远程目视检查系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及远程目视检查系统。更具体而言，一种目视检查系统[100]包括利用柔性推杆[400]移动通过导管[1]的远端[110]。远端[110]具有带有指示在导管[1]内行进的距离的编码器[140]的至少一个支架组件[130]。目视检查装置[100]具有用于识别沿导管[1]的长度向下的视图的纵向摄像机[150]，而且具有适合目视检查导管[1]的内表面[3]的至少一个横向摄像机[160]。此外，横向摄像机[160]可用来检查连接到导管[1]的其它导管。
【专利说明】远程目视检查系统
【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及用于目视(visually)检查导管的内部的系统，并且更具体而言涉及用于目视检查管道和锅炉集管(header)的内部的系统。
【背景技术】
[0002]存在用于检查管道和通常输送流体的其它导管的内部的各种设备。由于这些导管可能腐蚀或产生裂缝和其它瑕疵，能够检查它们是重要的。目视检查使得可快速识别大部分的导管以识别潜在的问题区域。可以确定，导管的目视检查是一种识别潜在问题的快速方式。然后可以使用另外的检查装置来检查这些问题区域。因此，目视检查被用作初步检查以大体检测可能出现瑕疵的地方。
[0003]在诸如采用输送加压水和蒸汽的管道的锅炉的一些装备中，在装备失效之前识别瑕疵是非常重要的。在这些加压导管之一中的裂缝或瑕疵可造成伤害或死亡以及对其它装备的显著损坏。
[0004]集管和相关联的水冷壁管道的内部腐蚀并且必须进行检查。集管通常为水平的，其中竖直的水冷壁管道从水平的集管管道延伸。在具有圆形横截面的导管中，由于不存在参考系，所以所有方向都看起来类似。因此，难以仅从摄像机图像识别出装置观察的方向。对于对称的接口来说尤其如此，例如从导管的相对侧对称地进入的两个管道。因此，有时难以确定瑕疵在管道中的位置。
[0005]另外，由于一些导管的几何形状，难以全面地观察各个导管的内部。即使可移动的摄像机也具有对它们的运动范围的限制，并且难以观察装置的前方和侧面。
[0006]目前需要一种能容易地定位和识别管道内部的问题区域的用途更广泛的目视检
查装置。
【发明内容】
[0007]本发明可体现为用于目视检查细长导管的内表面的远程目视检查系统，该系统具有:
a.远端,其包括:
1.主体，其具有前部、后部、腹侧、背侧、以及两个横向侧；
i1.至少一个支架组件，其从主体的横向(later)侧中的至少一个延伸以用于接合所述导管的所述内表面；
ii1.纵向摄像机，其在主体的前部上，旨在观察主体的前部的前方；
iv.横向摄像机，其在主体的腹侧上，定位成观察导管的所述内表面；以及 V.编码器，其用于测量在所述导管内部行进的距离；
b.柔性推杆，其附连到远端，从而允许远端沿所述导管移动；以及
c.控制单元，其适合接收、处理、存档和分析来自远端的图像，以及控制目视检查系统；以及 d.线缆，其连接远端与控制单元。
[0008]本发明还可体现为一种目视检查远程导管的内表面的方法，该方法包括下列步骤:
a.提供具有至少一个装弹簧的支架组件的远端，该支架组件沿所述内表面行驶(ride),以稳定远端；
b.测量在导管内的位置；
c.在导管内的各个位置处采集导管内部的纵向图像；
d.在导管内的各个位置处采集导管内部的横向图像；
e.将导管内部的纵向图像或横向图像中的至少一个与其相应的位置相联系；以及
f.显示对于导管内的给定位置的纵向图像和横向图像中的至少一个。
[0009]通过参照本公开的各种特征的以下详细描述和其中所包括的示例，可更容易地理解本公开。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]现在参看附图，其中类似的元件编号类似:
图1是根据本发明的一个实施例的目视检查系统的透视图。
[0011]图2是根据本发明的一个实施例的从图1的目视检查系统的前面的端视正视图。
[0012]图3是根据本发明的一个实施例的图1和图2的目视检查系统的侧正视图。
[0013]图4是根据本发明的一个实施例的图1至图3的目视检查系统的腹侧的平面图。
[0014]图5是如在检查两个相交的导管的应用中时其将显现的图1至图4的目视检查系统的正视图。
【具体实施方式】
[0015]理论
当目视检查导管的内部时，在观察显示器时，难以识别远程摄像机所观察的位置。当远程摄像机在没有参考系的对称导管中时，尤其困难。通常，远程摄像机提供沿着具有远程摄像机的远程装置的纵向长度顺着导管向下的视图，远程摄像机在该导管中行进。可视图像不仅用于大体检查导管，而且可用于确定沿导管的进度。它可用来观察由于碎屑、腐蚀或异物的积聚所导致的导管的障碍物、堵塞和变窄。
[0016]如果第二导管以90度的角度与第一导管相交，则摄像机必须能够移动，或以其它方式提供且以远离初始视角90度的角度录制影像，以沿着第二导管的长度向下进行观察。
[0017]如果摄像机从其纵向方向倾斜90度，(考虑横向方向)，例如以检查从远程装置在其中行进的导管垂直地延伸的导管，远程摄像机不再能提供沿着沿导管行进的方向的纵向方向的图像，它不能指示任何潜在的障碍物等。
[0018]此外，重要的是确定远程装置的定向，并且具有调整装置的定向的手段。
[0019]本发明涉及在目视检查系统中的某些新的且有用的改善，该系统可快速且准确地识别被检查的导管内部的瑕疵或缺陷的位置。该系统还能目视检查连接到该系统在其中行进的导管的导管并调整其定向以观察在这些导管内的各种位置。
[0020]现在参看图1至图4，示出了设计用于目视检查诸如集管或导管I的细长导管的内表面的目视检查系统100。
[0021]该系统具有远侧段110，远侧段110具有主体111，主体111具有前部113、后部115、背侧117、腹侧119和两个横向侧121。纵向轴线延伸通过主体111的长度。横向轴线163穿过背侧117和腹侧119。
[0022]存在从主体111的侧面121中的至少一个延伸以用于接合所述导管的所述内表面的至少一个支架组件130。优选地，轮子131从支架组件130延伸并倾斜以沿导管I的内表面3滚动。
[0023]编码器140联接到轮子131，从而使编码器能确定轮子131已沿导管I行进了多远。该信息穿过线缆200传送至基部单元300，基部单元计算远侧段110沿导管I的瞬时位置。
[0024]纵向摄像机150附连到主体111的前部并且定向成在大体平行于纵向轴线150的方向上顺着导管I的长度向下观察。纵向摄像机150旨在观察主体111的前部113的前方。该摄像机设计成寻找远侧段110前方的障碍物，并提供远端110前方的导管的可视图像。
[0025]横向摄像机160附连到腹侧119，定位成在大体沿横向轴线的方向上观察，以观察邻近主体111的腹侧119的区域。
[0026]柔性推杆400附连到远侧段110，以用于沿导管I的内部推/拉远侧段110。
[0027]除其它部件之外，基部300还采用处理单元310，处理单元310适合接收、处理、存档和分析来自导管I内部的远侧段110的摄像机150、160的图像。
[0028]基部300还具有联接到远侧段110的控制单元500。控制单元可控制纵向摄像机150和横向摄像机160的摄像机设置，并且也能控制促动器，例如缩放、聚焦以及定位装置以沿不同方向观看。控制单元500也可控制诸如纵向LED 151的灯的操作，该灯旨在照亮由纵向摄像机150观察的区域。类似地，横向LED 161定位成照亮由横向摄像机160观察的区域。
[0029]图2是根据本发明的一个实施例的从图1的目视检查系统的前面的端视正视图。
[0030]此处纵向摄像机150和纵向光源151为可见的。导管I在该视图中未示出；然而，轮子131显示在支架组件130上，就像当轮子131沿导管内表面行驶时其显现的那样。支架组件具有弹簧135或其它推动装置，该装置允许支架130向外延伸到内表面以稳定远端110。这使远端110可配合到各种尺寸的导管I中并保持稳定，以最小化图像的移动。这使远端110可以以极小的晃动采集更容易分析的稳定的可视图像。
[0031]图3是根据本发明的一个实施例的图1和图2的目视检查系统的侧正视图。此处支架组件130为可见的。此外，横向摄像机160示出为沿横向轴线163瞄准。
[0032]图4是根据本发明的一个实施例的图1至图3的目视检查系统的腹侧的平面图。在该实施例中，弹簧135被用作推动装置，其对导管I的内表面3按压支架组件130和轮子131。
[0033]图5是在使用中检查两个相交的导管时将看到的图1至图4的目视检查系统的正视图。
[0034]图5示出与另一个导管5以直角相交的导管I。该导管类似于与下降管相交的水平蒸汽集管的几何形状。该导管需要检查和维护。本发明专门设计成检查导管I (蒸汽集管)，同时也能目视检查导管5(下降管)。它可在采集远端110前部的前方的图像的同时进行检查，以确认在导管I中不存在障碍物。
[0035]备选实施例
在系统的备选实施例中，滑垫133作为轮子131的补充或代替其使用。这些滑垫由诸如特氟纶或尼龙的低摩擦材料制成，并沿导管I的内表面滑动。
[0036]在本发明的另一个备选实施例中，常规的喷水喷嘴和/或擦拭装置可用来清洁透镜。
[0037]在本发明的另一个实施例中，可采用能相对于推杆400旋转远端110以改变远端110的定向的马达430。
[0038]有利地，本发明克服了现有技术中指出的问题。
[0039]除非另外指明，否则本文所公开的所有范围包含端点以及其中的所有中间点并且是可在端点以及其中的所有中间点组合的。本文中的术语“第一”、“第二”等不代表任何顺序、数量或重要性，而是用来区分一元素与另一元素。本文中的术语“一个”和“一种”不表示数量上的限制，而是表示存在所引用项目中的至少一个。除非另外指明，否则由“约”修饰的所有数字包括精确的数值。
[0040]本书面描述使用示例来公开包括最佳方式的本发明，并且还使得本领域中的技术人员能够制作和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例意图在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种用于目视检查细长导管的内表面的远程目视检查系统，具有: a.远端,其包括: 1.主体，其具有前部、后部、腹侧、背侧、以及两个横向侧； ?.至少一个支架组件，其从所述主体的横向侧中的至少一个延伸以用于接合所述导管的所述内表面； ii1.纵向摄像机，其在所述主体的前部上，旨在观察所述主体的前部的前方； iv.横向摄像机，其在所述主体的腹侧上，定位成观察导管的所述内表面；以及 V.编码器，其用于测量在所述导管内部行进的距离； b.柔性推杆，其附连到所述远端，从而允许所述远端沿所述导管移动；以及 c.控制单元，其适合接收、处理、存档和分析来自所述远端的图像，以及控制所述目视检查系统；以及 d.线缆，其连接所述远端与所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，还包括: 至少一个横向光源，其定位成照亮所述导管的所述内表面。
3.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，还包括: 至少一个纵向光源，其定位成照亮所述主体前方的区域。
4.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，还包括: 定向感测装置，其用于识别所述远端相对于竖直方向的定向。
5.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，所述推杆还包括: 用于在所述推杆上施加旋转力从而使所述远端相对于所述导管旋转的装置。
6.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，所述纵向摄像机和所述横向摄像机提供图像到所述控制单元，所述控制单元形成所述导管内的纵向方向和横向方向两者的同时视图。
7.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，还包括: 定向感测装置，其确定所述远端相对于竖直方向的定向并将信息提供至所述控制单J Li ο
8.根据权利要求1所述的远程目视检查系统，其特征在于，还包括: 定向调整装置，其能够使所述远端旋转以调整其相对于竖直方向的定向。
9.根据权利要求8所述的远程目视检查系统，其特征在于，所述定向调整装置为固定到所述推杆的柄部，当所述柄部旋转时，所述推杆能够改变所述远端的定向。
10.一种目视检查导管(I)的内表面的方法，包括下列步骤: a.提供具有至少一个装弹簧的支架组件的远端，所述至少一个装弹簧的支架组件沿所述内表面行驶，以稳定所述远端； b.测量在所述导管内的位置； c.在所述导管内的各个位置处采集所述导管内部的纵向图像； d.在所述导管内的各个位置处采集所述导管内部的横向图像； e.将所述导管内部的纵向图像或横向图像中的至少一个与其相应的位置相联系；以及 f.显示对于所述导管内的给定位置的纵向图像和横向图像中的至少一个。
11.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤之一:a.在其采集纵向图像时采集所述远端的定向信息；b.将所述定向与所述采集的纵向图像相联系；以及c.调整所述显示的纵向图像以做所述远端的定向的校正。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤之一:a.在采集横向图像时采集所述远端的定向信息；b.将所述定向与所述采集的横向图像相联系；以及c.当所述横向图像被显示时，提供所述显示的横向图像的远端的定向的指示。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述显示步骤包括:同时显示对于所述导管内 的给定位置的纵向图像和横向图像。
【文档编号】G01N21/88GK103543159SQ201310299421
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月17日
【发明者】J.L.布里纳克, R.E.卢卡斯, G.罗兰德 申请人:阿尔斯通技术有限公司