CN111741854B - 用于检测密封件的状态的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量和分析密封件以及配套硬件的密封件分析系统，该密封件分析系统配置为用于检测所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的缺陷并分析所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的状态，并且所述密封件分析系统包括传感器和电气处理电路。所述传感器可以呈光学检测设备、激光扫描仪、电话或超声扫描仪的形式。另外，所述传感器可以设置为拍摄照片或视频。所述电气处理电路可嵌入所述传感器中，或者其可以是配置为用于与所述传感器通信的独立单元。所述电气处理电路可配置为用于将密封件和/或配套硬件的状态与预设标准进行比较。

Description

用于检测密封件的状态的系统和方法
技术领域
本发明涉及密封件检测，尤其涉及用于确定密封件的相关特性的系统和方法。
背景技术
密封件检测设备用于确定何时应修理或更换密封件。Borowski等人的美国专利No.8,166,891公开了密封表面上的同心圆形V型标志(chevron)以对是否正确安装进行视觉检测。Schmidt等人的美国专利No.7,477,374公开了一种用于检查密封表面的方法和设备，其中使用光偏转器在密封表面上散射光。Heinzen的美国专利No.7,405,818公开了一种自监测式静态密封件，该密封件利用了密封表面上的光学传感器和磨损指示器。Farrell的美国专利No.9,168,696和Farrell等人的美国专利No.9,662,833公开了使用激光来改变密封表面的光学性能。
发明内容
在根据本发明形成的一个示例性实施例中，密封件分析系统测量并分析密封件和/或配套硬件。所述密封件分析系统包括密封件分析设备(例如，传感器)和配置为用于与所述密封件分析设备通信的电气处理电路(例如，数字处理器、模拟处理器或配置为用作电气处理电路的任何设备)。所述密封件分析系统还配置为用于检测不期望的特性(例如，缺陷、与使用寿命或制造召回有关的信息等)，并且配置为用于分析所述密封件和/或所述配套硬件的状态。所述密封件分析系统可以检测缺陷，所述缺陷包括位于所述密封件和/或所述配套硬件的表面上或所述密封件和/或所述配套硬件的内部的裂纹、划痕、碎屑、凹陷和其他瑕疵。所述密封件分析设备可以是便携式或固定式的，并且可以由包括光学检查设备、激光扫描仪、电话和超声扫描仪的设备组成。所述密封件分析设备还可以设置为捕获图像和/或视频。所述密封件分析设备与所述电气处理电路之间的通信可以通过有线或无线的方式进行。所述电气处理电路可将由所述密封件分析设备提供的状态或缺陷的信息与预设标准或预先捕获的密封件和/或配合表面的信息进行分析和比较。
在根据本发明形成的另一示例性实施例中，提供了一种密封件分析设备、例如传感器。所述密封件分析设备包括电气处理电路，所述密封件分析设备配置为用于检测不期望的特性(例如，缺陷、与使用寿命或制造召回有关的信息等)并且配置为用于分析所述密封件和/或所述配套硬件的状态。所述密封件分析设备可以检测包括位于所述密封件和/或所述配套硬件的表面上或所述密封件和/或所述配套硬件的内部的裂纹、划痕、碎屑、凹陷和其他瑕疵的缺陷。所述密封件分析设备可以是便携式或固定式的，并且可以由包括光学检测设备、激光扫描仪、电话和超声扫描仪的设备组成。所述密封件分析设备还可设置为用于捕获图像和/或视频。所述电气处理电路可将由所述密封件分析设备提供的状态或缺陷的信息与预设标准或预先捕获的所述密封件和/或配合表面的信息进行分析和比较。
在根据本发明形成的另一示例性实施例中，提供了一种用于分析密封件和/或配套硬件的方法。该方法包括以下步骤：提供密封件和/或配套硬件；必要时清洁所述配套硬件；必要时进行视觉检查；提供配置为用于检测不期望的特性(例如，缺陷、与使用寿命或制造召回有关的信息等)的密封件分析设备、例如传感器；提供配置为用于与所述密封件分析设备通信的电气处理电路，所述电气处理电路例如为数字处理器、模拟处理器或配置为用作电气处理电路的任何设备；捕获有关所述密封件和/或所述配套硬件的至少一种不期望的特性；并且将所述至少一种不期望的特性传递到所述电气处理电路。由所述密封件分析设备捕获的所述至少一种不期望的特性可以包括缺陷或状态。所述电气处理电路可配置为用于将所述至少一种不期望的特性与预设标准点(诸如密封件和/或配套硬件的形状、表面颜色或光泽、或缺陷的深度或周长)进行比较。
本发明的优点是改进了用于确定可接受的密封件和/或配合表面的装置和方法。
附图说明
通过参考以下结合附图对本发明的实施例的描述，本发明的上述和其他特征、优点及其实现方式将变得更加显而易见，并且可以更好地理解本发明，在附图中：
图1示出了本发明的密封件分析系统的实施例；
图2示出了密封件分析设备的另一实施例的立体图；以及
图3示出了用于分析密封件和配套硬件的方法的流程图的实施例。
在所有这些视图中，对应的附图标记表示对应的部分。本文阐述的示例说明了本发明的实施方式，并且这些示例不应被视为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
现在参照附图，更具体地参照图1，其示出了用于测量和分析密封件12和配套硬件18的密封件分析系统10。密封件分析系统10总体上包括密封件分析设备14(例如，传感器)和与密封件分析设备14可操作地通信的电气处理电路16(例如，数字处理器、模拟处理器或配置成用作电气处理电路的任何设备)。密封件分析系统10被配置成用于检测密封件12和/或配套硬件18中的不期望的特性12D(如果存在)，并分析密封件12和/或配套硬件18的状态。
密封件12可以呈任何所期望的密封件12的形式，其密封两个或更多个配合表面。例如，密封件12可以呈板式换热器垫片、用于轨道车辆的检修孔(manway)密封件、各种阀门及发动机组件上的垫片、管道系统中的密封件、环形密封件、轴密封件以及用于任何其他期望用途的垫片的形式。密封件12可以由任何期望的材料组成，诸如橡胶材料、塑料材料或用于密封件的其他材料。密封件12可以包括识别信息，识别信息诸如为唯一标识符或任何其他期望的标识符，唯一标识符呈诸如为零件编号、标志之类的识别标签或呈包括字母、形状、线、颜色、条纹、二维(QR)码、数据矩阵、标志、射频识别(RFID)标签的设计的形式。唯一标识符可与有关密封件12的信息相关联，可以在扫描唯一标识符时对该信息进行检索。应当理解，只有正确安装密封件12时，才能读取密封件12的标识符。
密封件12和/或配套硬件18的不期望的特性12D可以呈任何缺陷的形式、诸如为密封件12中的裂纹、划痕、碎屑、膨胀物、凹陷和/或任何其他瑕疵，并且还可以包括识别标签。该缺陷可位于密封件12的表面上，该缺陷可以在密封件12的长度、宽度或深度上延伸，和/或该缺陷可处于密封件12的内部。如图所示，该缺陷在密封件12的表面上，并向密封件12的深度延伸。
配套硬件18的不期望的特性18D可以呈处于配套硬件18表面上和/或主体内的任何缺陷的形式。例如，该缺陷可以呈位于配套硬件18之上和/或内部的裂纹、划痕、碎屑、膨胀物、凹陷和/或任何其他瑕疵的形式。配套硬件18的缺陷可以在配套硬件18的长度、宽度或深度上延伸，和/或该缺陷可向内布置于配套硬件18之内。配套硬件18可以呈任何硬件或该硬件的一部分(密封件配合在该部分上与或密封件密封到该部分)的形式。例如，配套硬件18可以呈板式热交换器、轨道车辆上的检修孔盖、阀门、各种管道系统中的管件、用于门盖的硬件、用于壳体密封件的硬件和/或用于管道连接的硬件的形式。
密封件分析设备14可以通过密封件12的唯一标识符、密封件12的缺陷12D和/或安装到密封件12上的配套硬件18来捕获密封件12的信息或识别密封件12。密封件分析设备14可以呈任何所期望的密封件分析设备的形式、诸如可以拍摄密封件12的照片和/或视频的光学检测设备、激光扫描仪和/或超声扫描仪。密封件分析设备14可以是便携式和/或固定式设备。例如，密封件分析设备14可以呈便携式三维(3D)激光扫描仪14的形式，该激光扫描仪可以扫描整个密封件12或密封件12的各部分，并且可以由操作员现场操作。从而，便携式3D扫描仪14可以捕获密封件12的3D图像和/或密封件12的缺陷12D，和/或配套硬件18的3D图像和/或配套硬件18的缺陷18D。例如，由密封件分析设备14捕获的3D数据可用于创建密封件12和/或密封件12的缺陷12D的3D模型。应当理解，密封件分析设备14也可以呈配备有图像或视频捕获设备以便捕获有关密封件12和/或配套硬件18的数据的电话的形式。
电气处理电路16可操作地耦合于密封件分析设备14。例如，电气处理电路16可以经由有线或无线连接与密封件分析设备14可操作地通信。在所示的本实施例中，密封件分析设备14与电气处理电路16无线通信。电气处理电路16可以呈中央处理单元(CPU)或控制单元的形式，该中央处理单元或控制单元包括用于查看从密封件分析设备14接收的数据的软件。例如，电气处理电路16可以包括必要的软件，以通过将由密封件分析设备14捕获的图像或视频与预设标准进行比较来处理这些图像或视频，以便检测密封件12的状态是否可接受。预设标准可包括关于密封件12的形状、密封件12的颜色或光泽、缺陷12D的深度或缺陷12D在密封件12的表面上的周长的耐受水平。电气处理电路16可以包括特定类型的密封件12和/或配套硬件18的各种预设的可接受或不可接受的状态。电气处理电路16还可以包括有关密封件12的现有或预设信息，诸如密封件12的类型、密封件12的密封件型号、制造日期、安装日期、密封件12的材料、前一个和/或下一个服务间隔、密封件12和/或配套硬件18的先前检查或分析的照片、视频或维修报告，密封件12的更换日期和其他任何期望的信息。电气处理电路16可以处于非现场位置，例如在远程位置。鉴于此，可以将由密封件分析设备14捕获的信息上传到远程数据库，并且随后该信息可通过电气处理电路16由非现场软件程序和/或由非现场人员检查。
现在参照图2，其示出了密封件分析设备18的另一实施例。密封件分析设备18除了包括电气处理电路16以使得电气处理电路16在内部布置于密封件分析设备18之内之外，该密封件分析设备18与密封分析设备14基本相同。因此，无需将信息传递到非现场位置便能够进行密封件12的分析。
现在参照图3，其示出了根据本发明的用于分析密封件12和/或配套硬件18的方法。为了描述的简洁，针对密封件分析设备14讨论了该方法；然而，两个密封件分析设备14、18均可用于实施本发明的方法。在操作中，诸如技术人员的现场操作员可通过移除旧零件并清理密封件12周围的硬件来开始该方法，从而在必要时可以捕获可接受的视觉图像。现场操作员还可以对密封件12、配套硬件18或任何其他相关设备进行视觉检查，以便确保良好的操作顺序并确保正确校准密封件12。例如，密封件12和/或配套硬件18的视觉检查可以包括密封元件12的视觉检查、密封元件12或配套硬件18的接触表面的视觉检查、和/或没有与密封件12附接或没有用密封件12密封的非接触表面以及非密封表面的视觉检查。在执行任意初步步骤之后，非现场或现场操作员随后可执行识别密封件12和/或配套硬件18的步骤。识别密封件12的步骤可以包括将有关密封件的任何期望的信息(例如零件编号、批号、密封件12的应用等)直接输入密封件分析设备14和/或电气处理电路16中。有效地，这一子步骤可以如下完成：将适当的背景信息手动输入到电气处理电路16的软件中，从而使软件了解手头上有哪些密封件12和/或配合硬件18；和/或识别密封件12的应用，以便后续开始分析密封件12和/或配套硬件18。另外，或可选地，识别密封件12和/或配套硬件18的步骤可以包括由现场操作员使用密封件分析设备14来捕获有关密封件12和配套硬件18的信息。例如，密封件分析设备14可以捕获密封件12的呈照片或视频形式的图像，或者扫描密封件12和/或配套硬件18的标识符，以便自动通知电气处理电路16将要被分析的具体密封件12和/或配套硬件18。在识别出密封件12和/或配套硬件18之后，或与此同时，现场操作员可使用密封件分析设备14来收集信息、诸如密封件12、密封件12的密封件缺陷12D和/或配套硬件18的呈照片或视频形式的图像。然后，密封件分析设备14可将捕获的该图像传送到电气处理电路16。之后，电气处理电路16可以基于上述讨论的预先确定的标准来处理信息，从而确定密封件12和/或配套硬件18的状态。在密封件分析设备14用于捕获密封件12和/或配套硬件18的配合表面的3D模型的实施例中，电气处理电路16和/或非现场人员可以分析密封件12的总体形状、密封件12的密封表面以及密封件12和配套硬件18的配合表面之间间隙的存在与否。此外，通过查看电气处理电路16所进行的分析，非现场人员然后可对密封件12和/或配套硬件18是否可接受而进行最终分析以确认其结论。应当理解，非现场人员也可以查看由密封件分析设备14所收集的信息。该方法还可包括对于密封件12和配套硬件18的每个部件和/或对于组件中的多个密封件12和配套硬件18的组合重复上述过程的步骤。该方法可以进一步包括在密封件12和/或配套硬件18的安装期间和/或之后拍摄照片或视频以确认安装和操作过程是否正确的步骤。也可以拍摄已安装的密封件12和/或配套硬件18的照片或视频，然后由电气处理电路16根据已知标准来分析该信息，以确认密封件12的安装是否正确。
尽管已经针对至少一个实施例描述了本发明，但是可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何变型、用途或者改进。此外，本申请旨在涵盖偏离本公开但却属于本发明所属技术领域中的公知常识或惯用手段。

Claims (10)

1.一种密封件分析系统，包括：
密封件分析设备，该密封件分析设备具有多个扫描传感器，所述多个扫描传感器配置为用于测量和分析密封件和配套硬件中的至少一个，所述密封件的表面与所述配套硬件的表面接触，所述多个扫描传感器具有配置为用于捕获所述密封件或配套硬件的照片或视频中的至少一种的光学检测设备、配置为用于捕获所述密封件或配套硬件的三维模型的激光扫描仪、和配置为用于在所述密封件或配套硬件内进行内部扫描的超声扫描仪；以及
电气处理电路，该电气处理电路配置为用于与所述多个扫描传感器可操作地通信；
其中所述电气处理电路配置为通过手动输入的密封件标识符或者通过允许所述电气处理电路通过密封件的由光学检测设备获得的至少一个照片或视频检测密封件标识符来识别密封件，其中密封件标识符与在所述电气处理电路中存储的预设标准相关；
其中所述多个扫描传感器和所述电气处理电路配置为用于检测和分析所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的至少一种不期望的特性，其通过照片或视频、三维模型和内部扫描确定，其中所述不期望的特征位于表面和内部位置中的至少一个上；
其中所述电气处理电路配置为用于将不期望的特性与预设标准进行比较，其中所述预设标准包括关于所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的形状、表面颜色或光泽、外部或内部缺陷深度或缺陷周长的预设的可接受或不可接受的耐受水平；
其中所述电气处理电路包括软件，所述软件配置为对不期望的特性与预设标准进行处理和比较以基于不期望的特性与预设标准的比较来检测密封件的可接受或不可接受的状态。
2.根据权利要求1所述的密封件分析系统，其中，所述不期望的特性包括裂纹、划痕、碎屑、膨胀物、凹陷和外部或内部瑕疵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的密封件分析系统，其中，所述不期望的特性包括条形码、二维码和标志中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的密封件分析系统，其中，所述密封件分析设备是便携式设备或固定式设备。
5.根据权利要求1所述的密封件分析系统，其中，所述电气处理电路经由有线连接或无线连接与所述密封件分析设备可操作地通信。
6.根据权利要求1所述的密封件分析系统，其中，所述电气处理电路与所述密封件分析设备成一体。
7.一种密封件分析设备，包括：
多个扫描传感器，该多个扫描传感器配置为用于测量和分析密封件以及配套硬件，其中所述多个扫描传感器具有配置为用于捕获所述密封件或配套硬件的照片或视频中的至少一种的光学检测设备、配置为用于捕获所述密封件或配套硬件的三维模型的激光扫描仪、和配置为用于在所述密封件或配套硬件内进行内部扫描的超声扫描仪；以及
电气处理电路，该电气处理电路配置为用于与所述多个扫描传感器可操作地通信，所述多个扫描传感器和所述电气处理电路配置为用于检测不期望的特性，其通过照片或视频、三维模型和内部扫描确定，并且用于分析所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的状态；
其中所述电气处理电路配置为通过手动输入的密封件标识符或者通过允许所述电气处理电路通过密封件的至少一个照片或视频检测密封件标识符来识别密封件，其中密封件标识符与在所述电气处理电路中存储的预设标准相关；
其中所述电气处理电路配置为用于将不期望的特性与预设标准进行比较，其中所述预设标准包括关于所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的形状、表面颜色或光泽、外部或内部缺陷深度或缺陷周长的预设的可接受或不可接受的耐受水平，
其中所述电气处理电路包括软件，所述软件配置为对不期望的特性与预设标准进行处理和比较以基于不期望的特性与预设标准的比较来检测密封件的可接受或不可接受的状态。
8.一种用于分析密封件和配套硬件的方法，包括：
提供所述密封件和所述配套硬件，将所述密封件的表面与所述配套硬件的表面配合；
对所述密封件和所述配套硬件进行视觉检查；
提供具有配置为用于捕获信息的光学检测设备、激光扫描仪和超声扫描仪的密封件分析设备；
提供配置为用于与所述密封件分析设备通信的电气处理电路；
通过所述光学检测设备捕获所述密封件的照片或视频中的至少一种；
通过所述激光扫描仪捕获密封件的三维模型；
通过所述超声扫描仪捕获密封件的内部扫描；
通过手动输入的密封件标识符或者通过允许所述电气处理电路通过密封件的由光学检测设备获得的至少一个照片或视频检测密封件标识符来识别密封件，其中密封件标识符与在所述电气处理电路中存储的预设标准相关；
利用所述密封件分析设备捕获有关所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的至少一种不期望的特性，其中所述不期望的特征位于表面和内部位置中的至少一个上；以及
利用电气处理电路将不期望的特性与预设标准进行比较，其中所述预设标准包括关于所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的形状、表面颜色或光泽、外部或内部缺陷深度或缺陷周长的预设的可接受或不可接受的耐受水平；
将有关所述密封件和所述配套硬件中的至少一个的所述至少一种不期望的特性从所述密封件分析设备传递到所述电气处理电路，
其中所述电气处理电路包括软件，所述软件配置为对不期望的特性与预设标准进行处理和比较以基于不期望的特性与预设标准的比较来检测密封件的可接受或不可接受的状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一种不期望的特性是缺陷和状态中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括非现场人员对所述密封件进行分析的步骤。
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