读取转动传感器的转动角度的数值，当将框架相对于载体绕在框架和载体之间的横向轴线倾斜到不同倾斜角度时，测量倾斜度测量装置的倾斜度传感器的倾斜度值，并且基于转动角度和倾斜角度的所测量的数值计算由转动传感器提供的与实际的转动角度数值的转动角度偏差。

在该布置的另一个实施例中，用于校准的倾斜度传感器是安装到设置在钻臂组件的端部的进给梁以测量进给梁的倾斜度的传感器，并且当钻臂组件和进给梁在整个校准期间保持在相对于彼此的相同位置时，倾斜度传感器在钻臂组件转动时与钻臂组件一起绕转动轴线转动，而在其它情况下，用于校准的倾斜度传感器保持在相对于转动轴线的相同位置。