CN112088313A - 经由探头驱动器控制非破坏性检验设备的技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种探头驱动器，该探头驱动器能够具有在管道节段的第一位置处与该管道节段接合的耦接件。该探头驱动器还能够具有输入结构，该输入结构响应于指示该管道节段的第二位置的用户输入而致动。该探头驱动器还能够具有一个或多个定位元件，以响应于用户输入而重新定位管道节段，从而在管道节段的第二位置处与耦接件接合。

Description

经由探头驱动器控制非破坏性检验设备的技术

相关申请的交叉引用

本申请是根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年4月30日向美国专利商标局提交的美国专利申请15/967196号的优先权权益的国际专利申请，该美国专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

背景技术

某些装备和设施，诸如发电装备和设施、石油和天然气装备和设施、飞行器装备和设施、制造装备和设施等，包括多个相互关联的系统和方法。例如，发电厂可包括涡轮机系统以及用于操作和维护涡轮机系统的方法。同样，石油和天然气操作可包括经由管线互连的含碳燃料回收系统和处理装备。类似地，飞行器系统可包括飞行器和可用于保持适航性并且提供维护支持的维护吊架。在装备操作期间，装备可能劣化，遇到不期望的条件，诸如腐蚀、磨损等，从而潜在地影响总体装备有效性。某些检测技术，诸如非破坏性探伤技术或非破坏性检验(NDT)技术，可用于检测不期望的装备状况。改善对NDT设备的控制可能是有益的。

发明内容

在范围上与最初受权利要求书保护的公开内容相称的某些实施方案概述如下。这些实施方案不旨在限制受权利要求书保护的本公开的范围，这些实施方案仅旨在提供本公开的可能形式的简要概述。实际上，全部公开内容可涵盖可与下文所述实施方案类似或不同的多种形式。

本文所述的技术提供了可用于控制某些NDT设备的多种手势，诸如基于触摸的手势。

在第一实施方案中，非破坏性检验(NDT)系统可包括收集与周围环境相关的数据的传感器、耦接到传感器的管道节段、以及被配置为显示来自传感器的数据的屏幕。NDT系统还可包括探头驱动器，该探头驱动器具有输入结构和定位元件以定位管道节段，其中该输入结构可响应于用户输入而致动，并且其中在致动时，该输入结构可生成指示管道节段的定位的信号。NDT系统还可包括处理器，该处理器接收指示管道节段的位置的信号，并且控制探头驱动器的一个或多个操作以操作定位元件，从而将管道节段在该位置定向。

在第二实施方案中，探头驱动器可包括在管道节段的第一位置处与管道节段接合的耦接件，以及响应于指示管道节段的第二位置的用户输入而致动的输入结构。探头驱动器还可以包括一个或多个定位元件，以响应于用户输入来重新定位管道节段，从而在管道节段的第二位置处与耦接件接合。

在第三实施方案中，一种方法涉及基于用户输入经由探头驱动器接收定位指令的指示，其中该定位指令可对应于在检查期间定位管道节段的方向。该方法还可以涉及响应于定位指令，经由探头驱动器改变探头驱动器的一个或多个操作，其中探头驱动器的一个或多个操作的改变定位管道节段。

附图说明

当参考附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中类似的字符表示类似的部件，

其中：

图1为根据实施方案的带有探头驱动器的管道镜的前视图；

图2为根据实施方案的图1的管道镜和图1的探头驱动器的透视图；

图3为根据实施方案的图1的探头驱动器的实施方案的剖视图；并且

图4为根据实施方案的图1的探头驱动器的第二实施方案的剖视图。

具体实施方式

本文所公开的主题的实施方案整体涉及非破坏性检验(NDT)系统和设备，可用于检查多种装备和设施(例如，工业装备和设施、发电装备和设施以及飞行器装备和设施)。NDT系统和设备可用于通过收集装备和设施以及装备和设施内部的图像和数据来检查装备和设施。因此，本发明所公开的主题的某些实施方案可涉及用于控制与NDT系统和设备相关联的成像设备的移动的探头驱动器。具体地讲，本发明所公开的主题的一些实施方案可利用探头驱动器基于探头驱动器的操作来控制例如NDT设备的成像设备回缩和/或插入到资产中。在某些实施方案中，与NDT系统或设备相关联的触摸屏上的按钮、操纵杆和/或相对控制手势可用于控制成像设备在资产中的定位(例如，用于将成像设备从第一位置移动到第二位置)。其他实施方案在本发明所公开的主题的范围内。

下文将描述一个或多个具体实施方案。为了努力提供这些实施方案的简明描述，在说明书中可能不会描述实际实施方式的所有特征。在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商务相关的约束条件，这些约束条件可因实施方式而异。此外，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是仍然可以是对于受益于本公开的普通技术人员的设计、加工和制造的常规任务。

非破坏性检验(NDT)设备和系统可用于检查各种装备和设施，诸如发电装备和设施、石油和天然气装备和设施、飞行器装备和设施以及制造装备和设施，而不破坏被检查的系统和/或设备。NDT设备和系统有时包括可插入装备和设施中或周围的各种位置中的测量设备(例如，传感器)和相机。测量设备和相机远程耦接到操作者可用于查看由测量设备和相机采集的数据以及控制测量设备和相机的其他设备。

因此，探头驱动器可包括物理操纵杆、虚拟操纵杆、控制板或它们的组合，该物理操纵杆、虚拟操纵杆、控制板或它们的组合使操作者在检查期间控制或以其他方式定位传感器(例如，测量设备和/或相机传感器)。为了改进定位传感器的技术，操作者可以使用探头驱动器对传感器进行插入、移除、重新定位等操作以执行检查。另外，当操作者对资产内部的传感器定位的控制改善时，可提高检查的准确性。因此，加强对传感器位置的控制的探头驱动器可通过促进操作者检查不同被检查资产上的相同位置的能力的提高来改善检查的准确性，从而通过改善检查一致性来改善检查质量。

在一个实施方案中，操作者可以结合视频管道镜的菜单驱动检查(MDI)操作探头驱动器。MDI可以提供具有不同细节的指令，以引导操作者进行整个检查。MDI可以提供指令以引导操作者定位传感器。例如，MDI可提供指令，这些指令指示将传感器插入资产的长度或将传感器在资产中定向的旋转角度。使用MDI与探头驱动器的配合可以提高操作者、资产、检查等之间的检查一致性。使用MDI与探头驱动器的配合还可以缩短操作者的培训时间。MDI引导操作者进行所有的检查步骤，使得在检查方面具有较短培训时间的操作者正确地执行检查。

探头驱动器的另一个方面是操作者可以用一只手通过操纵杆、控制板、按钮等来操作探头驱动器。用一只手操作探头驱动器改善了定位技术，因为操作者能够用另一只手握持手持式视频管道镜。在将传感器定位在资产中的整个过程中握持手持式视频管道镜可提高操作者根据需要放置传感器的能力，因为操作者现在能够在定位传感器时接收关于传感器位置的反馈。

考虑到上述内容，图1为NDT设备10(管道镜14)的实施方案的前视图。管道镜14可具有一个或多个处理器16和存储器18，并且可用于检查例如涡轮机械、集装箱、脉管、压缩机、泵、涡轮膨胀机、风力涡轮机、水力涡轮机、工业装备、住宅装备等。如图所示，管道镜14可通信地耦接到也具有一个或多个处理器32和存储器34的移动设备30。移动设备30可包括例如平板电脑、蜂窝电话(例如，智能电话)、笔记本电脑、膝上型电脑或任何其他移动计算设备。因此，在一个实施方案中，移动设备30可为上文提及的可购自General Electric Co.(Schenectady，New York)并且提供触摸屏输入的平板电脑。移动设备30可通过多种无线或有线管道通信地耦接到管道镜14。例如，无线管道可包括WiFi(例如，国际电气和电子工程师协会[IEEE]802.11X)、蜂窝管道(例如，高速分组接入[HSPA]、HSPA+、长期演进[LTE]、WiMax)、近场通信(NFC)、蓝牙、个人局域网(PAN)等。无线管道可使用多种通信协议，诸如TCP/IP、UDP、SCTP、套接字层等。在某些实施方案中，无线管道或有线管道可包括安全层，诸如安全套接字层(SSL)、虚拟专用网络(VPN)层、加密层、质询密钥认证层、令牌认证层等。有线管道可包括专有布线、RJ45布线、同轴线缆、光纤线缆等。

除此之外或另选地，移动设备30可通过云36通信地耦接到管道镜14。实际上，移动设备30可使用云36计算和通信技术(例如，云计算网络)，包括但不限于HTTP、HTTPS、TCP/IP、面向服务的架构(SOA)协议(例如，简单对象访问协议[SOAP]、web服务描述语言(WSDL))，以与来自任何地理位置(包括远离要进行检查的物理位置的地理位置)的NDT检测设备进行交互。此外，在一些实施方案中，移动设备30可提供“热点”功能，其中移动设备30可提供适于将管道镜14连接到云36中的其他系统的无线接入点(WAP)功能。

管道镜14可由位于检查位点和/或远程位置处的各种操作者控制。例如，管道镜操作者可在一个位置处物理地操纵管道镜14，而移动设备操作者可使用移动设备30通过遥控技术在第二位置处与管道镜14进行交互并且物理地操纵该管道镜。第二位置可与第一位置相邻或者在地理上远离第一位置。另外，操作者可通过使用移动设备30、管道镜14和/或经由云36通信地耦接的设备，通过技术诸如基于IP的语音传输(VOIP)、虚拟白板、文本消息等彼此通信。

在本实施方案中，操作者可使用相对控制手势(例如，触摸手势)来控制管道镜14的传感器的位置。相对控制手势可单独使用或者可与源自其他控制设备(例如，物理操纵设备，诸如物理操纵杆、一个或多个按钮、物理控制板等)的输入组合来定位传感器。另外，相对控制手势可与来自其他外部系统(诸如第二NDT系统、膝上型电脑、蜂窝电话、平板电脑等)的控制输入进行组合。操作者可在通过管道镜14上的输入进行检查期间控制管道镜14的传感器的位置。这些输入可将传感器的位置控制到特定角度。即，操作者可将传感器的管材手动插入、移除、扭转等，以在超出管道镜14上的输入的能力时另外定位管道镜的传感器。例如，资产上的感兴趣结构可位于传感器的可观察范围之外，使操作者可将管道镜14手动定位或定向以使传感器进入结构的可观察范围内。

考虑到上述内容，在检查期间，管道镜14可向连接到云36或云36内部的任何数量的设备提供数据。如上所述，移动设备30可用于从管道镜14接收数据，以远程控制管道镜14或它们的组合。例如，可将多种数据从管道镜14传输到移动设备30，包括但不限于图像、视频和传感器测量结果，诸如温度、压力、流量、间隙(例如，静止部件和旋转部件之间的测量结果)和距离测量。同样，移动设备30可将控制指令(例如，相对控制手势)、重新编程指令、配置指令等传送到管道镜14。

如图所示，管道镜14包括适于插入到各种位置，诸如涡轮机械内部、装备、管、管道、水下位置、弯部、弯曲部、飞行器系统内部或外部等中的插入管136。插入管136可包括头部端部节段138、关节运动节段140和管道节段142。在所描绘的实施方案中，头部端部节段138可包括相机144、一个或多个灯146(例如，LED)和一个或多个传感器148。一般来讲，头部端部节段138可包括收集关于周围环境的数据的一个或多个传感器(例如，相机144、传感器148等)。如上所述，管道镜14的相机144可提供适于检查的图像和视频。当头部端部节段138设置在光线昏暗或无光的位置时，灯146可用于提供照明。

在使用期间，关节运动节段140可例如由移动设备30和/或来自管道镜14的控制输入(例如，相对控制手势)来控制。具体地讲，可使用一组相对控制手势来控制关节运动节段140。关节运动节段140可在各种维度上转向或“弯曲”，并且可使用气动转向(即，一个或多个气压缸)、机械马达和线材或它们的组合来调整头部端部节段138的取向。例如，关节运动节段140可使得头部端部节段138能够在所描绘的XYZ轴线150的X-Y平面、X-Z平面和/或Y-Z平面中移动。实际上，相对控制手势可用于执行适于将头部端部节段138设置成各种角度诸如所描绘的角度α的控制动作。这样，头部端部节段138可被定位成目视检查期望的位置。相机144然后可捕获例如视频152和/或静止图像，该视频和/或静止图像可显示在管道镜14的屏幕154和移动设备30的屏幕156中，并且可由管道镜14和/或移动设备30记录。在所描绘的实施方案中，屏幕154和屏幕156可以是使用电容技术、电阻技术、红外网格技术等来检测触笔和/或一个或多个人的手指的触摸的多点触摸式触摸屏。除此之外或另选地，图像和视频152可被传输到云36中。

包括但不限于传感器148数据的其他数据可另外由管道镜14传送和/或记录。传感器148数据可包括温度数据、距离数据、间隙数据(例如，旋转分量和静止分量之间的距离)、流量数据等。在某些实施方案中，管道镜14可包括多个更换尖端158。例如，更换尖端158可包括取回尖端，诸如勒除器、磁性尖端、夹持器尖端等。更换尖端158可另外包括清洁和阻塞物移除工具，诸如钢丝刷、钢丝切割器等。更换尖端158可另外包括具有不同光学特性，诸如焦距、立体视图、三维(3D)相位视图、阴影视图等的尖端。除此之外或另选地，头部端部节段138可包括可移除的和可更换的头部端部节段138。因此，可以提供多种直径的多个头部端部节段138，并且插入管136可设置在具有约1毫米至10毫米或更大的开口的多个位置。实际上，可检查各种各样的装备和设施，并且可通过移动设备30和/或云36共享数据。

在管道镜14的使用期间，操作者可将管道节段142插入、回缩以及/或者以其他方式定位在资产(例如，待检查的装备或设施)中。在一些实施方案中，将探头驱动器162耦接到管道节段142可通过提高对管道节段142在资产中的定位的控制来提高资产检查的准确性。此外，通过结合探头驱动器162使用提供给操作者的指令(如，书面指令、经由MDI提供的指令)，可以提高检查的准确性。例如，MDI可以指示操作者将管道节段142插入资产中10英尺，并且通过使用探头驱动器162，操作者可以将管道节段142插入资产中，并且当管道节段142在资产中10英尺时，操作者可以接收来自探头驱动器162的反馈。

一旦操作者根据MDI的指示定位以及/或者根据需要定位管道节段142、关节运动节段140和头部端部节段138，操作者就可以操作管道镜14和/或移动设备30以采集资产的图像或视频。为此，操作者可致动管道镜14和/或移动设备30上的按钮和/或用户输入元件。响应于该致动，按钮和/或用户输入元件可生成指示采集图像或视频的请求的信号。管道镜14和/或移动设备30可接收指示采集图像或视频的请求的信号，并且可传输控制信号以操作相机144。一旦相机144采集图像或视频，管道镜14和/或移动设备30就可以接收对应于所采集的图像或视频的数据并且可将该数据存储在存储器18或存储器34中，可经由处理器16或处理器32处理图像，处理器16或处理器32可接收数据并且经由屏幕154或屏幕156将数据显示为图像或视频，等等。此外，所采集的图像或视频可以保存在详细描述MDI的结果的报告中。

管道镜14和/或移动设备30可包括“生成报告”按钮，以生成上述报告。当被激活时，“生成报告”按钮可生成用于报告的外壳文档，该外壳文档包括通过MDI和所有图像收集的信息以及操作者可在资产的整个MDI中输入管道镜14和/或移动设备30的任何附带数据(例如，书面说明、言语观察或注释、标记图像，以便对资产的一部分的健康状态进行附加的调查)。在一些实施方案中，外壳文档还包括指向包括视频和任何附带数据的存储库的链接(例如，超链接)。另选地或除此之外，外壳文档可包括图像和/或视频以及在MDI期间收集的任何附带数据。类似地，外壳文档可包括记录的语音注释或指向包含记录的语音注释的储存库的链接。当操作者对报告的外壳文档满意时，操作者可以将外壳文档作为MDI的报告保存在期望的存储器位置(例如，存储器34、存储器18、图1中未示出的云连接设备和/或云36)中。需注意，操作者可将外壳文档更改为操作者期望的详细或概述的报告。基于所生成的报告，操作者可出于决策目的而传输报告，例如以调整或更换所检查资产的各种部件。作为检查的汇总，报告可用于将从检查中产生的结论与其他检查的其他报告进行比较。因此，这些报告可用于在检查迭代之间比较检查结论，以及用于做出维护和/或商业决策。

这样，使探头驱动器162耦接到管道镜14可以改善MDI的实例之间的检查并且改善检查的可重复性。此外，改善检查可重复性还可以改善对检查报告的分析。当执行检查的操作者在检查期间对定位管道镜14具有改进的控制时，详细记录检查结果的检查报告也可能会有所改善，因为检查报告中所包括的检查图像、视频和/或附带数据的一致性可能有所改善，从而有利于检查报告的准确查看(例如，当图像具有示出资产的相同视图的精确相同位置时，出于装备检查的目的，查看两个不同资产的两个图像可能比查看资产的不同视图的两个图像更容易)。

为了帮助详细说明探头驱动器162，图2为通信地耦接到移动设备30和云36的管道镜14的实施方案的透视图。如前所述，管道镜14可包括屏幕154、视频152，并且可耦接到管道镜14的管道节段142、头部端部节段138和关节运动节段140。管道镜14可具有用于控制头部端部节段138和/或关节运动节段140的位置的用户输入164。管道节段142可以耦接到探头驱动器162。操作者可以使用探头驱动器162使管道节段142的位置发生改变。探头驱动器162可包括一个或多个马达、一个或多个功率源(例如，锂离子电池、可再充电电池、直流电源有线电源连接)以及一个或多个驱动轮，所有这些都可以操作以通过探头驱动器162为管道节段142供电、对其进行定位和/或驱动，如在与图3和图4相关联的讨论中详细描述的。探头驱动器162可以响应于经由用户输入166接收的定位指令而改变穿过这些定位元件的管道节段142的位置。需注意，尽管示出为包括在探头驱动器162上，但用于控制探头驱动器162的用户输入166可以类似于用户输入164包括在管道镜14和/或移动设备30上。

探头驱动器162可以接收定位指令，以经由用户输入166的致动回缩或延伸管道节段142。用户输入166可以是各种输入结构，包括操纵杆、数字板、控制板、3D空间鼠标(例如，有利于在3D平面内而不是显示器的2D平面内导航和选择的计算机鼠标)和/或一个或多个按钮。除此之外或另选地，探头驱动器162可以响应于以言语方式(如，来自操作者的言语命令)接收的定位指令而操作。在这些实施方案中，管道镜14、移动设备30可以接收(例如，操作者说出的)言语定位指令并且可以传输控制信号(例如，无线控制信号、经由物理通信耦接件传输的控制信号)以响应于言语定位指令来操作探头驱动器162，或者探头驱动器162可以从操作者接收言语定位指令，并且可以响应于这些言语定位指令来操作以延伸或回缩管道节段142。在一些实施方案中，除了管道节段142的回缩(例如，在回缩方向上移动或定位管道节段)和延伸(例如，在延伸方向上移动管道节段)之外，用户输入166还可以控制管道节段142的旋转(例如，在沿旋转方向上移动或定位管道节段142，旋转管道节段142，围绕与轴线相关联的圆周将管道节段142从第一位置旋转到第二位置)，如下文将描述的。需注意，为了控制探头驱动器162而实现的特定用户输入166可基于探头驱动器162的最终应用(例如，如果在检测期间资产类似于3D平面，则可以使用3D空间鼠标来检测特定资产)。

在一些实施方案中，操作者可以通过探头驱动器162上的控制板、管道镜14和/或移动设备30使用触觉输入作为定位指令。例如，通过在控制板上“放大”来将管道节段142插入到资产中的双指触摸(例如，操作者使用与控制板接触的两个手指，其中这两个手指从相同起始点开始“放大”并且从起点向外在相反方向上拖动)。此外，操作者可通过在控制板上“缩小”(例如，两个手指开始时在控制板上分开然后被拉动靠近相同的终点)来从资产移除管道节段142，并且/或者操作者可通过在控制板上“触摸和旋转”来旋转管道节段142(例如，操作者的两个手指与控制板接触并且在与控制板保持接触时向左或向右旋转，从而模仿管道节段142的旋转，该旋转被转换成管道节段142的实际旋转)。这样，可以对多种触摸手势进行编程以对应于多种管道镜14功能和/或探头驱动器162功能。需注意，虽然在本公开中详细描述了特定运动，但是控制板上的任何有效触觉输入和/或手指运动都可以用于将定位指令传送到探头驱动器162。

探头驱动器162可通过云36通信地耦接到管道镜14，如前所述。虽然探头驱动器162可通过云36通信地耦接到多种设备，然而为了便于讨论，将详细阐述管道镜14和探头驱动器162的关系。

如果探头驱动器162通信地耦接到管道镜14和/或通过云36连接的附加设备，则可以操作指示器168以指示活动或成功的耦接。如果通过云36的通信耦接成功，则处理器16可有利于操作指示器168。除此之外或另选地，探头驱动器162可经由蓝牙连接通信地耦接到管道镜14，其中指示器168可操作以指示元件之间成功的蓝牙连接。管道镜14可以通过通信耦接从探头驱动器162接收图像、视频和/或其他传感器读数(例如，测量结果、感测参数)。探头驱动器162和管道镜14之间的通信耦接还可以有利于将反馈从探头驱动器162传输到管道镜14。另外，探头驱动器162可包括指示器170，该指示器指示探头驱动器162的电源状态。这样，如果探头驱动器162通电，则指示器170可具有第一操作，如果探头驱动器162正在充电以及/或者耦接到充电功率源，则该指示器可具有第二操作，如果探头驱动器162处于低功率(例如，以指示更换电池，指示充电)，则该指示器可具有第三操作，等等。在一些实施方案中，探头驱动器162可包括电源输入172，以有利于为可充电电池充电，以及/或者有利于输入外部电连接，以便为探头驱动器162供电。

在一些实施方案中，探头驱动器162可通过分叉(pronged)通信耦接连接件物理地耦接到管道镜14。分叉通信耦接连接件可用于在操作期间将探头驱动器162支承到管道镜14。可存在一些实施方案，其中需要附加的物理支承以改善探头驱动器162和管道镜14之间的物理耦接。分叉通信耦接连接件可看起来类似于到电源插座的电连接件，其中探头驱动器162可以与将电连接件插入到电源插座中相同的方式插入到管道镜14中-然而，分叉通信耦接连接件可使得电力和/或数据信号在管道镜14和探头驱动器162之间传输(例如，对比到电源插座的电连接如何使得电力通过该连接件传输)。除此之外或另选地，在一些实施方案中，探头驱动器162可通过多种方法物理地耦接到管道镜14的管道节段142，包括通过蛤壳式(clamshell)耦接件(例如，铰接在第一侧面上并且能够围绕铰链打开)、牵拉式(pullthrough)耦接件(例如，其中管道节段142、头部端部节段138和关节运动节段140的一部分可被牵拉穿过探头驱动器162以准备探头驱动器162的操作)等等。

在操作期间，探头驱动器162可以定位管道镜14的管道节段142。探头驱动器162可以(例如，通过包括在探头驱动器162中的反馈机构经由通信耦接件向管道镜14)提供反馈，使得反馈可以帮助操作者操作探头驱动器162。可响应于管道节段142的相对位置、头部端部节段138的位置等来提供反馈。除此之外或另选地，可响应于施加在管道节段142上的应变而提供反馈。当探头驱动器162操作来延伸或回缩管道节段142时，阻塞物、障碍物和/或堵塞物可以使定位(例如，延伸、回缩)受阻。探头驱动器162可以响应于定位受阻而传输振动、听觉和/或视觉指示。

管道镜14的处理器16、移动设备30的处理器32等可以在探头驱动器162的操作期间以限定的时间间隔(例如，被编程到管道镜14中，以便处理器以限定的时间间隔采样)从探头驱动器162的传感器接收电流测量结果，如本文将描述的。在接收电流测量结果时，处理器16或处理器32可将电流测量结果与期望的电流测量结果的限定阈值进行比较。响应于电流测量结果超出限定阈值，处理器16或处理器32可以操作探头驱动器162的反馈元件以向操作者递送反馈。例如，处理器16或处理器32可以经由通信信道将控制信号传输到探头驱动器162，使得探头驱动器162的振动马达提示操作者定位受阻。这样，可以基于当前测量结果从探头驱动器162、管道镜14和/或移动设备30经由振动马达向操作者提供触觉反馈、经由音频输出提供音频反馈并且/或者经由视觉指示器(例如，显示器、屏幕、屏幕154上的视觉反馈、光指示器、类似于指示器170或指示器168的指示器)提供视觉反馈。需注意，虽然处理器16的许多功能可以由处理器32或由通过云36耦接的适当处理器执行，但是为了便于讨论，本公开中将集中讨论处理器16与探头驱动器162的关系。

图3为探头驱动器162的剖视图，并且示出探头驱动器162的定位管道节段142的机构。探头驱动器162响应于通过用户输入166接收的一个或多个定位指令来定位管道节段142。在探头驱动器162接收定位指令时，探头驱动器162可操作从动轮176以将管道节段142延伸和/或回缩到资产内或资产外。驱动器马达178操作从动轮176(例如，马达驱动轮旋转或转动)。电池180和/或电耦接到驱动器马达178的另一个功率源致使驱动器马达178操作从动轮176。为了控制管道节段142的位置，从而执行来自操作者的定位指令，探头驱动器162可以使驱动器马达178正向和/或反向操作，以控制从动轮176旋转的方向(例如，逆时针、顺时针)。

在一些实施方案中，探头驱动器162可以定位管道镜14的多种管道直径。通过弹簧支承表面182可能实现探头驱动器162的应用灵活性，以使从动轮176接触多种管道节段142直径。弹簧支承表面182使用弹簧力使从动轮176压靠管道节段142，从而使探头驱动器162适应和/或配合管道节段142的一系列直径。例如，具有弹簧支承表面182的探头驱动器162可以配合约3.9mm至约8.4mm直径的管道节段142。

探头驱动器162可具有不同的操作模式。探头驱动器162可具有全手动操作模式。在全手动操作模式下，探头驱动器162可以经由用户输入166接收定位指令。探头驱动器162可具有半自动操作模式。在半自动操作模式下，除了MDI之外，探头驱动器162还可以经由用户输入166接收定位指令。例如，作为MDI的一部分，可以经由MDI引导操作者执行第一步骤，并且可以经由MDI指示探头驱动器162执行定位指令以执行第二步骤。作为第二实例，MDI可以(例如，通过屏幕154上的视觉指示)指示操作者拍摄脉管外部的照片并且将探头驱动器162固定到脉管外部。当操作者完成MDI的指令时，MDI可以继续(例如，经由控制信号)指示探头驱动器162将管道节段142插入脉管一定距离(例如，进入脉管三英尺)，并且在探头驱动器162执行这些指令时，MDI可以向操作者提供要遵循的第二组指令。

除了全手动操作模式和半自动操作模式之外，探头驱动器162还可以具有脱离接合的操作模式。在检查期间，管道节段142可能必须比探头驱动器162能够达到的速度更快的速度从资产移除，或者操作者可以确定在没有探头驱动器162的情况下驱动或定位管道节段142(例如，覆写探头驱动器162全手动操作模式)。对于这些情况，探头驱动器162可进入脱离接合的操作模式，其中弹簧支承表面182可回缩或脱离接合，并且可通过操作者的物理运动将管道节段142从资产移除或插入资产中。另外，操作者可以使用脱离接合的操作模式将管道节段142插入探头驱动器162或从中移除。

为了将探头驱动器162插入管道节段142以及/或者从中移除，可以将弹簧支承表面182置于脱离接合的操作模式。一旦脱离接合，弹簧支承表面182和从动轮176就可以使管道节段142由操作者沿轴线184自由地(例如，弹簧支承表面182不会阻碍移动)移除或插入。需注意，管道节段142沿轴线184的方向插入探头驱动器162中和/或插入资产内，并且与轴线184的方向相反地从探头驱动器162和/或从资产移除。

在一些实施方案中，可以存在不同的模式以使管道节段142被探头驱动器162夹持，而不是将管道节段142插入探头驱动器162或从中移除，探头驱动器162围绕管道节段142的圆周被夹持，其中操作者在夹持之前可以不将探头驱动器162置于脱离接合的操作模式。未描述的附加的实施方案可应用于将管道节段142与探头驱动器162耦接、接合和/或关联，只要探头驱动器162能够在耦接之后将管道节段142从资产移除以及/或者插入其中即可。

在管道节段142的整个定位和/或探头驱动器162的各种操作模式中，探头驱动器162可以向管道镜14的处理器16传输测量结果的指示并且/或者可以传输关于探头驱动器162已经延伸管道镜14的管道节段142多远的测量结果。在一些实施方案中，光学传感器测量管道节段142的延伸长度(例如，感测管道节段142的穿过探头驱动器162的量)。图4示出了带有光学传感器的探头驱动器162，该光学传感器可用于测量管道节段142的延伸长度。

图4为探头驱动器162的实施方案的剖视图。探头驱动器162可包括光学传感器186、从动轮176、驱动器马达178、电池180和外部壳体190内部的旋转机构188。如前所述，光学传感器186可用于测量管道节段142的延伸长度。测量结果(例如，感测参数)可通过通信耦接件经由探头驱动器162从光学传感器186传输到管道镜14。管道镜14的处理器16可以从探头驱动器162接收测量结果，并且将测量结果显示在屏幕154上。在一些实施方案中，管道镜14的处理器16可执行计算并且/或者可以其他方式将来自光学传感器186的测量结果处理成期望的测量结果。除此之外或另选地，处理器16可将测量结果和/或期望的测量结果存储到存储器18中。尽管未示出，但探头驱动器162可以包括附加的传感器，如电流传感器、电压传感器和/或温度传感器，以向操作者提供足够的测量结果来操作探头驱动器162。

如图所示，电池180为驱动器马达178提供动力以驱动内部壳体192内部的从动轮176。驱动器马达178可通过与蜗轮193形成的耦接件使从动轮176旋转，使得从动轮176的旋转位置可在旋转完成之后被锁定就位或固定。

在一些实施方案中，探头驱动器162可以具有电池180、驱动器马达178和从动轮176中的一个或多个附加的电池、驱动器马达和从动轮，以提供对管道节段142的位置的附加控制。在一个实施方案中，探头驱动器162可具有三个电池180、三个驱动器马达178和围绕探头驱动器162的内部壳体192等距分布的三个从动轮176。无论电池180、驱动器马达178和从动轮176的数量如何，在一些实施方案中，探头驱动器162可包括旋转机构188。

旋转机构188可耦接在外部壳体190和内部壳体192之间。旋转机构188可包括棱纹表面194、旋转齿轮196和驱动器马达198。驱动器马达198可操作以使旋转齿轮196逆时针或顺时针旋转，从而驱动棱纹表面194顺时针或逆时针旋转。棱纹表面194耦接到通过棱纹表面194的旋转而旋转的内部壳体。因此，驱动器马达198可操作以通过引起棱纹表面194的旋转来旋转内部壳体192。内部壳体192的旋转引起管道节段142的旋转，从而在检查期间提供对管道镜14的附加控制(例如，其中管道节段142的旋转引起管道节段142围绕与轴线184相关联的圆周从第一位置旋转到第二位置，或者从参考位置旋转到目标位置)。探头驱动器162可以响应于来自处理器16的控制信号以特定方式操作旋转机构188，其中控制信号可以响应于定位指令而被传输。例如，响应于经由用户输入166接收旋转的定位指令，处理器16可通过控制信号启用旋转机构188以启用旋转机构188的马达。因此，响应于来自处理器16的控制信号，探头驱动器162可以操作驱动器马达198(例如，操作者经由用户输入166指示探头驱动器162旋转管道节段142)，随后改变探头驱动器162的一个或多个操作(例如，驱动器马达198断电，并且在控制信号之后，驱动器马达198通电)。

此外，探头驱动器162的旋转机构188可包括类似于光学传感器186的附加光学传感器，以及/或者负责测量内部壳体192与起始位置(例如，参考点、参考位置)相比的旋转位置的一个或多个附加传感器。此外，如果内部壳体的完全旋转导致管道节段142或管道镜14的相关部分中的扭转和/或打结，则探头驱动器162控件可以被设计成不导致内部壳体192的完全旋转(例如，对于360°旋转，从起始位置返回到起始位置的旋转)。还需注意，在一些实施方案中，导致或不导致完全旋转可以是经由用户输入164指定并且存储在存储器18中的设置。

虽然旋转齿轮196被描绘为类似于斜齿轮设计和/或正齿轮设计(例如，斜齿轮设计与正齿轮设计之间的差异为齿轮的齿的角度，其中正齿轮齿被设定为0°角，而斜齿轮未被设定为0°角)，类似于蜗轮193，转向齿轮196和棱纹表面194可为齿条和小齿轮设计并且/或者可为蜗轮设计。需注意，转动齿轮196和棱纹表面194的具体设计取决于探头驱动器162的使用和环境(例如，在某些情况下，采用蜗轮设计是有利的)。在一些实施方案中，驱动器马达198可实现类似于蜗轮193的蜗轮，以锁定旋转位置。

探头驱动器162的外部壳体190可以耦接到缓冲器204和附接螺纹200。附接螺纹200和缓冲器204两者为探头驱动器162的变型形式的示例，以使探头驱动器162适用于多种应用和检测。缓冲器204可用于保护探头驱动器162不被使用(例如，掉落、苛刻的化学环境)，同时附接螺纹200可使探头驱动器162在检查期间固定到资产。在这些应用中，探头驱动器162可经由附接螺纹200固定到资产。一旦附接螺纹200经由与连接件202断开连接而从外部壳体190移除，连接件202就可以使不同于附接螺纹200的附加的附接螺纹的附接件耦接到外部壳体190。

附接螺纹200的实施方案可以使用Stewart-Gough平台，以通过将探头驱动器162的位置相对于资产的表面(如，脉管壁)定向来对管道节段142的插入定向。Stewart-Gough平台可使用成对附接到平台周围彼此约等距的三个点的致动器(例如，液压插孔、电致动器)，这些致动器越过附加平台上的三个点中的相邻点。通过改变探头驱动器162相对于资产表面的取向，致动器可以使探头驱动器162和管道节段142沿六个自由度定向。使探头驱动器162和管道节段142沿附加的轴线和/或角度定向的能力进一步改善了对检查的控制，从而改善了检查和检查的可重复性。与用于控制探头驱动器162的操作来改变管道节段142的位置的定位指令类似，用户输入166和/或164可用于传送定位指令以沿附加的轴线和/或角度定位探头驱动器162。例如，在一些资产中，当探头驱动器162和管道节段142经由附接螺纹200的Stewart-Gough Platform实施方案以特定角度定向时，可接近检测点。

本公开的技术效果可包括控制用于检查装备和设施的非破坏性检验(NDT)设备。具体地讲，本发明所公开的实施方案包括使用探头驱动器来控制特定NDT设备的管道节段，以在检查期间将对NDT设备的控制延伸到铰接节段和头部端部节段之外。探头驱动器可被分配各种控制动作以用于控制NDT设备的管道节段的取向和/或移动，并且以此方式控制NDT设备的取向和/或移动。操作者可使用探头驱动器插入或移除NDT设备的管道节段，以测量穿过探头驱动器的光学传感器的距离。应当注意，本说明书中描述的实施方案可具有其他技术效果并且可解决其他技术问题。

就权利要求书参考多个要素叙述短语“...中的至少一个”而言，这旨在表示所列出的要素中的至少一个或多个要素，并且不限于每个要素中的至少一个要素。例如，“要素A、要素B和要素C中的至少一者”旨在指示单独的要素A、或单独的要素B、或单独的要素C、或它们的任何组合。“要素A、要素B和要素C中的至少一者”不旨在限于要素A中的至少一者、要素B中的至少一者和要素C中的至少一者。

当介绍各种实施方案的要素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示存在要素中的一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的并且意旨除所列要素外还可以有附加要素。

该书面描述使用示例来公开实施方案，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践实施方案，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。实施方案的可取得专利权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的字面语言无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在落入权利要求的范围内。

本文所述的主题可在模拟电子电路、数字电子电路和/或计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构装置和其结构等同物)或它们的组合中实现。本文所述的主题可被实现为一个或多个计算机程序产品，诸如有形地体现在信息载体中(例如，体现在机器可读存储设备中)、或体现在传播的信号中，以用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机或多台计算机)执行或控制该数据处理设备的操作的一个或多个计算机程序。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)编写，并且它可以任何形式部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程或适用于计算环境中的其他单元部署。计算机程序不一定对应于文件。程序可存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中，存储在专用于所考虑的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可被部署成在一台计算机上或在多台计算机上执行，该多台计算机位于一个站点处或跨多个站点分布并且由通信网络互连。

本说明书中所述的过程和逻辑流程，包括本文所述主题的方法步骤，可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行本文所述主题的功能。该过程和逻辑流程还可由专用逻辑电路(例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行，并且本文所述主题的装置可被实现为专用逻辑电路(例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))。

以举例的方式，适于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及一个或多个用于存储指令和数据的存储器设备。一般来说，计算机还将包括一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或可操作地耦接以从一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)接收数据或者/并且将数据传送至一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)。适于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存存储器设备)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如，CD和DVD盘)。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，本文的主题可在具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监测器)以及键盘和指向设备(例如，鼠标或跟踪球)的计算机上实现，用户可通过该键盘和指向设备向计算机提供输入。还可使用其他种类的设备来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可为任何形式的感官反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。

本文所述的技术可使用一个或多个模块来实现。如本文所用，术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或它们的各种组合。然而，在最低程度上，模块不应被解释为未在硬件、固件上实现或记录在非暂态处理器可读存储介质上的软件(即，模块本身不为软件)。实际上，“模块”将被解释为始终包括至少一些物理的非暂态硬件，诸如处理器或计算机的一部分。两个不同的模块可共享相同的物理硬件(例如，两个不同的模块可使用相同的处理器和网络接口)。本文所述的模块可被组合、集成、分开和/或复制以支持各种应用。另外，代替在特定模块处执行的功能或除在特定模块处执行的功能之外，本文描述为在特定模块处执行的功能可在一个或多个其他模块处和/或由一个或多个其他设备执行。此外，模块可相对于彼此本地或远程地跨越多个设备和/或其他部件来实现。另外，模块可从一个设备移动并添加至另一个设备，以及/或者可包括在两个设备中。

本文所述的主题可在计算系统中实现，该计算系统包括后端部件(例如，数据服务器)、中间件部件(例如，应用程序服务器)或前端部件(例如，具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可通过该图形用户界面或网络浏览器与本文所述主题的实施方式进行交互)，或此类后端部件、中间件部件和前端部件的任何组合。系统的部件可通过数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如互联网。

Claims (20)

1.一种非破坏性检验(NDT)系统，包括：

传感器；

管道节段，所述管道节段耦接到所述传感器；

屏幕，所述屏幕被配置为显示来自所述传感器的数据；

探头驱动器，所述探头驱动器包括输入结构和被配置为定位所述管道节段的定位元件，其中所述输入结构被配置为响应于用户输入而致动，并且其中在致动时，所述输入结构生成指示所述管道节段的定位的信号；和

处理器，所述理器被配置为：

接收指示所述管道节段的位置的所述信号；以及

控制所述探头驱动器的一个或多个操作，所述探头驱动器被配置为操作所述定位元件以将所述管道节段在所述位置中定向。

2.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述定位元件包括马达和轮，其中所述马达被配置为驱动所述轮。

3.根据权利要求2所述的NDT系统，其中所述马达经由蜗轮驱动所述轮。

4.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述探头驱动器被配置为使所述探头驱动器的内部壳体相对于所述探头驱动器的外部壳体旋转，从而使所述管道节段旋转。

5.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述探头驱动器包括第二传感器，所述第二传感器被配置为感测所述管道节段穿过所述探头驱动器的量。

6.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述探头驱动器通过蛤壳式耦接件、牵拉耦接件、分叉通信耦接件或它们的任何组合耦接到所述管道节段。

7.根据权利要求1所述的NDT系统，包括耦接在所述传感器和所述管道节段之间的铰接节段，并且所述铰接节段被配置为经由头部端部节段的移动来定位所述传感器。

8.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述输入结构包括操纵杆、数字板、控制板、3D空间鼠标、一个或多个按钮或它们的任何组合。

9.根据权利要求1所述的NDT系统，其中所述定位元件被配置为通过与所述探头驱动器的耦接来相对于所述管道节段的起始位置插入、移除或旋转所述管道节段。

10.一种探头驱动器，包括：

耦接件，所述耦接件被配置为在所述管道节段的第一位置处与所述管道节段接合；

输入结构，所述输入结构被配置为响应于指示所述管道节段的第二位置的用户输入而致动；和

一个或多个定位元件，所述一个或多个定位元件被配置为响应于所述用户输入而重新定位所述管道节段，以在所述管道节段的所述第二位置处与所述耦接件接合。

11.根据权利要求10所述的探头驱动器，其中所述输入结构包括操纵杆、数字板、控制板、3D空间鼠标、一个或多个按钮或它们的任何组合。

12.根据权利要求10所述的探头驱动器，其中所述一个或多个定位元件包括由马达、蜗轮、旋转齿轮、棱纹表面、斜齿轮、正齿轮、齿条和小齿轮或它们的任何组合驱动的轮。

13.根据权利要求10所述的探头驱动器，包括传感器，所述传感器被配置为测量从所述第一位置、从所述第二位置或从所述管道节段的参考点的旋转角度。

14.根据权利要求10所述的探头驱动器，包括传感器，所述传感器被配置为感测所述管道节段穿过所述探头驱动器的量。

15.根据权利要求14所述的探头驱动器，包括通信耦接件，其中所述通信耦接件被配置为：

响应于所述用户输入来传输通过所述输入结构的致动而生成的信号；

响应于由所述致动生成的所述信号而接收控制信号；以及

将所述控制信号传输到所述探头驱动器，以将所述管道节段定位在所述第二位置。

16.一种方法，所述方法包括：

基于用户输入经由探头驱动器接收定位指令的指示，其中所述定位指令对应于在检查期间定位管道节段的方向；以及

响应于所述定位指令，经由所述探头驱动器改变所述探头驱动器的一个或多个操作，其中所述探头驱动器的所述一个或多个操作的所述改变被配置为定位所述管道节段。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述定位指令被配置为使所述管道节段沿循轴线延伸，在沿循所述轴线的延伸运动的相反运动之后朝向所述探头驱动器回缩，围绕与所述轴线相关联的圆周从第一位置旋转到第二位置，或者它们的任何组合。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述定位指令至少基于所述用户输入对输入结构的致动，其中所述输入结构包括操纵杆、数字板、控制板、3D空间鼠标、一个或多个按钮或它们的任何组合。

19.根据权利要求16所述的方法，包括：

经由所述探头驱动器从一个或多个传感器传输一个或多个感测参数，其中所述一个或多个传感器至少被配置为测量所述管道节段延伸的距离。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述探头驱动器的所述一个或多个操作的所述改变包括使一个或多个旋转机构被配置为能够引起耦接到所述管道节段的所述探头驱动器的内部壳体相对于所述探头驱动器的外部壳体旋转，以引起所述管道节段的旋转。

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