JP2019531477A - 一体式超音波試験及び陰極防食測定プローブ - Google Patents

Abstract

本出願は、遠隔操作式ビークルのロボットアームに取付けられて、水面下表面において陰極防食（ＣＰ）電圧測定と超音波試験（ＵＴ）厚さ測定の両方を実施する一体式プローブ及びプローブシステムを開示する。幾つかの実施形態において、一体式プローブシステムは、１つまたは複数の導電性脚部が外側ジンバルから内側ジンバルを通って通過するように、内側及び外側ジンバルを共に結合する。これらの脚部は、内側ジンバルの前表面から延在する超音波センサの周りに配置される。一体式プローブが水面下表面に接触すると、超音波センサ及び少なくとも１つの脚部は表面に接触し、それにより、実質的に同時のＣＰ及びＵＴ測定値を提供する。

Description

本特許出願は、一般に、試験及び測定機構に関し、より詳細には、水面下環境において厚さを超音波的に測定し、陰極防食電圧読取りを実施するためのプローブシステムに関する。

構造の厚さを非破壊的に測定するために、１つの一般的な慣行は、測定デバイスにその構造の表面に超音波を放出させ、超音波が測定デバイスまで戻るためにかかる時間を測定することである。超音波試験（「ＵＴ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ）」）は、艇体、パイリング、パイプライン、及びライザーのような水面下構造等の金属構造の厚さを測定するために適用可能である。こうした水面下表面に対する腐食作用を制限するために、陰極防食（「ＣＰ（ｃａｔｈｏｄｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）」）の技法が適用される。ＣＰにおいて、水面下構造の金属表面は、電気化学セル（例えば、ガルバニセル）の陰極に入るようにされ、表面は、陽極として機能する、より大きな負の電極電位を有する別の金属（例えば、亜鉛、マグネシウム、アルモニウム）でコーティングされる。その後、陽極金属は腐食するが、構造表面は腐食しない。ＣＰが意図するように働くことを保証するために、構造の表面における電圧を測定することが一般的である。通常、水面下構造の場合、遠隔操作式ビークル（「ＲＯＶ（ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）」）または人ダイバーが、ＣＰ及びＵＴ測定を実施するために使用される。いずれの場合も、従来のＲＯＶに固有の荷重及び物流の制限のために、ＣＰ及びＵＴ測定は、別個のＲＯＶロボットアームの２つのプローブによって、または、単一アームにおいて１つのプローブを別のプローブに交換することによって実施される。いずれの場合も、反復式のＣＰ及び／またはＵＴ測定を実施するためにプローブを切換えることまたは再調整することは、時間がかかりかつコストがかかる。更に、従来のＣＰ及びＵＴプローブシステムの重量ならびに２アーム式ＲＯＶシステムについての必要性のために、より大きなワーククラスＲＯＶだけが、単一トリップにおいて両方の測定を交互に実施する２つのアームを取付けることが可能である。しかし、ワーククラスＲＯＶは、浅い検査サイト及びアクセス性が制限された（例えば、小さなキャビティ内の表面）検査サイトにとって適さない。そのため、単一ロボットアームのみを有するより小さくかつより軽量のＲＯＶに結合され得る一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムについての必要性が存在する。

本出願が提供されるのは、これらの問題に関してである。

本発明の広い態様によれば、陰極防食（ＣＰ）電圧読取り及び超音波試験（ＵＴ）厚さ測定を共に実質的に同時に実施し得る一体式プローブシステムが提供される。

本発明の一態様によれば、一体式プローブシステムの実施形態は、前表面及び後表面を有する外側ジンバルと、少なくとも１自由度を提供するために外側ジンバルに結合された内側ジンバルとを含む。内側ジンバルは、前表面であって、前表面内にキャビティを画定する、前表面を含み得、また、内側ジンバルは、内側ジンバルの前表面と後表面との間で横断方向に（ｃｒｏｓｓｗｉｓｅ）通過する１つまたは複数の進入部を画定するように形作られ得る。幾つかの実施形態において、進入部は、内側ジンバルの外周に沿って形成される窪みであるように内側ジンバルによって画定される。他の実施形態において、進入部は、内側ジンバルの断面を通して横断的に（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ）形成されるアパーチャであるように内側ジンバルによって画定される。１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステムは、内側ジンバルの後表面と一体に形成された第１の端及び第２の端に配設されたボールキャスターを有する関節式キャリアーを含み、ボールキャスターは、外側ジンバルに結合して、少なくとも１自由度を内側ジンバルに提供する。

引き続き本発明のこの態様によれば、１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステムは、内側ジンバルのキャビティ内に着座するセンサハウジングを含む。超音波プローブはセンサハウジング内にあり、超音波プローブは、変換器結晶及び変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレン及び可撓性メンブレンと変換器結晶との間のギャップ内に配設された冷却剤を有する。更に、それぞれが、導電性先端及び基準電極を収容する海中ハウジングを有する１つまたは複数の脚部は、１つまたは複数の進入部を介して外側ジンバルから縦に外方に延在し、超音波プローブの周りに配置され、それにより、１つまたは複数の脚部は、１つまたは複数の脚部が水面下表面に接触するときに与えられる力に応答して受動的に調整可能である。

本発明の別の態様によれば、一体式プローブシステムの実施形態は、超音波センサ本体と、超音波センサ本体の第１の端に配設された超音波試験ケーブルと、超音波センサ本体の第２の端に配設された超音波プローブとを含む。１つまたは複数の実施形態において、超音波プローブは、超音波センサ本体の周りに隣接して離間した超音波素子及び可撓性メンブレンを含んで、超音波素子と可撓性メンブレンとの間のギャップを画定し、ギャップは冷却材で満たされる。更に、一体式プローブシステムは、ハウジングであって、ハウジングを貫通するアパーチャを画定する、ハウジングを含み得、アパーチャはハウジング内で中心に位置し、超音波プローブはアパーチャ内に着座し、ハウジングは導電性部分を更に含む。更に、一体式プローブシステムは、導電性部分に接続され、導電性部分から延在する伝導性リード線を含む。

本発明の更なる態様によれば、水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実質的に同時に実施するためのシステムの実施形態が提供される。システムは、測定アームを有する遠隔操作式水面下ビークルを含み、エンドエフェクターは測定アームの自由端に配設される。更に、システムは、エンドエフェクターに結合された、陰極防食電圧及び超音波試験厚さ測定値を測定するための一体式プローブを含む。１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブは、前表面及び後表面を有する外側ジンバル、及び、少なくとも１自由度を提供するために外側ジンバルに結合された内側ジンバルを含む。内側ジンバルは、前表面であって、前表面内にキャビティを画定する、前表面を有し、内側ジンバルは、内側ジンバルの前表面と後表面との間で横断方向に通過する１つまたは複数の進入部を画定するように形作られる。一体式プローブは、内側ジンバルのキャビティ内に着座するセンサハウジング、及び、センサハウジング内に配設される超音波プローブを更に含み、超音波プローブは、変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレンを含み、それにより、ギャップが、変換器結晶と可撓性メンブレンとの間に画定され、冷却剤で満たされる。更に、電圧電極は、基準電極に通信可能に結合され、電圧電極はエンドエフェクターまたは一体式プローブに配設され、基準電極は遠隔操作式水面下ビークル内に配設される。

本発明の更なる態様によれば、超音波プローブ及び導電性先端を有する少なくとも１つの脚部を有する一体式プローブによって、水面下表面上で陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実施する方法の実施形態が提供される。方法は、少なくとも１つのロボットアームであって、アームエンドエフェクターがロボットアームの自由端に配設され、一体式プローブがアームエンドエフェクターに結合した状態の、少なくとも１つのロボットアームを有する遠隔操作式ビークルを水面下表面に近接して位置決めすることを含む。方法は、その後、水面下表面を一体式プローブに接触させること、及び、一体式プローブを、水面下表面を横切って配向させることであって、それにより、超音波プローブ及び導電性先端を有する少なくとも１つの脚部は水面下表面に接触する、配向させることを含む。その後、方法は、少なくとも１つの脚部によって、水面下表面における電圧を測定すること、及び、超音波プローブによって、水面下表面における厚さを測定することによって継続する。更に、１つまたは複数の実施形態において、方法は、その後、遠隔操作式ビークル内に収容された信号調整器によって、水面下表面の電圧及び厚さを処理することであって、それにより、データファイルを生成する、処理することを含む。方法は、データファイルを、遠隔操作式ビークル内に収容されたデータ収集ユニットに送信することによって継続する。更に、方法は、データ収集ユニットによってデータファイルを処理することであって、それにより、水面下表面の電圧及び厚さを記録するか、検討するか、または解析する、処理することを含む。

本発明のなお更なる態様によれば、一体式プローブシステムの実施形態は、固定ベースに対する少なくとも１自由度ならびに固定ベースに結合された後表面及び導電性部分を有し導電性部分内にキャビティを画定する前表面を有するプローブキャリアーを含む。更に、導電性部分は、超音波プローブの周りに配置された１つまたは複数の脚部を含み得、それぞれの脚部は、導電性先端及び基準電極を収容する海中ハウジングを有し、プローブキャリアーから縦に外方に延在し、１つまたは複数の脚部は、１つまたは複数の脚部が水面下表面に接触するときに与えられる力に応答して受動的に調整可能である。１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステムは、プローブキャリアーのキャビティ内に着座したセンサハウジングと、センサハウジング内に配設された超音波プローブであって、変換器結晶及び変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレン及び可撓性メンブレンと変換器結晶との間のギャップ内に配設された冷却剤を有する、超音波プローブとを含む。

添付図面の図は、例示的な実施形態を示し、本発明を制限することを意図されない。図面の図の中で、同様な参照は、同様のまたは対応する部品を参照することを意図される。

本出願の少なくとも１つの実施形態による一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムの正面図である。 図１Ａの一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムの等角側面図である。 本出願の代替の実施形態による一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムの正面図である。 図２Ａの代替のプローブシステムの側面図である。 本出願の別の代替の実施形態による一体式ＣＰ及びＵＴプローブの上部切り欠き図である。 図３Ａの一体式ＣＰ及びＵＴプローブの等角側面図である。 本出願の別の代替の実施形態によるロボットアームと接続状態の一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムの斜視図である。 ＲＯＶに取付けられた一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステムを実装する検査システムの側面図を示す簡略化された模式図であり、ＣＰ基準電極及びＣＰ電圧プローブは、本出願の少なくとも１つの実施形態に従ってプローブとＲＯＶ本体との間で分割される。

本発明は、ここで、添付図面を参照して述べられ、添付図面は、本発明の一部を形成し、本発明の例示的な実施態様及び／または実施形態を例証として示す。本発明の趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が実装され得、構造的変更が行われ得ることが理解される。とりわけ、例えば、開示される主題は、方法、デバイス、コンポーネント、またはシステムとして具現化され得る。

更に、用語が、明示的に述べた意味を超えて、文脈において提案または示唆される微妙に異なる意味を有することができることが認識される。同様に、本明細書で使用されるフレーズ「一実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」は、必ずしも同じ実施形態に言及(Ｒｅｆｅｒ ｔｏ)せず、本明細書で使用されるフレーズ「別の実施形態において（ｉｎ ａｎｏｔｈｅｒ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」は、必ずしも異なる実施形態に言及しない。例えば、特許請求される主題が、個々の例示的な実施形態の組合せまたは個々の例示的な実施形態の複数の部分の組合せに基づき得ることが意図される。

本出願によれば、陰極防食（ＣＰ）電圧を測定し、超音波試験（ＵＴ）を使用して表面厚さを測定するための一体式プローブ及び一体式プローブシステムを対象とする実施形態が提供され、その実施形態において、それぞれの測定を行うことの間の遅延が最小にされる。こうして、ＣＰ及びＵＴ測定は、実質的に同時に実施され得る。例えば、ＣＰ及びＵＴ測定は共に、水面下パイプラインまたはパイリングあるいは係留船体の下側等の特有の水面下表面（または、「検査表面（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ）」）において単一タッチダウン中に実施され得る。

一態様において、本明細書の１つまたは複数の実施形態において提供される一体式プローブは、例えば、アームエンドエフェクターの自由端で遠隔操作式ビークル（ＲＯＶ）の単一ロボットアームに結合され得る。典型的なＲＯＶの構造的制限は、それらのロボットアームを、１ロボットアームについて単一の交換可能または永久搭載式プローブのみに限定し、こうしたアームは、ＣＰ及びＵＴ同時測定を実施するために必要な巧妙さを欠く。そのため、従来、ＲＯＶがＣＰ測定とＵＴ測定の両方を単一トリップで実施するために、ＲＯＶは少なくとも２つのロボットアームを持たなければならなかった。それぞれのロボットアームは、重くまた大きいだけであり、ワーククラスＲＯＶは、２つ以上のロボットアームを含み得る。或る場合には、従来の測定方法は、第２の測定を実施するためにアームにおいて完全なプローブ交換（例えば、ＣＰからＵＴへ、またはその逆へ）を必要とする。こうした制限された作動能力は、固有の遅延（したがって、ＲＯＶ時間の必然的な増加によるコストの増加）をもたらす。その理由は、２つのプローブ測定システムが、２つの完全に別個のＣＰプローブとＵＴプローブとの間で切換えねばならず、また、第１のプローブ測定がとったのと同じ検査表面に第２のプローブを再配向させなければならないからである。本出願は、ＲＯＶの別個のロボットアームによるまたはプローブアタッチメントの交換を必要とすることによる２つの別個のＣＰ及びＵＴプローブまたはプローブシステムの実装を必要としない。

更に、本明細書の一体式プローブシステムは、電気ＲＯＶ、汎用クラスＲＯＶ、検査クラスＲＯＶ、及び観測クラスＲＯＶ等の単一ロボットアームのみを有する小型軽量クラスＲＯＶによって実装可能であるという利点を提供する。より小型のクラスのＲＯＶは、検査表面がアクセス性問題（例えば、浅い水のサイト）を有する場合にまたは電源制限が存在する場合に必要であり得る。

１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステムは、関節式でかつ受動的に調整可能である先端または固定具を有する導電性脚部の周囲アレイを有する中央ＵＴセンサまたは変換器（例えば、圧電セラミック結晶）を含む。導電性脚部は、硬質ではなく、むしろ、導電性脚部が水面下表面に接触する方法に関して或る程度柔軟性を有する。こうして、導電性脚部は、水面下表面に接触するとき、ＵＴセンサを、検査表面を横切って配向するように受動的に調整する。同時に、脚部は、導電性鋼先端(ｓｔｅｅｌ ｔｉｐ)等によって、表面に関連する陰極防食電圧を伝え、それにより、ＣＰプローブとして働く。こうして、ＣＰ及びＵＴ測定は、実質的に同時に行われ得、それにより、測定検査時間、ロボットアームに付加されるサイズ及び重量を低減し、ＲＯＶ機敏性を改善する。

ここで図１Ａ〜１Ｂを参照すると、本出願の１つまたは複数の実施態様による水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を行うための一体式プローブシステム１００が提供される。一体式プローブシステム１００は、ロボットアームに結合するためのベースマウントとして機能する外側ジンバル１０５を含む。例えば、外側ジンバル１０５の後表面は、当技術分野で知られているように、エンドエフェクターまたは他の固定ベースにおいてＲＯＶ測定アームに結合され得る。外側ジンバル１０５は、全体的に円柱状であるが、長方形の、楕円形の、または他の形状が、適宜実装され得る。外側ジンバル１０５は、水面下検査に適するステンレス鋼または他の合金で作られ得る。

１つまたは複数の実施形態において、内側ジンバル１１０は外側ジンバル１０５に結合される。例えば、内側ジンバル１１０は、ねじ、ねじ山、ボルト、接着剤、雄及び雌結合部材、継手、ダイアフラムカップリング、玉継手、カム溝カップリング、または同様なもののうちの１つまたは複数によって外側ジンバル１０５に結合される。内側ジンバル１１０は、水面下検査に適するステンレス鋼または他の合金で作られ得る。好ましくは、内側ジンバル１１０は、１つまたは複数の導電性脚部１３０が内側ジンバル１１０の外周を通ってまたは外周の周りに通過するために、１つまたは複数の進入部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ（またより一般的に進入部１１５）を画定するように成形される。導電性脚部１３０は、陰極防食電圧電極として働く。１つまたは複数の実施形態において、進入部１１５ａ、１１５ｂは、脚部１３０の受動的調整を容易にするために設計された凹状の、長方形の、三角形の、または他の形状で、内側ジンバル１１０の外周に沿って形成された窪みとして画定される。１つまたは複数の実施形態において、進入部１１５ｃ、１１５ｄは、内側ジンバル１１０の狭い横断方向幅を通して形成されたアパーチャとして画定される。例えば、アパーチャタイプ進入部１１５ｃ、１１５ｄは、内側ジンバル１１０の断面であり得る。一体式プローブシステム１００は、同様に、窪みタイプ進入部１１５ａ、１１５ｂ及びアパーチャタイプ進入部１１５ｃ、１１５ｄの組合せを含み得る。こうして、特定の検査表面に対して受動的に調整するのにより適する、内側ジンバル１１０によって画定される進入部１１５及び脚部１３０の異なる配置が企図され得る。更に、進入部１１５を通る脚部１３０の通過は、幾つかの実施形態において、内側ジンバル１１０を外側ジンバル１０５に結合するのに役立ち得る。

センサハウジング１２０は、内側ジンバル１１０の前表面に埋め込まれ、少なくとも部分的に前表面を超えて下がる。１つまたは複数の実施形態において、センサハウジング１２０は、内側ジンバル１１０の前表面で前表面内に画定されたキャビティ内に埋め込まれる。例えば、センサハウジング１２０は、シーケンスで接続された、ステンレス鋼または他の合金で作られたギザギザのあるリング、可撓性メンブレン、及びロック用リングを含み得る。１つまたは複数の実施形態において、センサハウジング１２０は、内側ジンバル１１０の中心に位置する。１つまたは複数の実施形態において、センサハウジング１２０は、外側ジンバル１０５または内側ジンバル１１０の外周縁上に位置する。超音波プローブ１２５は、センサハウジング１２０内に収容され、可撓性メンブレンの下に配置される。１つまたは複数の実施形態において、超音波プローブ１２５は単一の圧電セラミック結晶を備える。別の実施形態において、超音波プローブ１２５は複数の圧電セラミック結晶を備える。超音波プローブ１２５は、種々の特定の周波数で超音波を放出し受信するために選択され得る。例えば、超音波センサは、２．０ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、３．５ＭＨｚ、５．０ＭＨｚ、または７．５ＭＨｚの周波数で動作し得る。超音波伝達を容易にするために、メンブレン接触媒質のフィルムは、例えば、超音波プローブ１２５とセンサハウジング１２０の可撓性メンブレンとの間のギャップ内に位置する。メンブレン接触媒質は、センサとメンブレンとの間のギャップ内の空気量を最小にするために使用される粘性液体、ゲル、またはペーストを含み得る。例えば、メンブレン接触媒質は、プロピレングリコール、グリセリン、シリコーンオイル、または種々の商業的に入手可能なゲルであり得る。

一体式プローブシステム１００のＣＰプローブ機能は、１つまたは複数の基準電極（または「基準セル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｅｌｌ）」）と、検査表面に接触する１つまたは複数の電圧電極との間の電圧差を測定することによって提供される。基準電極は、電圧電極から電気絶縁されて維持され、通常、水（水面下環境自体）の中に浸漬される。１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステム１００のＣＰプローブ機能は、外側ジンバル１０５の前表面を超えて縦に延在する１つまたは複数の導電性脚部１３０によって提供される。脚部１３０は、外側ジンバル１０５と一体形成され得る、または、外側ジンバル１０５に設置される別個の陰極プローブであり得る。いずれの場合も、脚部は、関節式である、すなわち、移動の柔軟性を可能にするように接続される。１つまたは複数の実施形態において、１つまたは複数の脚部１３０は、内側ジンバル１１０によって画定された１つまたは複数の進入部１１５を通過する。１つまたは複数の実施形態において、脚部１３０は、海中ハウジング１３１を含み、海中ハウジング１３１は、基準電極として役立つ１つ又は複数の基準セル及び電圧電極として役立つハウジングの端の導電性先端１３２を収容する。導電性先端１３２は、測定される水面下表面において電圧を伝え得る鋼または他の合金等の伝導性金属で作られる。海中ハウジング１３１内に収容される基準セルは、水に暴露されなければならず、また、銀／塩化銀半セルまたは純亜鉛電極等の従来の陰極防食電位プローブ構造において使用されるタイプであり得る。他の実施形態において、基準電極は、ＲＯＶまたはそのロボットアームの外側表面に位置する、または、ＲＯＶまたはそのロボットアーム内に収容される。導電性脚部１３０は、電圧計（図示せず）等の電圧処理デバイスと電気接続状態にあり、電圧計は、一体式プローブシステム１００、ＲＯＶ、または表面側に位置して、測定サイトで採取される電圧の読みを記録及び／または表示し得る。ＲＯＶを実装する実施形態において、ＲＯＶは、電気ケーブルによって電圧計を脚部１３０の非先端端に結合するために、表面上のロケーションに導くアンビリカルケーブルを有し得、それにより、導電性先端１３２が水面下表面（例えば、パイプライン）に接触すると、電位が電圧計によって測定される。脚部１３０の先端１３２のうちの１つの先端における少なくとも１つの電圧電極は、正確な陰極電位の読みを得るために検査表面と接触状態になければならないが、読取りが行われるときに、それぞれの脚部１３０が検査表面と接触状態にあることは必要でない。本出願は、電圧読取り中にそれぞれの脚部１３０が呈する種々の抵抗性経路による不正確な読みに悩まされない。

１つまたは複数の実施形態において、脚部１３０の先端１３２は、円または楕円ベースを有する円錐として形作られる。他の実施形態において、脚部１３０の先端１３２は、ピラミッド状である、直角プリズムである、半円である、尖っている、平坦である、または、丸い端を有する。こうして、先端１３２は、種々の接点構成を達成するために再構成可能または交換可能である。例えば、先端１３２は、固定ステンレス鋼先端の代わりに、可動性の金属ローラー、ホイール付き先端、またはボールキャスターであり得る。こうした構成は、検査表面（例えば、パイプの鋼表面）にタッチダウンすることによる、ＲＯＶアーム及びエンドエフェクターに対する衝撃を低減し、スポットチェックの代わりに走査を実施するときの検査表面にわたる併進運動を可能にすることになる。

一体式プローブシステム１００の動作中に、ＣＰ測定とＵＴ測定の両方を実質的に同時に実施するために、一体式プローブシステムのＣＰ態様とＵＴ態様は共に、検査表面に近接状態にもたらされる必要がある。十分な近接性は、超音波プローブ１２５の較正に依存し、超音波プローブ１２５が、プローブと表面との間の水の特性、表面の材料、及び他の考慮事項の結果として或る有効測定範囲を有することを意味する。例えば、超音波プローブ１２５の有効測定範囲は、成功裏の測定を実施するために、超音波プローブ１２５が検査表面に当接するまたは検査表面の数ミリメートル以内にある必要があることを意味する。超音波プローブ１２５は、検査表面から更に離れている場合、信号完全性を喪失し、読みを収集することができないことになる。１つ又は複数の実施形態において、超音波プローブ１２５は０〜２ｍｍの有効測定範囲を有する。超音波プローブ１２５が検査表面から離れれば離れるほど、ＵＴ測定がより正確でなくなる。１つ又は複数の実施形態において、導電性脚部１３０は、ＣＰ電圧測定を行うために検査表面に接触しなければならない。したがって、一体式プローブシステム１００は、超音波プローブ１２５がその測定有効範囲（例えば、検査表面から０〜２ｍｍ）内に位置決めされている間に脚部１３０が検査表面に接触するように配置され得る。センサハウジング１２０内での超音波プローブ１２５に対する脚部１３０の配置は、特定の検査表面の直径または湾曲を収容するように構成され得る。例えば、１つ又は複数の実施形態において、脚部１３０は、センサハウジング１２０を超えて或る距離に延在する。こうして、一体式プローブシステム１００が検査表面と近接状態にもたらされると、脚部１３０の１つまたは複数は表面に接触することになるが、超音波プローブ１２５は、依然として、正確なＵＴ測定を実施するためにその有効測定範囲内にあるように十分に表面に近いことになるが、表面に接触しないことになる。１つ又は複数の実施形態において、脚部１３０は、センサハウジング１２０を超えて０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、または２．５ｍｍに延在する。他の実施形態において、脚部１３０はセンサハウジング１２０に整列される。より長い脚部１３０は、より小さな（例えば、約１０ｃｍ以下の）直径を有する検査表面のために実装され得る。その理由は、より小さな検査表面の場合、一体式プローブシステム１００の前表面幅が、検査表面と同等になり、したがって、全ての脚部が表面に一度に接触できるわけではないが、少なくとも１つの脚部が表面に接触し、他の脚部が表面を囲むように配向される場合、超音波プローブ１２５が、その有効測定範囲内で検査表面に配向されることになるからである。

脚部１３０が、センサハウジング１２０を超えるかどうかまたセンサハウジング１２０を超えてどれだけの距離だけ延在するか、及び、一体式プローブシステム１００の前表面のどこに脚部を配置するかの決定は、所望される特定の配置に依存し得る。例えば、脚部１３０は、有利には、それぞれの脚部１３０が、互いから等距離であると共に、センサハウジングから等距離にあるように、内側ジンバル１１０の前表面の中心に位置するセンサハウジング１２０の周りに配置され得る。こうしてセンサハウジング１２０を中心に位置させることは、脚部１３０の１つまたは複数が検査表面に接触するときに、ＵＴ厚さ測定が実施される可能性を最大にする。センサハウジング１２０から離れる脚部１３０の距離は、特定の表面を検査するために所望される配置に応じて変動し得る。例えば、脚部１３０がセンサハウジング１２０に近い配置は、ＣＰ電圧を採取することと、ＵＴ厚さ測定値を採取することとの間のどんな測定ラグの差も減少させ、スポット検査の精度を上げ、一方、センサハウジング１２０から比較的離れて脚部１３０を離間させることは、より広い検査エリアを提供し、アライメント支援を提供し得る（すなわち、１つの脚部が表面に接触し、内側ジンバル１１０が、その力に応答してシフトし、それにより、１つまたは複数の他の脚部を同様に接触するように押す）。

本明細書で述べる例示的な実施形態は、電圧測定を実施するために検査表面に接触するように配置されるＣＰプローブを含むが、本発明は、脚部１３０等の接触ＣＰプローブタイプを示すことに限定されるのではなく、非接触近接ＣＰプローブを含み得る。例えば、近接ＣＰプローブは、脚部１３０の代わりに内側ジンバル１１０に実装され得る。近接電極は近接ＣＰプローブの検査先端に収容され、基準電極は電圧計（例えば、ＲＯＶまたはダイバーアンビリカルコード内）に接続する「グラウンド（ｇｒｏｕｎｄ）」ワイヤの形態で設けられる。近接ＣＰプローブは、通常、超音波プローブ１２５と同等の有効測定範囲（例えば、０〜１ｍｍ、０〜１．５ｍｍ、０〜２ｍｍ）を有する。

本出願の一態様において、一体式プローブシステム１００は、測定される水面下表面に対して受動的に調整可能であるという利点を提供する。したがって、１つまたは複数の回転継手１３５が一体式プローブシステム１００に含まれて、外側ジンバル１０５、内側ジンバル１１０、及び／または導電性脚部１３０についての移動の自由を提供し得る。回転継手１３５は、外側ジンバル１０５に、内側ジンバル１１０に、または両者の間にヒンジで連結され得る。回転継手１３５が外側ジンバル１０５に第１の端においてヒンジで連結されるとき、回転継手の第２の端（すなわち、自由端）は、ＲＯＶ測定アーム、固定ベース、または他の外部キャリアー（アームエンドエフェクター等）に結合される。１つまたは複数の実施形態において、回転継手１３５は、外側ジンバル１０５を外部キャリアーに結合する２つの回転継手及び内側ジンバル１１０を外側ジンバル１０５に結合する２つの回転継手を含む。回転継手１３５は、超音波プローブ１２５に対して組合せた２自由度、すなわち、外側ジンバル１０５が、外側ジンバルの縦径内の平面によって規定される側部・側部軸の周りでピッチングする（ピッチ平面「ｐｉｔｃｈ ｐｌａｎｅ」）ための自由度、及び、内側ジンバル１１０が外側ジンバルの縦径に垂直な平面によって規定される垂直軸の周りにヨーイングする（ヨー平面「ｙａｗ ｐｌａｎｅ」）ための自由度を効果的に提供するのに役立つ。

実際には、導電性脚部１３０が検査表面に接触すると、表面から与えられる力は、一体式プローブシステム１００に作用して、接触中の１つまたは複数の脚部を押戻し、他の脚部を表面と接触状態にさせる。こうして、更なる脚部１３０は、検査表面と接触状態にもたらされ、それにより、より正確な電圧測定値を提供し得る。一体式プローブシステム１００の回転継手１３５の配置によって提供されるピッチ及びヨー平面における或る角度の運動は、脚部１３０表面接触を改善するのに役立つ。例えば、１つまたは複数の実施形態において、一体式プローブシステム１００は、ピッチまたはヨー平面を通して０〜１５°、０〜２０°、０〜３０°、または０〜４５°だけ調整し得る。

図１Ａ〜１Ｂによって示される特定の実施形態において、４つの関節式導電性脚部１３０が、超音波プローブ１２５の周りに配置される。図１Ｂは、互いに直径方向に対向し、内側ジンバル１１０によって画定される窪みタイプ進入部１１５ａ、１１５ｂを通過する第１の対の脚部１３０ａ、１３０ｂを示す。第２の対の脚部１３０ｃ、１３０ｄは、同様に互いに直径方向に対向し、内側ジンバル１１０の外周縁によって画定されるアパーチャタイプ進入部１１５ｃ、１１５ｄを通過する。この実施形態において、４つの脚部１３０ａ〜１３０ｄは、超音波プローブ１２５の周りに９０°離れて等間隔に配置される。この配置は、少なくとも１つの脚部が電圧の読みを得るために検査表面に接触できるための最大範囲を提供する。しかし、特定の用途に応じて、脚部が等間隔に配置されない４つの脚部の他の導電性脚部配置が企図され得る。

更に、内側ジンバル１１０の可撓性と連携した脚部１３０の可撓性は、超音波プローブ１２５を、或るマージンを持って検査表面上に整列させる（例えば、内側ジンバル１１０の前表面はターゲット表面に対して実質的に横断的に垂直である）。導電性脚部１３０による超音波プローブ１２５のこの受動的アライメントは、ＣＰ電圧及びＵＴ測定が共に、同時に、または、少なくとも検査表面の単一プロービングで実施されることを可能にする。１つまたは複数の実施形態において、近接センサが、超音波プローブ１２５に結合されて、検査表面で位置決めするのを支援する。例えば、近接センサは、超音波プローブ１２５の可撓性メンブレンにおいてまたはそれに隣接してセンサハウジング１２０の内部に位置する赤外線または音響センサであり得る。

ここで図２Ａ〜２Ｂを参照すると、本出願の１つまたは複数の実施態様による水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を行うための一体式プローブシステム２００が提供される。一体式プローブシステム２００は、一体式プローブシステムに移動の自由を提供するように共にインターロックする２つの主構成要素を備えて、接触すると、それ自身を、検査表面を横切って受動的に配向させる。押出し成形外側ジンバル２０５（または「固定ベース（ｓｔａｔｉｃ ｂａｓｅ）」）は、第１の構成要素を備え、その後表面はＲＯＶ測定アームに結合され得る。押出し成形外側ジンバル２０５は、外側ジンバルの前表面において中心に形成されたｃチャネル溝２０６を含み、溝は、一体式プローブシステム２００の第２の構成要素に結合するためにサイズ調整され形作られる口部２０８及び一対のリップ２０９ａ、２０９ｂを有する。

第２の構成要素は、結合体が外側ジンバル２０５に結合し得る単一構成要素として働くように、共に結合されるまたは一体形成される一連の要素を含む。第２の構成要素は、同様に、プローブキャリアーとして知られ得る。プローブキャリアーは、超音波プローブを収容し、検査表面に向かって配向されるＣＰ及びＵＴ測定ツールを包囲する導電性材料（例えば、脚部、リム、または表面の形態の導電性電圧電極）を提供する構造を説明する。１つまたは複数の実施形態において、プローブキャリアーは、移動の少なくとも１自由度を有する、通常、２自由度（すなわち、ピッチ及びヨー）を有する、本明細書において設けられる一体式プローブシステムの要素を含む。図２Ｂは、第２の構成要素を備える要素の１つの特定の配置及び外側ジンバル２０５に対するそのインターロックする性質を示す。１つまたは複数の実施形態において、ｃチャネル溝２０６に結合するようにサイズ調整され形作られるボールキャスター２１７が設けられる。図２Ｂに示すボールキャスター２１７は、例によれば、実質的に球であるが、長円、楕円、長方形、正方形、または他の形状が企図され得る。１つまたは複数の実施形態において、ボールキャスター２１７は、関節式キャリアー２１９の第１の端と一体形成される。例えば、関節式キャリアー２１９及びボールキャスター２１７は、ステンレス鋼で作られた単一金属構成要素であり得る。他の実施形態において、ボールキャスター２１７及び関節式キャリアー２１９は、容易な取換えのために結合または取外しされ得る別個の構成要素である。１つまたは複数の実施形態において、関節式キャリアー２１９の第２の端は、単一成形ピースとして、内側ジンバル２１０の後表面と一体形成される。他の実施形態において、関節式キャリアー２１９及び内側ジンバル２１０は、容易な取換えのために結合または取外しされ得る別個の構成要素である。１つまたは複数の実施形態において、関節式キャリアー２１９は円錐状であり、そこで、内側ジンバル２１０に接続するより幅広の端が、ボールキャスター２１７に接続する端に向かってテーパが付く。

有利には、溝２０６及びボールキャスター２１７は、ボールキャスターが運動の或る程度の自由を有するようにフレキシブルに結合する。換言すれば、ボールキャスター２１７は、外側ジンバル２０５に結合するために口部２０８に入り込んだ後、所定の場所に強固に固定されるのではなく、むしろ、溝２０６の内壁における摩擦力を受けて溝２０６内で旋回し得る。更に、関節式キャリアー２１９の円錐の性質は、内側ジンバル２１０が、ボールキャスター２１７と共に相応して旋回して、内側ジンバルの前表面を検査表面に対して配向させることを可能にする。そのため、内側ジンバル２１０が検査表面に接触するにつれて、表面によって与えられる力は、１つまたは複数の導電性脚部２３０が検査表面に接触するまで、内側ジンバル２１０を自己調整させる。１つまたは複数の導電性脚部２３０は、内側ジンバル２１０の前表面から縦に外方に延在し、ＣＰプローブ機能を提供する電圧電極として働く。対応する基準電極は、電気絶縁性であり、種々の実施形態において、ＲＯＶまたはそのロボットアームの外側表面に位置するまたはＲＯＶまたはそのロボットアーム内の外側ジンバル２０５内で、または、脚部２３０の海中ハウジング部分において等で、一体式プローブシステム２００に組込まれる。幾つかの実施形態において、脚部２３０は、内側ジンバル２１０と一体形成される。例えば、内側ジンバル２１０及び脚部２３０は、ステンレス鋼等の同じまたは同様の材料で作られた単一成形ピースであり得る。他の実施形態において、脚部２３０は、内側ジンバル２１０及び／または関節式キャリアー２１９の成形によって画定される進入部（例えば、進入部１１５）内に結合する。こうして、脚部２３０は、置換え可能であり得、容易な取換えのために一体式プローブシステム２００に結合され得るまたはそこから取外され得る。１つまたは複数の実施形態において、脚部２３０は、脚部１３０と同様または同じであり、全体的に導電性であり得る、または、内側ジンバル２１０に対して非伝導性結合部分を有する導電性先端（例えば、海中ハウジング１３１及び先端１３２）に限定され得る。第２の構成要素における要素のこの配置は、表面電圧を測定するためのＣＰプローブ機能を一体式プローブシステム２００に提供する。

一体式プローブシステム２００は、センサハウジング１２０及び超音波プローブ１２５と同じまたは同様であり得るセンサハウジング２２０及び超音波プローブ２２５を更に含む。これらの要素は、ＵＴ厚さ測定能力を一体式プローブシステム２００に提供するために同時に機能する。１つまたは複数の実施形態において、センサハウジング２２０は、内側ジンバル２１０の前表面において中心に位置する。脚部２３０は、その後、センサハウジングの周りにアレイで配置され、それにより、脚部の１つまたは複数が検査表面に接触すると、超音波プローブ２２５がＵＴ厚さ測定を実施し得る。ＵＴ厚さ測定は、超音波プローブ２２５が検査表面に近接していることを必要とするため、脚部２３０のそれぞれは、仮にあったとしても、センサハウジング２２０を超えて短い距離だけ延在し得るだけである。例えば、脚部２３０の端は、内側ジンバル２１０を超えて、センサハウジング２２０が延在するのに比べて５〜１０ｍｍ延在し得る。

１つの例示的な実施形態において、３つの導電性脚部が、超音波プローブ２２５の周りで、アレイで等間隔に配置される。例えば、それぞれの脚部は、１２０°離れ得る。この実施形態において、ボールキャスター２１７及び関節式キャリアー２１９は、２つの直交軸、すなわち、脚部２３０ａの直径とセンサハウジング２２０の直径を通過する平面によって規定される垂直軸、及び、水平軸であって、垂直軸に直交する平面によって規定されかつセンサハウジング２２０の直径を通過する、水平軸の周りで内側ジンバル２１０に２自由度を提供する。これらの軸は、上記で特定されたピッチ平面またはヨー平面と同様または同じであり得る。

本明細書の他のところで述べるように、水面下超音波プローブは、圧電セラミック（または「変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）」）結晶と超音波センサハウジングの外側表面との間に設置された可撓性メンブレンを有するセンサハウジング内に収容され得る。１つまたは複数の実施形態において、導電性媒体は、ＣＰプローブ機能を提供するためにセンサハウジングのリムまたは他の部分内に一体化され得る。センサハウジングの残りの部分は、非伝導性材料で作られ得る。こうして、超音波試験厚さ測定プローブは、一体式ＣＰ／ＵＴプローブとして機能し得る。１つまたは複数の実施形態において、こうした一体式ＣＰ／ＵＴプローブは、より広範囲の一体式プローブシステムに設置され得る。例えば、このタイプの一体式ＣＰ／ＵＴプローブは、一体式プローブシステム１００または一体式プローブシステム２００に設置され得る。

ここで図３Ａ〜３Ｂを参照すると、水面下表面において同時の陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を行うための一体式プローブ３００が提供される。一体式プローブ３００は、センサ本体３０５を含み、超音波試験ケーブル３１０はセンサ本体の第１の端に結合されている。超音波試験ケーブル３１０は、ＲＯＶまたは表面側内にあり得るデータ処理システムに対する超音波厚さ測定値のデータ転送を提供する。アクティブ超音波素子３１５は、センサ本体３０５の第２の端に配設され、第２の端は、検査表面に向かって配向される端である。１つまたは複数の実施形態において、超音波素子３１５は、特定の周波数で超音波を放出し受信する１つまたは複数の圧電セラミック結晶である。例えば、超音波素子３１５は、２．０ＭＨｚ、２．２５ＭＨｚ、３．５ＭＨｚ、５．０ＭＨｚ、または７．５ＭＨｚの周波数で動作し得る。

可撓性メンブレン３２０は、アクティブ素子３１５に隣接しかつアクティブ素子３１５から離間し、それにより、冷却剤を満たされる、両者の間のギャップ３２５を画定する。冷却剤は、粘性液体（例えば、水）、ゲル、またはペーストであり得る。一実施形態において、可撓性メンブレン３２０は、ラテックスゴムで作られる。可撓性メンブレン３２０は、種々の方法で一体式プローブ３００のセンサ本体３０５及びハウジング３３０に接続され得る。例えば、手動付勢に応答して、メンブレン３２０は、減少したプロファイル（例えば、圧縮）を有する偏移状態になるように撓んで、ハウジング３３０によって画定される口部に入り込み、メンブレンにおいて加えた力を解放すると、メンブレンは、非偏移状態に回復し、非偏移状態において、メンブレンの縁に形成されたリップは、ハウジングの内部に係合し、また同様に、センサ本体３０５の外部表面に係合する。１つまたは複数の実施形態において、メンブレン３２０のリップは、一体式プローブ３００のハウジング３３０の内部上に形成されるシートまたは溝にインターロックするようにサイズ調整され（ｓｉｚｅ）形作られる。不安定な圧縮状態における圧縮に対する可撓性メンブレン３２０の抵抗に応じて、自由端は、非偏移状態に向かってより大きな程度にまたはより小さな程度に付勢することになる。ハウジング３３０の内部に取付けられると、この付勢は、ハウジングの内壁とセンサ本体３０５との間の摩擦を生成し、可撓性メンブレン３２０が、一旦結合されると、ハウジング内部に沿って縦に摺動することを防止する。この摩擦は、ハウジング３３０とセンサ本体３０５との間の溝またはシート内に位置決めされている間に、可撓性メンブレン３２０がその非偏移状態に完全に戻ることができないために残ったままであり、一方、弾性回復力は、溝の側壁に連続して力を加える。ハウジング３３０は、センサ本体３０５の少なくとも一部分を外周方向に囲む。１つまたは複数の実施形態において、ハウジング３３０は、ハウジング３３０の内側表面上の溝によってセンサ本体３０５上にねじ込まれ、溝は、センサ本体３０５の外側表面上に成形された対応するねじ山を受取る。１つまたは複数の実施形態において、ハウジングは、円柱及びリングであって、そこを貫通するアパーチャを画定するように形作られた、円柱及びリングであり、そのアパーチャに可撓性メンブレン３２０が入り込む。

１つまたは複数の実施形態において、ハウジング３３０は、電圧電極として働くことによって陰極防食電圧プローブ機能を提供する。対応する基準電極は、種々の実施形態において、電気絶縁方式でＲＯＶまたはそのロボットアーム（図示せず）の外側表面に取付けられ得るまたはＲＯＶまたはそのロボットアーム（図示せず）内にあり得る。他の実施形態において、基準電極は、一体式プローブ３００内にあり得るまたは一体式プローブ３００に搭載され得る。例えば、基準電極は、電圧電極（例えば、以下で述べるハウジング３３０、リム３４０）から電気絶縁されている限り、センサ本体３０５内に収容され得る。検査表面と接触すると、ハウジング３３０は、ＣＰケーブル３３５を介して、検査される表面のＣＰ電圧を（例えば、ＲＯＶまたは表面側の）電圧測定デバイスに伝える。ＣＰケーブル３３５は、前表面（すなわち、検査表面に向かって配向した表面）の導電性部分に接続されそこから延在する１つまたは複数の伝導性リード線を含む。これは、２つの方法で達成され得る。１つまたは複数の実施形態において、ハウジング３３０の全体は、例えば、ステンレス鋼または他の合金で作られたギザギザのあるリング等の伝導性材料で作られ得る。これは、一体式プローブ３００が検査表面に接触するところではどこでも電圧測定が行われ得ることを保証する。１つまたは複数の代替の実施形態において、ハウジング３３０の外側表面（または「リム（ｒｉｍ）」）は、伝導性材料に限定され得る。１つまたは複数の実施形態において、リムは、可撓性メンブレン３２０に隣接して位置し、それにより、メンブレンが検査表面に接触すると、リムは同時に接触する。例えば、図３Ｂは、可撓性メンブレン３２０を囲む表面の全体に沿って伝導性材料を含むリム３４０を示す。可撓性メンブレン３２０がリム３４０と同一平面上にある、または、メンブレンがリムを超えて或る距離に延在する場合、メンブレンが圧縮して、リムが検査表面に直接接触することを可能にし、それにより、ＵＴ測定と同時にＣＰ測定を実施することが先行する議論から理解されるべきである。一体式プローブ３００の実施形態は、ＣＰプローブ部分（例えば、ハウジング３３０、リム３４０）が検査表面に接触することを防止する可撓性メンブレン３２０設計を含まない。

ここで、図４を参照すると、１つまたは複数の実施形態による一体式プローブシステム４００が提供される。遠隔操作式ビークル（ＲＯＶ）（図示せず）は、少なくとも１つのロボット測定アーム４０５を含み、ロボット測定アーム４０５は、ロボットアームの自由端に回転可能エンドエフェクター４１０を有する。エンドエフェクター４１０は、種々のプローブアタッチメントを結合するための１つまたは複数のプローブアタッチメントポイントを含む。アタッチメントポイントは、プローブアタッチメントがねじ込まれるまたはパチンと嵌るモジュール式フレームを含み得る、または、ねじ及びねじ山付きスリーブによってエンドエフェクターに直接固定するためのポイントを含む。他の同様なアタッチメント機構が、当技術分野で知られているように使用され得る。

図４の例示的な実施形態は、一体式プローブシステム、例えば、一体式システム１００、一体式システム２００を受取るようにサイズ調整され形作られたモジュール式フレーム４１１、４１２を備える２つの直径方向に対向するアタッチメントポイントを含む。他の実施形態において、アタッチメントポイントは、或る角度、例えば、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、または９０°によって分離される。１つまたは複数の実施形態において、陰極防食（ＣＰ）電圧測定プローブ４１５及び超音波試験（ＵＴ）厚さ測定プローブ４２０は、アタッチメントポイントにおいてモジュール式フレーム４１１、４１２に結合される。一実施形態において、組合せ式ＣＰ及びＵＴプローブまたはプローブシステム（例えば、一体式プローブシステム１００、一体式プローブシステム２００、一体式プローブシステム３００）は、単一アタッチメントポイントに結合される。

モータ（図示せず）は、ロボットアーム４０５またはエンドエフェクター４１０内に収容されてまたはそこに搭載されて、アタッチメントポイントを所望の位置になるように回転させる。例えば、モータは、当技術分野で知られているように、ロボットアーム４０５の先端内に収容され、エンドエフェクター４１０と機械的接続状態にあり得る。モータを作動させ、それにより、エンドエフェクター４１０を回転させることによって、検査表面に向くセンサは交換され得る。例えば、ＲＯＶは、ＣＰプローブ４１５が電圧読取りを行うために表面に対して横断的に配向するように、一体式プローブシステム４００を検査表面と近接状態にもたらし得る。その後、モータは、ＣＰプローブ４１５を検査ポイントから出るように回転させ、ＵＴプローブ４２０をその同じロケーションに入るように回転させて、ＵＴ厚さ測定を行う。ＵＴ厚さ測定が行われた後、モータは、ＣＰプローブ４１５及びＵＴプローブ４２０をそれらの元の測定前の位置に戻るように回転させ得る。これは、ＣＰ測定を行うことと、ＵＴ測定を行うこととの間の遅延を減らす。

１つまたは複数の実施形態において、ＣＰプローブ４１５またはＵＴプローブ４２０の回転は、測定が行われたまたは行われようとしていることをソフトウェア実施態様が識別する結果として自動的に起こる。例えば、ＣＰ電圧読取りが終了するとすぐに、ＲＯＶのハウジング内に位置し得る、または、表面上に位置しＲＯＶに通信可能に結合され得る、プロセッサを有するコンピューティングデバイスは、ＣＰプローブ４１５が測定をたった今行ったロケーション内にＵＴプローブ４２０を自動的にシフトするようにモータに指令する、メモリに記憶されたプログラムコードを人の介入なしで実装する。こうして、ＣＰ電圧読みを採取することと、ＵＴ厚さ測定値を採取することとの間の遅延は、水面下表面検査中に低減され得る。

図４に開示する例示的な実施形態はＣＰプローブ４１５及びＵＴプローブ４２０を企図するが、他の検査センサが、ＣＰ及びＵＴプローブに加えて付加され得る、または、モジュール方式で１つまたは複数のアタッチメントポイントにおいて作動式エンドエフェクター４１０の外周の周りに交換可能に嵌合され得る。例えば、他のセンサは、渦電流またはＡＣＦＭセンサのような非破壊試験センサ及びカメラまたはフラッシュライト等の視覚センサを含み得る。一体式プローブの本体上にフラッシュライトを有するカメラ等の視覚センサの設置は、アーム作動制御を支援し、それにより、所望の検査表面に対するより正確なアライメントを提供する。

ここで図５を参照すると、水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実施するためのシステム５００が提供される。例示的なシステム５００において、一体式ＣＰ及びＵＴプローブシステム５０５は、本明細書の他のところ（例えば、一体式プローブシステム１００、一体式プローブシステム２００等）で述べるように提供され、ＣＰプローブ５１０及びＵＴプローブ５１５を有する。一体式プローブシステム５０５は、ＲＯＶ５２０のロボットアーム５２５に、ロボットアームの自由端に位置するアームエンドエフェクター５２７において結合される。ＲＯＶ５２０は、当技術分野で知られている任意の従来のＲＯＶであり得、より軽量の非ワーククラスＲＯＶを含む。１つまたは複数の実施形態において、ＣＰプローブ５１０は、アームエンドエフェクター５２７における電圧電極５３０、及び、ＲＯＶ５２０の外側表面にまたはＲＯＶ５２０内に配設された基準電極５３５を含む。他の実施形態において、電圧電極５３０は、ＣＰプローブ５１０に直接配設される。例えば、電圧電極５３０は、伸長した脚部（例えば、脚部１３０）における導電性先端（例えば、ステンレス鋼）または導電性部分（例えば、リム３４０）であり得、基準電極５３５は、銀／塩化銀半セルまたは水に暴露される他の基準電極であり得る。ＣＰプローブ５１０の構成要素をこうして分割することは、アームエンドエフェクター５２７によって保持される重量を減少させ、電気性能を犠牲にすることなくより大きなアーム可動性を提供する。

検査プロセス中に、システム５００が水面下表面をＣＰプローブ５１０に接触させると、ＣＰ電圧測定が、本明細書の他のところで述べたように行われる。信号は、その後、ＣＰプローブ５１０からロボットアーム５２５内のケーブルに沿ってＲＯＶ５２０に送出され、ＲＯＶ５２０において、信号は、当技術分野で知られているように、ＤＣ信号の形態等、出力のためのコヒーレントな形態に未処理電気信号を変換する信号調整器５４０によって処理される。同時に、海水に暴露され、知られている電極電位を有する基準電極５３５は、水に対する基準電圧測定を行い、ＣＰ電圧信号と同じ方法で処理される対応する信号を信号調整器５４０に転送する。信号調整器５４０は、その後、ＣＰプローブ５１０と基準電極５３５との間の差電圧を計算する。信号調整器５４０からの差電圧出力は、その後、データ収集ユニット５４５への入力として送信され、データ収集ユニット５４５において、検査表面における電圧は、記録され、検討され、解析され得る。例えば、差電圧は、処理されユーザに対して可視化され得る、適したデジタルまたはアナログ信号に変換される。

ＲＯＶロボットアーム（例えば、ロボットアーム４０５、ロボットアーム５２５）の機械的態様は同様に、種々の方法で改善され得る。１つまたは複数の実施形態において、浮遊支援材料が、アームエンドエフェクターの近くに付加されて、アームを中性浮力状態にし、アームモータにかかる重量効果を打消す。１つまたは複数の実施形態において、浮遊支援材料は、本明細書の他のところで述べるように、一体式プローブまたはプローブシステムと一体化され得る。浮遊支援材料は、例えばポリウレタンエラストマーまたは樹脂及び中空ガラス微小球から作られた合成フォームまたはフロートの形態をとり得る。他の浮遊支援物は、アンビリカル浮力コードまたは同様なものを含み得る。

検査表面における海洋生物付着は、ＣＰ及びＵＴ測定値を採取するシステムの有効性にとって難題である。したがって、任意の測定値を採取する前に検査表面から海洋生物付着を除去することが好ましい。１つまたは複数の実施形態において、本明細書で述べる一体式プローブシステムは、プローブシステムに搭載された洗浄システムを含み得る。洗浄システムは、アタッチメントポイントにおいて等で、ＲＯＶのアームエンドエフェクターに設置され得る。洗浄システムの付加は、接触することによる、同時の（水面下表面上の海洋生物の）スポット洗浄及びＵＴ読みの収集及び測定の信頼性の改善を可能にする。洗浄システムは、水ジェットノズル、キャビテーションジェットノズル、サンドブラスター、または回転ブラシ等の従来のＲＯＶ洗浄ツールを含み得る。

１つまたは複数の実施形態において、本明細書で述べる一体式プローブシステムは、力または近接センサを含み得る。（例えば、アタッチメントポイントにおいて、外側ジンバルまたは内側ジンバルあるいはＣＰ及びＵＴプローブに近い他の位置において）一体式センサ本体に組込まれた力センサまたは近接（例えば、赤外線または音響）センサは、プローブ及び／または表面を損傷することを回避するようにターゲット検査表面上でエンドエフェクターを位置決めするのを支援するために使用され得る。

特に、上記図及び例は、述べるまたは示す要素の幾つかまたは全ての交換によって他の実施態様が可能であるため、単一実施態様の本出願の範囲を制限することを意味しない。更に、本出願の或る要素が、知られている構成要素を使用して部分的にまたは完全に実装されうる場合、本出願の理解するために必要であるこうした知られている構成要素の部分のみが述べられ、こうした知られている構成要素の他の部分の詳細な説明は、本出願を曖昧にしないために省略される。本明細書において、１つだけの構成要素を示す実施態様は、本明細書で別途明示的に述べられない限り、複数の同じ構成要素を含む他の実施態様を必ずしも排除すべきでない、また、その逆も同様である。更に、出願人は、明細書または特許請求の範囲のいずれの用語も、明示的にそのように述べられない限り、非一般的な又は特別な意味にされることを意図しない。更に、本出願は、例証として本明細書で言及した、知られている構成要素に対する現在のまた将来の知られている等価物を包含する。

特有の実施態様の上記説明は、関連技術（複数可）（本明細書において述べられ参照により組込まれた文書の内容を含む）の技量内の知識を適用することによって、他の者が、過度な実験なしで、本出願の一般的な概念から逸脱することなく、こうした特有の実施態様に対して、種々の用途について容易に修正する及び／または適応するという、本出願の一般的な性質を完全に明らかにするであろう。したがって、こうした適応及び修正は、本明細書に提示される教示及び指針に基づいて、開示される実施態様の等価物の意味及び範囲内にあることを意図される。本明細書のフレーズまたは用語が、制限のためでなく、説明のためのものであり、それにより、本明細書の用語またはフレーズが、関連技術（複数可）の専門家の知識と組合せて、本明細書で提示される教示及び指針を考慮して当業者によって解釈されることが理解される。

本出願の種々の実施態様が上述されたが、種々の実施態様が、制限ではなく例として提示されていることが理解されるべきである。形態及び詳細における種々の変更が、本出願の趣旨及び範囲から逸脱することなく実施態様において行われる可能性があることが関連技術（複数可）の専門家に明らかである。したがって、本開示は、上述した例示的な実施態様のいずれの実施態様によっても制限されるべきでない。

１００ 一体式プローブシステム（一体式システム）
１０５ 外側ジンバル
１１０ 内側ジンバル
１１５ 進入部
１１５ａ 窪みタイプ進入部
１１５ｂ 窪みタイプ進入部
１１５ｃ アパーチャタイプ進入部
１１５ｄ アパーチャタイプ進入部
１２０ センサハウジング
１２５ 超音波プローブ
１３０ 関節式導電性脚部
１３０ａ 脚部
１３０ｂ 脚部
１３０ｃ 脚部
１３０ｄ 脚部
１３１ 海中ハウジング
１３２ 導電性先端
１３５ 回転継手
２００ 一体式プローブシステム（一体式システム）
２０５ 成形外側ジンバル
２０６ ｃチャネル溝
２０８ 口部
２０９ａ リップ
２０９ｂ リップ
２１０ 内側ジンバル
２１７ ボールキャスター
２１９ 関節式キャリアー
２２０ センサハウジング
２２５ 超音波プローブ
２３０ 導電性脚部
２３０ａ 脚部
３００ 一体式プローブシステム（一体式プローブ）
３０５ センサ本体
３１０ 超音波試験ケーブル
３１５ アクティブ超音波素子（アクティブ素子）
３２０ 可撓性メンブレン
３２５ ギャップ
３３０ ハウジング
３３５ ＣＰケーブル
３４０ リム
４００ 一体式プローブシステム
４０５ ロボット測定アーム（ロボットアーム）
４１０ エンドエフェクター
４１１ モジュール式フレーム
４１２ モジュール式フレーム
４１５ 陰極防食（ＣＰ）電圧測定プローブ（ＣＰプローブ）
４２０ 測定プローブ（ＵＴプローブ）
５００ システム
５０５ 一体式プローブシステム（ＵＴプローブシステム）
５１０ ＣＰプローブ
５１５ ＵＴプローブ
５２５ ロボットアーム
５２７ アームエンドエフェクター
５３０ 電圧電極
５３５ 基準電極
５４０ 信号調整器
５４５ データ収集ユニット

Claims (23)

1. 水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実質的に同時に実施するのに適する一体式プローブであって、
   前表面及び後表面を有する外側ジンバルと、
   少なくとも１自由度を提供するために前記外側ジンバルに結合された内側ジンバルであって、前表面であって、前表面内にキャビティを画定する、前表面を有し、内側ジンバルの前表面と後表面との間で横断方向に通過する１つまたは複数の進入部を画定するように形作られる、内側ジンバルと、
   前記内側ジンバルの前記キャビティ内に着座するセンサハウジングと、
   前記センサハウジング内に配設される超音波プローブであって、変換器結晶及び前記変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレン及び前記可撓性メンブレンと前記変換器結晶との間のギャップ内に配設された冷却剤を有する、超音波プローブと、
   それぞれが、導電性先端及び基準電極を収容する海中ハウジングを有する１つまたは複数の脚部とを備え、それぞれの脚部は、前記１つまたは複数の進入部を介して前記外側ジンバルから縦に外方に延在し、前記超音波プローブの周りに配置され、
   前記１つまたは複数の脚部は、前記１つまたは複数の脚部が前記水面下表面に接触するときに与えられる力に応答して受動的に調整可能である、一体式プローブ。
2. 前記１つまたは複数の進入部は、前記内側ジンバルの外周に沿って形成される窪みであるように前記内側ジンバルによって画定される、請求項１に記載の一体式プローブ。
3. 前記１つまたは複数の進入部は、前記内側ジンバルの断面を通して横断的に形成されるアパーチャであるように前記内側ジンバルによって画定される、請求項１に記載の一体式プローブ。
4. 少なくとも１つの脚部は、前記内側ジンバルの外周に沿って前記内側ジンバルによって画定される進入部を通過し、少なくとも１つの脚部は、前記内側ジンバルを横切るアパーチャとして前記内側ジンバルによって画定される進入部を通過する、請求項１に記載の一体式プローブ。
5. 前記内側ジンバルの前記後表面と一体に形成された第１の端及び第２の端に配設されたボールキャスターを有する関節式キャリアーを更に備え、前記ボールキャスターは、前記外側ジンバルに結合して、前記少なくとも１自由度を前記内側ジンバルに提供する、請求項１に記載の一体式プローブ。
6. 前記関節式キャリアーは円錐形に形作られ、前記第１の端は前記第２の端に向かってテーパが付く、請求項５に記載の一体式プローブ。
7. 前記外側ジンバルは、前記ボールキャスターと結合するようにサイズ調整され形作られたｃチャネル溝を画定する固定ベースである、請求項５に記載の一体式プローブ。
8. 前記導電性先端はステンレス鋼で作られる、請求項１に記載の一体式プローブ。
9. 前記外側ジンバルは、前記外側ジンバルの前記前表面において中心に形成されたｃチャネル溝を含む、請求項１に記載の一体式プローブ。
10. 前記１つまたは複数の脚部は、２対の直径方向に対向する脚として前記超音波プローブの周りに配置される、請求項１に記載の一体式プローブ。
11. 前記少なくとも１自由度は、前記内側ジンバルを前記外側ジンバルに結合する１つまたは複数の回転継手によって提供される、請求項１に記載の一体式プローブ。
12. 前記少なくとも１自由度は、前記外側ジンバルを外部キャリアーに結合する１つまたは複数の回転継手によって提供される、請求項１に記載の一体式プローブ。
13. 陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実質的に同時に実施するのに適する一体式プローブであって、
    超音波センサ本体と、
    前記超音波センサ本体の第１の端に配設された超音波試験ケーブルと、
    前記超音波センサ本体の第２の端に配設された超音波プローブと、
    ハウジングであって、ハウジングを貫通するアパーチャを画定し、前記アパーチャは前記ハウジング内で中心に位置し、前記超音波プローブは前記アパーチャ内に着座し、ハウジングは導電性部分を更に含む、ハウジングと、
    前記導電性部分に接続され、前記導電性部分から延在する伝導性リード線とを備える、一体式プローブ。
14. 前記超音波プローブは、前記超音波センサ本体の周りに隣接して離間した超音波素子及び可撓性メンブレンを備えて、前記超音波素子と前記可撓性メンブレンとの間のギャップを画定し、前記ギャップは冷却材で満たされる、請求項１３に記載の一体式プローブ。
15. 前記ハウジングは全体的に導電性である、請求項１３に記載の一体式プローブ。
16. 水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実質的に同時に実施するためのシステムであって、
    測定アームを有する遠隔操作式水面下ビークルと、
    前記測定アームの自由端に配設されたエンドエフェクターと、
    前記エンドエフェクターに結合された、陰極防食電圧及び超音波試験厚さ測定値を測定するための一体式プローブとを備え、前記一体式プローブは、
    前表面及び後表面を有する外側ジンバル、
    少なくとも１自由度を提供するために前記外側ジンバルに結合された内側ジンバルであって、内側ジンバル内にキャビティを画定する前表面を有する、内側ジンバル、
    前記内側ジンバルの前記キャビティ内に着座するセンサハウジング、
    前記センサハウジング内に配設される超音波プローブであって、変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレンを含み、それにより、ギャップが、前記変換器結晶と前記可撓性メンブレンとの間に画定され、冷却剤で満たされる、超音波プローブ、及び、
    基準電極に通信可能に結合された電圧電極を含み、前記電圧電極は前記内側ジンバルの導電性部分に配設され、前記基準電極は前記遠隔操作式水面下ビークル内に配設される、システム。
17. 前記基準電極は、銀／塩化銀半セルである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記内側ジンバルは、前記内側ジンバルの前表面と後表面との間で横断方向に通過する１つまたは複数の進入部を画定するように形作られ、前記導電性部分は、１つまたは複数の脚部を備え、それぞれの脚部は、導電性先端を有し、前記１つまたは複数の進入部を介して前記外側ジンバルから縦に外方に延在し、超音波センサの周りに配置され、前記１つまたは複数の導電性脚部は、受動的に調整可能である、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記電圧電極は、前記１つまたは複数の脚部の前記導電性先端の１つまたは複数である、請求項１８に記載のシステム。
20. データ収集ユニットに通信可能に結合された信号プロセッサを更に備え、データ及び前記信号プロセッサは、前記遠隔操作式水面下ビークル内に配設され、信号調整器は同様に、前記一体式プローブに通信可能に結合される、請求項１６に記載のシステム。
21. 超音波プローブ及び導電性先端を有する少なくとも１つの脚部を有する一体式プローブによって、水面下表面の上で陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実施する方法であって、
    少なくとも１つのロボットアームであって、アームエンドエフェクターがロボットアームの自由端に配設され、前記一体式プローブが前記アームエンドエフェクターに結合した状態の、少なくとも１つのロボットアームを有する遠隔操作式ビークルを前記水面下表面に近接して位置決めすること、
    前記水面下表面を前記一体式プローブに接触させること、
    前記一体式プローブを、前記水面下表面を横切って配向させることであって、それにより、前記超音波プローブ及び導電性先端を有する前記少なくとも１つの脚部は前記水面下表面に接触する、配向させること、
    前記少なくとも１つの脚部によって、前記水面下表面における電圧を測定すること、
    前記超音波プローブによって、前記水面下表面における厚さを測定すること、
    前記遠隔操作式ビークル内に収容された信号調整器によって、前記水面下表面の前記電圧及び前記厚さを処理することであって、それにより、データファイルを生成する、処理すること、
    前記データファイルを、前記遠隔操作式ビークル内に収容されたデータ収集ユニットに送信すること、及び、
    前記データ収集ユニットによって前記データファイルを処理することであって、それにより、前記水面下表面の前記電圧及び前記厚さを記録するか、検討するか、または解析する、処理することを含む、方法。
22. 水面下表面において陰極防食電圧読取り及び超音波試験厚さ測定を実質的に同時に実施するのに適する一体式プローブであって、
    固定ベースに対して少なくとも１自由度を有するプローブキャリアーであって、前記固定ベースに結合された後表面、及び、導電性部分を有し前記導電性部分内にキャビティを画定する前表面を有する、プローブキャリアーと、
    前記プローブキャリアーの前記キャビティ内に着座したセンサハウジングと、
    前記センサハウジング内に配設された超音波プローブであって、変換器結晶及び前記変換器結晶の周りに配置された可撓性メンブレン及び前記可撓性メンブレンと前記変換器結晶との間のギャップ内に配設された冷却剤を有する、超音波プローブとを備える、一体式プローブ。
23. 前記導電性部分は、前記超音波プローブの周りに配置された１つまたは複数の脚部を備え、それぞれの脚部は、導電性先端及び基準電極を収容する海中ハウジングを有し、前記プローブキャリアーから縦に外方に延在し、前記１つまたは複数の脚部は、前記１つまたは複数の脚部が前記水面下表面に接触するときに与えられる力に応答して受動的に調整可能である、請求項２２に記載の一体式プローブ。

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