CN111066034A - 管道焊缝的编码系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于利用唯一识别各个特征的基于图案的代码来物理标记结构特征例如管道中的焊接接头的系统和方法。还提供了用于基于在焊接接头的后续检查期间捕获的代码的图像来识别特征的系统和方法。特别地，可以通过在分别对应于纬度和经度的两个可区分的圆形图案内对测量的地理坐标进行编码来唯一地识别焊接接头。此外，可以使用造影剂材料将基于图案的代码施加于相应的焊接接头，以便在检查过程中捕获的焊接接头的图像中显示代码。此外，该系统和方法包括分析在检查期间捕获的图像，以识别被检查的焊接接头，以便验证每个焊接接头在现场被正确检查。

Description

管道焊缝的编码系统和方法
技术领域
本发明涉及基于图案的编码系统，并且具体地，涉及一种系统和方法，其用于以唯一地标识焊接接头的基于图案的代码在物理上标记管道焊接接头。
背景技术
石油和天然气工业中使用的管道结构通常包括一系列焊接在一起的管道部分。在操作中，定期检查包括焊接接头在内的管道部分，以监测管道的结构完整性。
焊接接头的检查通常由射线照相技术人员执行，该射线照相技术人员使用数字射线照相检查设备对现场的每个接头进行成像，以便可以检查图像以监视各个接头的完整性。还可以检查图像以确保符合检查要求，即验证技术人员检查了管道结构中的每个接头。因为检查过程可能很艰巨，所以本领域中的一个问题是技术人员可能被诱惑跳过接头以更快地完成检查。这样，放射照相技术人员可能会多次显示同一接头的图像以进行结构分析和合规性检查，就好像它们是不同的接头一样。
解决这种技术人员欺骗检查图像的问题的现有方法包括在每个焊接接头附近通过将字母直接涂在管道表面上或施加字母贴签来施加字母。可以使用造影剂材料来施加字母，以使字母出现在使用检查设备捕获的图像中。因此，可以检查图像和其中的字母以区分焊接接头并验证是否合格。但是，这种系统和方法本身并不能防止篡改，因为放射照相技术人员可以以数字方式替换图像中的字母或替换焊接接头附近提供的物理贴签。
因此，需要一种用于以以下方式标记管道结构的焊接接头的系统和方法：1)在检查设备的输出中可视地显示出来(例如，散射X射线照片，从而使标记以管接头的数字放射照相图像显示)；2)不能与接头分开并用其他标签代替；和3)使用放射照相技术人员易理解并因此不容易被模仿的信息编码方法。
关于这些和其它考虑，呈现了本文中所做的公开。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于唯一地识别管道结构的焊接接头的方法。特别地，该方法包括在多个焊接接头中的每一个处施加分别代表给定焊接接头的纬度和经度的两个可区分的圆形图案。更具体地，每个图案包括被划分为多个径向扇区的多个同心圆形带，并且每个径向扇区以数值顺序表示各自的数字。此外，圆形带的每个部分表示相应数字的值，并且圆形图案的各个中心圆表示符号(+/-)。该方法还包括以下步骤：针对多个焊接接头中的每一个，通过根据编码方案将在各个圆形图案内的部分阴影化将给定焊接接头的纬度和经度的各个数值包括在编码格式中。
根据本发明的其他方面，提供了一种用于唯一地识别管道结构的焊接接头的系统。该系统包括全局位置传感器，该全局位置传感器被配置为放置在多个焊接接头中的每一个附近并且分别测量纬度和经度的数值。该系统还包括计算设备，该计算设备包括计算机可读存储介质，通信接口，与该通信接口，存储介质和位置传感器进行操作性通信的处理器以及存储在该存储介质上并且可由该处理器执行的软件模块。特别地，软件模块包括代码生成模块，该代码生成模块在被执行时将处理器配置为在分别表示给定焊接接头的经度和纬度的两个可区分的圆形图案内对给定焊接接头的经度和纬度的数值进行编码。更具体地，每个圆形图案并且包括被划分为多个径向扇区的多个同心环，其中每个扇区以数值顺序表示各自的数字，并且其中圆形带的每个部分表示对应数字的值，并且其中中心圆代表符号(+/-)。另外，代码生成模块还配置处理器以根据指定要标记的各个圆形图案的特定部分的编码方案对圆形图案内的经度和纬度的数值进行编码。
该系统还包括一个或多个代码施加设备，其被配置为使用造影剂材料将两个可区分的圆形图案施加在给定的焊接接头上或其附近，该造影剂材料可在给定的焊接接头的检查期间捕获的数字放射照相图像中捕获。另外，一个或多个代码施加设备被配置为在由执行代码生成模块的处理器所指定的各个图案的特定部分中选择性地沉积造影剂材料。
这些和其它方面、特征和优点可以从本发明的某些实施例和附图以及权利要求书的以下描述中了解。
附图说明
图1是根据本发明实施例图解用于唯一地识别管道焊缝的示例性系统的图；
图2A是根据本发明实施例图解用于传送编码信息的两个示例性可区分圆形图案的图；
图2B是根据本发明实施例图解以信息编码图2A的圆形图案的图；
图3是根据本发明实施例图解用于传送标识信息的示例性编码图案的图；
图4A是根据本发明实施例图解用于在结构的表面上施加基于图案的代码的示例性设备的透视图；
图4B是根据本发明实施例的图4A的示例性代码施加设备的透视图；
图4C是根据本发明实施例的图4A的示例性代码施加设备的透视图；
图5A是根据本发明实施例用于生成基于图案的代码并将代码施加到结构的表面的方法的流程图；
图5B是根据本发明实施例用于检查和分析施加到结构的表面的基于图案的代码的方法的流程图；和
图6是根据本发明实施例图解示例性计算设备的示例性硬件和软件组件的框图。
具体实施方式
在一个或多个实施例中，提供了用于利用唯一识别各个特征的基于图案的代码来物理标记结构特征的系统和方法。还提供了所公开的系统和方法，用于检查结构特征并根据基于图案的代码来识别所述特征。在本文中进一步描述的一个非限制性实际实例中，用于标记和识别特征的系统和方法用于促进监视连接管道结构中的管道的各部分的焊接接头的结构状况，并且更具体地，用于验证正确进行了管道中的每个焊接接头的现场检查。
根据显著方面，用适合于识别各个焊接接头的信息标记焊接接头。优选地，使用基于视觉图案的编码方案对识别信息进行编码。例如，在示例性实施例中，识别信息包括给定的焊接接头的地理纬度和经度坐标，其利用分别对应于纬度和经度的两个可区分圆形图案进行编码。将焊接接头特有的信息表示为视觉或至少机器可读的基于图案的代码可能是有益的，因为该代码可以用检查设备捕获，但执行该检查的技术人员不容易理解和伪造。而且，通过使用一个或多个圆形图案对焊接接头特有的数值进行编码，提供了使单位面积的信息密度最大化的附加好处。为了清楚起见，术语“代码”或“基于图案的代码”旨在表示根据在此进一步描述的示例性编码方案在图案内编码的识别信息的视觉表示。
根据另一个显著方面，优选地，使用造影剂材料将每个基于图案的代码施加到在各自焊接接头上或附近的管道表面上，使得该代码在检查期间捕获的焊接接头的图像中显现出来。因此，可以分析图像以识别被检查的焊接接头，以验证在随后的检查期间在现场适当地检查了每个焊接接头(例如，由技术人员成像)。
图1是根据一个或多个所公开的实施例图解用于唯一地识别管道焊缝10的系统的高级图。如图所示，系统可以包括检查设备100，该检查设备用于检查包括多个焊接接头103A-103D的管道102。在本文公开的示例性应用中，检查设备是放射照相成像设备，其通常用于检查管道和焊接接头的结构状况。也可以使用其他类型的检查设备，例如但不限于，光学检查设备，其在本领域中也是已知的。
进一步如图1所示，焊接接头可以分别用一个或多个基于图案的码104A-104D标记，其被施加在每个焊接接头上或其附近。优选地，每个代码相对于给定的焊接接头定位，使得可以在检查焊接接头期间使用检查设备100对代码进行成像。因此，可以分析图像以读取代码并识别焊接接头，以验证对管道中的焊接接头的正确检查(例如，确保对管道中的所有焊接接头进行正确检查)。例如，多个基于圆形图案的代码104D可紧邻焊接接头103D被施加，使得使用检查设备100对焊接接头进行的例行扫描可以在检查图像内显示该代码，而无需任何额外的成像步骤。作为进一步的实例，可以在焊接接头103C的至少一部分上施加单个基于圆形图案的代码104C。
因此，检查设备100可以布置有各种计算机硬件和软件组件，其用于使得能够操作检查设备，并且此外，执行与由检查设备捕获的信息的分析相关的操作。使用检查设备捕获的检查图像的分析，例如其中的任何代码的分析，也可以使用单独的计算设备来执行，该单独的计算设备通过数据通信连接(未示出)从检查设备100接收图像。例如，可以在检查过程中使用远程计算设备110和/或位于现场的计算设备115进行信息分析。
优选地，每个代码以不能与结构分离并且不能被另一个标签代替的方式施加到被检查的表面上。例如，代码施加设备120可以被配置为选择性地将涂料沉积到管道的表面上，以便复制给定代码的视觉图案。根据显著方面，优选地使用造影剂材料将代码施加到管道102的表面，使得在焊接接头的检查期间在由检查设备100产生的输出中显示代码。例如，造影剂材料可以是散射X射线光子的物质，因此该代码在使用检查设备100捕获的焊接接头的数字放射照相图像中显示出来，例如包括铅的物质。作为进一步的实例，在使用光学检查技术的应用中，造影剂材料可以是在检查期间反射由光学检查设备发射和捕获的特定辐射的物质。
根据另一个显著方面，优选根据基于视觉图案的编码方案用适合于在焊接接头之间进行区分的信息来标记焊接接头。如上所述，将焊缝特有的信息视觉化编码为视觉图案可能是优选的，因为该信息可以用检查设备捕获并且是机器可读的，但是执行检查的技术人员不容易理解或伪造。
在一个或多个示例性实施例中，用于识别给定焊接接头的信息可以包括数字地理坐标值。因为地理坐标可以非常精确地识别焊接接头的位置，并且可以容易地在安装过程中或安装后在现场准确确定，所以此类信息适合于唯一地识别特定的焊接接头。例如，用六(6)个十进制数字表示的地理坐标标识的位置精度为11厘米。尽管用五(5)个十进制数字表示的地理坐标足以识别焊接接头，但是本文所述的示例性实施例使用了六(6)个，因为这仅用一个额外的数字就提供了多一个数量级的精度。但是，可以使用本文中针对不同应用提出的相同方法，对包含或多或少十进制数字的数值进行编码。
应当理解，在不脱离所公开的实施例的范围的情况下，可以使用任何类型的识别方案的一个或多个数值来识别特定的焊接接头。但是，可能优选的是根据现场测量的地理坐标来标记焊接接头。该方法消除了依赖于唯一地识别焊接接头的任何现有标识符的需要，诸如先前为各个焊接接头或由各个焊接接头连接的管段分配的标识符。换句话说，完全在现场确定给定焊接接头的地理位置、生成并且为给定焊接接头施加代码有助于将来验证适当的检查，而不必预先限定焊接接头标识符或在安装过程中记录并跟踪任何现有的标识符。此外，在现场的普通磨损导致施加到焊接接头的代码不可读或不完整的情况下，可以使用重新测量的地理位置生成代码并将其重新施加到焊接接头。因此，在一些实施例中，可以执行新生成的代码的施加而无需考虑焊接接头的任何先前记录的标识信息或先前生成的代码。附加地或可替代地，可以根据先前记录的识别信息来生成新代码，例如通过将重新测量的位置与原始测量的位置进行交叉引用以确保新代码与原始代码以规定的精确度匹配(例如，是代表完全相同的坐标的相同代码，或者相对于原始代码和位置而言处于可接受的误差范围内)。
在本文中进一步描述的示例性实施例中，纬度坐标由十(10)个数字表示，由九个数字加上北/南指示符数字组成。经度坐标由九(9)个数字表示，由八(8)个数字加上东/西指示符数字组成。此外，这些纬度和经度的数值可以分别使用两个不同的圆形图案模板300表示。例如，图2A描绘了两个示例性图案模板200，其中图案210用于表示经度，而图案250用于表示纬度。
图2中所示的图案模板200是空的，或者换句话说，没有编码的位置信息。根据下面进一步描述的编码方案，经度和纬度坐标的值可以通过阴影化(例如，变暗、绘画或填充)或以其他方式包括选择性地沉积在各个图案的某些部分中的标记(点、阴影线等)来在各个图案中表示(更一般地，“阴影化”)。如所指出的，使用圆形图案表示数值提供了使每单位面积的信息密度最大化的益处。
空图案200均被表征为具有在距中心不同径向距离处的同心环或“带”。两种图案之间的主要区别在于图案的中心部分。特别地，经度图案210的中心部分包括在中心的两个同心圆，即中心圆215和围绕环220。纬度图案250的中心部分包括一个圆255。因此，可以基于这些特征在检查和分析期间区分图案。在两个图案中，多个同心环围绕中心部分，并且被从图案的中心部分延伸到外边缘的径向线分开。如所示，以各个角度设置径向线，从而限定了偶数个径向扇区。例如，在图2A中明确地标识出图案210的总共八个径向扇区之中的径向扇区230和235。另外，径向线划分圆环，使得每个径向扇区包括称为“梯形段”的九个段。例如，在限定图案210的径向扇区230的九个梯形段中，扇区230的最里面的段260A和最外面的段260I被明确地标识，并且为了简化省略了中间的梯形段(例如，段240B-260H)。
在一个示例性实施例中，可以根据以下约定分别通过对图案210和250的各个区域进行阴影处理来表示经度和纬度的数值：
·在两种图案中，中心的圆(例如，圆215和255)可以表示坐标的符号，即正(+)或负(-)。特别是，中心圆在变暗时代表正号(+)，而在未阴影化时代表负号(-)。在经度图案210的情况下，阴影化中心215(例如，正号)表示方向西，而未阴影化中心215表示方向东。在纬度图案250的情况下，
阴影化中心255可以表示方向北，而非阴影化中心可以表示方向南。
·经度图案210中围绕中心圆215的大的同心圆环220在变暗时可以表示超出99°西或99°东的经度值。由于纬度坐标不超过90°，因此在纬度图案250中不存在该圆。
·如上所述，围绕两个图案的中心部分的环被分成八(8)个径向扇区，并且
每个径向扇区包括九(9)个梯形段。
·每个径向扇区代表定义坐标的八(8)个剩余数字之一。更具体地，通过将图案与钟面进行比较，在12点钟位置之后(当沿顺时针方向读取时)的径向扇区对应于第一数字。当以顺时针方式考虑时，其余数字分别由随后的径向扇区表示。例如，经度图案210的扇区230代表第一位数字，而三点钟位置之后的扇区，扇区235，代表坐标的第一小数位。
·给定径向扇区内的九个(9)梯形段代表从最接近图案中心部分开始的数字一(1)到九(9)。例如，扇区230的段260A代表数字一(1)，而段260I代表数字九(9)。
例如，根据前述方案，图2B示出了在图2A的圆形图案上表示的坐标经度：+172.465859和纬度：-30.583537。
尽管基于焊接接头的地理坐标并使用两个可区分的视觉图案产生代码可能是优选的，但是所公开的实施例可以类似地用于编码其他数字标识符，这些数字标识符被分配来根据其他编号和标识约定唯一地识别特定的焊接接头。例如，前述示例性编码方案可以用于以相似的方式表示任何数值，其中每个径向扇区对应于相应的参数(例如，顺序中数字的位置)，并且特定扇区内的梯形段变暗代表相应的参数值(例如，介于1和9之间的数值)。
具有其他形状的图案可以类似地根据前述方案用于编码数字信息。例如，图3示出了根据关于图2A-2B描述的约定编码的八边形图案350。具体地说，坐标经度：+172.465859和纬度：-30.583537被表示为两个可区分的圆形图案210和250(如图2B所示)以及两个可区分的八边形图案350。
图3的示例性编码图案可以如下解码以确定坐标。
·从左侧的经度图案开始，中间的圆变暗，其与+或经度西相对应。
·从中心的第二圆也变暗，它对应于大约99°西的经度，因此经度从+1开始。
·位于顺时针方向12点钟位置之后的第一个三角形扇区对应于数字七(7)，因为从中心开始的第七个梯形变暗。
·下一个三角形扇区对应于数字二(2)。
·代表第一个十进制数字的第三个三角形扇区对应于数字四(4)。
·根据相同的原理，其余扇区分别代表数字65859。
因此，由图3的左侧的八角形和圆形图案表示的完整的经度值是+172.465859。
可以使用相同的原理来解码图3右侧所示的圆形和八边形图案表示的纬度坐标。更具体地，中心圆是空的，其对应于“-”(即，纬度南)。第一个三角形扇区对应三(3)。第二个三角形扇区没有变暗的梯形，其对应于零(0)，依此类推。因此，由图3右侧的八角形和圆形图案表示的完整纬度坐标是-30.583537。
如所指出的，代码施加设备120可以用于用代码物理地标记图1中所示的管道102的表面。图4A-4C提供了用于将代码施加到管道表面上的代码施加设备400的示例性配置的更详细图。如所示，该代码施加设备包括大体上圆柱形的主体405，其围绕内部容积并且包含多个可伸缩板。可伸缩板对应于给定图案模板的被选择性地阴影化以传达包括视觉图案的代码的部分。因此，可以理解的是，保持在主体405内的各个板的形状和相对位置取决于图案模板的特定形状和编码约定。例如但不限于，图4A至图4C中所示的特定代码施加设备400被配置为施加根据经度圆形图案模板210和结合图2A-2B描述的相应编码约定生成的代码。作为参考，经度图案210的12:00点钟参考位置在图2A和2B中示出，在图4A-4C中还示出了代码施加设备400上的相应的12:00点钟参考位置。
如所示，壳体405的内部容积可分为多个隔室，每个隔室的尺寸、形状和位置与图案210的径向扇区相对应。特别地，扇区430和435分别对应于图2A所示的经度图案210的扇区230和235。每个径向扇形区可被构造成包括九(9)个单独的隔室，在其中容纳分别对应于给定径向扇区中的径向梯形段的各个板。例如，显示为被缩回到扇区430的各个隔室中的图4A中标识出的板410a-410i可以对应于图2A中所示的扇区230的梯形段260A-260I。为了简单起见，在图4A中，示出了两个径向扇区，每个具有一个露出的板(板413和414)，而剩余的板和经度图案210的圆形中心区域被示出为缩回到它们各自的隔室内。
优选地，诸如板410a-410i的板被构造成在主体405的各个隔室内内上下滑动。在一些自动化配置中，代码施加设备400可以包括可编程控制器/处理器，其耦合到壳体(未示出)内的电动机或致动器，该电动机或致动器被配置为响应于从控制计算机/处理器接收到的指令而独立地暴露板或将它们缩回到壳体内。因此，使用电动机或致动器的可编程控制器可被配置为选择性地移动板，使得仅对应于所产生的用于施加到表面上的代码的板延伸超过壳体405的底端。优选地，代码施加设备400还被配置为包括锁定机构(未示出)，该锁定机构将板保持在设计位置，以便允许使用该设备将编码图案施加到表面上。
在一些实施例中，机载控制器/处理器可被配置为接收待编码并施加于结构的特定数值作为输入，例如，经度：+172.465859或纬度：-30.583537。控制器也可以配置为将数值转换为相应的编码图案格式。另外或替代地，控制器可与另一计算设备进行有线或无线通信，该另一计算设备测量GPS位置，将位置数据转换为编码的图案格式，并传递指令，从而使设备400的板载控制器有选择地将板移动到适当的位置。
由于将板选择性地定位以便将代码施加到表面上，因此只有某些板会从设备底部伸出。例如，图4B示出了与经度图案210的阴影部分相对应的板被暴露，而其余板被示出为缩回在它们各自的隔室内。如所示，在板410a至410i中，只有板410g延伸超出壳体405的底端，而扇形区430中的其他板缩回到壳体405的内部。
在一些实施例中，类似于示例性代码施加设备400的另一代码施加设备可以用于生成和施加图2A所示的纬度图案250。附加地或替代地，代码施加设备400可以被配置为是可调整的并且可用于施加多个不同的图案(例如，经度图案210和纬度图案250两者)。
为了将代码转移到管道上，优选地使用造影剂材料将给定图案的图像施加到管道的表面上。例如，在射线照相中，造影剂材料可以是任何包含重元素例如但不限于铅的物质。
作为用于将图案转印到管道上的合适方法的一个例子，可以将具有以特定代码的形状选择性地暴露的板的代码施加设备400的底端浸入提供在海绵中或为液体层的铅基涂料中。然后，代码施加设备400的底端可以被施加到最接近焊接接头(或任何要被标记的物体)的管段的表面上，从而以代码的形状将涂料转移到表面上。应当理解，代码施加设备400可以被配置为在表面上、模板的一个或多个部分(例如，限定模板的各个部分的边界，该边界被填充或不填充以传达编码信息)或上述的组合上标记编码图案。例如，图4C示出了代码施加设备400，其被布置为使得对应于经度图案210的阴影部分的板延伸，使得它们与限定隔室并且对应于经度图案210的内壁的底端齐平，而其余板显示为缩回其各自的隔室内。因此，代码施加设备的底端可以浸在涂料中，并用于将经度图案模板210和代码转移到管道的表面上。
附加地或可替代地，这些板可以由硬质金属材料制成并且用于将图案切割或压花到现有造影剂材料的片段、块或板上。可以理解的是，一个或多个示例性实施例中，该代码可以被施加为正图像，其中特定部分中造影剂的存在传达信息，或负图像，其中造影剂的不存在传达信息，并可以据此读取。
图5A是根据本发明的一个或多个实施例的用于产生用于管焊缝的唯一代码和标记管焊缝的方法500的流程图。图5B是根据本发明的实施例的用于分析焊接接头的检查图像以验证每个焊接接头已被正确检查的方法550的流程图。作为非限制性的实际实例，在此继续参考图1的系统10、图2A-2B示出的编码方案和图4A-4B显示并结合其描述的示例性标记设备120，进一步描述方法500和550。
在步骤505中，方法500开始于为给定的焊接接头提供唯一的数字标识符，例如给定的焊接接头的地理坐标。例如，在图1所示的管道结构102的安装期间，该领域的技术人员可以携带具有机载GPS传感器的手持式计算设备115，以将每个管道焊缝的地理经度和纬度坐标测量到期望的准确度。
在步骤510中，将给定焊接接头的数字标识符转换为基于图案的代码。例如，通过执行可执行指令形式的软件模块来配置的手持式设备115的处理器可以被配置为基于图案和结合图2A-2B描述的编码规则将给定管道焊缝的数字经度和纬度坐标转换为相应的代码。如所指出的，根据显著方面，代码使用两个，优选可区分的、圆形图案生成，其中一个图案表示纬度和另一个图案表示经度。根据进一步的显著方面，每个图案可以包括被划分为多个径向扇区的多个同心环，其中每个扇区以数值顺序表示各自的数字，并且其中圆形环的每个部分表示对应数字的值，并且其中中心圆代表编码值的符号(+/-)。
在步骤515，一个或多个代码施加设备被设置为分别提供在步骤515生成的基于图案的代码的物理表示。例如，在代码施加设备120的示例性自动配置中，手持设备115可以通过有线或无线连接向代码施加设备100发送描述生成的代码的信息，该代码代表给定焊接接头的纬度。作为响应，代码施加设备100的控制器可以解释所接收的信息，并使用致动器选择性地使代码施加设备的板延伸或缩回，使得仅对应于所接收的代码的板延伸超出壳体405的底端。
作为进一步的实例，在技术人员将代码施加设备120的板手动设置到位的配置中，手持设备115可以配置为例如使用关联的显示器以可视方式输出生成的代码，使得技术人员可以查看图案并相应地设置代码施加设备120的相应板。
然后，在步骤520，使用代码施加设备120将代码传输到管道的表面。更具体地，优选地，可以使用造影剂材料将代码的图像施加到管道的表面上，该造影剂材料在检查标记的焊接接头期间出现在由检查设备捕获的图像中。这提供了在对焊接接头进行检查期间被动地且无缝地捕获识别代码的优点，而无需与检查过程分开地成像或读取该代码。例如，在放射线照相中，造影剂可以是任何包含重元素的物质，例如但不限于铅，该重元素在检查期间在焊接接头的放射线图像中出现。
作为用于将图案转印到管道上的合适方法的一个例子，可以将具有以特定代码的形状选择性地暴露的板的代码施加设备120的底端浸入在海绵中或为液体层的铅基涂料中。然后，可以将代码施加设备120的底端施加到管道的最接近焊接接头的部分的表面上，以便将涂料转移到该表面上并选择性地沉积代码形状的涂料。在每次施加到焊接接头之后，施加设备120可以可选地进行清洁以去除任何残留的造影剂材料。
应当理解，代码施加设备120可以被配置为在表面上、模板的一个或多个部分(例如，限定模板的各个部分的边界，该边界被填充或不填充以传达编码信息)或上述的组合上标记编码图案。因此，在将造影剂材料以图案/模板图案的形状施加到表面并且选择性地沉积在图案的某些部分内(例如，以传达编码信息)的情况下，施加图案并在图案的部分内选择性地沉积造影剂材料的步骤可同时执行或作为单独的步骤执行。
还应当理解，可以重复步骤515和520，以将任意数量的附加代码施加于给定的焊接接头，例如代表给定的焊接接头的纬度的所生成的代码。另外，可以根据有助于随后检查焊接接头的任何数量的参数来执行将一个或多个代码施加到特定的焊接接头。例如，代码可以优选地被施加在焊接接头的规定距离和彼此之间的规定距离上或内，以利于代码和焊接接头的同时成像。
结合根据步骤505-520在管道102的焊接接头上生成和施加代码，在525，一个或多个手持设备115和控制计算机110可以将与每个焊接接头有关的信息记录在数据库180中。例如，可以从手持式设备115发送所测量的GPS位置和生成的用于识别给定焊接接头的相应代码，以存储在由控制计算机110维护的数据库180中。因此，存储在数据库中的信息可以在随后的检查活动中获得和引用。
图5B是方法550的流程图，该方法用于分析管道102中的焊接接头的检查图像并且验证已经适当检查了焊接接头。如本文中进一步描述的，方法550的步骤被描述为由系统10的控制计算机110执行。然而，应当理解，方法550的一个或多个步骤可以类似地由其他计算设备诸如检查设备100和手持设备115或前述设备中的一个或多个的任意组合来执行。
在步骤555，该方法开始于接收管道102的焊接接头的图像。焊接接头的图像可以在控制计算机110处作为一个或多个单独的图像或图像的批次被接收。因此，根据实施方式，可以在检查管道结构的同时(例如，近实时)或者在完成管道结构的一个或多个部分的检查之后同时接收图像。此外，控制计算机110可以在管道102的检查的同时或之后执行图像分析和用于验证本文进一步描述的适当检查的步骤。
在步骤560，控制计算机110分析一个或多个接收的图像，以识别图像中存在的任何代码。更具体地，通过执行包括代码形式的指令的软件模块来配置的控制计算机的处理器可以分析焊接接头的图像并识别图像中与代码相对应的部分。例如，配置的处理器可以利用图像处理和特征识别算法来识别图像内的任何区域，这些区域包括一个或多个圆形图案形状的代码。
在步骤565，分析并解码在各个图像内标识的代码。更具体地，通过执行包括代码形式的指令的软件模块来配置的控制计算机110的处理器可以被配置为基于表示经度和纬度的模板(例如，图2A-2B的模板210和250)的已知区别特征来确定在给定图像内检测到的哪个代码代表经度坐标以及哪个代表纬度坐标。另外，基于确定代码代表经度坐标，所配置的处理器可以根据结合图2A-2B描述的特定规则集对在代码中呈现的信息进行解码。所配置的处理器可以类似地解码代表纬度坐标的识别代码。
在步骤570中，配置的处理器可以基于所标识的一个或多个焊接接头的经度和纬度坐标以及与存储在数据库180中的焊接接头有关的已知信息，验证一个或多个焊接接头的检查是否符合预期的检查程序。更具体地，通过执行包括代码形式的指令的软件模块来配置的控制计算机110的处理器可以被配置为交叉引用给定焊接接头的经解码的经度和纬度坐标，其中管道102中各个焊接接头的已知的经度和纬度存储在数据库180中。另外，配置的处理器可以确定在当前检查周期期间是否先前已经检查了给定的焊接接头，并相应地注释了数据库中的记录。例如，如果在当前检查周期内未对焊接接头进行检查，则可以更新记录以指示对焊接接头进行了检查。或者，如果已经检查过焊接接头，则可以在记录中将焊接接头标记为已被多次检查。重复检查焊接接头仅仅是可能不适当检查活动的一个例子，可以使用控制计算机将其检测出来并标记。应当理解，处理器可以被配置为基于来自检查图像的焊接接头的识别并参考数据库中保持的信息来检测其他类型的异常活动。例如，处理器可以被配置为以大体上与管道的路径一致(例如，从位置A开始并且大体上朝位置Y移动)或与先前的检查周期一致的顺序来检验焊接接头是否被检查。
结合验证步骤，控制计算机110还可以被配置为分析提供给控制计算机110的附加信息以及诸如在检查期间由检查设备100收集的元数据之类的检查图像。例如，控制计算机可以鉴于焊接接头的解码位置分析各个焊接接头的一系列检查图像的时间戳，以确定图像的定时是否与焊接接头的相对位置以及检查焊接接头的通常步速一致。作为进一步的实例，与给定焊接接头的检查图像相关联的元数据可以包括在对特定焊接接头成像时由检查设备测量的GPS位置。因此，控制计算机可以进一步被配置为比较GPS元数据与从给定检查图像内的代码确定的解码后的GPS位置的一致性。
在步骤575，配置的处理器可以生成并输出在步骤570执行的分析结果。例如，控制计算机可以输出包括警报的报告，其描述了与规定的检查规程不一致的异常检查活动的一种或多种情况。作为进一步的实例，该报告可以识别并提供未被适当检查的一个或多个焊接接头的位置，并且可以包括相应地提示进一步检查所识别的焊接接头的指令。在一些实施例中，报告可以经由控制计算机110或其他输出设备的相关显示器输出。附加地或替代地，报告可以被传输以由一个或多个其他设备输出，例如手持设备115、检查设备100或由检查主管操作的远程计算设备。
应当理解，在与现场检查同时进行依从性监视的应用中，可以生成并输出所生成的报告，从而提供近乎实时的警报、反馈和指示。
图6是示出了在本公开中描述为执行与生成代码、施加代码或对代码进行分析以验证符合性有关的各种操作的一个或多个计算设备(例如，控制计算机110和手持计算设备115)的硬件和软件组件的示例性配置的框图。
计算设备的组件包括处理器640和电路板650。电路板可包括存储器655、通信接口660和可由处理器640访问的计算机可读存储介质665。电路板650还可以包括或耦合到电源(未示出)，用于为计算设备供电。
处理器640和/或电路板650还可以耦合到用于可视地输出信息给操作员(用户)的显示器670，用于接收操作员输入的用户界面675，以及用于提供声音反馈的声音输出680，如本领域技术人员理解的。作为实例，处理器640可以从显示器670发出视觉信号，例如，使用检查设备100捕获的焊接接头的图像，或者将要施加到焊接接头的标识焊接接头的代码。虽然各个组件被描绘为独立于电路板650或者是其一部分，但是可以理解的是，所述组件可以以各种配置布置。
处理器640用于执行可以加载到存储器中的软件指令。处理器640可以使用多个处理器、多处理器核或一些其它某种类型的处理器执行。存储器655可由处理器640访问，从而使处理器能够接收和执行存储在存储器和/或储存器上的指令。存储器655可以使用例如随机存取存储器(RAM)或任何其他合适的易失性或非易失性计算机可读存储介质来实现。另外，存储器655可以是固定的或可移除的。
存储介质665还可以采取各种形式，这取决于具体实施方式。例如，存储介质665可以包含一个或多个组件或设备，例如硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的一些组合。存储介质665也可以是固定的或可移动的或远程的，例如基于云的数据存储系统(远程储存器或存储配置，未示出)。该存储器例如可以用于保持数据库180(如图1所示)，该数据库存储用于标记特征的唯一标识符(例如，焊接接头的测量的GPS位置)、相应的代码、与特征的检查有关的信息或在执行本文公开的系统和方法的操作和实现方面时使用或生成的其他信息和/或数据。
一个或多个软件模块685被编码在存储器655和/或存储介质665中。软件模块可以包括一个或多个软件程序或应用程序，其具有在处理器640中执行的计算机程序代码或一组指令。用于执行操作和实现本文公开的系统和方法的各方面的这种计算机程序代码或指令可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写。当软件模块本地存储在存储器665或储存器655中并在处理器640中本地执行时，处理器可以经由通信接口660和经由局域网或广域网与基于远程的计算平台交互，以执行计算或分析。
在软件模块685的执行期间，处理器640被配置为执行系统的本文所述的识别和检查焊接接头的各种操作，包括但不限于，用于产生唯一地识别焊接接头的基于图案的代码、将生成的代码施加于焊接接头、分析图像数据(包括基于图案的代码)和验证结构的正确检查的先前描述的步骤。软件模块可以包括用于实现前述步骤以及本文中描述的其他步骤和动作的代码，例如但不限于：代码生成模块690，其将处理器配置为将唯一的数字标识符转换为基于图案的代码；代码检测模块692，其将处理器配置为在检查期间捕获的图像中识别包括基于图案的代码的图像的一部分；代码读取模块694，其配置处理器以分析基于图案的代码以解密编码信息并识别相应的焊接接头；和检查验证模块696，其将处理器配置为确定是否按照规定的规程和程序对管道中的焊接接头进行了检查；以及通信模块698，其配置处理器以通过诸如通信网络或任何有线或无线电子通信连接的通信连接(未示出)与远程设备(例如，检查设备100)通信。
软件模块685的程序代码和一个或多个非暂时性计算机可读存储设备(诸如存储器655和/或储存器665)形成计算机程序产品，其可以根据本公开内容进行制造和/或分发，如本领域普通技术人员所知的。
本系统和方法的说明性实施方案和布置提供了用于检查智能结构的系统和计算机实现的方法、计算机系统和计算机程序产品。附图中的流程图和框图示出了根据各种实施方案和布置的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、片段或代码的部分，所述代码包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，框中提到的功能可以不按图中所示的顺序发生。例如，连续示出的两个方框实际上可以基本上同时执行，或者这些方框有时可以以相反的顺序执行，或者一个或多个方框可以重复进行，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图图解中的每个框以及框图和/或流程图图解中的框的组合可由基于专用硬件的系统实施，所述系统执行指定功能或动作或专用硬件和计算机指令的组合。
应理解，本文公开的任何结构和功能细节不应被解释为限制系统和方法，而是提供为用于教示本领域的技术人员实施方法的一种或多种方式的代表性实施例和/或布置。
应该理解，尽管前面的描述中有很多是涉及基于地理位置以包括基于图案的代码的唯一标识符物理地标记管道的焊接接头并分析代码以基于代码识别焊接接头以强制遵守检查方案，但本文公开的系统和方法可以类似地部署在所提及场景以外的场景、情况和设置中。例如，可以使用本文描述的示例性系统和方法标记和检查任何类型的结构或特征。应进一步理解，任何这类实施方案和/或部署都在本文描述的系统和方法的范围内。
应进一步理解，贯穿若干图式，附图中相同的数字表示相同的元件，并且对于所有实施例或布置并不需要参考图式描述和说明的所有组件和/或步骤
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所用，除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”意图还包括复数形式。将进一步理解，术语“包含(comprises)”和“包含(comprising)”在用于本说明书中时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
本文中使用取向术语仅用于约定和参考的目的，而不应被解释为限制性的。然而，应认识到，这些术语可参考观看者使用。因此，不暗示或推断出任何限制。
此外，本文所用的措词和术语是出于描述的目的并且不应被视为限制性的。本文“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”和其变体的使用意指涵盖在其后所列出的项目和其等效物以及附加项目。
虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种变化并且可以用等效物代替其元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，本领域的技术人员将了解许多修改以使特定的仪器、情况或材料适于本发明的教示。因此，不希望本发明限于作为预期用于实施本发明的最佳模式来公开的具体实施例，但本发明将包括属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种唯一识别管道结构的焊接接头的方法，包括：
在多个焊接接头中的每一个处施加分别代表给定焊接接头的纬度和经度的两个可区分的圆形图案，
其中每个图案包括被划分为多个径向扇区的多个同心圆形带，
其中每个径向扇区以数值顺序表示各自的数字，
其中所述圆形带的每个部分表示相应数字的值，和
其中所述圆形图案的各个中心圆代表符号(+/-)；和
针对所述多个焊接接头中的每一个，通过根据编码方案将在各个圆形图案内的部分阴影化将所述给定焊接接头的纬度和经度的各个数值包括在编码格式中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过选择性地沉积在所述给定焊接接头的检查期间在数字放射照相图像中可捕获的造影剂材料施加所述两个可区分的圆形图案并且将在各个圆形图案内的部分阴影化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述两个圆形图案在彼此之间的预定间隔内施加。
4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
使用位于所述给定焊接接头处的全局位置传感器，用计算设备测量所述给定焊接接头的纬度和经度的相应数值。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述包括步骤还包括：
基于编码方案，将经度和纬度的数值分别转换为编码格式，所述编码方案定义了将使用造影剂材料对相应圆形图案中的哪些部分进行阴影化。
6.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
在数据库中记录多个管道焊缝中每一个的纬度和经度的相应数值。
7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
分别根据经度和纬度的编码数值设置代码施加设备，并且其中使用所述代码施加设备执行在各个圆形图案的部分内选择性地沉积所述造影剂材料的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
在控制计算设备处提供多个被检查的焊接接头的图像，其中在使用检查设备对焊接接头进行检查期间以及在所述施加和包括步骤之后捕获所述图像；
使用所述控制计算设备分析每个图像，所述分析步骤包括：
在给定的被检查焊接接头的图像中检测多个圆形图案，每个圆形图案具有使用所述造影剂材料阴影化的相应多个部分；
根据规定的区别特征，在多个检测到的圆形图案中，识别代表给定的被检焊接接头的纬度的圆形图案和代表给定的被检焊接接头的经度的圆形图案，以及
基于所述编码方案和识别出的圆形图案，将纬度圆形图案和经度圆形图案的相应多个阴影化部分转换为给定的被检查焊接接头的纬度和经度的相应数值；
使用所述控制计算设备，将经度和纬度的转换后的数值与数据库中存储的所述多个焊接接头的相应经度和纬度值中的一个或多个进行比较；和
基于所述比较，使用所述控制计算设备，验证是否正在按照规定的检查程序对管道进行检查；和
使用所述控制计算设备输出所述验证步骤的结果。
9.根据权利要求1所述的方法，其中表示经度的所述圆形图案还包括围绕所述中心圆的连续同心环，并且其中被划分为所述多个径向扇区的所述多个同心环围绕所述连续环。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述连续环表示超过99°西或99°东的经度值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加步骤和包括步骤同时进行。
12.一种唯一识别管道结构的焊接接头的系统，包括：
全局位置传感器，其被配置为放置在多个焊接接头中的每一个附近并且分别测量纬度和经度的数值；
计算设备，其包括：
计算机可读存储介质；
通信接口，
与所述通信接口、所述存储介质和所述位置传感器可操作地通信的处理器，以及
软件模块，其存储在所述存储介质上并且可由所述处理器执行，其中所述软件模块包括：
代码生成模块，其在被执行时将处理器配置为在分别表示给定焊接接头的经度和纬度的两个可区分的圆形图案内对给定焊接接头的经度和纬度的数值进行编码，
其中每个圆形图案并且包括被划分为多个径向扇区的多个同心环，其中每个扇区以数值顺序表示各自的数字，并且其中圆形带的每个部分表示对应数字的值，并且其中中心圆代表符号(+/-)，和
其中根据指定要标记的各个圆形图案的特定部分的编码方案在圆形图案内对经度和纬度的数值进行编码；和
一个或多个代码施加设备，其配置为使用适合在检查给定焊接接头期间捕获的数字放射照相图像中呈现的造影剂材料在所述给定焊接接头上或附近施加所述两个可区别的圆形图案，并选择性地将所述造影剂材料沉积在通过执行所述代码生成模块而配置的处理器所指定的相应图案的特定部分中。
13.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括：
数据库；和
在所述软件模块中的数据库模块，其配置所述处理器以将所述多个焊接接头中的每一个的纬度和经度的相应数值记录在数据库中。
14.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
控制计算设备，其包括通过执行一个或多个软件模块而配置的处理器，所述软件模块包括：
通信模块，其在被执行时将所述控制计算设备处理器配置为在所述控制计算设备处接收所述多个焊接接头的图像，其中在使用检查设备检查所述焊接接头期间捕获所述图像；
代码分析模块，其在被执行时配置所述控制计算设备的处理器以在所述给定焊接接头的图像中检查多个圆形图案，每一个圆形图案具有使用造影剂材料阴影化的相应的多个部分，根据规定的区别特征在所述多个圆形图案中识别代表所述给定焊接接头的纬度的圆形图案和代表所述给定焊接接头的经度的圆形图案，以及基于所述编码方案，将纬度圆形图案和经度圆形图案的相应多个阴影化部分转换为所述给定焊接接头的纬度和经度的相应数值，以及
检查验证模块，其在被执行时将所述控制计算设备的处理器配置为将经度和纬度的转换后的数值与所述数据库中存储的所述多个焊接接头的相应经度和纬度值中的一个或多个进行比较，根据比较结果验证是否按照规定的程序对管道进行检查，并输出验证结果。
15.根据权利要求12所述的系统，其中表示经度的所述圆形图案还包括围绕所述中心圆的连续同心环，并且其中被划分为所述多个径向扇区的所述多个同心环围绕所述连续环。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述连续环表示超过99°西或99°东的经度值。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述代码施加设备被配置为施加相应的圆形图案并且同时在所述相应的圆形图案的特定部分中选择性地沉积所述造影剂材料。
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