DE202010012386U1 - Device for measuring the inner diameter of a pipe - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Bestimmung des Innendurchmessers d eines Rohres (5), aufweisend Mittel (2) zum Bewegen der Vorrichtung (1) im wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 innerhalb des Rohres (5), Mittel (3) zur Aufnahme einer Messsonde (4), deren Länge a so angepasst ist, dass die Messsonde (4) im Betriebszustand die Innenseite des Rohres (5) über den gesamten Winkelbereich radial berühren kann, wobei die Messsonde (4) so ausgestaltet ist, dass sie, bevorzugt über das Mittel (3) zur Aufnahme der Messsonde (4), sowohl um die axiale Richtung als auch in radialer Richtung des Rohres (5) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) so ausgestaltet ist, dass sowohl die Länge a der Messsonde (4) als auch die Winkel α der Messsonde gegen die Langsachse L der Vorrichtung (1) bestimmbar sind und dass die Vorrichtung mit einer Steuereinheit verbindbar ist, die Mittel zur Berechnung des Durchmessers des Rohres (5) aus den gemessenen Winkeln α und...Device (1) for determining the inner diameter d of a tube (5), comprising means (2) for moving the device (1) substantially parallel to the central axis 1 within the tube (5), means (3) for receiving a measuring probe (4 ), whose length a is adapted so that the measuring probe (4) in the operating state can radially touch the inside of the tube (5) over the entire angular range, wherein the measuring probe (4) is designed such that it, preferably via the means ( 3) for receiving the measuring probe (4), both about the axial direction and in the radial direction of the tube (5) is rotatable, characterized in that the device (1) is designed so that both the length a of the measuring probe (4 ) as well as the angles α of the measuring probe against the longitudinal axis L of the device (1) are determinable and that the device is connectable to a control unit, the means for calculating the diameter of the tube (5) from the measured angles α and ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Innendurchmessers eines Rohres.The Application relates to a device for determining the inner diameter a pipe.

Bei vielen Anwendungen, etwa im Rahmen einer Kanalinspektion, sind die Innendurchmesser eines Rohres nicht bekannt. Bei Kanälen liegt dies etwa daran, dass keine Unterlagen mehr vorhanden sind, die über die tatsächlich verlegten Leitungsquerschnitte informieren. Darüber hinaus kann sich der Rohrdurchmesser im Laufe der Jahre verändern, etwa durch Ablagerungen oder mechanische Verformung des Rohres durch äußeren Druck. Das Rohr kann damit an verschiedenen Stellen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die grundsätzlich kleiner sind als der Innendurchmesser zum Zeitpunkt der Verlegung der Rohre.at many applications, such as in the context of a sewer inspection, are the Inner diameter of a pipe not known. For channels this is due to the fact that there are no more documents, the over the actually laid cable cross sections to inform. In addition, the pipe diameter can be change over the years, such as through deposits or mechanical deformation of the pipe by external Print. The tube can thus different in different places Have diameters that are generally smaller than the inside diameter at the time of laying the pipes.

Es kann aus verschiedenen Gründen von Interesse sein, den Innendurchmesser der Rohre aktuell zu messen, etwa um die noch mögliche Durchflussmenge zu bestimmen, aber auch um die Reparatur von Schäden, insbesondere nach dem mechanischen Eindrücken von Teilen der Rohrwand, vorzubereiten. Derartige Reparaturen kleiner Schäden erfolgen häufig durch Einbringung einer schlauchförmigen Innenverkleidung, die vorher an den Durchmesser des Rohres angepasst werden muss, um korrekt eingebracht zu werden und korrekt abzudichten.It may be of interest for various reasons Inner diameter of the pipes currently to measure, about the still possible To determine flow rate, but also to repair damage, especially after mechanical impressions of parts the pipe wall, to prepare. Such repairs minor damage often done by introducing a tubular Interior trim, previously adapted to the diameter of the pipe must be in order to be properly inserted and sealed properly.

Derartige Vorrichtungen, die auch an schlecht zugänglichen Stellen von Kanalsystemen eine Messung des verfügbaren Innendurchmessers eines Rohres zur Verfügung stellen sind im Stand der Technik bekannt. Regelmäßig werden sie zusammen mit Rohrinspektionssystemen, etwa Rohrinspektionskameras, eingesetzt, da mit einer derartigen Kamera eine schadhafte Stelle im Innenbereich des Rohres unmittelbar erkannt werden kann.such Devices, even in hard to reach places of channel systems, a measurement of the available inner diameter of a Pipe are available in the prior art known. Regularly they are combined with pipe inspection systems, about pipe inspection cameras, used since with such Camera a damaged spot in the interior of the pipe immediately can be recognized.

Ein solches bekanntes System zur Bestimmung des Innendurchmessers eines Rohres besteht beispielsweise aus einem optischen Entfernungsmesser, meist unter Verwendung von Laserlicht, welcher mit der Rohrinspektionseinheit verbunden ist und senkrecht zur Axialachse des Rohres rotiert und dabei die Entfernung zur Rohrinnenwand misst.One Such known system for determining the inner diameter of a Pipe, for example, consists of an optical rangefinder, usually using laser light, which with the pipe inspection unit is connected and rotated perpendicular to the axial axis of the tube and thereby measures the distance to the pipe inner wall.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass diese zusätzliche Vorrichtung technisch aufwändig und damit teuer und anfällig ist. Es handelt sich um ein zusätzliches System, bei dem darüber hinaus dafür Sorge getragen werden muss, dass die zusätzlichen Linsen ausreichend sauber bleiben, um eine korrekte Entfernungsmessung mit dem Laserlicht durchzuführen.adversely At this state of the art is that this extra Device technically complex and therefore expensive and vulnerable is. It is an additional system in which beyond that, care must be taken that the extra lenses remain sufficiently clean, to perform a correct distance measurement with the laser light.

Darüber hinaus ist es bekannt, verschiedene Gegenstände mit bekanntem, aber jeweils unterschiedlichem Durchmesser durch das Rohr zu schieben oder ziehen. Der Gegenstand mit dem größten Durchmesser, der noch durch das Rohr geführt werden kann, ist somit ein Maß für den minimalen freien Rohrdurchmesser.About that In addition, it is known, various objects with known, but to push each different diameter through the tube or drag. The object with the largest diameter, which can still be passed through the pipe is thus a measure of the minimum free pipe diameter.

Nachteilig an diesem Verfahren ist es, dass es nicht nur zeitaufwändig und mühsam ist, sondern auch asymmetrische Verformungen, etwa nach einem Eindrücken des Rohres an nur einer Stelle, nicht erfasst werden können.adversely It is not only time consuming in this process and tedious, but also asymmetric deformations, for example, after pressing in the tube in just one place, can not be recorded.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die, insbesondere im Zusammenhang mit Rohrinspektionsgeräten, eine einfache, robuste und wenig störanfällige Einrichtung zur Verfügung zu stellen, und die idealerweise auch bereits vorhandene Anbauten am Rohrinspektionssystem verwenden kann.task The present invention is therefore the disadvantages described to avoid and provide a device those, in particular in connection with pipe inspection equipment, a simple, robust and less susceptible to interference Facility to provide, and ideally also use existing attachments on the pipe inspection system can.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.These Task is performed by a device according to the independent Claim 1 solved.

Konkret stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung des Innendurchmessers d eines Rohres zur Verfügung, wobei Innendurchmesser nicht nur den Durchmesser eines Rohres mit kreisförmigem Querschnitt bezeichnet, sondern insbesondere auch den (verbleibenden) Durchmesser an deformierten Stellen des Rohres, der regelmäßig kleiner als der ursprüngliche Innendurchmesser, wie er an nicht deformierten Stellen noch zu messen sein kann, ist. Diese Vorrichtung weist Mittel zum Bewegen der Vorrichtung im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 innerhalb des Rohres auf. Diese Mittel beinhalten im einfachen Fall ein Schiebekabel. Darüber hinaus sind Mittel zur Aufnahme einer Messsonde vorhanden, wobei die Länge der Messsonde so angepasst ist, dass sie im Betriebszustand die Innenseite des Rohres über den gesamten Winkelbereich radial berühren kann, und wobei die Messsonde so ausgestaltet ist, dass sie, bevorzugt über das Mittel zur Aufnahme der Messsonde, sowohl um die axiale Richtung als auch in radialer Richtung des Rohres drehbar ist. Die Vorrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass sowohl die Länge a der Messsonde als auch die Winkel α der Messsonde gegen die Langsachse L der Vorrichtung bestimmbar sind und dass die Vorrichtung mit einer Steuereinheit verbindbar ist, die Mittel zur Berechnung des Durchmessers des Rohres aus den gemessenen Winkeln α und der Länge a der Messsonde aufweist.Concrete the invention provides a device for determining the inner diameter d of a tube available, wherein inner diameter is not only the diameter of a pipe with a circular cross-section denotes, but in particular also the (remaining) diameter on deformed parts of the pipe, regularly smaller than the original inner diameter, like him can still be measured at undeformed sites is. These Device essentially has means for moving the device parallel to the central axis 1 within the tube. These funds in the simple case include a push cable. About that In addition, means for receiving a probe are present, wherein the length of the probe is adjusted so that it is in operating condition the inside of the tube over the entire angular range can touch radially, and wherein the probe designed in this way is that she prefers the means of receiving the Measuring probe, both in the axial direction and in the radial direction of the tube is rotatable. The device is designed in this way that both the length a of the measuring probe and the angle α of the Measuring probe against the longitudinal axis L of the device can be determined and that the device is connectable to a control unit, the means of calculating the diameter of the pipe from the measured Have angles α and the length a of the probe.

Meist wird die Messsonde eine feste, vorbekannte Länge aufweisen, sie kann aber auch in ihrer Länge variabel sein. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn der Abstand f des Mittels zur Aufnahme der Messsonde zu dem der Messsonde in radialer Richtung gegenüberliegenden äußeren Rand der Vorrichtung bestimmbar oder vorab bekannt ist.Usually, the probe will have a fixed, previously known length, but it may also be variable in length. Moreover, it is advantageous if the distance f of the means for receiving the probe to the outer edge of the Vorrich. In the radial direction opposite the outer edge of the Vorrich determined or known in advance.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorrichtung über weitere Rohrinspektionsmittel, bevorzugt eine Rohrinspektionskamera, verfügt. Das wei tere Rohrinspektionsmittel, bevorzugt eine Rohrinspektionskamera, ist besonders bevorzugt selbst axial und radial drehbar, so dass das Mittel zur Aufnahme der Messsonde, etwa eine Gewindebohrung, fest mit dem Rohrinspektionsmittel verbunden werden und die Auslenkung der Messsonde über die Mechanik der Rohrinspektionsmittels erfolgen kann. Dies spart zusätzlichen Aufwand, da die ohnehin vorhandenen Auslenkmittel auch Bewegung der Messsonde verwendet werden können. Günstig ist es darüber hinaus, wenn die Vorrichtung einen Lagesensor aufweist, mit dem die Lage der Vorrichtung relativ zum Rohr bestimmbar ist, insbesondere die Richtungen oben und unten durch Nutzung der Erdanziehungskraft.It has proven to be particularly advantageous when the device over further pipe inspection means, preferably a pipe inspection camera, has. The further pipe inspection means, preferably a pipe inspection camera, is particularly preferably itself axially and radially rotatable, so that the means for receiving the probe, such as a threaded hole, be firmly connected to the pipe inspection means and the deflection the probe via the mechanics of the pipe inspection agent done can. This saves additional effort, since the already existing Deflection means also movement of the probe can be used. Cheap In addition, it is when the device is a position sensor has, with which the position of the device relative to the pipe determinable is, in particular the directions above and below through the use of Gravity.

Zur Verfügung gestellt wird darüber hinaus eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur Bestimmung des Innendurchmessers d eines Rohres, bei dem zunächst die Vorrichtung in das zu untersuchende Rohr bis zu der Stelle eingeführt wird, deren Innendurchmesser d zu bestimmen ist. Dann wird das Mittel zur Aufnahme der Messsonde – und damit die Messsonde selbst – um die Langsachse L der Vorrichtung, die im wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 des Rohres verläuft, zu einer Position gedreht, die auf der von der Mittelachse 1 des Rohres und der Langsachse L der Vorrichtung aufgespannten Ebene E liegt. So wird sicher gestellt, dass die dann folgende Winkelmessung nicht entlang einer Sehne erfolgt, sondern tatsächlich der Durchmesser am relevanten Ort bestimmt wird.to In addition, a device is provided for carrying out a method for determining the inner diameter d of a tube, in which first the device in the tube to be examined is introduced to the point whose Inner diameter d is to be determined. Then the means for recording the measuring probe - and thus the measuring probe itself - to the longitudinal axis L of the device, which is substantially parallel to Center axis 1 of the tube extends, rotated to a position, that on the of the central axis 1 of the tube and the longitudinal axis L device spanned level E lies. How to make sure that the following angle measurement does not take place along a chord, but actually determines the diameter at the relevant location becomes.

Die Vorrichtung ist darüber hinaus in der Lage, die Messsonde in der Ebene E von der Langsachse L weg auszulenken, bis die Messsonde, d. h. der Kopf der Messsonde, die Innenwand des Rohres berührt. Der Winkel α1, mit dem die Messsonde gegen die Langsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres ausgelenkt wurde wird bestimmt. Daraus wird dann die Länge e zwischen dem Mittel zur Aufnahme der Messsonde und der Innenwand des Rohres, bevorzugt unter Verwendung der Beziehung e = a·sin(α1), bestimmt. Der Innendurchmessers d des Rohres ergibt sich dann durch Addition der Länge e und dem Abstand f.The device is also capable of deflecting the probe in the plane E away from the longitudinal axis L until the probe, ie the head of the probe, contacts the inner wall of the tube. The angle α 1 , with which the probe was deflected against the longitudinal axis L until it touches the inner wall of the tube is determined. From this, the length e between the means for receiving the probe and the inner wall of the tube, preferably using the relationship e = a · sin (α 1 ), then determined. The inner diameter d of the tube is then obtained by adding the length e and the distance f.

Die Länge f kann dabei durch die Vorrichtung nach folgendem Verfahren bestimmt werden: Schwenken der Messsonde in der Ebene E zu der Langsachse L hin und über diese hinaus, bis die Messsonde die Innenwand des Rohres berührt, anschließend Feststellen des Winkels α2, mit dem die Messsonde gegen die Langsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres ausgelenkt wurde und Bestimmen der Länge f zwischen dem Mittel zur Aufnahme der Messsonde und der Innenwand des Rohres, bevorzugt unter Verwendung der Beziehung f = a·sin(α2).The length f can be determined by the device according to the following method: pivoting the probe in the plane E to the longitudinal axis L out and beyond this until the probe touches the inner wall of the tube, then determining the angle α 2 , with the Measuring probe against the longitudinal axis L has been deflected to the touch of the inner wall of the tube and determining the length f between the means for receiving the probe and the inner wall of the tube, preferably using the relationship f = a · sin (α 2 ).

Der Zwischenschritt der Bestimmung der Länge f kann vermieden werden, wenn die Vorrichtung so ausgestattet ist, dass sie nach vorheriger Bestimmung des Winkels α1, den Rohrdurchmesser d nach den folgenden Schritten bestimmt: Schwenken der Messsonde in der Ebene E zu der Langsachse L hin und über diese hinaus, bis die Messsonde die Innenwand des Rohres berührt, anschließend Feststellen des Winkels α2, mit dem die Messsonde gegen die Längsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres ausgelenkt wurde. Der Rohrdurchmesser d ergibt sich dann unmittelbar aus den beiden Winkeln α1 und α2 sowie der Länge a der Messsonde, bevorzugt unter Verwendung der Beziehung d = a·(sin(α1) + sin(α2)).The intermediate step of determining the length f can be avoided if the device is equipped to determine, after prior determination of the angle α 1 , the pipe diameter d according to the following steps: pivoting of the measuring probe in the plane E towards the longitudinal axis L and beyond this, until the measuring probe touches the inner wall of the tube, then determining the angle α 2 , with which the probe was deflected against the longitudinal axis L to the contact of the inner wall of the tube. The pipe diameter d then results directly from the two angles α 1 and α 2 and the length a of the measuring probe, preferably using the relationship d = a · (sin (α 1 ) + sin (α 2 )).

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Drehung des Mittels um die Längsachse L der Vorrichtung zu einer Position auf der von der Mittelachse 1 des Rohres und der Langsachse L der Vorrichtung aufgespannten Ebene E in folgenden Schritten erfolgt: Schwenken der Messsonde in der Ebene E von der Langsachse L weg bis die Messsonde die Innenwand des Rohres berührt mit anschließendem Aufbauen eines Drucks der Messsonde gegen die Innenwand des Rohres durch weiteres Auslenken der Messsonde mit einer vorbestimmten Kraft.It has proved beneficial when the rotation of the agent about the longitudinal axis L of the device to a position that spanned by the central axis 1 of the tube and the longitudinal axis L of the device Level E is carried out in the following steps: Swiveling the probe in the plane E from the longitudinal axis L away until the probe the inner wall of the tube touched with subsequent erection a pressure of the probe against the inner wall of the tube through further deflection of the probe with a predetermined force.

Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn die Drehung des Mittels um die Langsachse L der Vorrichtung, die einen Lagesensor aufweist, zu einer Positi on auf der von der Mittelachse 1 des Rohres und der Längsachse L der Vorrichtung aufgespannten Ebene E in folgenden Schritten erfolgt: Feststellen der Lage der Vorrichtung im Rohr unter Verwendung des Lagesensors, wobei die Anlagefläche der Vorrichtung an der Innenwand des Rohres unten definiert, sowie anschließendem Drehen des Mittels um die Längsachse L der Vorrichtung bis das Mittel oben liegt.It has also proven to be advantageous when the rotation of the Means about the longitudinal axis L of the device, a position sensor has, to a positi on on the central axis 1 of the tube and the longitudinal axis L of the device spanned plane E takes place in the following steps: determining the position of the device in the tube using the position sensor, with the contact surface the device defined on the inner wall of the tube below, as well then rotating the agent about the longitudinal axis L of the device until the medium lies up.

Ein besonderes Ausführungsbeispiel wird anhand der nachfolgenden Figuren gezeigt. Es zeigen:One particular embodiment will be described with reference to the following Figures shown. Show it:

1 ein Rohrinspektionssystem mit Messsonde in einem Rohr (Längsschnitt) 1 a pipe inspection system with measuring probe in a pipe (longitudinal section)

2 ein Rohrinspektionssystem mit Messsonde in einem Rohr (Radialschnitt) 2 a pipe inspection system with measuring probe in a pipe (radial section)

1 zeigt eine Vorrichtung 1 in einem Rohr 5. Die Vorrichtung wird mit Hilfe eines Schiebekabels 2 in das Rohr eingefügt und dort bewegt, wobei aber auch die Einführung und Bewegung mit anderen Mitteln, etwa mittels eines selbst fahrenden Systems, erfolgen können. Bei der hier gezeigten Vorrichtung 1 handelt es sich um ein mit einer Rohrinspektionskamera 7 ausgestattetes System, wie es im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Die Steueranweisungen sowie die ermittelten Daten werden über das Schiebekabel 2 zu einer hier nicht gezeigten Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt, wobei insbesondere die Auswertung alternativ auch innerhalb der Vorrichtung 1 stattfinden kann, sofern die entsprechenden Auswertemittel in die Vorrichtung 1 integriert sind. 1 shows a device 1 in a tube 5 , The device is using a push cable 2 Inserted in the tube and moved there, but also the introduction and movement with other Mit can be done, for example by means of a self-propelled system. In the device shown here 1 it is a with a pipe inspection camera 7 equipped system, as is basically known in the art. The control instructions as well as the determined data are transmitted via the push cable 2 transmitted to a control and evaluation unit, not shown here, wherein in particular the evaluation alternatively also within the device 1 can take place, provided the appropriate evaluation in the device 1 are integrated.

Im vorderen Bereich der Vorrichtung befindet sich ein Mittel 3 zur Aufnahme einer Messsonde 4, wobei es sich bei dem Mittel 3 vorzugsweise um ein Schraubgewinde handelt, während die Messsonde 4 im gezeigten Beispiel eine stabförmige Vorrichtung ist, wie sie etwa aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2010 002 205 bekannt ist.In the front of the device is a means 3 for receiving a measuring probe 4 , wherein the agent 3 preferably a screw thread while the measuring probe 4 in the example shown is a rod-shaped device, as for example from the German utility model DE 20 2010 002 205 is known.

Im vorliegenden Beispiel ist die Kamera zweifach drehbar gelagert, so dass sie sich zum Einen im gezeigten Bild nach oben und unten, also radial und damit senkrecht zur Längsachse L der Vorrichtung 1, gedreht oder ausgelenkt werden kann, zum Anderen auch axial um die Längsachse L, so dass sie jeden Bereich des Rohres erfassen kann.In the present example, the camera is rotatably mounted twice so that they are on the one hand in the image shown up and down, ie radially and thus perpendicular to the longitudinal axis L of the device 1 On the other hand, also axially about the longitudinal axis L, so that they can detect each area of the tube.

Das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 ist im Bereich der schwenkbaren Einheit der Kamera, die ohnehin in die oben genannten Drehrichtungen auslenkbar ist, angebracht, so dass keine zusätzliche Mechanik mehr notwendig wird. In bisher bekannten Systemen werden derart eingeschraubte Messsonden auch als Leitvorrichtungen verwendet. Dies ist etwa aus der DE 203 17 314 oder der DE 20 2007 016 427 bekannt.The middle 3 for receiving the measuring probe 4 is in the range of the pivoting unit of the camera, which is already deflected in the above directions of rotation, attached, so that no additional mechanism is necessary. In systems known so far, measuring probes screwed in in this way are also used as guide devices. This is about from the DE 203 17 314 or the DE 20 2007 016 427 known.

Die hier gezeigte erfinderische Vorrichtung verfügt darüber hinaus über eine Vorrichtung zur Ermittlung des Winkels α, unter dem die Messsonde 4 von der Längsachse L der Vorrichtung 1 absteht. Vorzugsweise verfügt die Messvorrichtung darüber hinaus über eine Einrichtung, mit der auch der Drehwinkel β gegen eine vorher definierte Achse senkrecht zur Längsachse L der Vorrichtung 1 gemessen werden kann. In einem waagrecht liegenden Rohr 5 kann das etwa die Normale N sein. Der Winkel β gibt somit die axiale Drehung des Messkopfes um die Langsachse L der Vorrichtung 1 an.The inventive device shown here also has a device for determining the angle α, below which the measuring probe 4 from the longitudinal axis L of the device 1 projects. The measuring device preferably also has a device with which the angle of rotation β against a previously defined axis perpendicular to the longitudinal axis L of the device 1 can be measured. In a horizontal tube 5 can this be about the normal N. The angle β thus gives the axial rotation of the measuring head about the longitudinal axis L of the device 1 at.

Die meisten Rohrinspektionssysteme, insbesondere Rohrinspektionskameras, verfügen über einen Lagesensor, mit dem, meist unter Ausnutzung der Schwerkraft, ermittelt werden kann, wo im Rohr oben und unten ist.The most pipe inspection systems, in particular pipe inspection cameras, have a position sensor, with that, mostly taking advantage of gravity, can be determined where in the pipe above and below is.

Die Bestimmung des Rohrdurchmessers ist besonders einfach, wenn das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4, wie in 1 gezeigt, oben liegt. In einem waagrechten Rohr wird die Vorrichtung 1 selbst immer am Boden, also unten, liegen, so dass als axialer Winkel β = 0° eingestellt werden muss, sofern die Normale N die Referenzachse bildet. Die Längsachse L der Vorrichtung 1 wird immer im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 des Rohres 5 verlaufen, was etwa mit Hilfe der Kamera 7 sehr leicht und genau verifizierbar ist. Gegebenfalls muss die Vorrichtung 1 entsprechend umpositioniert werden.The determination of the pipe diameter is particularly easy when the means 3 for receiving the measuring probe 4 , as in 1 shown, is above. In a horizontal tube, the device 1 itself always on the ground, that is to say below, so that β = 0 ° must be set as the axial angle if the normal N forms the reference axis. The longitudinal axis L of the device 1 is always substantially parallel to the central axis 1 of the tube 5 run, what about with the help of the camera 7 very easy and accurate verifiable. If necessary, the device must 1 be repositioned accordingly.

Das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 liegt nunmehr auf der von der Mittelachse 1 des Rohres 5 und der Längsachse L der Vorrichtung 1 aufgespannten Ebene E, und zwar genauer auf der durch die Normale N definierten Gerade. Da der Durchmesser der Vorrichtung 1, ebenso wie die genaue Position des Mittels 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 bekannt ist, ist auch der Abstand f des Mittels 3 zum unteren Innenrand des Rohres 5 bekannt oder zumindest leicht bestimmbar. Der Abstand f ist dabei als der Abstand zwischen der Achse o, die parallel zur Längsachse L der Vorrichtung 1 in der Ebene E durch das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 führt, zum Boden des Rohres, also der Linie, die durch den Schnitt der Ebene E mit dem unteren Rand des Rohres 5 gebildet wird, definiert.The middle 3 for receiving the measuring probe 4 now lies on the of the central axis 1 of the pipe 5 and the longitudinal axis L of the device 1 spanned plane E, specifically on the straight line defined by the normal N. As the diameter of the device 1 as well as the exact position of the agent 3 for receiving the measuring probe 4 is known, is also the distance f of the agent 3 to the lower inner edge of the tube 5 known or at least easily determinable. The distance f is as the distance between the axis o, which is parallel to the longitudinal axis L of the device 1 in the plane E by the means 3 for receiving the measuring probe 4 leads to the bottom of the pipe, that is the line passing through the intersection of the plane E with the bottom edge of the pipe 5 is formed, defined.

Nun wird die Messsonde 4 radial, also senkrecht zur Langsachse L in der Ebene E weg von der genannten Langsachse L bewegt, und zwar bis die Messsonde 4 mit ihrem Kopf die Innenwand des Rohres 5 berührt. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, dass die Auslenkung der Messsonde 4 gestoppt wird, sobald die Berührung erfolgt ist, da sonst Fehlmessungen auftreten können, etwa weil die meist flexible Messsonde 4 selbst ausgelenkt oder gebogen wird und/oder sich die Position der Vorrichtung 1 dadurch verändert. Die Berührung kann vorzugsweise optisch oder durch Messung der Kraft, mit der die Messsonde 4 ausgelenkt wird, detektiert werden.Now the measuring probe 4 moved radially, ie perpendicular to the longitudinal axis L in the plane E away from said longitudinal axis L, and that until the probe 4 with her head the inner wall of the pipe 5 touched. It must be ensured that the deflection of the probe 4 is stopped as soon as the contact is made, otherwise incorrect measurements may occur, such as the most flexible probe 4 itself deflected or bent and / or the position of the device 1 thereby changed. The contact may preferably be optically or by measuring the force with which the probe 4 is deflected, be detected.

Wird die zur Auslenkung notwendige Kraft ausgewertet, ist davon auszugehen, dass an dem Punkt, an die Kraft stark ansteigt, die Berührung stattgefunden hat. Dieser Kraftanstieg kann durch entsprechende Versuchsreihen im Vorfeld ermittelt und gespeichert werden. Aus einer dynamischen Messung der Kräfteverteilung über einen größeren Winkelbereich lasst sich mit gängigen Methoden darüber hinaus, erforderlichenfalls auch nachträglich, exakt bestimmen, wo der An schlagpunkt war, wobei der zugehörige Winkel den hier interessierenden Winkel α1 bildet.If the force required for the deflection is evaluated, it can be assumed that the contact has taken place at the point at which the force increases greatly. This increase in force can be determined and stored in advance by appropriate test series. From a dynamic measurement of the distribution of forces over a wider range of angles can be with common methods beyond, if necessary, also subsequently, determine exactly where the impact point was to, wherein the associated angle forms the interest here angle α 1 .

Findet die Detektion optisch statt, kann es passieren, dass aufgrund eines möglicherweise ungünstigen Winkels, im Einzelfall nicht exakt erkannt werden kann, wann der Kopf der Messsonde 4 die Innenwand des Rohres 5 berührt. In einem solchen Fall bietet es sich an, optisch festzustellen, ab wann sich der die Messsonde 4 bildende Stab durchbiegt, wodurch der Berührungspunkt mit dem zugehörigen Winkel ebenfalls bestimmt werden kann.If the detection takes place optically, it can happen that due to a possibly unfavorable angle, in individual cases can not be exactly identified when the head of the probe 4 the inner wall of the pipe 5 touched. In such a case It makes sense to visually determine from when the probe 4 deflects forming rod, whereby the point of contact with the associated angle can also be determined.

Die Kamera kann im Übrigen auch dazu eingesetzt werden, insbesondere zusammen mit der Lagenbestimmung der Vorrichtung 1, sicherzustellen, dass das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4, wie im gezeigten Bild, oben ist.Incidentally, the camera can also be used for this, in particular together with the position determination of the device 1 to make sure the agent 3 for receiving the measuring probe 4 as shown in the picture above.

Der Winkel α1, den die Messsonde 4 mit der Längsachse L der Vorrichtung 1 bildet, wird gemessen und an die nicht gezeigte Auswerteeinrichtung übermittelt.The angle α 1 , which the probe 4 with the longitudinal axis L of the device 1 forms is measured and transmitted to the evaluation device, not shown.

Der Rohrdurchmesser d wird insgesamt am dem Abstand f und dem Abstand e gebildet, wobei der Abstand e der Abstand zwischen der Achse o und dem oberen Rand des Innendurchmessers, also der oberen Schnittlinie von Ebene E und Rohr 5, entspricht.The pipe diameter d is formed at the total distance f and the distance e, wherein the distance e is the distance between the axis o and the upper edge of the inner diameter, ie the upper section line of plane E and pipe 5 , corresponds.

Da nunmehr die Länge a der Messsonde 4 ebenso wie der Auslenkwinkel α1 bekannt ist, kann der Abstand e ganz einfach nach der Formel e = a·sin(α1) berechnet werden. Mit dem bekannten Abstand f ergibt sich der Rohrdurchmesser zwanglos aus der Beziehung d = e + f. Er wird in der Auswerteeinheit, die mit der Vorrichtung 1 verbunden ist, bestimmt.Since now the length a of the probe 4 As well as the deflection angle α 1 is known, the distance e can be calculated quite simply according to the formula e = a · sin (α 1 ). With the known distance f, the pipe diameter is given by the relationship d = e + f. He is in the evaluation unit, with the device 1 connected, determined.

Es ist aber nicht erforderlich, dass die Messsonde 4 durch einen Stab fester Länge a, wie im Beispiel gezeigt, gebildet wird. So sind etwa aus der DE 101 02 056 Leitvorrichtungen bekannt, die aus einem Rohrinspektionssystem mit variabler Länge ein- und ausgefahren werden können. Solche Systeme können ebenfalls so ergänzt werden, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung entsteht, wobei allerdings die Länge der Vorrichtung jeweils bekannt sein muss. Zusätzlich sind darüber hinaus Mittel zur Bestimmung der Winkel und die entsprechenden Auswertemittel, wie oben genannt, erforderlich.But it is not necessary that the probe 4 is formed by a rod of fixed length a, as shown in the example. So are from the DE 101 02 056 Guiding devices are known that can be extended and retracted from a pipe inspection system with variable length. Such systems can also be supplemented so that a device according to the invention arises, although the length of the device must be known in each case. In addition, means for determining the angle and the corresponding evaluation means, as mentioned above, are also required.

Im einfachen Fall wird die in der Länge verstellbare Vorrichtung vollständig ausgefahren und erst dann ausgelenkt. Die Länge der vollständig ausgefahrenen Vorrichtung ist bekannt, so dass das Verfahren zur Bestimmung des Rohrdurchmessers dem oben beschriebenen entspricht, wobei die Länge a der Messsonde 4 an der Länge der vollständig ausgefahrenen Messsonde 4 entspricht.In the simple case, the length-adjustable device is fully extended and only then deflected. The length of the fully extended device is known, so that the method for determining the pipe diameter corresponds to that described above, wherein the length a of the measuring probe 4 along the length of the fully extended probe 4 equivalent.

Bei Anwendungen, bei denen die Messsonde 4 nicht vollständig ausgefahren wird, muss die Vorrichtung 1 zusätzlich Mittel aufweisen, mit denen die jeweils ausgefahrene Länge a der Messsonde 4 bestimmt werden kann.For applications where the probe 4 not fully extended, the device must 1 additionally comprise means with which the respective extended length a of the measuring probe 4 can be determined.

Sofern die längenverstellbare Messsonde 4 über derart genannten Mittel zur Bestimmung der ausgefahrenen Länge verfügt und die Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 zusammen mit der Messsonde 4 selbst soweit drehbar sind, dass sie bis zu einem Winkel α von etwa 90° gegen die Langsachse L der Vorrichtung gedreht werden können, vereinfacht sich die Bestimmung des Rohrdurchmessers weiter. Wenn, wie oben beschrieben, dass Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 oben an der Vorrichtung 1 liegt und die in der Länge variable Messsonde 4 unter einem Winkel α = 90° nach oben durch die Mittelachse 1 des Rohres 5 geführt wird, entspricht die Länge a der ausgefahrenen Messsonde 4 genau der Länge e. Dies entspricht der oben genannten Formel, da diese im Grenzfall α = 90° zu e = a' entartet.If the length-adjustable probe 4 has such means for determining the extended length and the means 3 for receiving the measuring probe 4 together with the probe 4 even if they are rotatable so that they can be rotated up to an angle α of about 90 ° against the longitudinal axis L of the device, the determination of the pipe diameter is further simplified. If, as described above, that means 3 for receiving the measuring probe 4 at the top of the device 1 lies and the variable in length probe 4 at an angle α = 90 ° up through the central axis 1 of the tube 5 is guided, corresponds to the length a of the extended probe 4 exactly the length e. This corresponds to the formula given above, since in the limiting case α = 90 ° it degenerates to e = a '.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren ergibt sich, wenn neben dem Winkel α1 ein weiterer Winkel α2 gemessen wird. Dazu wird die Messsonde 4 wieder in der Ebene E radial ausgelenkt, diesmal aber in die andere Richtung, d. h. nach unten bzw. in Richtung der Langsachse L. Die nach unten ausgelenkte Messsonde (4') ist in 1 mit einer unterbrochenen Linie dargestellt. Die Auslenkung erfolgt erneut bis zur Berührung des Rohres 5 durch den Kopf der Messsonde 4'. Der nunmehr gemessene Winkel α2 kann zusammen mit dem gemessenen Winkel α1 zur Bestimmung des Rohrdurchmessers nach der Formel d = a·(sin(α1) + sin(α2)) verwendet werden.A particularly advantageous method results if, in addition to the angle α 1, a further angle α 2 is measured. For this the measuring probe becomes 4 again deflected radially in the plane E, but this time in the other direction, ie downwards or in the direction of the longitudinal axis L. The downwardly deflected measuring probe ( 4 ' ) is in 1 shown with a broken line. The deflection takes place again until the tube touches 5 through the head of the probe 4 ' , The now measured angle α 2 can be used together with the measured angle α 1 for determining the pipe diameter according to the formula d = a · (sin (α 1 ) + sin (α 2 )).

Es versteht sich von selbst, dass über die Bestimmung des Winkels α2 mit der bekannten Länge a der Messsonde 4, 4' auch die Länge f bestimmt werden kann, die zusammen mit dem Abstand e in bekannter Weise den Rohrdurchmesser d ergibt. Dieses gestufte Verfahren ist besonders dann sinnvoll, wenn die Messsonde 4, 4' eine variable Länge aufweist und die Längen a, a' bei der Messung der Winkel α1, α2 unterschiedlich waren.It goes without saying that the determination of the angle α 2 with the known length a of the measuring probe 4 . 4 ' Also, the length f can be determined, which together with the distance e in a known manner, the pipe diameter d results. This stepped process is particularly useful if the probe 4 . 4 ' has a variable length and the lengths a, a 'in the measurement of the angles α 1 , α 2 were different.

Wie in 2, die einen Radialschnitt zeigt, ist die Bestimmung des Rohrdurchmessers d durch Addition der Abstände e und f immer dann besonders einfach, wenn die durch die Messsonde 4 und die gedachte rückwärtige Verlängerung durch die Vorrichtung 1 hindurch sowohl die Mittelachse 1 des Rohres 5 als auch die Langsachse L der Vorrichtung 1 schneidet. Dies ist immer dann der Fall, wenn das Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 und die Messsonde selbst in der Ebene E liegen. In diesem Fall lasst sich insbesondere die Strecke f sehr einfach bestimmen. Sie entspricht dann dem Abstand von dem Mittel 3 zur Aufnahme der Messsonde 4 zur gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung 1, die in diesem Fall an der Innwand des Rohres 5 anliegt.As in 2 , which shows a radial section, the determination of the pipe diameter d by adding the distances e and f is always particularly simple when passing through the measuring probe 4 and the imaginary rearward extension through the device 1 through both the central axis 1 of the tube 5 as well as the longitudinal axis L of the device 1 cuts. This is always the case when the means 3 for receiving the measuring probe 4 and the probe itself lie in the plane E. In this case, in particular, the distance f can be determined very easily. It then corresponds to the distance from the mean 3 for receiving the measuring probe 4 to the opposite side of the device 1 , in this case, on the inner wall of the pipe 5 is applied.

Liegt die Messsonde 4 außerhalb der Ebene E kann es passieren, dass nicht der Durchmesser d des Rohres 5, sondern nur die Länge einer Sehne gemessen wird.Is the probe lying 4 outside the plane E it can happen that not the diameter d of the pipe 5 but only the length of a tendon is measured.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - DE 10102056 [0038] - DE 10102056 [0038]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Bestimmung des Innendurchmessers d eines Rohres (5), aufweisend Mittel (2) zum Bewegen der Vorrichtung (1) im wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 innerhalb des Rohres (5), Mittel (3) zur Aufnahme einer Messsonde (4), deren Länge a so angepasst ist, dass die Messsonde (4) im Betriebszustand die Innenseite des Rohres (5) über den gesamten Winkelbereich radial berühren kann, wobei die Messsonde (4) so ausgestaltet ist, dass sie, bevorzugt über das Mittel (3) zur Aufnahme der Messsonde (4), sowohl um die axiale Richtung als auch in radialer Richtung des Rohres (5) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) so ausgestaltet ist, dass sowohl die Länge a der Messsonde (4) als auch die Winkel α der Messsonde gegen die Langsachse L der Vorrichtung (1) bestimmbar sind und dass die Vorrichtung mit einer Steuereinheit verbindbar ist, die Mittel zur Berechnung des Durchmessers des Rohres (5) aus den gemessenen Winkeln α und der Länge a der Messsonde (4) aufweist.Contraption ( 1 ) for determining the inner diameter d of a pipe ( 5 ), comprising means ( 2 ) for moving the device ( 1 ) substantially parallel to the central axis 1 within the tube ( 5 ), Medium ( 3 ) for receiving a measuring probe ( 4 ) whose length a is adapted so that the measuring probe ( 4 ) in operation, the inside of the tube ( 5 ) can touch radially over the entire angular range, wherein the measuring probe ( 4 ) is designed such that, preferably via the means ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ), both around the axial direction and in the radial direction of the tube ( 5 ), characterized in that the device ( 1 ) is designed such that both the length a of the measuring probe ( 4 ) and the angles α of the measuring probe against the longitudinal axis L of the device ( 1 ) and that the device is connectable to a control unit, the means for calculating the diameter of the tube ( 5 ) from the measured angles α and the length a of the measuring probe ( 4 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (4) eine feste, vorbekannte Länge a aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the measuring probe ( 4 ) has a fixed, known length a. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (4) so ausgestaltet ist, dass ihre Länge a variabel ist.Device according to claim 1, characterized in that the measuring probe ( 4 ) is designed so that its length a is variable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand f des Mittels (3) zur Aufnahme der Messsonde (4) zu dem der Messsonde (3) in radialer Richtung gegenüberliegenden äußeren Rand der Vorrichtung (1) bestimmbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance f of the means ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ) to which the measuring probe ( 3 ) in the radial direction opposite outer edge of the device ( 1 ) is determinable. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitere Rohrinspektionsmittel (7), bevorzugt eine Rohrinspektionskamera, aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises further tube inspection means ( 7 ), preferably a pipe inspection camera. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrinspektionsmittel (7), bevorzugt eine Rohrinspektionskamera, selbst axial und radial drehbar ist und das Mittel (3) zur Aufnahme der Messsonde (4) fest mit dem Rohrinspektionsmittel (7) verbunden ist.Device according to the preceding claim, characterized in that the pipe inspection means ( 7 ), preferably a pipe inspection camera, itself is axially and radially rotatable and the means ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ) fixed to the pipe inspection means ( 7 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Lagesensor aufweist, mit dem die Lage der Vorrichtung relativ zum Rohr bestimmbar ist, insbesondere die Richtungen oben und unten durch Nutzung der Erdanziehungskraft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a position sensor, with in which the position of the device relative to the tube can be determined, in particular the Directions up and down through use of Earth's gravity. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche zur Ausführung eines Verfahrens mit folgenden Schritten: i. Einführen der Vorrichtung (1) in ein Rohr (5) bis zu der Stelle, deren Innendurchmesser d zu bestimmen ist; ii. Drehen des Mittels (3) zur Aufnahme der Messsonde (4) um die Längsachse L, die im wesentlichen parallel zur Mittelachse 1 des Rohres (5) verläuft, zu einer Position auf der von der Mittelachse 1 des Rohres (5) und der Längsachse L der Vorrichtung (1) aufgespannten Ebene E; iii. Schwenken der Messsonde (4) in der Ebene E von der Langsachse L weg bis die Messsonde (4) die Innenwand des Rohres (5) berührt; iv. Feststellen des Winkels α1, mit dem die Messsonde (4) gegen die Langsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres (5) ausgelenkt wurde; v. Bestimmen der Länge e zwischen dem Mittel (3) zur Aufnahme der Messsonde (4) und der Innenwand des Rohres (5), bevorzugt unter Verwendung der Beziehung e = a·sin((α1); vi. Bestimmen des Innendurchmessers d des Rohres (5) durch Addition der Länge e und dem Abstand f.Device according to one of the preceding claims for carrying out a method comprising the following steps: i. Inserting the device ( 1 ) into a tube ( 5 ) to the point whose inner diameter d is to be determined; ii. Turning the agent ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ) about the longitudinal axis L, which is substantially parallel to the central axis 1 of the tube ( 5 ) extends to a position on the of the central axis 1 of the tube ( 5 ) and the longitudinal axis L of the device ( 1 ) plane E; iii. Swiveling the probe ( 4 ) in the plane E away from the longitudinal axis L until the measuring probe ( 4 ) the inner wall of the tube ( 5 ) touched; iv. Determining the angle α 1 with which the measuring probe ( 4 ) against the longitudinal axis L until the inner wall of the tube ( 5 ) was deflected; v. Determining the length e between the means ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ) and the inner wall of the tube ( 5 ), preferably using the relationship e = a · sin ((α 1 ); vi. Determining the inner diameter d of the tube (FIG. 5 ) by adding the length e and the distance f. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch zur Ausführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Länge f mit folgenden Schritten: i. Schwenken der Messsonde (4) in der Ebene E zu der Langsachse L hin und über diese hinaus, bis die Messsonde (4) die Innenwand des Rohres (5) berührt; ii. Feststellen des Winkels α2, mit dem die Messsonde (4) gegen die Langsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres (5) ausgelenkt wurde; iii. Bestimmen der Länge f zwischen dem Mittel (3) zur Aufnahme der Messsonde (4) und der Innenwand des Rohres (5), bevorzugt unter Verwendung der Beziehung f = a·sin(α2).Apparatus according to the preceding claim for carrying out a method for determining the length f, comprising the following steps: i. Swiveling the probe ( 4 ) in the plane E towards and beyond the longitudinal axis L until the measuring probe ( 4 ) the inner wall of the tube ( 5 ) touched; ii. Determining the angle α 2 with which the measuring probe ( 4 ) against the longitudinal axis L until the inner wall of the tube ( 5 ) was deflected; iii. Determining the length f between the means ( 3 ) for receiving the measuring probe ( 4 ) and the inner wall of the tube ( 5 ), preferably using the relationship f = a · sin (α 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Ausführung eines Verfahrens zur Bestimmung des Innendurchmessers d eines Rohres (5), bei dem der Rohrdurchmesser d nach den folgenden Schritten bestimmt wird: i. Schwenken der Messsonde (4) in der Ebene E zu der Langsachse L hin und über diese hinaus, bis die Messsonde (4) die Innenwand des Rohres (5) berührt; ii. Feststellen des Winkels α2, mit dem die Messsonde (4) gegen die Langsachse L bis zur Berührung der Innenwand des Rohres (5) ausgelenkt wurde; iii. Bestimmen des Rohrdurchmessers d aus den beiden Winkeln α1 und α2 sowie der Länge a der Messsonde (5), bevorzugt unter Verwendung der Beziehung d = a·(sin(α1) + sin(α2)).Apparatus according to claim 8 for carrying out a method for determining the inner diameter d of a pipe ( 5 ), in which the pipe diameter d is determined according to the following steps: i. Swiveling the probe ( 4 ) in the plane E towards and beyond the longitudinal axis L until the measuring probe ( 4 ) the inner wall of the tube ( 5 ) touched; ii. Determining the angle α 2 with which the measuring probe ( 4 ) against the longitudinal axis L until the inner wall of the tube ( 5 ) was deflected; iii. Determining the pipe diameter d from the two angles α 1 and α 2 and the length a of the measuring probe ( 5 ), preferably using the relationship d = a * (sin (α 1 ) + sin (α 2 )).
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