BR112014028421B1

BR112014028421B1 - método e sistema para medir um tubo, e tubo

Info

Publication number: BR112014028421B1
Application number: BR112014028421-0A
Authority: BR
Inventors: Jacques Lacome; Jue Wang; Cesar Atin
Original assignee: Acergy France SAS
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2021-01-05
Also published as: GB2502149B; EP2850383A1; GB201617502D0; GB201208824D0; US10386175B2; GB2540075B; IN2014DN09811A; GB2540075A; WO2013171580A1; AU2013261159B2; EP2850383B1; US20150116728A1; BR112014028421A2; GB2502149A; MY171379A; AU2013261159A1

Abstract

APRIMORAMENTOS RELACIONADOS À MEDIÇÃO DE TUBO. Trata-se de um método para medir um objeto oco como um tubo que compreende fixar temporariamente àquele objeto um suporte alvo de referência, como um estêncil, que sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização. Quando se digitalize o objeto com um digitalizador móvel, mais convenientemente um digitalizador de mão, os alvos de referência fornecem uma referência posicional para o digitalizador. Um suporte alvo de referência que é anexável a ou móvel ao longo de um objeto oco tem uma face de exibição que apresenta e sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização. A face de exibição pode ficar de pé a partir de uma superfície do objeto ou pode repousar contra uma superfície do objeto. O suporte alvo de referência e o digitalizador podem ser móveis juntos ao longo de um tubo como um pig de inspeção interna.

Description

[0001] Esta invenção refere-se à medição de tubos, por exemplo, conforme usado em tubulações submarinas.

[0002] Tubulações submarinas compreendem tipicamente uma sucessão de seções de tubo ou "juntas" que são soldadas juntas extremidade-com-extremidade. A soldagem é realizada em alto-mar em uma embarcação de tubulação em operações de assentamento em S ou assentamento em J ou em terra em uma base de bobinagem costeira no bobinamento de tubos para operações de assentamento de carretel.

[0003] Um período de armazenamento e transporte de diversos meses e uma jornada de milhares de quilômetros podem existir entre manufaturar seções de tubo em uma fábrica e fabricar uma tubulação a partir dessas seções de tubo. Enquanto isso, as seções de tubo podem experimentar variações dimensionais pós-manufatura que surgem da deformação, corrosão ou outros danos durante manuseio, armazenamento e transporte, além de variações dentro da tolerância normais de manufatura.

[0004] Claramente, é importante conhecer as dimensões de uma seção de tubo antes de ser soldada em uma tubulação. Mesmo se nenhuma variação dimensional significativa surgir após a manufatura, é necessário validar e confirmar medições feitas no momento da manufatura.

[0005] A medição de uma seção de tubo é particularmente importante em cada região de extremidade, visto que as extremidades devem fazer interface com seções de tubo vizinhas de uma tubulação por meio de soldaduras contínuas circunferenciais. Medições desejáveis incluem diâmetro interno e externo; espessura de parede; perda de circularidade ou "ovalização", incluindo perda de circularidade local; planaridade da extremidade de tubo; e curvatura longitudinal ou partida de retidão longitudinal.

[0006] O risco contínuo de variações dimensionais através de manuseio, armazenamento e transporte significa que medições não podem ser feitas muito tempo antes de uma seção de tubo ser fabricada em uma tubulação. Portanto, pode ser adequado medir seções de tubo em condições desafiadoras em uma embarcação de tubulação ou em uma barcaça de abastecimento no mar, ou em uma jarda costeira ou base de bobinagem antes das seções de tubo serem carregadas ou bobinadas na embarcação ou barcaça. Pode haver pouco espaço no qual se opera e as condições de mar e tempo podem tornar a medição precisa particularmente difícil.

[0007] É importante que o momento tomado para medir cada seção de tubo não afete o trajeto crítico, no qual as operações de soldagem sucessiva, teste de soldagem e revestimento de junta de campo determinem a taxa de fabricação de tubulação. De fato, em operações de assentamento em S e em J, a taxa de fabricação de tubulação determina a própria taxa de lançamento de dutos.

[0008] Várias técnicas foram propostas para digitalizar um objeto como um tubo para inspecionar o mesmo. Muitas exigem que o objeto inspecionado e um dispositivo de medição sejam conectados fisicamente para fornecer uma referência posicional. Quando o objeto é um tubo, ou o tubo gira e/ou se move axialmente no interior de uma armação que sustenta o dispositivo de medição, ou um defeito ou sonda gira e/ou se move axialmente em relação ao tubo. Por exemplo, um defeito de laser ou uma disposição de calibre pode percorrer em um anel de aço pinçado sobre a extremidade de tubo, embora isso dê apenas a geometria em corte transversal.

[0009] Exemplos da técnica anterior que ilustram princípios de digitalização gerais são revelados no documento no EP 0444800; no documento no US 7197836; no documento no US 2007/162255; no documento no US 7908758; no documento no WO 2006/089514, que usa uma câmera térmica em um moinho de rolamento de tubo; no documento no WO 2009/030187, que usa ultrassom para digitalizar um tubo que se move axialmente; no documento no JP 8285780, que usa um laser projetado sobre uma superfície de tubo e conectado ao tubo por uma estrutura de suporte; no documento no JP 56081417, que realiza sensoriamento óptico em um tubo giratório; no documento no CN 101571379, que realiza digitalização a laser no tubo retido por uma armação; no documento no WO 2011/151538, que digitaliza um tubo giratório; e no documento no EP 2330380, cujos lasers são montados em uma armação ao redor do tubo.

[00010] No documento no US 5757499, um dispositivo de digitalização móvel é usado para capturar o local de alvos separados. Não há revelação de captura da geometria de uma parede de tubo em relação à referência fornecida pelos alvos.

[00011] O documento no US 7113878 revela uma montagem de alvo de referência para calibrar um sensor de laser de não contato, conforme usado em um ambiente de manufatura, como fabricação de corpos de veículo. A montagem de alvo de referência não é fixada ao objeto; nem os alvos de referência fornecem uma referência posicional para o digitalizador durante o movimento do digitalizador.

[00012] Nenhuma das propostas da técnica anterior acima fornece uma solução adequada no contexto da demanda de uso da presente invenção. As mesmas são mais adequadas para uso em condições de fábrica controladas do que para uso no campo. As mesmas tomam muito espaço e envolvem configurações demoradas. As mesmas exigem acesso a partes de uma seção de tubo que pode ser inacessível, por exemplo, quando seções de tubo estão em uma pilha. Além disso, pode não haver oportunidade de girar ou de outro modo mover uma seção de tubo durante a medição, como muitas das propostas da técnica anterior exigem.

[00013] Como um exemplo de outra técnica anterior, os assim chamados "pigs instrumentados"são conhecidos por realizar inspeção de tubo interna. Esses combinam a arquitetura de pig típica - placas ou taças paralelas separadas unidas por uma haste que se estende axialmente - com um dispositivo de medição montado na haste entre as taças ou placas. O dispositivo de medição geralmente emprega medidores de tensão montados em um mecanismo de calibre. Exemplos são revelados nos documentos no KR 100655559, US 3755908 e US 3973441.

[00014] Embora a presente invenção possa ser usada em conjunto com pigs instrumentados especialmente projetados, tais pigs, isolados, não fornecem uma solução ampla o suficiente, visto que os mesmos são projetados para medir o tubo interior ao invés do interior, exterior e bordas das regiões de extremidade de tubo.

[00015] De modo mais geral, outros sistemas de digitalização em 3D são conhecidos na técnica anterior, como sistemas que empregam teodolitos de laser. Tais sistemas geralmente exigem um ponto de referência fixo que é externo ao sistema medido, de modo que medição em distância curta não seja possível; alternativamente, os mesmos não usam qualquer ponto de referência fixo em sistemas completamente 3D, com posicionamento de triangulação.

[00016] A medição de distância a laser que emprega teodolitos, como revelado em DE 4406914, envolve o uso de uma base fixa, como um tripé. Uma referência de posicionamento absoluta precisa ser definida antes de qualquer medição relativa; além disso, tais sistemas são projetados para medições em longa distância. O documento WO 2007/033702 triangula com um ponto fixo, enquanto que, em US 2008/0065348, a referência é uma sinalização em um componente a ser montado com outro componente. O documento no EP 1143221 revela um método para posicionar um sistema de coordenadas em 3D com duas câmeras, mas não como adquirir a geometria em 3D de um objeto. Novamente, nenhum desses documentos é relevante aos problemas tratados pela presente invenção.

[00017] Os documentos no US 20120048940, EP 2407752, WO 2010/048960 e GB 2204947 são exemplos de digitalizadores que são móveis ao redor de um objeto a ser digitalizado, sem uma estrutura de conexão entre o digitalizador e aquele objeto para fornecer uma referência posicional. Alguns de tais digitalizadores podem ser de mão, sendo móveis com seis graus de liberdade ao redor de um objeto a ser digitalizado. Relativamente à outra técnica anterior discutida acima, essas propostas têm vantagens de compacidade e facilidade de uso, visto que o objeto a ser digitalizado pode permanecer estacionário e não há necessidade de uma estrutura de conexão para fornecer uma referência posicional. Ao invés disso, digitalizadores de mão exigem que uma instalação de posicionamento determine sua posição em eixos geométricos X, Y e Z e sua orientação, por exemplo, em termos de guinada, rolamento e afastamento; isso apresenta outros desafios.

[00018] Um exemplo de um digitalizador a laser de mão é revelado no documento no US 6508403, que descreve um sistema de digitalização em 3D que usa um dispositivo de posicionamento óptico ou de inércia ultrassônico integrado em um aparelho de digitalização de mão portátil. Os documentos WO 2006/094409 e WO 2011/138741 tomam o conceito de digitalizador de mão mais adiante, propondo o uso de um padrão de alvos de referência aplicado ao objeto a ser inspecionado. O sistema constrói um modelo da posição em 3D daqueles alvos e monitora a relação espacial entre o objeto e o dispositivo de digitalização com o uso daquele modelo. Isso fornece uma referência local para o dispositivo de digitalização em relação ao objeto em cada instante durante uma operação de digitalização conforme o mesmo constrói um modelo do objeto, como suas características dimensionais em um volume digitalizado.

[00019] Os alvos de referência devem permanecer fixos em relação ao objeto por toda a operação de digitalização. Além disso, o padrão de alvos de referência deve ser extensivo o suficiente e denso o suficiente para que o dispositivo de digitalização possa sempre "ver" alvos suficientes para determinar sua posição e orientação em relação ao objeto, por todo o movimento relativo entre o dispositivo de digitalização e o objeto durante a operação de digitalização.

[00020] Os alvos de referência nos documentos no WO 2006/094409 e WO 2011/138741 são um padrão de pontos retrorrefletores individuais aplicados ao objeto, por exemplo, por adesivos ou fita adesiva. Aplicar os alvos de referência é demorado e difícil, particularmente no interior de um tubo, e há um risco de que alguns alvos de referência deslizem ou se tornem desalojados, especialmente em condições úmidas e de ventania características de operações marinhas. Se um alvo de referência se mover durante a operação de digitalização, há claramente um risco de que a operação irá produzir dados imprecisos sobre o objeto a ser digitalizado.

[00021] Outra abordagem de posicionamento adequada para objetos estáticos é projetar um padrão de referência de pontos sobre o objeto de um projetor separado do dispositivo de digitalização móvel, em que o projetor permanece estacionário e, desse modo, em relação fixa com o objeto estático por toda a operação de digitalização. Essa abordagem não é adequada para os propósitos da invenção. É impraticável projetar um padrão de referência no interior de um tubo e um projetor representa equipamento adicional indesejável, que exige espaço adicional substancial e fixação cuidadosa, e adiciona complexidade.

[00022] Caso alvos de referência sejam projetados em ou fixados a uma superfície de tubo interna ou externa, outro problema é que tais alvos não podem ser claramente vistos e distinguidos por um dispositivo de digitalização quando aquele dispositivo está em extremidade com uma seção de tubo. Se o dispositivo de digitalização perde sua referência local em relação ao objeto como resultado, a operação de digitalização irá entrar em colapso ou produzir dados imprecisos sobre o objeto a ser digitalizado.

[00023] Por exemplo, o documento no JP 2007-147498 emprega um padrão de alvo fixo no interior de um tubo inspecionado cuja imagem é correlacionada com a posição objetiva. A geometria do padrão de alvo é digitalizada, não a geometria de outro objeto em relação ao padrão de alvo. Isso reflete a abordagem geral compartilhada pelo documento no WO 2011/138741, conforme verificado acima. O padrão de alvo não pode ser reutilizado para outro tubo, visto que precisa ser reinstalado a cada vez; também a visibilidade do padrão de alvo é restrita quando digitalizada de fora de uma extremidade do tubo. Nem pode a digitalização ser realizada em uma borda de extremidade do tubo entre superfícies externa e interna do tubo.

[00024] Embora as disposições de alvo de referência propostas nos documentos no WO 2006/094409 e WO 2011/138741 junto à Creaform Inc. de Quebec sejam desvantajosas para os propósitos da presente invenção, prevê-se que a invenção pode empregar mais convenientemente um digitalizador de mão, conforme proposto nesses documentos e conforme oferecido por Creaform Inc. pela sua marca comercial "Handyscan 3D".

[00025] A invenção envolve o uso de um alvo de referência removível e digitalização de um objeto em relação àquele alvo, enquanto que a técnica anterior ensina digitalizar diretamente o objeto ou digitalizar um alvo no objeto em relação a uma referência externa.

[00026] Contra esse antecedente, a invenção reside em um método de medir um objeto oco como um tubo ou outro objeto encaixado àquele objeto oco, em que o método compreende: fixar ao objeto pelo menos um suporte alvo de referência que sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização; e digitalizar o objeto com um digitalizador móvel de mão, em que o digitalizador usa a pluralidade de alvos de referência do suporte de alvo de referência para fornecer uma referência posicional para o digitalizador durante o movimento do digitalizador.

[00027] O método pode compreender qualquer uma ou todas de digitalizar uma superfície interna do objeto; digitalizar uma superfície externa do objeto; e/ou digitalizar uma borda do objeto entre as superfícies internas e externas do objeto durante uma operação de digitalização.

[00028] De preferência, o suporte alvo de referência é fixado ao objeto interno de uma extremidade do objeto e o digitalizador é usado para digitalizar uma porção de extremidade do objeto externo daquele suporte. Quando o objeto é um tubo, o suporte alvo de referência se estende de modo adequado ao redor do tubo contra uma superfície interna ou externa do tubo. De modo mais geral, o suporte alvo de referência pode se estender pelo menos parcialmente ao redor de ou dentro do objeto como uma banda ou tubo interno ou externo.

[00029] Para maximizar a visibilidade de alvos de referência para um digitalizador, o método da invenção vantajosamente compreende fixar ao objeto pelo menos um suporte alvo de referência que apresenta uma pluralidade de alvos de referência em uma face de pé de uma superfície do objeto ao qual aquele suporte é fixado, por exemplo, que se estende para dentro de uma superfície interna do objeto ou para fora de uma superfície externa do objeto. É também, ou alternativamente, possível que o suporte alvo de referência apresente uma pluralidade de alvos de referência em uma face cilíndrica ou parcialmente cilíndrica que repousa contra uma superfície curva de modo correspondente do objeto ao qual aquele suporte é fixado.

[00030] Pelo menos um suporte alvo de referência é de preferência fixado temporariamente ao objeto e, após digitalizar, é removido do objeto para reutilização opcional em outro objeto a ser medido.

[00031] Além disso, dentro do conceito da invenção está um suporte alvo de referência que é fixável a um objeto oco, como um tubo, para uso na medição daquele objeto com um digitalizador móvel, em que o suporte tem uma face de exibição que apresenta e que sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização para permitir que o digitalizador mantenha uma referência posicional durante o movimento de digitalização.

[00032] A face de exibição pode ter, por exemplo, uma borda de interface interna ou externa curva conformada para repousar contra uma superfície curva de modo correspondente do objeto. De preferência, o suporte alvo de referência tem rigidez autossustentável de modo que a face de exibição possa ficar de pé de uma superfície do objeto ao qual o suporte pode ser fixado. É também possível para pelo menos parte do suporte alvo de referência repousar contra uma superfície subjacente do objeto ao qual o suporte pode ser fixado, enquanto define uma face de exibição cilíndrica ou parcialmente cilíndrica. Por exemplo, o suporte alvo de referência pode ser flexível para conformar com a superfície subjacente do objeto.

[00033] O conceito da invenção também se estende à combinação de um objeto oco, como um tubo, e pelo menos um suporte alvo de referência da invenção. Assim, naquela combinação, o suporte alvo de referência é de preferência fixado ao objeto interno de uma extremidade do objeto, e se estende de modo adequado ao redor do objeto contra uma superfície interna ou externa do objeto.

[00034] O conceito da invenção também encontra expressão em um sistema para medir um objeto oco como um tubo, que opera em conformidade com o método da invenção ou que emprega um suporte alvo de referência da invenção, ou uma combinação de um objeto e tal suporte alvo de referência.

[00035] Resumidamente, a invenção fornece um método para medir um objeto oco como um tubo e compreende fixar temporariamente naquele objeto um suporte alvo de referência como um estêncil que sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização. Quando se digitaliza o objeto com um digitalizador móvel de mão, os alvos de referência fornecem uma referência posicional para o digitalizador.

[00036] A invenção também fornece um suporte alvo de referência como um estêncil que é fixável a um objeto oco. O suporte alvo de referência tem uma face de exibição que apresenta e sustenta uma pluralidade de alvos de referência passíveis de digitalização. A face de exibição pode ficar de pé de uma superfície do objeto ou pode repousar contra uma superfície do objeto.

[00037] Assim, a presente invenção revela adições aos métodos e ferramentas da técnica anterior para inspecionar a geometria de objetos ocos, como extremidades de tubo, ambos externamente e internamente. A invenção diverge da técnica anterior em que o suporte para o padrão de alvo ser reconhecido pelo dispositivo de digitalização pode ser um estêncil reutilizável e removível, especialmente projetado e produzido para adquirir as dimensões de um objeto oco.

[00038] As vantagens da invenção incluem peso leve, portabilidade e uma capacidade para ser usado em quaisquer circunstâncias práticas em quaisquer objetos adequados. A invenção é apta para ser usada fora de um ambiente de fábrica controlado em uma jarda de armazenamento ou no mar, enquanto soluciona o problema de prender alvos de posicionamento sobre o produto a ser digitalizado e reduz o tempo necessário para realizar operações de digitalização.

[00039] A invenção revela métodos para adquirir um protótipo em 3D da geometria real de uma extremidade de objeto tubular oco, como um tubo. A mesma usa um estêncil como uma referência, que se encaixa em ou próximo de uma extremidade do objeto oco.

[00040] O projeto de estêncil pode ser específico ao diâmetro de tubo ou dimensões de formato ou pode cobrir uma faixa de diâmetro ou dimensões de formato. O mesmo é temporariamente fixado no produto a ser digitalizado e uma disposição de alvo de posicionamento especial é usada para definir uma posição zero.

[00041] O estêncil pode ser um disco, um anel, um cilindro, uma fita ou outro formato, como um formato de panela com alvos de posicionamento em sua superfície visível, que pode ser instalado em ou próximo da extremidade do objeto, no interior do objeto e/ou ao redor do objeto. Esse estêncil permite que um digitalizador posicione de modo confiável um ponto digitalizado no espaço em coordenadas X, Y e Z.

[00042] O próprio digitalizador e os métodos que o mesmo usa para digitalizar não são a matéria desta invenção. A geometria de alvo no estêncil é definida pelo digitalizador.

[00043] A fim de que a invenção possa ser mais prontamente entendida, será feita agora referência, a título de exemplo, aos desenhos fixos, nos quais:

[00044] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma região de extremidade de uma seção de tubo encaixado com um estêncil de alvo de referência externo em conformidade com a invenção, que define uma face de exibição radial anular; a Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma região de extremidade de uma seção de tubo encaixado com um estêncil de alvo de referência interno em conformidade com a invenção, que também define uma face de exibição radial anular; a Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma região de extremidade de uma seção de tubo encaixado com outro estêncil de alvo de referência externo em conformidade com a invenção, que define uma face de exibição cilíndrica; a Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma região de extremidade de uma seção de tubo encaixado com outro estêncil de alvo de referência interno em conformidade com a invenção, que também define uma face de exibição cilíndrica; a Figura 5 é uma vista lateral em corte transversal de uma região de extremidade de uma seção de tubo encaixado com um de cada um de estênceis de alvo de referência mostrados nas Figuras 1 a 4, e que mostra também um digitalizador de mão apto para ser usado com aqueles estênceis; a Figura 6 corresponde à Figura 5 e mostra como o digitalizador de mão pode ser manipulado livremente ao redor da região de extremidade da seção de tubo para medir suas características dimensionais; a Figura 7 corresponde à Figura 5, mas substitui os estênceis de alvo de referência das Figuras 1 a 4 com um estêncil de alvo de referência interno que integra uma face de exibição cilíndrica e uma face de exibição radial com formato de disco; e a Figura 8 corresponde à Figura 7 e suplementa o estêncil de alvo de referência interno com um estêncil de alvo de referência externo que integra uma face de exibição cilíndrica e uma face de exibição radial anular.

[00045] Para ilustrar o princípio geral da invenção, as Figuras 1 a 4 mostram vários estênceis de alvo de referência em conformidade com a invenção, numerados 10, 12, 14 e 16, respectivamente. Em cada caso, o estêncil 10, 12, 14, 16 é aplicado em uma seção de tubo 18 em uma distância interna curta de uma extremidade. Isso deixa uma porção de extremidade 20 da seção de tubo 18 exposta para digitalizar para determinar suas características dimensionais.

[00046] Uma face de exibição visível de cada estêncil 10, 12, 14, 16 porta inúmeros alvos de referência 22 na forma de pontos retrorrefletores que podem ser distribuídos de modo irregular, conforme mostrado nas Figuras 1 e 2 ou em arranjos regulares, conforme mostrado nas Figuras 3 e 4.

[00047] A Figura 1 mostra um estêncil 10 cuja face de exibição projeta radialmente para fora de uma superfície externa 24 da seção de tubo 18. Inversamente, a Figura 2 mostra um estêncil 12 cuja face de exibição projeta radialmente para dentro de uma superfície interna 26 da seção de tubo 18. Cada estêncil 10, 12 é um disco anular geralmente plano que, quando montado na seção de tubo 18 para uso, repousa em um plano ortogonal em relação a um eixo geométrico central longitudinal da seção de tubo 18.

[00048] O estêncil 10 mostrado na Figura 1 tem um diâmetro interno que corresponde ao diâmetro externo da seção de tubo 18, enquanto que o estêncil 12 mostrado na Figura 2 tem um diâmetro externo que corresponde ao diâmetro interno da seção de tubo 18.

[00049] Os estênceis 14, 16 mostrados nas Figuras 3 e 4 são na forma de bandas ou fitas circunferenciais que se estendem, respectivamente, ao redor de superfícies externas 24 e internas 26 da seção de tubo 18. Quando montados nessas superfícies 24, 26 da seção de tubo 18 para uso, os estênceis 14, 16 são tubos curtos com faces de exibição cilíndricas que são coaxiais com a seção de tubo 18 em relação concêntrica.

[00050] Os estênceis 10, 12 mostrados nas Figuras 1 e 2 têm rigidez autossustentável para manter seus alvos de referência 22 em relação fixa à seção de tubo 18. Em contraste, os estênceis 14, 16 mostrados nas Figuras 3 e 4 podem ser flexíveis, ao invés de ganhar suporte da seção de tubo 18 quando montados em suas superfícies externas 24 e internas 26 para manter seus alvos de referência 22 em relação fixa com a seção de tubo 18.

[00051] Os estênceis 10, 12, 14, 16 são fixos temporariamente à seção de tubo 18 antes da operação de digitalização de modo a não mover em relação à seção de tubo 18 até a operação de digitalização estar completa. Para esse fim, os estênceis 10, 12, 14, 16 podem ser pressionados contra (por exemplo, pinçados a ou contra ou presos ao redor de) a seção de tubo 18 ou ligados à seção de tubo 18, por exemplo, com fita dupla ou um reforço adesivo. A fixação magnética dos estênceis 10, 12, 14, 16 é também possível quando a seção de tubo 18 é de aço, como é típico. Após a operação de digitalização, os estênceis 10, 12, 14, 16 podem ser removidos e opcionalmente reutilizados em outras seções de tubo 18.

[00052] Os estênceis 10, 12, 14, 16 são simples de instalar e fáceis de remover. Os mesmos aplicam e removem múltiplos alvos de referência 22 para e da seção de tubo 18 em operações únicas e rápidas. Além disso, os mesmos são menos suscetíveis de deslizar ou destacar do que os alvos de referência individuais da técnica anterior.

[00053] Para facilidade de ilustração, as Figuras 5 e 6 mostram todos os quatro dos estênceis de alvo de referência 10, 12, 14, 16 das Figuras 1 a 4 usados juntos em uma seção de tubo 18. Quaisquer dois ou mais dos estênceis 10, 12, 14, 16 podem ser usados juntos desse modo, mas não é necessário. Geralmente, medições internas são mais significativas na técnica de fabricação de tubo e, portanto, um ou ambos dos estênceis internos de alvo de referência 12 e 16 das Figuras 2 e 4 será usado em preferência a qualquer um dos estênceis externos de alvo de referência 10 e 14 das Figuras 1 e 3.

[00054] As vistas laterais da Figura 5 mostram que os estênceis 10, 12 das Figuras 1 e 2 podem ter uma base alargada para fixação nas superfícies externas 24 e internas 26 da seção de tubo 18.

[00055] As Figuras 5 e 6 também mostram que, durante a operação de digitalização, os alvos de referência 22 portados por cada estêncil 10, 12, 14, 16 são iluminados e suas reflexões captadas por um dispositivo de digitalização 28. O dispositivo de digitalização 28 é mostrado aqui como um dispositivo de mão, como é oferecido por Creaform Inc. de Quebec sob sua marca comercial "Handyscan 3D".

[00056] Uma vantagem da invenção é a de permitir o uso de um dispositivo de digitalização de mão 28, que não é dispendioso, altamente conveniente e rápido de usar.

[00057] A Figura 6 mostra como o dispositivo de digitalização 28 pode ser manipulado livremente para medir as características dimensionais da seção de tubo 18. Por exemplo, o dispositivo de digitalização 28 pode ser retido acima ou abaixo da extremidade da seção de tubo 18, conforme mostrado em 28A e 28B, respectivamente; retido no interior da extremidade da seção de tubo 18, conforme mostrado em 28C; ou retido voltado para uma borda da seção de tubo 18, conforme mostrado em 28D e 28E.

[00058] Durante isso, o dispositivo de digitalização 28 tem visibilidade de linha de visão de múltiplos alvos de referência 22 portados por pelo menos um dos estênceis 10, 12, 14, 16 montados na seção de tubo 18. Mesmo quando o dispositivo de digitalização 28 está voltado para uma borda da seção de tubo 18, conforme mostrado em 28D e 28E, o dispositivo de digitalização 28 pode "ver" os alvos de referência 22 portados pelos estênceis 10 e/ou 12. Conjuntos de procedimentos da técnica anterior, como aqueles revelados nos documentos no WO 2006/094409 e WO 2011/138741 sugerem que alvos de referência separados devem ser aplicados diretamente nas paredes interna e externa da seção de tubo 18, mas, em tais posições, aqueles alvos de referência não estariam visíveis a um dispositivo de digitalização 28 voltado para uma borda da seção de tubo 18, conforme mostrado em 28D e 28E.

[00059] Durante uma operação de digitalização, o dispositivo de digitalização 28 alimenta um sinal de dados de digitalização a um sistema de processamento 30 mostrado esquematicamente na Figura 5. O sistema de processamento 30 aplica triangulação e outras técnicas de processamento conhecidas da técnica anterior, como nos documentos no WO 2006/094409 e WO 2011/138741, para aquele sinal para determinar a posição e orientação do dispositivo de digitalização 28 em relação à seção de tubo 18. O sistema de processamento 30 correlaciona essas informações com dados dimensionais digitalizados em relação à seção de tubo 18 enviadas simultaneamente do dispositivo de digitalização 28.

[00060] Ao conhecer o local do dispositivo de digitalização 28 em relação à seção de tubo 18 a cada instante, o sistema de processamento 30 proporciona significado aos dados dimensionais relacionados à seção de tubo 18 como emissão do dispositivo de digitalização 28. A emissão de digitalização é um modelo 3D da geometria de extremidade de produto real. O modelo é então pós- processado para determinar a geometria em corte transversal da extremidade de produto - incluindo diâmetro interno e externo, espessura de parede, perda de circularidade, incluindo perda de circularidade local, planaridade e curvatura longitudinal - para consideração no subsequente processo de montagem de tubulação, que normalmente irá envolver soldagem. Além das características, como perda de circularidade e espessura de parede de tubo, é também possível determinar características de chanfro de tubo.

[00061] O sistema de processamento 30 pode emitir informações dimensionais relacionadas à seção de tubo 18 para um dispositivo de emissão 32 que pode, por exemplo, compreender uma memória para registrar as informações dimensionais e um monitor para visualizar as informações dimensionais. Convenientemente, o dispositivo de emissão 32 é um computador portátil, que poderia também realizar tarefas atribuídas ao sistema de processamento 30.

[00062] O sistema de processamento 30 pode também fazer interface com um sistema de rastreio de tubo 34, por exemplo, com o uso de um código de barras em uma seção de tubo 18 para identificar aquela seção de tubo 18 nos sistemas 30, 34. Desse modo, as características dimensionais de cada seção de tubo 18 podem ser convenientemente correlacionadas com e armazenadas contra aquelas adequadas dos registros de múltiplas seções de tubo 18.

[00063] As Figuras 7 e 8 mostram variações preferenciais dos estênceis de alvo de referência descritos anteriormente; e numerais similares são usados para partes similares.

[00064] A Figura 7 corresponde à Figura 5, mas substitui os estênceis de alvo de referência separados das Figuras 1 a 4 com um estêncil de alvo de referência em formato de frigideira interno 66. Novamente, o estêncil de alvo de referência 66 é fixo no interior de uma seção de tubo 18 em uma distância interna curta de uma extremidade, deixando uma porção de extremidade 20 da seção de tubo 18 exposta para digitalizar para determinar suas características dimensionais.

[00065] De fato, o estêncil de alvo de referência 66 integra os estênceis internos de alvo de referência 12 e 16 das Figuras 2 e 4. O estêncil de alvo de referência 66 tem a vantagem de ser um único dispositivo fácil de instalar e rígido que, após uma simples operação de instalação, realiza as tarefas de ambos os estênceis internos de alvo de referência 12 e 16.

[00066] O estêncil de alvo de referência 66 da Figura 7 compreende uma face de exibição radial 68 de uma parede em formato de disco que repousa em um plano ortogonal em relação a um eixo geométrico central longitudinal da seção de tubo 18. O formato de frigideira do estêncil de alvo de referência 66 é definido por uma face de exibição cilíndrica 70 de uma parede tubular rígida que circunda a face de exibição radial 68 como um tubo curto que é coaxial com a seção de tubo 18 em relação concêntrica.

[00067] Como antes, cada face de exibição 68, 70 do estêncil de alvo de referência 66 porta inúmeros alvos de referência 22 na forma de pontos retrorrefletores que podem ser distribuídos de modo irregular ou em arranjos regulares.

[00068] A parede em formato de disco que sustenta a face de exibição radial 68 e a parede tubular que sustenta a face de exibição cilíndrica 70 têm um diâmetro externo ligeiramente menor do que o diâmetro interno da seção de tubo 18. Isso deixa um pequeno vão ao redor do estêncil de alvo de referência 66 que facilita seu movimento ao longo da seção de tubo 18 antes de ser fixo no lugar.

[00069] Nesse exemplo, o estêncil de alvo de referência 66 é fixo no lugar dentro da seção de tubo 18 por parafusos que se estendem radialmente 72. Os parafusos 72 são separados de modo angular ao redor, e se estendem através de furos rosqueados, na parede tubular que sustenta a face de exibição cilíndrica 70. Os parafusos 72 centralizam de modo aproximado o estêncil de alvo de referência 66 na seção de tubo 18 equalizando-se a folga ao redor da parede tubular que sustenta a face de exibição cilíndrica 70. Os parafusos 72 também pinçam contra a superfície interna 26 da seção de tubo 18 para travar o estêncil de alvo de referência 66 no lugar para uma operação de digitalização.

[00070] Conforme verificado acima, medições internas são geralmente mais significativas do que medições externas na técnica de fabricação de tubo. Consequentemente, um estêncil de alvo de referência interno 66 pode ser usado isolado, conforme mostrado na Figura 7, o que será suficiente para todas as medições internas da porção de extremidade 20.

[00071] Um estêncil de alvo de referência interno 66 também pode ser suficiente para digitalizar uma borda da seção de tubo 18, visto que pode-se esperar que alvos de referência 22 suficientes permaneçam visíveis para um digitalizador 28 mesmo quando o digitalizador 28 está voltado para uma borda, conforme mostrado na Figura 6 como 28D e 28E. Independentemente, a Figura 8 mostra que o estêncil de alvo de referência interno 66 poderia ser suplementado por um estêncil de alvo de referência externo 74, se for exigido.

[00072] De fato, o estêncil de alvo de referência externo 74 mostrado na Figura 8 integra os estênceis externos de alvo de referência 10 e 14 das Figuras 1 e 3. O estêncil de alvo de referência externo 74 tem, portanto, a vantagem de ser um único dispositivo fácil de instalar e rígido que, após uma simples operação de instalação, realiza as tarefas de ambos os estênceis externos de alvo de referência 10 e 14.

[00073] O estêncil de alvo de referência externo 74 compreende uma face de exibição radial 76 de uma parede anular que repousa em um plano ortogonal em relação a um eixo geométrico central longitudinal da seção de tubo 18. Uma borda interna da face de exibição radial 76 se estende como uma seção em L em uma face de exibição cilíndrica 78 de uma parede tubular curta e rígida que circunda a seção de tubo 18 e é coaxial com a seção de tubo 18 em relação concêntrica. Novamente, cada face de exibição 76, 78 do estêncil de alvo de referência externo 74 porta inúmeros alvos de referência 22 na forma de pontos retrorrefletores que podem ser distribuídos de modo irregular ou em arranjos regulares.

[00074] A parede tubular que sustenta a face de exibição cilíndrica 78 e a parede anular que sustenta a face de exibição radial 76 são adequadamente em duas ou mais partes que podem ser montadas ao redor da seção de tubo 18. Vantajosamente, isso permite uma ação de pinçamento contra a superfície externa 24 da seção de tubo 18, para localizar o estêncil de alvo de referência externo 74 em relação fixa com a seção de tubo 18.

[00075] Outras variações são possíveis sem divergir do conceito da invenção.

[00076] Por exemplo, a invenção não é limitada à inspeção de tubos, mas também permite a inspeção de outros objetos montados como tubo, como válvulas, mangas e peças forjadas.

Claims

1. Método para medir um tubo (18), caracterizado pelo fato de que o método compreende: fixar ao tubo (18) pelo menos um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) que sustenta uma pluralidade de alvos de referência (22) passíveis de digitalização, de maneira que o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) se estenda ao redor do tubo (18) contra uma superfície interna ou externa (24, 26) do tubo (18); e digitalizar o tubo (18) para determinar suas características dimensionais com um digitalizador móvel de mão (28), em que o digitalizador (28) usa a pluralidade de alvos de referência (22) do suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) para fornecer uma referência posicional para o digitalizador (28) durante o movimento do digitalizador (28).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende digitalizar uma borda do tubo (18) entre superfícies externa e interna (24, 26) do tubo (18) durante uma operação de digitalização.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) é fixado ao tubo (18) interno de uma extremidade do tubo (18) e o digitalizador (28) é usado para digitalizar uma porção de extremidade (20) do tubo (18) externo daquele suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) .

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende fixar ao tubo (18) pelo menos um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) que apresenta uma pluralidade de alvos de referência (22) em uma face (68, 76) ereta de uma superfície (24, 26) do tubo (18) ao qual aquele suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) é fixado, que se estende para dentro de uma superfície interna (26) do tubo (18) ou para fora de uma superfície externa (24) do tubo (18).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende fixar ao tubo (18) pelo menos um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) que se estende pelo menos parcialmente ao redor do tubo (18) ou dentro do mesmo como uma banda ou tubo interno ou externo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) apresenta uma pluralidade de alvos de referência (22) em uma face cilíndrica ou parcialmente cilíndrica (70, 78) que repousa contra uma superfície (24, 26) curva de modo correspondente do tubo (18) ao qual aquele suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) é fixado.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende fixar temporariamente pelo menos um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) ao tubo (18) e, após digitalizar, remover aquele suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) do tubo (18) e opcionalmente reutilizar o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) removido em outro tubo (18) a ser medido.

8. Sistema para medir um tubo (18), compreendendo um digitalizador móvel (28) adaptado para digitalizar o tubo (18) para determinar suas características dimensionais, o sistema caracterizado por um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) que é fixável ao tubo (18) que se estende ao redor do tubo (18) contra uma superfície interna ou externa (24, 26) do tubo (18), , em que o suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) tem uma face de exibição (68, 70, 76, 78) que apresenta e sustenta uma pluralidade de alvos de referência (22) passíveis de digitalização para permitir que o digitalizador (28) mantenha uma referência posicional durante o movimento de digitalização.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a face de exibição (68, 70, 76, 78) tem uma borda de interface interna ou externa curva conformada para repousar contra uma superfície (24, 26) curva de modo correspondente do tubo (18).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) ter rigidez autossustentável de modo que a face de exibição (68, 70, 76, 78) possa ficar de pé de uma superfície (24, 26) do tubo (18) ao qual o suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) pode ser fixado.

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) é disposto para repousar contra uma superfície (26) subjacente do tubo (18) ao qual o suporte (10, 12, 14, 16, 66, 74) pode ser fixado enquanto define uma face de exibição (70, 78) cilíndrica ou parcialmente cilíndrica.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) é flexível para se conformar com a superfície (26) subjacente do tubo (18).

13. Tubo (18), caracterizado pelo fato de estar em combinação com um sistema conforme definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 12, pelo menos um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74), do sistema fixado no tubo (18) e que se estende ao redor do tubo (18) contra uma superfície (24, 26) interna ou externa do tubo (18).

14. Tubo (18), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) é fixado ao tubo (18) interno de uma extremidade do tubo (18).

15. Tubo (18), de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) apresenta uma pluralidade de alvos de referência (22) em uma face de exibição (68, 70, 76, 78) ereta de uma superfície (24, 26) do tubo (18), que se estende para dentro de uma superfície (26) interna do tubo (18) ou para fora de uma superfície (26) externa do tubo (18).

16. Tubo (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que um suporte alvo de referência (10, 12, 14, 16, 66, 74) se estende pelo menos parcialmente ao redor do tubo (18), interna ou externamente.