BR102015031382A2 - Inspection vehicle to visibly inspect the conditions of an environment - Google Patents

Abstract

2 / 4 1/1 resumo “veã�culo de inspeã‡ãƒo para inspecionar visualmente as condiã‡ã•es de um ambienteâ€� de forma a alcanã§ar os objetivos acima descritos, a presente invenã§ã£o prov㪠um veã­culo de inspeã§ã£o para inspecionar visualmente as condiã§ãµes de um ambiente a ser inspecionado, sendo capaz de se mover sobre superfã­cies ferromagnã©ticas verticais ou horizontais invertidas, o veã­culo de inspeã§ã£o compreendendo um chassi (1) incluindo um meio de alimentaã§ã£o (8) e um meio de controle, um meio de captaã§ã£o de vã­deo e imagem (2), um sistema de locomoã§ã£o dianteiro (10) com propriedades magnã©ticas, um sistema de locomoã§ã£o traseiro (9) com propriedade magnã©ticas. o veã­culo de inspeã§ã£o sendo especialmente configurado de modo que o sistema de locomoã§ã£o dianteiro (10) ã© conectado ao sistema de locomoã§ã£o traseiro (9) por meio de um elemento de suspensã£o (18), em que o elemento de suspensã£o (18) ã© configurado para permitir que o sistema de locomoã§ã£o dianteiro (10) se mova para cima e para baixo independentemente do sistema de locomoã§ã£o traseiro (9).

Description

“VEÍCULO DE INSPEÇÃO PARA INSPECIONAR VISUALMENTE AS CONDIÇÕES DE UM AMBIENTE” CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção está relacionada a um veículo de inspeção para realizar inspeção visual de ambientes internos metálicos, mais particularmente, a um veículo para realizar inspeção visual de ambientes tubulares fechados que apresentem condições severas ou de risco para operadores humanos.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[0002] As caldeiras termoelétricas possuem grande importância nos processes industriais realizados hoje em dia. Uma caldeira termoelétrica possui principalmente a função de produzir vapor através do aquecimento de água. O vapor produzido é principalmente utilizado para alimentar máquinas térmicas, realizar reações químicas e produzir energia elétrica em geral.

[0003] Uma vez que as caldeiras termoelétricas usualmente operam em altas temperaturas, países como o Brasil estabeleceram critérios mais rigorosos para o projeto, inspeção, manutenção e operação das caldeiras ou usinas termoelétricas, tendo como objetivo principal a diminuição de acidentes envolvendo estes equipamentos. Assim, é necessário que o interior da caldeira seja inspecionado para buscar possíveis falhas, trincas, deformidades, defeitos e outras anomalias físicas que possam vir a causar acidentes.

[0004] Com relação à inspeção no interior das caldeiras, atualmente, esta é realizada por meio de inspeção visual humana, onde um técnico inspetor treinado adentra na caldeira para observar e medir informações da caldeira. Entretanto, existem diversos problemas relacionados a inspeção da caldeira por um inspetor humano.

[0005] Um dos problemas relacionados à inspeção de caldeiras termoelétricas é a necessidade de desligamento da caldeira por longos períodos para diminuir a temperatura no interior da caldeira. Após o desligamento da caldeira para inspeção ou reparo, o ambiente a ser inspecionado precisa atingir uma temperatura mínima antes do ingresso dos inspetores, de modo a não apresentar riscos à saúde do inspetor humano. O problema é que este tempo de parada é oneroso, pois a usina não está produzindo e o custo com aluguel de equipamento de inspeção é alto.

[0006] Além disso, mesmo após o desligamento das caldeiras durante o tempo mínimo determinado, a temperatura interna da caldeira é ainda muito acima das condições normais ao ser humano. Assim, mesmo utilizando trajes adequados, o interior da caldeira é um ambiente que expõe os inspetores a situações insalubres e de alto risco devido ao meio em que são realizadas. Outro problema reside no acesso dos inspetores ao interior das caldeiras termoelétricas, o qual é realizado por meio de grandes guindastes que alcançam o topo da torre da caldeira, andaimes e equipamentos de escalada, dadas à grande altura da própria caldeira, que pode chegar a 50 metros.

[0007] Adicionalmente, o meio em que é realizada a inspeção geralmente possui iluminação fraca ou nenhuma, e os detalhes são muitos, e acabam dependendo do olhar crítico de cada inspeto. Assim, para maior clareza na inspeção e melhor controle das falhas que podem ser acusadas na inspeção, os inspetores devem levar consigo equipamentos de iluminação e câmeras para facilitar o registro de informações durante a inspeção.

[0008] Assim, têm-se pesquisado a viabilidade de utilizar robôs ou veículos automatizados para realizar a inspeção nas caldeiras ou usinas termoelétricas, substituindo o ser humano. Entretanto, até hoje, poucas aplicações práticas e viáveis foram desenvolvidas e conhecidas no estado da técnica. Alguns exemplos de desenvolvimentos na área de robôs para inspeção de caldeiras termoelétricas são discutidos a seguir.

[0009] Uma iniciativa de pesquisa mais incisiva que pode ser citada é apresentada em CAPRARI, G. et al. “Highly Compact Robots for Inspection of Power Plants”, Proceedings of the lst International Conference on Applied Robotics for the Power Industry, 5-7 de outubro de 2010. Esta referência descreve robôs que inspecionam áreas que utilizam vapor em alta pressão, espaço entre rotor e estator do gerador e interior de tubulações pelas quais passa água, no interior de caldeiras e boilers.

[00010] Um problema que surge com a utilização de robôs para realizar a inspeção de caldeiras termoelétricas se refere à adesão do robô na superfície inspecionada. As caldeiras usualmente possuem um formato cilíndrico e o robô inspetor deve, preferencialmente, ser capaz de se movimentar nas paredes laterais da caldeira, sem que este escorregue devido à força gravitacional exercida sobre ele.

[00011] Para solução deste problema, foram desenvolvidas e utilizadas tecnologias que permitam a um dispositivo robótico estar sempre próximo à superfície a ser observada, independentemente do tipo de estrutura. A adesão do veículo ou robô na superfície da caldeira pode ser atingida de diversas maneiras, mas usualmente a magnética acaba prevalecendo pelo simples fato de grande parte das estruturas industriais serem ferromagnéticas.

[00012] A questão de locomoção trata das pesquisas para o desenvolvimento de estruturas mecânicas, sejam chassis ou sistemas de tração, de forma a permitir ao veículo ou robô total maleabilidade para melhor se posicionar, vencer quaisquer obstáculos presentes no caminho até seu destino de inspeção. As técnicas atualmente pesquisadas têm convergido no uso de um robô em forma de veículo com rodas ou esteiras magnetizadas, de modo que este possa se deslocar em superfície verticais através da força magnética presente entre as rodas ou esteiras e a parede ferromagnéticas das caldeiras termoelétricas.

[00013] O uso de veículos facilita também a questão de localização trata da melhor maneira o posicionamento do dispositivo robótico dentro do ambiente de inspeção. Isso é importante, para realizar a identificação de problemas de forma precisa, além de permitir dividir o ambiente a ser inspecionado por múltiplos veículos, essa possibilidade tomaria a inspeção muito mais rápida e consistente.

[00014] Uma segunda linha de pesquisa trata do desenvolvimento de um robô de inspeção com rodas magnéticas, para inspecionar tubulações de boilers em plantas de geração movidas por combustíveis fósseis. Esta linha é descrita, por exemplo, em XUEQIN, L. et al. “The design of an inspection robot for boiler tubes inspection”; “Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Artificial Intelligence and Computational Intelligences”, 2009; páginas 313-317. Este dispositivo é mais simples do que o descrito anteriormente e consiste em uma base estmtura para transportar um sensor de detecção de fuga de fluxo magnético. Ele possui alguma capacidade de manobra, mas se desloca sobre as tubulações, aproveitando a anatomia destas.

[00015] O documento US 6.596.957 B2 apresenta um sistema de reparo das paredes de tubo aletado presentes em caldeiras de recuperação de usinas termelétricas. O documento faz referência a um robô capaz de repara tubos com defeito em lugares de difícil acesso.

[00016] O documento US 2.104.062 relata a elaboração de um robô para limpeza, escovação, pintura ou escalada em superfícies metálicas. Sua locomoção é realizada pela utilização de força eletromagnética para suporte quando está em operação em superfícies inclinadas ou verticais. Utilizada em tanques, edificações metálicas, tanques. E operado remotamente evitando instalação de equipamentos de segurança e elevação, e permitindo o ingresso em locais de difícil acesso.

[00017] Observa-se que o estado da técnica possui alguns desenvolvimentos no sentido de proporcionar um robô ou veículo de inspeção para caldeiras, com o objetivo de substituir o trabalho humano, sendo o veículo dotado de rodas ou esteiras magnéticas para possibilitar seu deslocamento nas superfícies laterais e superior de uma caldeira.

[00018] Entretanto, nenhum destes documentos se refere à estabilidade do veículo de inspeção durante o deslocamento nestas superfícies. A estabilidade do veículo sobre a superfície da caldeira é de suma importância pois, caso a superfície de contato do veículo com a parede da caldeira seja reduzida, a força magnética entre as mesmas pode ser reduzida a ponto de ser menor que a força gravitacional exercida sobre o referido veículo. Caso isto aconteça, o veículo irá deixar a superfície da caldeia e entrará em um estado de queda livre até o fundo da mesma, o que provavelmente irá causar danos estruturais no veículo.

[00019] A questão da estabilidade do veículo sobre as superfícies da caldeira é ainda agravada quando existem obstáculos no interior da caldeira, tais como corrugações, rebites, ou qualquer deformação na superfície interna da caldeira. Quando o veículo de inspeção se desloca sobre estas imperfeições, ele eventualmente reduz a superfície de contato entre o mesmo e a caldeira, o que, conforme explicado anteriormente, pode causar sua queda.

[00020] Desse modo, surge a necessidade do desenvolvimento de um veículo de inspeção provido de um mecanismo capaz de prover flexibilidade e estabilidade ao mesmo durante o movimento sobre superfícies no interior de uma caldeira termoelétrica, mesmo na presença de pequenos obstáculos, para que o mesmo possa se mover sobre as paredes da caldeira sem riscos de queda, viabilizando a substituição do inspetor humano pelos veículos de inspeção. OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[00021] O objetivo da presente invenção é o de prover um veículo de inspeção capaz de realizar inspeção visual em sistemas que apresentam alto risco para presença humana, tais como caldeiras termoelétricas, diminuindo a necessidade de exposição humana ao interior destes ambientes.

[00022] E outro objetivo da presente invenção prover um veículo de inspeção para realizar inspeção visual de caldeiras termoelétricas de modo que não seja necessário nenhum equipamento robusto para realizar inspeção, e que o tempo de interrupção do funcionamento da caldeira seja reduzido. r [00023] E outro objetivo da presente invenção prover um veículo de inspeção para realizar inspeção visual de caldeiras termoelétricas que seja capaz de se deslocar nas paredes verticais do ambiente inspecionado, inclusive nas paredes cilíndricas de tubos de caldeiras termoelétricas, através de magnetismo, e o qual seja capaz de atravessar obstáculos e imperfeições na superfície, tal como, corrugações, rebites, entre outros. r [00024] E ainda outro objetivo da presente invenção prover um veículo de inspeção para realizar inspeção de caldeiras termoelétricas de modo a possibilitar que os dados de inspeção sejam dados digitais passíveis de serem armazenados em meios de armazenamento.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[00025] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um veículo de inspeção para inspecionar visualmente as condições de um ambiente a ser inspecionado, sendo capaz de se mover sobre superfícies ferromagnéticas verticais ou horizontais invertidas, o veículo compreendendo um chassi incluindo um meio de alimentação e um meio de controle. Além disso, o veículo inclui um meio de captação de vídeo e imagem, um sistema de locomoção dianteiro com propriedades magnéticas e um sistema de locomoção traseiro com propriedades magnéticas. O veículo de inspeção sendo especialmente configurado de modo que o sistema de locomoção dianteiro é conectado ao sistema de locomoção traseiro por meio de um elemento de suspensão, em que o elemento de suspensão é configurado para permitir que o sistema de locomoção dianteiro se mova para cima e para baixo independentemente do sistema de locomoção traseiro.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00026] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais: - a figura 1 ilustra uma vista em perspectiva do veículo de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, onde é possível observar o sistema de locomoção dianteiro e o sistema de locomoção traseiro conectados pelo elemento de suspensão; - a figura 2 ilustra uma vista superior do veículo de inspeção de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção; - a figura 3 ilustra uma vista inferior do veículo de inspeção de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção; - a figura 4 ilustra uma vista frontal do veículo de inspeção de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção;

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00027] A descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção, a qual consiste em um veículo de inspeção controlado à distância para inspecionar caldeiras termoelétricas através de um meio de captação de imagem. O veículo de inspeção é especialmente adaptado para se deslocar sobre paredes verticais dos tubos aletados presentes nas caldeiras de recuperação de calor presentes em usinas ou caldeiras termoelétricas. Isto é possível devido ao fato de que o veículo possui sistemas de locomoção com propriedades magnéticas para se deslocar em paredes de material ferromagnético.

[00028] Entretanto, como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, a invenção não está limitada a essa concretização particular. O veículo de inspeção pode ser utilizado para inspecionar os maios diversos tipos de ambientes com superfícies metálicas que sejam de difícil acesso ou apresentem condições insalubres ou de risco para operadores humanos.

[00029] De acordo com a presente invenção, é descrito um veículo de inspeção capaz de se mover sobre superfícies ferromagnéticas verticais ou horizontais invertidas para inspecionar visualmente condições do ambiente a ser inspecionado. O veículo compreendendo um chassi incluindo um meio de alimentação e um meio de controle, e compreende um meio de captação de vídeo e imagem, um sistema de locomoção dianteiro com propriedades magnéticas e um sistema de locomoção traseiro com propriedades magnéticas. O veículo de inspeção sendo configurado de modo que o sistema de locomoção dianteiro é conectado ao sistema de locomoção traseiro por meio de um elemento de suspensão, em que o elemento de suspensão é configurado para permitir que o sistema de locomoção dianteiro se mova para cima e para baixo independentemente do sistema de locomoção traseiro.

[00030] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva da concretização preferencial da presente invenção. De acordo com a Figura 1, o veículo possui um chassi 1 quadrangular, o sistema de locomoção dianteiro 10 consiste em um par de rodas ferromagnéticas e o sistema de locomoção traseira consiste em um par sistemas de esteiras com propriedades magnéticas. O meio de captação de vídeo e imagem 2 está localizado sobre o sistema de locomoção dianteiro 10. Opcionalmente, é provido uma estrutura de suporte sobre o sistema de locomoção dianteiro 10 para proporcionar o devido posicionamento do meio de captação de vídeo e imagem 2. Opcionalmente, a estrutura de suporte é feita de alumínio.

[00031 ] Especificamente, de acordo com a concretização preferencial da Figura 1, o sistema de locomoção dianteiro 10 é composto por dois motores elétricos do tipo sem escova 15, dois conjuntos de caixa de redução de velocidade, com eixos a 90° 16, dois jogos de rodas 17, formadas cada uma por duas calotas ferromagnéticas externas e quatro discos de imã permanente de neodímio internos, duas suspensões frontais 18 e suportes de fixação 19 com o chassi 1.

[00032] Ainda de acordo com a concretização preferencial, o sistema de locomoção traseiro 9 é composto por quatro estruturas de sustentação 11, dois motores 12 elétricos do tipo sem escova e caixa de redução de velocidade 13, a transmissão de torque é feita através de corrente, esticadores e rodas gale 14.

[00033] É importante notar que a presente invenção é compatível com qualquer configuração de sistema de locomoção traseira 9 e dianteiro 10.

Apesar da concretização ilustrar esteiras traseiras e rodas dianteiras, o veículo podería ser adaptado para possuir configuração de esteira traseira e esteira dianteira, roda traseira e roda dianteira, assim como esteira dianteira e roda traseira.

[00034] Opcionalmente, cada um do sistema de locomoção dianteiro 10 e o sistema de locomoção traseiro 9 compreende pelo menos um dentre rodas ferromagnéticas 17 e dispositivo de esteira magnética 14, em que o dispositivo de esteira magnética 14 compreende uma esteira magnética, meios esticadores e das gale para manter a esteira esticada.

[00035] Opcionalmente, pelo menos um dentre o sistema de locomoção dianteiro 10 e o sistema de locomoção traseiro 9 compreende um motor elétrico 12,15 para prover torque para a rotação das rodas e/ou esteiras.

[00036] Opcionalmente, os sistemas de locomoção traseira 9 e dianteira 10 que incluem um motor 12, 15 podem incluir caixas de marcha 13, 16 ou outros dispositivos capazes de regular a velocidade do veículo de inspeção.

[00037] Os sistemas de locomoção dianteiro 10 e traseiro 9 são preferencialmente independentes, ou seja, são acionados por motores 12, 15 diferentes e através de um sinal de controle diferente.

[00038] A principal característica do veículo de inspeção da presente invenção reside na conexão entre os sistemas de locomoção dianteiro 10 e traseiro 9. A conexão entre os sistemas de locomoção é feita por um elemento de suspensão 18 configurado para permitir que o sistema de locomoção dianteiro 10 se mova para cima e para baixo independentemente do sistema de locomoção traseiro 9, até certo grau de liberdade, preferencialmente em tomo de 45°. Preferencialmente, o elemento de suspensão 18 consiste em uma armação que conecta os sistemas de locomoção, sendo que a armação é conectada de forma articulada em cada um dos sistemas de locomoção.

[00039] De acordo com a presente invenção, o elemento de suspensão 18 é conectado no chassi 1 por meio de suportes de fixação que são fixados no chassi 1. A conexão do elemento de suspensão 18 e os suportes de fixação 19 é feita através de pinos laterais, de modo a proporcionar um eixo de rotação perpendicular à direção do movimento do veículo, sendo que o elemento de suspensão 18 é conectado de forma análoga ao sistema de locomoção dianteiro 10. Desse modo, o elemento de suspensão 18 pode oscilar para cima e para baixo tanto com relação ao sistema de locomoção dianteiro 10 quanto com relação ao sistema de locomoção traseiro 9. Preferencialmente, o elemento de suspensão 18 permite angulações próximas à 45°, que garantem a superposição de quase qualquer obstáculo, desde que se respeite a limitação física de altura do elemento de suspensão 18 e do veículo.

[00040] Opcionalmente, o elemento de suspensão 18 consiste em duas suspensões frontais que são conectados em suportes de fixação no chassi 1 para fixar o elemento de suspensão 18 no chassi 1.

[00041] A oscilação do elemento de suspensão 18 garante que pelo menos um dentre o sistema de locomoção dianteiro 10 e o sistema de locomoção traseiro 9 esteja em contato com a superfície interna do local de inspeção quando o veículo de inspeção está atravessando obstáculos ou irregularidades na superfície.

[00042] O chassi 1 consiste na estrutura de suporte do veículo. De acordo com a concretização preferencial ilustrada, o chassi 1 é composto por chapas que, quando unidas, formam uma estrutura quadrangular com a seguinte distribuição de partes: duas chapas laterais 3, uma chapa frontal 4, uma chapa traseira 5, uma chapa superior 6 e uma chapa inferior 7. As chapas do chassi 1 são preferencialmente chapas de material metálico. Opcionalmente, as chapas que constituem o chassi 1 são chapas de alumínio.

[00043] O chassi 1 deve possuir dimensões suficientes para que ele possa comportar os dispositivos eletrônicos responsável pelo acionamento dos motores 12, 15 e transmissão e recepção de dados, um meio de alimentação 8 para prover energia para os componentes do veículo, e ainda suportar os sistemas de locomoção e o meio de captura de imagem e vídeo. Por outro lado, o chassi 1 deve ser o menor possível para diminuir o peso do veículo de inspeção, uma vez que quanto maior o peso do veículo, maior será a força gravitacional exercida sobre o mesmo e, consequentemente, maior deverá ser a força magnética necessária para manter o veículo na superfície desejada.

[00044] De acordo com a concretização preferencial, o chassi 1 do veículo de inspeção de inspeção foi projetado com as dimensões de 140 mm de largura, 110 mm de altura e 350 mm de comprimento. Ressalta-se que esta é apenas uma possibilidade de dimensionamento do chassi 1 a qual se provou eficiente durante testes práticos do veículo de inspeção da presente invenção. Entretanto, a presente invenção é perfeitamente aplicável em veículos com chassis 1 de diferentes dimensões, assim como as dimensões dos sistemas de locomoção. O chassi 1 carrega em seu interior a eletrônica responsável pelo controle, os meios de alimentação para fornecer energia elétrica para o veículo e os motores elétricos utilizados na propulsão.

[00045] Opcionalmente, o meio de alimentação de energia elétrica 8 está localizado na chapa superior do chassi 1, em sua parte interna.

[00046] O meio de controle compreende controladores de velocidade capazes de controlar motores elétricos 12, 15 do tipo sem escovas, dadas suas especificações, e um dispositivo de comunicação transmissor/receptor para realizar a troca de informações entre o veículo e o usuário operando o veículo remotamente.

[00047] De acordo com a presente invenção, o meio de captação de vídeo e imagem 2 consiste em uma câmera 20 para captura de imagem configurada para tirar fotografias ou gravar vídeos, em que as fotos e vídeos são armazenados em um meio de armazenamento. Opcionalmente, o meio de armazenamento é uma memória local contida no veículo, tal como um disco rígido ou uma memória flash. Opcionalmente, o meio de armazenamento é uma memória externa acessada remotamente através de uma rede sem fio.

[00048] Opcionalmente, o veículo de inspeção pode ser equipado com um mecanismo capaz de mover verticalmente e/ou horizontalmente a câmera 20 para ampliar o ângulo de visão da mesma, sem a necessidade de o usuário manobrar o veículo para obter uma visão panorâmica do ambiente ao redor do veículo. Este mecanismo pode ser, por exemplo, um braço articulável controlado remotamente pelo usuário.

[00049] Opcionalmente, o meio de captação de vídeo e imagem 2 compreende um sistema de iluminação 21 para iluminar ambientes escuros e facilitar a visualização das condições do ambiente pelo operador do veículo de inspeção. Preferencialmente, o sistema de iluminação é um sistema de iluminação a base de diodos emissores de luz (LEDs) de alta potência.

[00050] O meio de controle do veículo de inspeção da presente invenção é acionado e controlado remotamente através de radiofrequência ou por uma rede sem fio. De acordo com a presente invenção, um operador do veículo de inspeção irá controla-lo através de um dispositivo capaz de enviar instruções para acionar os dispositivos eletrônicos do veículo. Este controle é realizado com base nas informações de vídeo recebidas do veículo, as quais são preferencialmente exibidas ao operador em tempo real. As imagens possibilitam que o operador seja capaz de guiar o veículo pelo ambiente inspecionado a fim de verificar suas características. Preferencialmente, o veículo é controlado pelo operador através de um computador.

[00051] Opcionalmente, o veículo de inspeção compreende um sistema de posicionamento que permite, por meio de sensores de distância e pressão, relatar a posição geométrica, tal como em coordenadas cartesianas, dentro do ambiente inspecionado. Opcionalmente, o veículo de inspeção compreende um sistema de posicionamento global (GPS) para fornecer ao operador a localização do veículo no ambiente inspecionada. Sistemas de posicionamento são interessantes pois, ao se detectar uma falha no ambiente, o sistema de posicionamento do veículo já informaria a posição precisa da falha, de modo a facilitar a localização das falhas no momento do reparo.

[00052] Assim, a presente invenção apresenta uma solução técnica vantajosa para a inspeção de ambientes de difícil acesso para inspetores humanos, principalmente em tubos de caldeiras termoelétricas, as quais possuem superfícies metálicas e seu interior está sujeito a altas temperaturas. O veículo de inspeção proposto pode se deslocar pelas paredes e pelo teto do ambiente e, através de um meio de captação de vídeo e imagem 2, é capaz de obter informações a respeito do ambiente, as quais podem ser analisadas em tempo real ou armazenadas em um meio de armazenamento para análise posterior.

[00053] O veículo de inspeção da presente invenção se destaca dos demais veículos já desenvolvidos por possuir um elemento de suspenção 18 conectando o sistema de locomoção traseiro 9 e o sistema de locomoção dianteiro 10. O elemento de suspensão 18 é configurado para oscilar para cima e para baixo com relação aos sistemas de locomoção traseiro e dianteiro. Assim, mesmo quando o veículo de inspeção atravessa superfícies irregulares ou obstáculos, pelo menos um dentre o sistema de locomoção dianteiro 10 e o sistema de locomoção traseiro 9 está em contato com a superfície interna do ambiente, possibilitando que a atração magnética mantenha parte do veículo sobre as paredes ao atravessar irregularidades ou obstáculos.

[00054] Nota-se que a superposição de obstáculos é de grande importância quando se fala de inspeção de sistemas metálicos de grande porte, isto porque, para garantir a estabilidade e resistência aos diversos esforços mecânicos inerentes desses sistemas, os sistemas são providos de estruturas internas de suporte, que por sua vez se comportam como obstáculos aos sistemas de inspeção e mesmo às pessoas quando são realizadas tarefas de inspeção; tais estruturas de suporte devem ser superpostas sem agredir o restante da estrutura presente.

[00055] A função principal do veículo de inspeção é se deslocar ao longo de superfícies irregulares, tais como aletas de tubos, e superfícies lisas ferromagnéticas para buscar possíveis falhas, trincas, deformidades, defeitos e outras anomalias físicas que sejam detectáveis pelo operador através da câmera de captura de imagem 20. O ambiente de trabalho e inspeção é formado por superfícies ferromagnéticas, lisas, rugosas ou aletadas presentes em diversos ambientes industriais. Esse sistema substitui a necessidade de utilização de alpinistas industriais para a inspeção dos ambientes solicitados e garante uma inspeção mais rápida e objetiva, [00056] Assim, a presente invenção é vantajosa pois o veículo de inspeção proposto substitui de forma eficaz eficiente os inspetores humanos em operações de inspeção de caldeiras ou usinas termoelétricas. A utilização de veículos é vantajosa por não expor um inspetor a condições de risco, o que oneraria a responsável pela inspeção em pagamentos de taxas adicionais de risco e insalubridade ao funcionário.

[00057] O veículo de inspeção é operado remotamente por rádio frequência e se comunica com seu operador em tempo real, preferencialmente através de um display em um computador. O veículo possui um sistema de posicionamento que permite por meio de sensores de distância e pressão relatar a posição geométrica dentro do ambiente de inspeção. O veículo pode também possuir um sistema de iluminação própria e uma câmera de captura de imagem para, ao inspecionar e coletar material visual, gerar relatórios em vídeo e/ou imagens, os quais podem ser revistos e analisados posteriormente, caso haja necessidade.

[00058] A presente invenção é ainda vantajosa uma vez que diminui ou elimina o tempo que a caldeira termoelétrica precisa ficar desligada para reduzir sua temperatura interna a um nível aceitável para o operador humano. O veículo de inspeção pode ser projetado para resistir condições severas de temperatura, tal como temperaturas acima de 50 °C. Assim, a utilização de veículos de inspeção permite que o início da inspeção seja pouco tempo depois do desligamento/parada dos equipamentos, quando as condições do ambiente impediríam a presença do inspetor, contribuindo dessa forma para a diminuição do tempo em que o equipamento se encontra parado e reduzir substancialmente o custo envolvido na inspeção das caldeiras termoelétricas, uma vez que o desligamento das mesmas envolve alto custo operacional relacionado. Testes informam que o uso de veículos reduziría em pelo menos dois dias o número de dias improdutivos da usina.

[00059] Assim, o veículo de inspeção proposto pela presente invenção toma-se economicamente viável e atrativo para realizar inspeção de ambientes de difícil acesso ao homem, tal como as caldeiras termoelétricas.

[00060] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. O veículo de inspeção da presente invenção possui aplicação de especial interesse em ambientes de difícil acesso e/ou com condições de temperatura ou iluminação adversas, tal como as caldeiras termoelétricas exemplificadas ao longo do texto.

[00061] Entretanto, o veículo de inspeção da presente invenção pode ser utilizado para realizar inspeção visual de qualquer ambiente com superfícies metálicas e que apresentem condições severas ou de risco para o ser humano do. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (21)

1. Veículo de inspeção para inspecionar visualmente as condições de um ambiente a ser inspecionado, sendo capaz de se mover sobre superfícies ferromagnéticas verticais ou horizontais invertidas, o veículo de inspeção compreendendo: um chassi (1) incluindo um meio de alimentação (8) e um meio de controle; um meio de captação de vídeo e imagem (2); um sistema de locomoção dianteiro (10) com propriedades magnéticas; um sistema de locomoção traseiro (9) com propriedade magnéticas; o veículo de inspeção caracterizado por o sistema de locomoção dianteiro (10) ser conectado ao sistema de locomoção traseiro (9) por meio de um elemento de suspensão (18); em que o elemento de suspensão (18) é configurado para permitir que o sistema de locomoção dianteiro (10) se mova para cima e para baixo independentemente do sistema de locomoção traseiro (9).

2. Veículo de inspeção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada um do sistema de locomoção dianteiro (10) e o sistema de locomoção traseiro (9) compreender pelo menos um dentre rodas ferromagnéticas (17) e dispositivo de esteira magnética (14), em que o dispositivo de esteira magnética compreende uma esteira magnética, rodas gale e meios esticadores para manter a esteira esticada.

3. Veículo de inspeção, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por pelo menos um dentre o sistema de locomoção dianteiro (10) e o sistema de locomoção traseiro (9) compreender um motor (12,15).

4. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o sistema de locomoção que possui um motor compreender ainda uma caixa de marcha (13, 16).

5. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o sistema de locomoção dianteiro (10) ser composto por dois motores elétricos do tipo sem escova (15), dois conjuntos de caixa de redução de velocidade, com eixos a 90° (16), dois jogos de rodas (17), formadas cada uma por duas calotas ferromagnéticas externas e quatro discos de imã permanente de neodímio internos.

6. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o sistema de locomoção traseiro (9) ser composto por quatro estruturas de sustentação (11), dois motores elétricos do tipo sem escova (12) e uma caixa de redução de velocidade (13), em que a transmissão de torque provido pelos motores (12) é feita através de correntes esticadores e rodas gale (14).

7. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o elemento de suspensão (18) consistir em duas suspensões frontais (18) e suportes de fixação (19) para fixar o elemento de suspensão (18) no chassi (1).

8. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o elemento de suspensão (18) proporcionar um movimento relativo entre os sistemas de locomoção dianteiro (10) e traseiro (9) com angulação de até 45°.

9. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o chassi 1 possuir formato quadrangular e ser composto por duas chapas laterais (3), uma chapa frontal (4), uma chapa traseira (5), uma chapa superior (6) e uma chapa inferior (7).

10. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por as chapas (3, 4, 5, 6, 7) que formam o chassi (1) serem chapas de alumínio.

11. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o chassi (1) ser projetado com as dimensões de 140 mm de largura, 110 mm de altura e 350 mm de comprimento.

12. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o meio de controle compreender controladores eletrônicos de velocidade para controlar a velocidade dos motores (12,15).

13. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o meio de controle compreender ainda um dispositivo de comunicação para transmitir dados relativos à imagem e receber dados relativos ao controle do veículo, em que os dados são transmitidos para e recebidos de um usuário operando um dispositivo eletrônico remoto ao ambiente inspecionado.

14. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por o sistema de comunicação consistir em um sistema de comunicação via rádio para transmissão, para um operador do veículo de inspeção, de dados de visualização e posicionamento do veículo durante sua operação.

15. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por compreender ainda uma câmera para captura de imagem (20) e um sistema de iluminação (21), em que a câmera é configurada para tirar fotografias ou gravar vídeos, em que as fotos e vídeos são armazenados em um meio de armazenamento.

16. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por o meio de armazenamento ser uma memória local contida no veículo de inspeção.

17. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por o meio de armazenamento ser uma memória externa acessada remotamente através de uma rede sem fio.

18. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por o sistema de iluminação (21) ser um sistema de iluminação a base de diodos emissores de luz (LEDs) de alta potência.

19. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por compreender ainda um braço articulável acionável remotamente pelo usuário para mover a câmera verticalmente e horizontalmente.

20. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado por compreender ainda um sistema de posicionamento que permite por meio de sensores de distância e pressão relatar a posição geométrica dentro do ambiente de trabalho.

21. Veículo de inspeção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por compreender ainda um sistema de posicionamento global (GPS) para fornecer ao operador a localização do veículo no ambiente inspecionada.