CN108180862A - 导管测绘工具和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测绘导管壁的设备、系统和方法，其中该设备包括限定中心纵向轴线的轴，以及传感器模块，该传感器模块联接到所述轴并且包括发射器，该发射器被构造为发射相对于该中心纵向轴线至少部分地径向定向的光束，以及传感器，该传感器被构造为检测所述光束的反射部分，使得传感器模块被构造为测量导管壁和传感器模块之间的距离。所述设备还包括定中心器，该定中心器联接到所述轴并且构造成将所述传感器模块定位在所述导管的中心处。

Description

导管测绘工具和方法

交叉参考有关申请

本申请要求于2016年12月8日提交的序列号为62/431577的美国临时专利申请的优先权，并且通过引用将其全部内容并入本文。

背景技术

管道和钻铤，以及其他类型的一般管状导管，用于钻探油气井。了解这样的管道和钻铤的精确测量值，包括延伸通过管道和钻铤的导管的总体轮廓和尺寸可能是有用的。然而，测量这样的导管内的尺寸可能是困难的，至少部分是因为它们可能长而窄，使得测量装备难以获得测量，特别是在导管的中心附近。

发明内容

提供该发明内容以介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些构思的选择。该发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的帮助。

本公开的实施例可以提供一种用于测绘导管壁的设备。该设备包括限定中心纵向轴线的轴以及联接到轴的传感器模块，传感器模块包括被构造为发射相对于中心纵向轴线至少部分地径向定向的光束的发射器，以及被构造为检测反射光束的一部分，使得传感器模块被构造为测量导管壁和传感器模块之间的距离。所述设备还包括定中心器，所述定中心器联接到所述轴并且构造成将所述传感器模块定位在所述导管的中心处。

本公开的实施例可以进一步提供一种用于形成和测绘导管壁的系统。该系统包括具有近端、远端和从近端延伸到远端的中心纵向轴线的细长轴，联接到细长轴的远端的钻头以及联接到所述细长轴的传感器模块。所述传感器模块包括激光装置，该激光装置被取向为发射远离所述中心纵向轴线径向延伸的激光束，并且所述传感器模块包括被取向为接收所述激光束的至少反射部分的光电检测器。

本公开的实施例还可以提供一种测绘导管的方法。该方法包括至少部分地在导管中移动测绘工具，测绘工具包括限定中心纵向轴的轴，联接到轴的传感器模块，传感器模块包括激光发射器和光电检测器，以及定中心器，该定中心器联接到所述轴并被构造成将传感器模块定位在导管的中心处。该方法还包括使用激光发射器产生激光束。激光束定向导管的内表面。该方法还包括接收由光电检测器处的导管的内表面反射的激光束的至少一部分，以及基于激光束的属性确定传感器模块与导管的内表面之间的距离。

附图说明

在附图中，元件的尺寸、形状和相对位置不是按比例绘制的。例如，各种元件的形状和角度不是按比例绘制的，并且这些元件中的一些可能已经被任意放大和定位以提高附图易读性。

图1A示出根据一实施例的处于收缩构造的导管测绘工具的侧视图；

图1B示出根据一实施例的处于展开构造的导管测绘工具的侧视图；

图2示出根据一实施例的延伸到导管中的导管测绘工具的另一实施例的侧面截面图；

图3示出了根据一实施例的与齿条和小齿轮致动机构结合的测绘工具的侧面截面图；

图4示出根据一实施例的与缆线致动机构结合的测绘工具的侧面截面图；

图5示出根据一实施例的延伸到导管中的导管钻孔系统的侧面截面图；

图6示出了根据一实施例的延伸到导管中的测绘工具的侧面截面图；

图7示出根据一实施例的用于双传感器模块的这样的双激光三角测量传感器或双激光三角测量扫描仪的光学几何结构；

图8示出根据一实施例的用于给管道测绘的方法的流程图；

图9示出根据一实施例的用于测量导管的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这里公开的系统和方法。

如本文所使用的，术语“内”和“外”“上和下”；“上部”和“下部”；“向上”和“向下”；“上面“和下面”；“向内”和“向外”；以及本文所使用的其他类似术语是指相对于彼此的相对位置，并不旨在表示特定的方向或空间取向。术语“联接”，“联接的”，“连接(connect)”，“连接件(connection)”，“连接的(connected)”，“与...连接(in connection with)”和“将...连接(connecting)”是指“与...直接连接”或“经由一个或多个中间元件或构件与...连接“。此外，”或“这个词意在以非排他性的意义来构建。即“A或B”应解释为A，B或A和B。

图1A和1B分别示出根据一实施例的处于收缩构造和展开构造的导管测绘工具100的侧视图。导管测绘工具100通常包括沿着中心轴线103纵向延伸的细长中心轴102，连接到轴102的远端106的传感器组件104以及从中心轴102径向向外延伸的定中心器108。轴102的近端109可构造成联接到线性驱动器(例如致动器)，线性驱动器可使工具100从左到右(如所描绘的)沿轴向进入和离开周围管道，例如钻杆，钻铤，套管(casing)段等，如下面将更详细描述的。

正如可以通过比较图1A和1B所理解的，定中心器108可以在收缩和展开构造之间是径向地可展开的，以便将一定范围的不同直径接合在周围导管中。各种不同类型的定中心器可能是合适的。所示的定中心器108包括多个滑动器110，其大致轴向延伸，平行于中心轴102，并被构造为沿着周围导管的内表面滑动，例如在任一轴向端部处使用辊111，如所示的。在一些实施例中，辊111可以被省略。滑动器110可枢转地联接到多个臂(或连杆)112,113，所述多个臂又可枢转地联接到中心轴102。臂112,113可被偏置以向外枢转，远离中心轴102，从而将滑动器110径向向外偏置并且与周围导管(如果存在并且处于用于定中心器108的可操作的运动范围内)接合。将认识到，定中心器108还可以包括其他结构，例如轮，辊，弹簧，附加臂，更复杂的连杆等，以便于径向展开，定中心和/或沿着周围结构移动。

在一实施例中，传感器组件104可以联接到轴102的远端106(即，构造成首先推进到导管中的端部)。在一些实施例中，传感器组件104可以联接到轴102的另一位置，例如位于轴102的端部之间。另外，传感器组件104可以包括传感器模块130。模块130可以可旋转地联接到轴102，使得传感器模块130围绕轴102的中心纵向轴线103，相对于轴102，是可旋转的。例如，传感器模块130可以包括电机，例如具有旋转编码器以测量和输出传感器模块130的角位置的AC或DC电机。在其他实施例中，轴102或其一部分可以被旋转，并且模块130可以被定位地固定到其上。中心轴102可相对于定中心器108是可旋转的或不可旋转的。

传感器模块130可以包括一个或更多个非接触式线性位移传感器，诸如激光三角测量传感器，激光三角测量扫描仪，或传播时间传感器。例如，传感器模块130可以包括激光发射器140，该激光发射器140被构造成径向向外发射激光束，该激光发射器140可以至少部分地被周围结构反射回去，如将在下面更详细地描述的那样，到传感器模块130的传感器142。传感器142可以是被构造为在激光束返回到传感器142时测量激光束的位置的红外(或另一种类型的)光电检测器。从这个测量中，可以计算反射的激光束行进的距离，由此提供径向距离测量。

如图1A和1B所示，传感器142可定位成靠近发射器140，例如在发射器140的近侧上，使得传感器142在发射器140和轴102的近端109之间。然而，在其他实施方式中，传感器142可以位于发射器140的远端。传感器模块130及其各种部件可以被构造成测量从传感器模块130到镜面、漫射表面或两者的距离。

传感器组件104也可以在径向方向上(即，垂直于中心轴线103)是可调节的。例如，传感器组件104可以包括可缩回头部150。头部150可以径向向内缩回和/或径向向外延伸。发射器140和/或传感器142可连接到头部150，使得其径向位置可与头部150一起是可调节的。这可例如延伸可由给定传感器模块130测量的直径范围。头部150的位置可以与由传感器模块130测量的距离一起被记录，以便从而确定距中心轴线103或传感器模块130的任何其它位置的实际距离。

图2示出根据一实施例的延伸到诸如管道的导管200中的导管测绘工具100的另一实施例的侧面截面图。图2的工具100的实施例可以总体上类似于图1A和1B的实施例，并且相同的附图标记用于表示相同的部件，并且省略重复的描述。

导管200包括壁202，壁202在其内侧限定了内径表面204，该内径表面204纵向延伸穿过导管200的轴向长度并且沿导管200的轴向长度延伸。导管200还可限定在导管200的第一端部处的第一开口218以及在导管200的与第一开口218相反的第二端部处的第二开口220。内表面204可以在第一开口218和第二开口220之间延伸，从而在导管200内限定轴向通孔216。表面204可以由各种合适的制造技术中的任何一种，包括各种钻孔，铣削和/或机械加工技术，形成。轴102的中心纵向轴线103可以与导管200的中心纵向轴线230重合，并且可以通过定中心器108的操作保持重合。

在一些实施方式中，导管200可以包括多个不同的、大致圆柱形的部分，其可以具有不同的直径或轮廓，从而限定多部分或“复杂”的内径轮廓。例如，导管200的与第一开口218相邻的第一部分224可以具有第一直径，导管200的与第一部分224相邻的第二部分226可以具有比第一直径大或小的第二直径，并且导管200的第三部分228可具有比第一直径和/或第二直径大、小于或相同的第三直径。在图2所示的示例中，第一部分224的第一直径与第三部分228的第三直径相同，两者均小于第二部分226的第二直径，使得径向台阶在其中第一部分224、第二部分226和第三部分228彼此相遇的位置处形成在表面204中。因此，第二部分226在围绕壁202的表面204周向地延伸的壁202的表面204中形成通道。

在各种其他实施方式中，内表面204可具有许多具有各种不同轮廓的不同部分。例如，取决于最终用途(例如，钻杆，钻铤等)和管道的具体设计，内表面204可以包括通道，凹槽，脊和展开或收缩部分。此外，由于用于形成内表面的制造技术，内表面204可以具有缺陷或表面粗糙度，或者可以被倒角，倾斜或不对准。此外，内表面204可以具有一定程度的椭圆度，因此可能不是完美的圆形。在一些情况下，管道的内表面的精确尺寸一旦被制造就可能不足够准确地知道。

在操作中，导管测绘工具100可以用于测量和测绘内表面204。特别地，轴102可以在其第一近端109处被致动，以沿着中心轴线纵向地移入和移出导管200，如箭头232所示。例如，轴102可以由线性致动器致动，并且线性编码器可以用于测量和输出工具100(特别是传感器模块130)相对于导管200的线性位置，例如，在例如约0.010mm、约0.015mm或约0.1mm至约0.2mm、约0.25mm或约0.30mm的精度内。

传感器模块130的传感器142可以测量从传感器模块130到导管200的表面204的距离。通过在使传感器模块104相对于导管200围绕中心轴线103(和/或230)旋转(如箭头238所示)的同时获得这样的测量值，传感器模块130可用于测量围绕轴线103的表面122的完整的360°轮廓或外形。此外，通过在将传感器模块130纵向地平移到导管200、从该导管200出来或相对于该导管200平移(即，沿着中心轴线230)，传感器模块130可以用于沿着轴线230测量表面204的纵向轮廓或外形。

图2还示出了工具100的定中心器108的另一实施例。类似于图1的实施例，定中心器108包括臂250，其可以是或包括条杆，该条杆(bar)枢轴地联接(例如，铰接)到轴102，例如在沿着轴102的同一位置处。此外，臂250可在臂250的相应的第二端部252处可旋转地联接到可沿着导管200的内表面204滚动的相应的轮254。在一些实施例中，轮254可被省略，并且臂250可抵靠内表面204滑动和/或可设置滑动器或其他元件。示出了两个臂250，但是在各种实施方式中，可以使用任何合适数量的臂250。作为示例，定中心器108可以包括围绕轴线103以120°彼此分开的径向隔开的三个臂250，围绕轴线103以90°彼此分开的径向隔开的四个臂250，围绕轴线103以72°彼此分开的径向隔开的五个臂250等。臂250可以从轴102径向向外延伸，并朝轴102的第一、近端109延伸，因为它们从轴102向外延伸。

工具100还可以包括连杆260，连杆260可以是或者包括条杆，该条杆在连杆260的相应的第一端部处枢转地联接(例如，铰接)到轴102的在杆250的近侧的位置处，例如在沿着中心纵向轴线102彼此相同的位置处，并且在连杆260的相应的第二端部处枢转地联接到臂250的相应中点附近的相应的臂250。图2中示出了两个连杆260，一个对于所示臂250中的每个，但是在各种实施方式中，可以使用与臂250的数量匹配的任何合适数量的连杆。当连杆260从轴102向外延伸并朝向相应的臂250时，连杆260可以从轴102径向向外延伸并远离轴102的第一、近端109。

连杆260可以包括弹簧或其他机构，使得它们各自的长度偏向于展开。例如，每个连杆260的一部分可以包括压缩的弹簧(例如，螺旋弹簧或弓形弹簧)，使得连杆260的第一端部偏离连杆260的相应的第二端部。因此，连杆260可以作用以偏压相应的臂250以从轴102向外旋转并且朝向轴102的第二、远端106，直到相应的轮254与导管200的表面204接合。在一些情况下，连杆260和臂250可以机械地或电子地受到限制，使得每个轮234位于与轴102相等的距离处，以帮助保持轴102与导管200的中心纵向轴线230对准。在其他在这样的情况下，连杆260和臂250在该意义上可以不受限制，使得轮254可以位于与轴102不同的距离处，从而为测绘工具100提供更大的灵活性。

在其它实施方式中，或另外，测绘工具100可以包括臂，该臂从轴102径向向外延伸并且朝向轴102的第二远端106延伸，当它们从轴102向外延伸时；以及连杆，该连杆偏置这些臂以朝向轴102的第一近端109旋转。

图3示出根据一实施例的与齿条和小齿轮致动机构组合的测绘工具100的侧面截面图。如图所示，轴102可以包括与齿轮346的齿啮合的齿34。操作者可以致动齿轮346旋转，使得齿轮346的齿与齿344啮合并且使得测绘工具100，包括轴102和传感器模块130，沿着轴线230纵向地并且通过导管200在任一方向行进。另一类似的实施方式可以包括螺旋驱动器。

图4示出了根据一实施例的与缆线致动机构组合的测绘工具100的侧视截面图。如所示的，轴102可以在其近端109联接到缆线的第一端部并且传感器模块130可以在其远端联接到远端轴450，所述远端轴450在其自己的远端处联接到与电缆448的第一端部相反的电缆448的第二端部。电缆448可以从在轴102的近端109处的其第一端部，在多个滑轮或心轴452处围绕择路点，延伸到远端轴450的远端处的其第二端部。操作者可施加张力至缆线448并可保持缆线448处于拉紧状态，使得轴102保持与轴线103对准。操作者可以进一步致动缆线448以在任何方向上纵向地将包括轴102和传感器模块130的测绘工具100沿着轴103和穿过导管200拉动。

图5示出根据一实施例的延伸到导管502中的导管钻孔系统500的侧面截面图。钻孔系统500包括中空的刚性中心轴504，其从轴504的近端506处的导管502外部的第一位置延伸到轴504的远端508处的导管502内的第二位置。钻孔系统500还包括钻头510，该钻头510构造成将材料从管502切割掉以形成穿过管道502的孔512。导管502和孔512可以彼此同心，使得它们共享共同的中心纵向轴线514。

钻孔系统500还包括在下面进一步描述的清洁系统524，以及废物轴532，废物轴532从清洁系统524沿着平行于纵向轴线514并且与间隔开的纵向轴线514即与纵向轴线514不重合的轴线向近侧从导管502延伸出来。钻孔系统500还包括废物通道516，废物通道516从钻头510的前端或远端延伸穿过并沿着中心轴504的长度延伸到清洁系统524，径向向外通过清洁系统524到达废物轴532，并且沿着废物轴532向近侧。废物通道516可以承载钻头510向近侧穿过孔512并从导管502出来的操作而产生的切屑，碎屑或任何废物，如箭头518所示。

当钻孔系统500通过导管502切割孔512时，系统500留下围绕(并且限定)孔512的环形壁520。壁520具有内表面522，内表面522也是孔512的外表面。钻孔系统500还包括清洁系统524，所述清洁系统524联接到钻头510后面或近侧的中心轴504，清洁系统524构造成清洁孔510的后面或近侧的管壁520的内表面522。清洁系统524可以使用压缩空气，切割流体或其他流体来去除尚未通过废物通道516从管道502出来并且保留在壁520的表面522上的其他切屑，碎屑或任何废物。例如，清洁系统524可以包括外围通道534，该外围通道534围绕清洁系统524的前端或远端的外部周向地延伸并且联接到废物通道516。可以在废物通道516上抽取真空以从钻头510的前面以及从钻头510后面的表面522沿着废物通道516抽取废物材料并且从系统500中抽出。这样的废物材料可以进入废物通道516以在钻孔操作期间移除和处理。因此，清洁系统524可以准备壁520的表面522，用于测量或测绘操作。

钻孔系统500还包括非接触式线性位移传感器模块526，其可以刚性地安装到中心轴504，并且其可以包括上面针对传感器模块130和/或其他描述的任何特征。因此，传感器模块526可用于在钻孔操作期间如上所述地测量或测绘表面522。废物轴532可以定位在传感器模块526的径向外侧，并且传感器模块526可以被取向为使得废物轴532位于传感器模块526的后面，使得废物轴532不干扰传感器模块526在测绘操作期间的操作。钻孔系统500还被安装到中心轴504的近端506处的致动器，使得钻孔系统500，包括中心轴504、钻头510和传感器模块526，可以被致动以在孔512和相对于导管502旋转，如箭头528所示，并且在孔512内且相对于导管502平移，如箭头530所示。这样的致动器可以与钻头510和清洁系统524结合使用，以将钻孔系统500，包括钻头510、中心轴504和传感器模块526，维持在与导管502和孔512的中心纵向轴线514同心定位的位置处。

这样的致动器可以由构造成控制钻孔系统500及其传感器模块526的移动的钻孔控制器来控制。钻孔系统500还可以包括在其近端506处的减振器，以减少来自于致动器的任何机械振动对传感器模块526的操作的干涉。在一些实施方式中，传感器模块526可以与联接到钻孔系统500的钻头510近侧和清洁系统524近侧的其他激光传感器、空气计或者度盘式指示器组合使用。

图6示出了根据一实施例的延伸到导管200中的测绘工具100的侧面截面图。在该实施例中，测绘工具100包括双传感器模块600，该双传感器模块600具有位于激光发射器140近侧的第一光电检测器602和位于发射器140的远侧的第二光电检测器604。通过位于产生激光束的激光装置的近侧或远侧的单个传感器可能难以在导管200的内表面204的半径的阶梯的区域中获得测量值。双传感器模块600可以通过相对于发射器140向近侧和远侧提供光电检测器来解决这些困难，使得双传感器模块600包括双激光三角测量传感器或双激光三角测量扫描仪。在一些情况下，双-传感器模块600能够使用其两个光电检测器获得测量值，在这样的情况下，可以使用来自两个光电检测器的测量值，例如通过平均，来提高测量值的总体精度。

图7示出根据一实施例的双传感器模块的这样的双激光三角测量传感器或双激光三角测量扫描仪的光学几何结构。双传感器模块可以是图6的双传感器模型600的实施例。如图7所示，双传感器模块包括激光器(或另一种类型的光)装置或发射器702、聚焦透镜704、第一成像透镜706和位于激光发射器702和聚焦透镜704近侧的第一光电检测器708，以及第二成像透镜710和定位在激光发射器702和聚焦透镜704远侧的第二光检测器712。发射器702可以产生并发射朝向聚焦透镜704延伸的激光束，其中它朝向位于目标平面716上的焦点714聚焦。表面204可以位于目标平面716上，或者位于与目标平面716相比更靠近激光发射器702的第二平面718上，或者位于与目标平面716相比更远离激光发射器702的第三平面720上。在任何情况下，光束可以从表面204漫反射和对称地反射，使得光束的至少一部分朝向第一成像透镜706反射，并且使得至少一部分光束被反射朝向第二成像透镜710。第一成像透镜706和第二成像透镜710可以将该漫反射光聚焦朝向相应的光电检测器708和712，例如朝向位于光电检测器708和712的平面中的焦点。

在图7所示的构造中，表面204越靠近激光发射器702，成像点将在第一光电检测器708上的更近侧，并且成像点将在第二光电检测器上的更远侧。类似地，表面204离激光发射器702越远，成像点将在第一光电检测器708上的更远侧，并且成像点将在第二光检测器712上的更近侧。因此，由第一和第二光电检测器708和712记录的测量值在这点上会是对称的。基于在光电检测器708和712处所获得的测量值以及所建立的系统的几何形状，可以计算从双传感器模块到表面(例如，如图6所示的表面204)的距离。在图7中示出并且相对于图7描述的部件和几何形状可以用在这里描述的任何传感器模块中。

在一些实施方式中，测绘系统可以包括多个可互换的传感器模块。例如，如上所述的，双传感器模块700将光聚焦到位于目标平面716上的焦点714。激光发射器702和目标平面716之间的距离可以被称为焦距，并且任何在此描述的测绘系统可以包括多个可互换的传感器模块，其中每个传感器模块具有不同的相应焦距。在启动这样的测绘系统的操作之前，可以确定要测绘的导管的内径或平均或标称内径，并且具有最接近所确定的直径的一半的焦距的传感器模块中的一个可以从用于所述测绘系统的多个传感器模块中选择。所选择的传感器模块然后可以被联接到测绘系统的其余部分，并且测绘操作可以被启动。

类似地，测绘系统可以包括多组可互换的臂或其他装置，其被构造成维持测绘系统与要被测绘的导管的中心纵向轴线的对准。例如，本文描述的任何测绘系统可以包括多组可互换的臂，其中每组臂被构造为维持测绘系统与具有不同的相应内径或平均或标称内径的导管的中心纵向轴线对准。在启动这样的测绘系统的操作之前，可以确定待测绘的导管的内径或平均或标称内径，并且最接近地构造用于在具有确定的直径的导管中操作的一组臂之一被选定用于测绘系统。然后可以将所选择的一组臂联接到测绘系统的其余部分，并且可以启动测绘操作。

一旦测绘操作已经启动，从传感器模块和测绘系统收集的数据可以适合圆形图案并存储在圆柱坐标系统中。数据可被收集以建立导管的三维模型，诸如三维点云模型或CAD模型。这样的模型可以与设计的导管模型进行比较或覆盖，以评估用于制造导管的过程的一致性和精度。这样的模型也可以用来确定用于导管的几何尺寸和公差(称为GD&T)值。

本文描述的传感器模块和测绘系统可用于测量或测绘具有从至少40mm至至少150mm的内径或平均或标称内径的导管的尺寸，精度为至少50μm。这里描述的传感器模块和测绘系统还可以用于测量或测绘延伸穿过长达十二米长的管道的整个导管。

图8示出根据一实施例的用于测绘管道的方法800的流程图。如在802处，方法800可以包括至少部分地在导管200中移动测绘工具100。测绘工具100可以是或者类似于上面讨论的任何测绘工具实施例或其他。方法800还可以包括使用工具100的发射器140产生激光束，其中激光束被引导朝向导管200的内表面204，如在804处。方法800还可以包括接收在工具100的传感器(例如，光电检测器)142处由表面204反射的至少一部分激光束，如在806处。方法800还可以包括基于激光束的特性(例如，入射角，传播时间等)确定传感器模块130和导管200的内表面204之间的距离，如在808处。

在一些实施例中，方法800还可以包括通过缩回或展开传感器模块130的头部150来调节发射器140、传感器142或两者径向地相对于导管200的内表面204的位置，如在810处。

在一些实施例中，方法800还可以包括移动导管200中的测绘工具100的同时围绕中心纵向轴线103旋转传感器模块130，如在812处。

在一些实施例中，导管200可以限定中心纵向轴线230，并且方法800还可以包括使用定中心器108保持轴102的中心纵向轴线103与导管200的中心纵向轴线230重合，如在814处。也就是说，轴102和导管200可以保持大致同心。

在一些实施例中，测绘工具100可以联接到钻头510，并且方法800可以进一步包括在确定距离的同时在导管502中钻出孔525，如在816处。

图9示出了根据一实施例的用于测量导管的方法900的流程图。方法900可以至少部分地通过工具100在导管200中的操作来进行，并且因此在本文中参照其进行描述；然而，将认识到，方法900的一些实施例可以使用其他工具。

方法900可以包括接收导管200的一个或多个部分224,226,228(参见例如图6)的标识，如在902处。方法900还可以包括接收在相应部分224,226,228中导管200的尺寸(例如每个识别的部分224,226,228的直径)的值，如在904处。方法900还可以包括接收与相应的部分224,226,228中导管200的尺寸相关的一个或多个公差，如在906处。

方法900然后可以包括例如使用工具100接收获得的导管200的测量值，如在908处。例如，在908处接收测量值可以包括基于从传感器头到导管的内表面的距离来确定对应于部分224的尺寸的测量值，如上所述，例所述距离是例如参照图8的在808处确定的，

然后，可以将测量值与识别出的部分224,226,228的值进行比较，如在910处。方法900可以包括确定测量值是否在有关尺寸的接收值的公差内，如在912处。测量值可以被考虑在所述公差内，如果它大于接收尺寸小于上公差或小于接收尺寸小于下公差(d-t_l<x<d+t_u；其中d是标称/接收尺寸，t₁是下公差，t_u是上公差，x是测量值)。

然后，方法900可以包括将在各个部分224,226,228中的钻铤尺寸的报告显示为，例如视觉通过/失败报告或指示符，如在914处。例如，如果在908处测量的部分的尺寸位于与在904处输入的尺寸的公差范围内，则报告可以指示该部分中的导管200的轮廓通过，否则失败。响应于故障，用户可例如重新绘制导管200的一个或多个部分，丢弃所述导管200，或采取任何其他适当的补救措施。

以上已经详细描述了一些示例实施例；然而，本领域技术人员将容易理解到，在实质上不背离本公开或所附权利要求的范围的情况下，在示例实施例中可以进行许多修改。因此，这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。同样，虽然本文的公开内容包含许多细节，但是这些细节不应该被解释为限制本公开或任何所附权利要求的范围，而仅仅是提供与可能落入本公开和所附权利要求的范围的一个或多个特定实施例有关的信息。来自所公开的各个实施例的任何描述的特征可以组合使用。另外，还可以设计出在本公开和所附权利要求的范围内的本公开的其它实施例。落入权利要求的含义和范围内的实施例的增加、删除和修改将被权利要求所包含。

可以使用一组数字上限和一组数字下限来描述某些实施例和特征。应该理解的是，涵盖包括任何两个值的组合的范围，例如，任何下限值与任何上限值的组合，任何两个下限值的组合，或任何两个上限值的组合。某些下限，上限和范围可以出现在下面的一个或多个权利要求中。数值是指示值的“大约”或“近似”，并且考虑到实验误差，制造或操作过程中的公差，以及本领域普通技术人员可以预期的其他变化。

上面描述的各个实施例可以被组合以提供另外的实施例。根据上面的详细描述，可以对这些实施例做出这些和其他的改变。通常，在下面的权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应该被解释为包括其他可能的实施例以及这样的权利要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (20)

1.一种用于测绘导管壁的设备，包括：

限定中心纵向轴线的轴；

传感器模块，该传感器模块联接到所述轴，并且包括：

发射器，该发射器被构造成发射相对于所述中心纵向轴线至少部分地径向定向的光束；以及

传感器，该传感器被构造为检测所述光束的反射部分，使得所述传感器模块被构造为测量所述导管壁与所述传感器模块之间的距离；以及

定中心器，该定中心器被联接到所述轴并被构造成将所述传感器模块定位在所述导管的中心处。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器模块围绕所述中心纵向轴线是可旋转的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器模块相对于所述轴是可旋转的。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述定中心器构造成抵靠所述导管壁滑动或滚动。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器模块包括可缩回头部，该可缩回头部构造成径向更靠近和远离所述中心纵向轴线移动，并且其中所述发射器、所述传感器或发射器和传感器二者联接到所述可缩回头部以随其移动。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括线性致动器，该线性致动器联接到所述轴的近端，以沿着所述中心纵向轴线移动所述轴。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述传感器模块联接到所述轴的远端。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述传感器是与所述发射器相比更靠近所述轴的近端定位的第一光电检测器，以及其中所述传感器模块进一步包括第二光电检测器，该第二光电检测器构造为以接收所述光束的至少反射部分，所述第二光电检测器定位成与发射器相比更靠近轴的远端。

9.一种用于形成和测绘导管壁的系统，包括：

细长轴，该细长轴具有近端、远端和从所述近端延伸到所述远端的中心纵向轴线；

钻头，该钻头联接到所述细长轴的远端；以及

传感器模块，该传感器模块联接到所述细长轴，该传感器模块包括激光装置，该激光装置被取向为以便发射从所述中心纵向轴线径向延伸离开的激光束，并且所述传感器模块包括光电检测器，该光电检测器被取向为接收所述激光束的至少一反射部分。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括清洁系统，该清洁系统联接到所述钻头和所述传感器模块之间的细长轴。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述激光装置被取向为垂直于所述中心纵向轴线发射激光束。

12.根据权利要求9所述的系统，还包括线性致动器，该线性致动器联接到所述细长轴以沿着所述中心纵向轴线移动所述细长轴。

13.根据权利要求9所述的系统，还包括旋转致动器，该旋转致动器联接到所述细长轴以使所述细长轴围绕所述中心纵向轴线旋转。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述传感器模块可旋转地联接到所述细长轴。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述光电检测器是与所述激光装置相比更靠近所述细长轴的近端定位的第一光电检测器，并且所述传感器模块包括第二光电检测器，该第二光电检测器被取向成接收所述激光束的至少另一反射部分，所述第二光电检测器定位成与所述激光装置相比更靠近所述细长轴的远端。

16.一种测绘导管的方法，包括：

至少部分地在导管中移动测绘工具，所述测绘工具包括：

限定中心纵向轴线的轴；

传感器模块，该传感器模块联接到所述轴，该传感器模块包括激光发射器和光电检测器；以及

定中心器，该定中心器联接到所述轴并且被构造成将所述传感器模块定位在所述导管的中心处；

使用所述激光发射器产生激光束，其中所述激光束被朝向所述导管的内表面定向；

接收在光电检测器处由导管的内表面反射的至少一部分激光束；以及

基于所述激光束的特性确定所述传感器模块和所述导管的内表面之间的距离。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括通过缩回或展开所述传感器模块的头部来调节所述发射器、所述光电检测器或所述发射器和光电检测器二者径向地相对于所述导管的所述内表面的位置。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述导管中移动所述测绘工具的同时使所述传感器模块围绕所述中心纵向轴线旋转。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述导管限定中心纵向轴线，并且所述方法还包括使用所述定中心器使所述轴的中心纵向轴线与所述导管的中心纵向轴线保持重合。

20.如权利要求16所述的方法，还包括：

接收用于导管的一部分的尺寸的值；

接收用于所述尺寸的公差；

基于从所述传感器头到所述导管的内表面的确定的距离来确定与用于所述部分的尺寸相对应的测量值；以及

确定所述测量值是否在用于所述尺寸的公差内。