JP2020197535A - 管状製品の測定および検査のための方法およびシステム - Google Patents

管状製品の測定および検査のための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

【課題】管状製品の効率的かつ正確な検査のための方法およびシステムを提供する。【解決手段】全長に沿った、管状製品の内径および外径測定値が、レーザまたは他の光測定システムを用いて取得される。管状製品の別個のセクションが特定され得る。各セクションに対して、別個のセクションの外側面の外径の少なくとも１つの測定値、および別個のセクションの内側面の内径の少なくとも１つの測定値が取得される。さらに、管状製品の各別個のセクションの幾何学的中心座標が取得される。各別個のセクションの長手方向位置に関連する外側面、内側面、および幾何学的中心を画定する測定値が記録される。【選択図】図１

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０１６年７月１２に出願された、「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＳＳＥＳＳＩＮＧ ＴＵＢＵＬＡＲ ＧＯＯＤＳ」と題された、米国仮特許出願第６２／３６１，１９０号の利益を主張し、その内容を全体的に参照して本明細書に組み込むものである。
管状製品の全長および円周方向の寸法測定、ならびにその数値結果をデータベース・アレイに記憶してデータの各円周面とその長手方向位置との間の関連を維持することは、管状製品検査システムを代表する技術水準となっている。このようなシステムの目標は、データを使用して、その長さに沿った軸外偏差を含む、管状製品の仮想的な３次元表現を再構成することである。この目標を対象とする典型的な技術水準の管状製品検査システムは現在、超音波試験（ＵＴ）手段を使用して壁厚寸法を測定し、レーザまたは発光装置と組み合わせて関連する外径を測定する。しかし、そうした現行のシステムは、管状製品のベースラインの長手方向直線性からの軸外偏差を取り込まない。
壁厚および関連する外径測定のこのようなデータ・アレイは、別個の長手方向位置において、パイプまたは他の管状製品の短い（通常、半インチ）セクションの疑似的（仮想的）な３次元表現を生成する。隣り合った各リング・セクションは、それ自体の独立した、別個の３次元データの組により特徴付けられ、隣り合った別個のセクション間の相対測定は、それらの間の長手方向距離だけである。すべての別個のリング・セクションが接続された状態で、この種のデータがグラフィックに表示されたとき、管状製品の完全に直線的な３次元表現が生成される。言い換えると、別個のリング・セクションの幾何学的な中心線は、長手方向ｚ軸に沿って位置合わせされ、横断するｘ−ｙ平面において半径方向に逸脱することはない。
しかし、製作されたパイプは、決して完全に直線ではなく、横断するｘ−ｙ平面において半径方向にオフセットされるセクションを有する。製作されたパイプの各セクションの幾何学的中心が測定され、グラフィックに表示されたとき、軸外のフック（端部領域の偏差）、スイープ（全長の湾曲）、および螺旋状の直線からはずれたパターンがしばしば観察される。今日使用される管状製品の寸法測定システムは、複雑な軸外直線性の不完全さを示す、製作されたパイプの真の３次元表現を生成する必要のある軸外関連データに対処していない。
例えば、壁厚および関連する外径寸法を取り込む目的でパイプを検査するためのコストは、測定装置のコスト、各パイプに対して生成されたデータ・アレイに記憶しかつ処理するために使用されるシステムのコスト、完全な検査プロセスを完了するために必要な時間、システムを操作させるために必要な人的資源および訓練、ならびに測定システム、データ記憶装置、および処理システムを維持するためのコストを含む、いくつかの因子の関数である。少量のパイプを検査するための典型的な小売価格は、産油国の管状ケーシングの接合部当たり９００ドルから１２００ドルの範囲である。大量の小売価格は、接合部当たり約３００ドルである。維持に関しては、通常、大規模な変換器アレイを備えた超音波検査施設が使用されて産油国の管状製品を測定するが、それは維持コストを大幅に増加させる。検査コストは、管状製品のコストを大幅に増加させる可能性がある。
石油掘削産業では、機械的な、多腕の、スパイダ状デバイスが使用されて、管状製品の内径を、その全長に沿って物理的に測定し、かつ記録する。防衛産業などの他の産業では、レーザ測定システムが使用されて、管状の大砲の砲身の内径を、その全長に沿って測定する。これらのシステムのそれぞれは、全長の超音波壁測定システムよりもはるかに費用がかからず、またほんのわずかな時間で全長検査を完了することができる。しかし、このような各システムは、真の直線性のベースラインからの軸外偏差を取り込まない、または場合によっては、その他の残りの管状寸法を取り込まない、従来システムの欠点に対処することができない。
本開示による様々な非限定的な実施形態のいくつかの特徴が、添付の例において特に記載されている。しかし、動作の構成および方法の両方に関する様々な実施形態は、その利点と共に、以下の添付の図面と併せて、以下の記述を参照することにより、よく理解することができよう。
本開示による少なくとも１つの実施形態による検査システムのブロック図である。
レーザまたは他の発光デバイスを用いて外径および軸外寸法が検査される管状構造を示し、かつ直接の壁測定点を示す図である。
レーザまたは他の発光デバイスを用いて外径および軸外寸法が検査される管状構造を示し、かつシングル・トレースＵＴデバイスを用いた壁厚測定を示す図である。
ランス上に搭載された回転モータに取り付けられたレーザまたは他の発光デバイスを用いて内径が検査される管状構造を示す図である。
動力付きトロリー・カー上に搭載された回転モータに取り付けられたレーザまたは他の発光デバイスを用いて内径が検査される管状構造を示す図である。
図２および図４で示された組み合わされた検査ユニットを用いて外径および内径が検査される管状構造を示す図である。
本開示による少なくとも１つの非限定的な実施形態による管状構造およびその対応する別個のセクションを示す図である。
図７で示された別個のセクションのうちの１つを示す図である。
明細書で述べられ、添付の図面で示されるいくつかの実施形態の全体構造、機能、製造、および使用法の十分な理解を提供するために、数多くの特定の細部が記載される。明細書で述べられる実施形態を曖昧にしないために、よく知られた動作、構成要素、および要素は、詳細には述べていない。読者は、本明細書で述べられ、かつ示された諸実施形態が、非限定的な例であり、したがって、本明細書で開示される特定の構造的かつ機能的な細部は、代表的かつ例示的なものであると認識され得ることが理解されよう。それらに対する変形および変更を、諸例の範囲から逸脱することなく行うことができる。
「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など、ｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の形態）、「有する（ｈａｖｅ）」（および「ｈａｓ」、「ｈａｖｉｎｇ」など、ｈａｖｅの任意の形態）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」など、ｉｎｃｌｕｄｅの任意の形態）、ならびに「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」（および「ｃｏｎｔａｉｎｓ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」など、ｃｏｎｔａｉｎの任意の形態）は、制限のない連結動詞である。その結果、１つまたは複数の要素を「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」システム、デバイス、または装置は、これらの１つまたは複数の要素を保有するが、これらの１つまたは複数の要素だけを保有することに限定されない。同様に、１つまたは複数の特徴を「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」システム、デバイス、または装置の要素は、これらの１つまたは複数の特徴を保有するが、これらの１つまたは複数の特徴だけを保有することに限定されない。
管状製品の効率的な検査を行うための様々な非限定的方法およびシステムが、本明細書で開示される。少なくとも１つの態様では、管状製品の全長および円周に沿った管状製品の壁厚測定は、レーザまたは他の光測定システムによって測定される外径および内径寸法を含む計算により取得される。管状製品の別個のリング形状のセクションを特定することができる。このような各別個のセクションに対して、当該別個のセクションの外側面の外径の少なくとも１つの測定、および別個のセクションの内側面の内径の少なくとも１つの測定が取得される。加えて、管状製品の各別個のセクションに対する幾何学的中心座標が取得される。各別個のセクションの長手方向位置と関連させて、外側面、内側面、および幾何学的中心を画定する測定値が記録される。
外径および内径、ならびに関連する幾何学的中心のそれぞれの測定は、３次元空間における管状製品の全体的な各直径および幾何学的中心のわずかな部分を表すことができる。このような測定のいくつかは、長手方向のものであるか螺旋状の性質のものであるかにかかわらず、直線性異常を含む管状製品の仮想的な３次元形態を生成するために利用することができる。
少なくとも１つの態様では、管状製品の別個のセクションの外径、内径、および／または幾何学的中心を視覚的に表現する、または表示することができ、したがって、例えば、直線性異常を含む重要な異常を容易に検出することができる。一例では、別個のセクションの外径、内径、および／または幾何学的中心は、グラフィックに表現することができる。一例では、様々なシェードまたは色が、別個のセクションの外径、内径、および／または幾何学的中心の様々な値を表すことができる。例えば、より暗いシェードは、大きな内径を表すことができ、また明るいシェードは、小さな内径を表すことができる。
少なくとも１つの可能な態様では、管状製品の別個のセクションの外径、内径、および／または幾何学的中心の記録された値が処理されて、管状製品のその長さに沿った仮想的な壁厚を取得し、かつ／または例えば、管状製品がサービスに供されたときに遭遇する可能性のあるストレス因子など、管状製品のストレス因子の影響を予測することができる。
少なくとも１つの態様では、本開示は、管状製品の非破壊的な測定に関する。例えば、少なくとも１つの態様では、非破壊的な方法およびシステムが使用されて、レーザまたは他の光測定装置を使用することにより、鋼パイプまたは他の管状製品の外径、内径、幾何学的中心、および／または壁厚を測定する。少なくとも１つの態様では、本開示は、管状製品に対する寸法データを取り込み、かつその壁厚データを計算し、記憶するために、レーザまたは他の光測定システムから導出された情報を収集し、記憶し、表示し、かつその他の形で利用する向上させた方法に関する。少なくとも１つの態様では、本開示は、レーザまたは他の光測定システムを使用して、各小さな別個のセクションに関する３次元位置データに関連させた、外側および内側管状面の小さな別個のセクションを表す増分的データを取得することに関するため、管状の、もしくは実質的に管状の構造、またはその部分の壁を、３次元オブジェクトとして、表示し、画像化し、調査し、かつ／またはシミュレートする／比較するプログラムで利用することができる。
様々な例では、管状の、または少なくとも実質的に管状の構造、またはその領域の仮想的な３次元プロファイルを生成するための方法は、管状構造の所定の長さに沿った別個の位置における管状構造の直径セクションを選択するステップを含む。一態様では、所定の長さは、管状構造の全長とすることができる。方法は、セクションごとに、セクションの外側面の複数の外径、およびセクションの内側面の複数の内径を測定するステップをさらに含む。測定される内径および外径の数は、選択されたセクションの所望の分解能を表す。方法は、セクションのそれぞれに対して、幾何学的中心座標を決定するステップをさらに含む。方法は、決定された内径、外径、および対応する幾何学的中心座標を使用して、例えば、表面異常などを含む管状製品の仮想的な３次元プロファイルを生成するステップをさらに含む。
図１を参照すると、管状構造８を検査するための検査システム４が示されている。管状構造８は、例えば、図２〜図６で示されたパイプなど、産油国の管状製品とすることができる。システム４は回路１０を含む。回路１０は、制御装置１２、外側ユニット１４、中間ユニット１５、および内側ユニット１６を含む。制御装置１２は、少なくとも１つのメモリ回路２０に結合された１つまたは複数のプロセッサ１８（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えることができる。少なくとも１つのメモリ回路２０は、プロセッサ１８によって実行されたとき、プロセッサ１８に１つまたは複数の機能を実施させる機械実行可能命令を記憶する。一態様では、少なくとも１つのメモリ回路２０は、プロセッサ１８によって実行されたとき、内側ユニット１６、中間ユニット１５、および外側ユニット１４からの入力データに基づいて、プロセッサ１８に管状構造８の仮想的な３次元プロファイルを生成させる機械実行可能命令を記憶する。
プロセッサ１８によって実施されるステップは、管状構造８の所定の長さに沿った別個の位置で、管状構造８の別個の直径セクションを選択するステップを含むことができる。一態様では、所定の長さは、管状構造８の全長、またはその一部とすることができる。プロセッサ１８によって実施されるステップは、各直径セクションに対して、セクションの外側面の複数の外径、およびセクションの内側面の複数の内径を決定するステップをさらに含むことができる。別個のセクションに対して決定された内径および外径の数は、選択されたセクションの所望の分解能を表す。プロセッサ１８によって実施されるステップは、セクションのそれぞれに対して幾何学的中心座標を決定するステップと、中間ユニット１５により提供される壁測定値を用いて、内径に対する外径の方向付けおよび位置を較正し、かつ管状構造８が外側ユニット１４、中間ユニット１５、および内側ユニット１６を通って移動するとき、管状構造８の摩擦損失の何らかの誤差を訂正するステップとをさらに含むことができる。その方法は、管状構造８の複数に分解されたセクションの決定された内径、外径、および対応する幾何学的中心座標を使用して、管状構造８の仮想的な３次元プロファイルを生成するステップをさらに含む。
様々な例では、本明細書で述べられる様々なステップの１つまたは複数のものは、組合せ論理回路または順序論理回路を備える有限状態機械によって実行することができ、ここで、組合せ論理回路または順序論理回路は、少なくとも１つのメモリ回路に結合される。少なくとも１つのメモリ回路は、有限状態機械の現在の状態を記憶する。組合せ論理回路または順序論理回路は、有限状態機械に諸ステップを実施させるように構成される。順序論理回路は、同期または非同期とすることができる。他の例では、本明細書で述べられる様々なステップの１つまたは複数のものは、例えば、プロセッサ１８と有限状態機械の組合せを含む回路により実施され得る。
本開示の制御装置１２および／または他の制御装置は、一体化された、かつ／または別個のハードウェア要素、ソフトウェア要素、および／またはその両方の組合せを用いて実装することができる。一体化されたハードウェア要素の例は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、論理ゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセット、マイクロコントローラ、ＳｏＣ、および／またはＳＩＰを含むことができる。別個のハードウェア要素の例は、論理ゲート、電界効果トランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、抵抗、キャパシタ、インダクタ、および／またはリレーなど、回路および／または回路要素を含むことができる。いくつかの例では、制御装置１２は、例えば、１つまたは複数の基板上に、別個の、かつ一体化された回路要素もしくは構成要素を備えるハイブリッド回路を含むことができる。
プロセッサ１８は、当技術分野で知られたいくつかのシングルまたはマルチコアプロセッサの任意の１つとすることができる。メモリ回路２０は、揮発性および不揮発性の記憶媒体を備えることができる。一実施形態では、プロセッサ１８は、命令処理ユニットおよび演算ユニットを含むことができる。命令処理ユニットは、メモリ回路２０からの命令を受け取るように構成され得る。
図２〜図３を参照すると、外側ユニット１４は、長手方向軸２４周りで回転するように構成され得る回転可能なドラム２２を含む。回転可能なドラム２２は、図２〜図３で示すように、円筒形状および固定された外殻２３を有することができる。１つまたは複数のレーザユニットを、回転可能なドラム２２の内壁上に配置することができる。少なくとも１つの例では、レーザユニット２６、２６’は、回転可能なドラム２２の内壁もしくは面の反対側に配置される。レーザユニット２６および２６’は、９０°および２７０°の角度で、回転可能なドラム２２の内壁もしくは面上に円周方向に配置される。別の言い方をすれば、レーザユニット２６、２６’は、セットとして、回転可能なドラム２２の内壁もしくは面上に約１８０°だけ円周方向に間隔を空けることができる。レーザユニット２６および２６’は、互いの方向に方向付けることができる。追加のレーザ測定ユニットのセットを、約１８０°だけ間隔が空けられた回転可能なドラム２２の内壁もしくは面上に配置することができる。
少なくとも１つの態様では、レーザユニット２６、２６’は、レーザユニット２６、２６’と、存在する場合には追加のレーザユニットのセットと、により得られた測定値に基づき、入力データを制御装置１２に伝達するように構成することができる。制御装置１２は、レーザユニット２６、２６’からの入力データを使用して、測定値に基づく管状構造８の外側面の外径値を決定することができる。いくつかの例では、測定値は、管状構造８が、回転可能なドラム２２を通過すると同時に、レーザユニット２６、２６’と管状構造８の外側面との間で測定されるギャップ距離を含む。回転可能なドラム２２の内壁もしくは面上で使用され得る任意の追加の非干渉性のレーザユニットのセットに関しても同じことがいえる。
図４を参照すると、内側ユニット１６は、長手方向軸２４に沿って延びる、例えば、静止したマンドレルの形態の取付け部材２８を含む。２つのレーザユニット３０、３０’が、取付け部材２８に取り付けられ、かつそこから延びる回転モータ１７に固定される。図４で示された構成においては、レーザユニット３０、３０’は、長手方向軸に対して直角である、または少なくとも実質的に直角である軸３２に沿った反対側を指しており、レーザユニット３０、３０’は、長手方向軸２４の周りで回転している。追加のレーザ測定ユニットのセットを、約１８０°離して回転モータ１７に固定することができる。別の実施形態では、図５で示されるように、内側ニット１６’は、管状構造８の内部を通って、それ自体で進み、かつ任意の接続ケーブル４４を引っ張る動力駆動のトロリー・カー４３を利用することができる。この実施形態では、レーザユニット３０、３０’は、回転モータ１７に接続され、それは次いで、トロリー・カー４３の前部に取り付けられる。追加のレーザ測定ユニット３０、３０’のセットを、約１８０°離して回転モータ１７に固定することができる。
外側ユニット１４および内側ユニット１６は、別の段階で動作することができるが、少なくとも１つの実施形態では、図６で示されるように、外側ユニット１４および内側ユニット１６が、同じ段階で動作し、したがって、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、軸３２に沿って互いに位置合わせされる。少なくとも１つの例では、取付け部材２８は、管状構造８の内壁と接触する中心ガイド・フルークもしくはローラを用いて、管状構造８の内側に中心化されるように構成される。
レーザユニット２６、２６’と同様に、レーザユニット３０、３０’は、レーザユニット３０、３０’により得られた測定値に基づいて、入力データを制御装置１２に伝達するように構成される。制御装置１２は、レーザユニット３０、３０’からの入力データを使用して、レーザユニット３０、３０’により得られた測定値に基づき、管状構造８の内側面の内径値を決定することができる。いくつかの例では、測定値は、レーザユニット３０、３０’と、管状構造８の内側面との間で同時に測定されたギャップ距離を含む。
動作において、管状構造８は、図６で示されるように長手方向軸２４に関して中心化されている。管状構造８は、図２〜図５で示されるように、別々の動作段階において、または図６で示されるなど、いくつかの組み合わされた動作段階において、内側ユニット１６および外側ユニット１４の方向に、長手方向軸２４に沿って移動する。これらの場合のそれぞれでは、管状構造８は、内側ユニット１６および／または外側ユニット１４の間を通過するように移動される。言い換えると、管状構造８は、別々の動作段階で、または単一の組み合わされた段階で、外側ユニット１４を通り、かつ内側ユニット１６の周囲を移動するように構成される。管状構造８が、外側ユニット１４および内側ユニット１６に対して軸方向に移動すると、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、管状構造８の外側面および内側面のその各測定値を連続的に取得する。
長さに沿った何らかの摩擦損失、または円周方向に関する回転損失を調整するように外側ユニット１４および内側ユニット１６の測定データを較正するため、図２、図５、および図６で示されるように、中間ユニット１５は、約９０°離れているとともに、長手方向分離距離２７を含む管状構造８の各端部において、少なくとも２つの直接壁測定値を提供する。別の実施形態では、図３で示されるように、中間ユニット１５は、管状構造８が外側ユニット１４を通って前進するとき、管状構造８の長さに沿って約９０°離間させた２つ以上の線において、連続的な、または間欠的な壁測定値を提供する。この実施形態では、例えば、超音波試験（ＵＴ）変換器、または他の適切な壁センサなど、少なくとも２つのシングル・トレースの壁測定デバイスが使用される。中間ユニット１５によって提供される壁測定データはまた、外側ユニット１４および内側ユニット１６により提供される外径および内径データを同期させるために使用されるため、プロセッサ１８により、管状構造８の適切で正確な３次元関係が確立され、かつ仮想的な３次元表示の出力、または管状構造８のデータベースを得ることができる。
ユーザ入力デバイス６はまた、例えば、検査システム４によって検査される特定の管状構造８に対応する識別情報を入力するために使用することができる。例えば、長さ較正データ、他の特別な較正データ、ならびに検査のデータおよび時間など、他の情報を入力することもできる。入力された情報は、例えば、メモリ回路２０などの記憶媒体に記憶することができる。
代替の実施形態では、内側ユニット１６および外側ユニット１４は、管状構造８の方向に長手方向に移動することができるが、管状構造８は静止した状態に留まる。このような実施形態では、取付け部材２８は、レーザユニット３０、３０’を、管状構造８を通って長手方向に前進させるように構成される。さらに回転可能なドラム２２は、それらが、管状構造８の周りを回転するとき、レーザユニット２６、２６’を長手方向に前進させるように構成される。
図２〜図４、および図６を再度参照すると、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、管状構造８が、外側ユニット１４および内側ユニット１６に対して長手方向軸２４に沿って前進したとき、長手方向軸２４周りで回転するように構成される。レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、同じ、または少なくとも実質的に同じ回転速度、および回転方向で、長手方向軸２４の周りで回転するように構成することができる。代替的には、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、異なる回転速度で、かつ／または異なる回転方向で、長手方向軸２４の周りで回転するように構成することができる。回転中において、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’は、管状構造８の外側面および内側面のその各測定値を連続して取得する。
レーザユニット２６、２６’、３０、３０’の回転速度はまた、制御装置１２によって生成される管状構造８の仮想的な３次元プロファイルの分解能に影響する可能性がある。内側ユニット１６および外側ユニット１４に対する管状構造８の速度が大きくなればなるほど、管状構造８の規定長さに対して、制御装置１２により決定される内径および外径の数は少なくなる。いくつかの例では、図１で示されるように、回路１０は、管状構造８の仮想的な３次元プロファイルの所望の分解能に対応する、内側ユニット１６および外側ユニット１４を通る管状構造８の移動速度を選択するために使用できるユーザ入力デバイスを含む。管状構造８の横断速度、および直径感知デバイスの回転速度とは関係なく、限界の分解能は、検査システム４全体の最大の電子的な繰り返し応答速度である。
様々な実施形態において、外側ユニット１４は軸方向に固定される。レーザユニット２６、２６’は、管状構造８が、外側ユニット１４を通って移動すると、その測定値を取得する。さらにレーザユニット３０、３０’は、内側ユニット１６が管状構造８の中を通って進むと、その測定値を取得することができる。レーザユニット３０、３０’の平行移動および回転運動は、制御装置１２により追跡される。
図７を参照すると、管状構造８、またはその少なくとも一部は、所望の分解能に対して、いくつかの別個の連続する横断面、またはリング４６へと分割される。セクションまたはリング４６は、長手方向軸２４に直交する平面において画定され得る。図８で示されるように、各リング「ｊ」に対して、リング「ｊ」の外側面プロファイルが、固定されたグローバル座標系における座標
Figure 2020197535
 に基づいてプロットされる。さらにリング「ｊ」の内側面プロファイルが、内側ユニット１６に関連付けられたローカル座標系における座標
Figure 2020197535
 に基づいてプロットされる。管状構造８の中心軸に沿ってＭ個の測定値（リング）があり、かつ円周方向に沿ってＮ個の測定値が存在する場合、外側面および内側面のそれぞれ１つは、値Ｎが値Ｍで乗算されたものに等しいいくつかの測定値で表される。３次元測定値は、外側面および内側面に対して、それぞれ、
Figure 2020197535
 および
Figure 2020197535
 として示される固定されたグローバル座標系で提示され、式中、ｉは、円周方向に対して１からＮであり、またｊは、軸方向に対して１からＭである。
各リング「ｊ」に対して、外側面の幾何学的中心は、式
Figure 2020197535
 に基づいて決定されることができる。
同様に、各リング「ｊ」に対する内側面の幾何学的中心は、式
Figure 2020197535
 に基づいて決定されることができる。
次に、内側面および外側面の中心線の座標を使用して、管状構造８の直線性を決定することができる。外側面に対して、中心線の座標は、
Figure 2020197535
 である。
内側面に対して、中心線の座標は、
Figure 2020197535
 である。
様々な例では、レーザユニット２６、２６’、３０、３０’からの入力データは、内側面および外側面のそれぞれに対して、ローカル座標系で示される。入力データを処理するために、ローカル座標系から固定されたグローバル座標系への変換が実施される。変換は、外側面および内側面に対応する入力データに対して実行することができる。外側面および内側面に対する入力データが、単一のグローバル座標系で提示された後、すべての幾何学的な特性（例えば、円の中心、直径、長円度、壁の離心率、パイプの直線性など）を、それに従って計算することができる。
外側面または内側面に対して、入力データは、測定値を取得するレーザユニットに付されたローカル座標系で次のように提示することができる。
Figure 2020197535
座標変換（回転および平行移動を含む）により、ローカル座標は、次いで、式、
Ｘ＝Ｒｘ＋Ｔ
を用いて、外側面と内側面の両方のデータ点に対して、固定されたグローバル座標系で示すことができ、式中、
グローバル座標
Figure 2020197535
 、変換ベクトル
Figure 2020197535
 、および回転行列
Figure 2020197535
 であり、またθZはグローバルＺ軸に関する回転角であり、θYはグローバルＹ軸に関する回転角であり、θXはグローバルＸ軸に関する回転角である。
様々な例では、管状構造８の全長に沿った、各別個の横断面リングに対して、管状構造８の圧潰および他の性能特性を計算することができる。さらに、３次元モデル化のために３次元データ全体を利用して、特定の管状構造８の圧潰強度、および他の性能特性を正確に予測することができる。
管状構造８の外側面および内側面の３次元座標が得られ、コンピュータ記憶システムに記憶された後、任意の別個のセクションの中心を規定する座標を計算することができる。概して、また図７を参照すると、管状製品の全長のすべての別個のセクションの中心の３次元座標は、３次元の線および曲線４５を形成する。最小二乗法を用いることにより、特定の管状構造、またはその部分の直線性の基準ベースラインを計算することができる。管産業においては、直線性計算のためのベース基準線を規定するための特定の手段は存在しない。最終使用者は、自分の好みに応じた方法を指定することができる。２つの一般的な状況が、アメリカ石油協会（ＡＰＩ）規格５ＣＴで提供される。その一例は、前記管の両端における５フィートの端部セクションの全長の直線性（スイープ）、および端部直線性（フック）の測定である。本明細書で述べられるシステムを利用すると、上記の２つの一般的な状況がより正確に評価され得るだけではなく、全長の３次元形状（螺旋状の曲線など）、および／または管状製品の全長に沿った局所的な湾曲も測定され、かつ視覚的に表示することができ、基準ベースラインからの偏差が、デジタルまたはグラフィカルな出力によって提供され得る。
図３を参照すると、壁厚測定用のシングル・トレース器具４０を、内側面輪郭もしくは外殻が、外側面輪郭もしくは外殻内に適正に配置されたことを保証する較正目的で、検査システム４の中に組み込むことができる。少なくとも１つの態様では、回転ドラム２２の外側に、約９０°離して配置された２つのトレースは、内側面および外側面の輪郭を共にロックするのに十分である。代替的には、シングル・トレース器具４０を、回転ドラム２２の内側に配置することもできる。適切なシングル・トレース器具４０の例は、重複しないシングル・トレースの超音波試験（ＵＴ）、レーザＵＴ、ガンマ線、磁気的および他の壁感知デバイスを含む。代替の実施形態では、シングル・トレース器具４０を、図２、図５、および図６で示すように、長手方向分離距離２７を含む管状構造８の各端部に２つ以上ある、少なくとも４つの直接壁測定点４２の代りに、またはそれと併せて使用することもできる。他の実施形態では、別の直線性基準レーザ・ビーム、または多次元ジャイロスコープなどの進んだ位置決めデバイスを使用して、外側面または内側面の円周方向測定値に関連付けられた別個の長手方向セクションを表す幾何学的中心座標に対して、軸外寸法を決定することができる。
例： 以下の例は、本開示による方法およびシステムのいくつかの非限定的な実施形態の諸態様を述べる。
例１−管状製品を検査する方法であって、前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、前記横断面に関する位置に、少なくとも１つの測定装置を長手方向に配置するステップと、前記測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記測定装置の長手方向位置を決定するステップと、前記測定装置が前記位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記測定装置の円周方向位置を決定するステップと、前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの異なる複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、前記少なくとも１つの測定装置により、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、を含む方法。
例２−前記測定装置は、レーザ測定デバイスを含む、例１に記載の方法。
例３−前記測定装置は、光測定デバイスを含む、例１に記載の方法。
例４−前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を記憶するステップをさらに含む、例１に記載の方法。
例５−前記デジタル記録は、前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と、を含む、例４に記載の方法。
例６−３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、例１−５に記載1つ以上の方法。
例７−最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、をさらに含む、例１−６に記載の１つ以上の方法。
例８―前記デジタル記録の少なくともいくつかを使用して、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算するステップをさらに含む、例４−７に記載の1つ以上の方法。
例１０−前記直径セクションの前記異なる複数の位置は、前記円周周りで等しく離間されている、例１に記載の方法。
例１１−管状製品を検査するシステムであって、少なくとも１つの外側測定デバイスを備える外側ユニットと、少なくとも１つの内側測定デバイスを備える内側ユニットと、前記外側ユニットおよび前記内側ユニットに結合される制御回路であって、前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、前記横断面の外側の第１の位置に、前記外側ユニットを長手方向に配置するステップと、前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記外側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記外側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、前記横断面の内側の第２の位置に、前記内側ユニットを長手方向に配置するステップと、前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記内側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記横断面の前記円周周りの前記内側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、前記少なくとも１つの測定デバイスにより、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、を実行するように構成される制御回路と、を備えるシステム。
例１２−前記外側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、例１１に記載のシステム。
例１３−前記内側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、例１２に記載のシステム。
例１４−前記外側ユニットは、光測定デバイスを備える、例１１に記載のシステム。
例１５−前記内側ユニットは、光測定デバイスを備える、例１４に記載のシステム。
例１６−前記制御回路はメモリを備え、前記制御回路は、前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を前記メモリに記憶するように構成される、例１１に記載のシステム。
例１７−前記デジタル記録は、前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と、を含む、例１６に記載のシステム。
例１８−３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、例１１−１７に記載の１つ以上のシステム。
例１９−中間ユニットをさらに備え、前記制御回路は、前記中間ユニットを利用して、最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、を実行する、例１１−１８に記載の1つ以上のシステム。
例２０−前記制御回路は、前記メモリに記憶された前記デジタル記録の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の仮想的な３次元形態を構成するように構成される、例１４−１９に記載の1つ以上のシステム。
例２１−情報を収集して記憶するための方法であって、前記情報は、長手方向セクションにおける管状表面の外径および内径、ならびに関連する複数の幾何学的中心を表し、前記外径および前記内径、ならびに前記関連する複数の幾何学的中心は、管状製品の３次元の長手方向または螺旋状の直線性を表し、前記方法は、（ａ）前記管状製品の円周の直径セクションを選択するステップであって、前記直径セクションは、それに関する前記長手方向セクションの外径、内径、および幾何学的中心を表す情報が、デジタルコンピュータ手段により可読なフォーマットで記録されるべきものである、前記ステップと、（ｂ）前記管状製品の長手方向セクションの前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションの数および間隔を決定するステップであって、前記複数の直径セクションの数および間隔は、決定された分解能、および前記関連する長手方向セクションを表す幾何学的中心を有する前記管状製品の円周方向の外径および内径を表す情報を生成するためのものである、前記ステップと、（ｃ）レーザまたは光測定装置を長手方向に配置するステップであって、前記レーザまたは光測定装置は、前記円周周りの所望の数の隣り合う位置において前記外径および前記内径を測定可能であり、前記レーザまたは光測定装置は、検査されるべき前記管状製品のエリアにおける複数の隣り合う位置において、前記管状製品の各関連する長手方向セクションの前記幾何学的中心を測定可能である、前記ステップと、（ｄ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の軸に沿った前記レーザまたは光測定装置の長手方向位置を決定するステップと、（ｅ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記円周周りにおける前記レーザまたは光測定装置の円周方向位置を決定するステップと、（ｆ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記レーザまたは光測定装置に、前記レーザまたは光測定装置の近傍にある前記管状製品の異なる長手方向セクションの前記外径および内径、ならびに幾何学的中心を決定させるステップと、（ｇ）前記セクションの外径および内径、幾何学的中心、前記長手方向位置、ならびに前記円周方向位置を、関連付けた関係でデジタル記録するステップと、（ｈ）前記選択されたセクションの複数の他の円周方向および長手方向位置であって、決定および記録されていない前記複数の他の円周方向および長手方向位置において、上記のステップ（ｃ）から（ｇ）までを繰り返すステップであって、前記繰り返しは、前記選択されたセクションの決定された分解能を表す前記外径および内径のすべてが決定および記録され、かつ、前記すべてが複数の記録によって表されるまで実行され、前記複数の記録のそれぞれは、前記管状製品の計算された壁の別個の部分の前記セクションの外径および内径、外側および内側の幾何学的中心、長手方向位置、ならびに円周方向位置を、関連付けた関係で表す、前記ステップと、を含み、最初の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最初の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離、および最後の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定することによって、複数の記録によって表される前記外側面の全体、および、複数の別の記録によって表される前記内側面の全体、が３次元空間においてさらに関連付けられる、方法。
例２２−前記選択されたセクションは、前記管状表面全体の外径および内径を含み、前記管状製品の全長にわたって前記幾何学的中心に関連付けられ、前記選択されたセクションは、前記最初のセクションの内側面中心点に対する前記最初の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置、および前記最後のセクションの内側面中心点に対する前記最後の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置にさらに関連付けられる、例２１に記載の方法。
例２３−前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分は、前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクションの隣り合う各別個の部分の外径および内径をそれぞれ決定することが、所望の分解能に対して適切であるように間隔が空けられており、１つの幾何学的中心が、長手方向の別個の部分ごとに決定される、例２１−２２に記載の1つ以上の方法。
例２４−前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分の数は、前記決定された分解能を確立するように、前記管状製品の前記円周周りで離間される、例２１−２３に記載の1つ以上の方法。
例２５−デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読フォーマットで記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算させるステップをさらに含む、例２１−２４に記載の1つ以上の方法。
例２６−デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読記録において記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の各別個の長手方向セクションの単一の幾何学的中心点に関連付けて外径および内径を表示させ、前記管状製品の全長の真の仮想的な３次元形態を構成させるステップをさらに含む、例２１−２５に記載の方法。
いくつかの開示された実施形態に関して、デバイスの様々な実施形態が本明細書で述べられてきたが、これらの実施形態に対して、多くの修正および変形を実装することができる。さらにいくつかの構成要素に対して材料が開示されるが、他の材料を使用することもできる。さらに様々な実施形態によれば、所与の機能を実行するために、単一の構成要素を複数の構成要素で置き換えることができ、また複数の構成要素を単一の構成要素で置き換えることもできる。前述の記述、およびその後に続く例は、このような修正および変形をすべて包含するように意図されている。
本発明は、例示的な設計を有するものとして述べられているが、本発明は、本開示の趣旨および範囲内でさらに修正することもできる。本出願は、したがって、その一般的な原理を用いて本発明の任意の変形形態、使用法、または適合性を包含するように意図されている。
本明細書に参照により組み込まれるいずれの特許、刊行物、または他の開示材料は、全体的にもしくは部分的に、組み込まれた材料が、既存の定義、文言、または本開示に記載の他の開示材料と矛盾しない程度に本明細書に組み込まれるに過ぎない。したがって、必要とされる程度に合わせて、本明細書で明示的に記載された開示は、本明細書に参照により組み込まれたいずれかの矛盾する材料に取って代わるものとする。本明細書に参照により組み込まれるが、既存の定義、文言、または本明細書に記載の他の開示材料と矛盾するいずれかの材料、またはその部分は、組み込まれた材料と、既存の開示材料との間で矛盾が生じない程度に組み込まれるに過ぎないものとする。
本明細書に参照により組み込まれるいずれの特許、刊行物、または他の開示材料は、全体的にもしくは部分的に、組み込まれた材料が、既存の定義、文言、または本開示に記載の他の開示材料と矛盾しない程度に本明細書に組み込まれるに過ぎない。したがって、必要とされる程度に合わせて、本明細書で明示的に記載された開示は、本明細書に参照により組み込まれたいずれかの矛盾する材料に取って代わるものとする。本明細書に参照により組み込まれるが、既存の定義、文言、または本明細書に記載の他の開示材料と矛盾するいずれかの材料、またはその部分は、組み込まれた材料と、既存の開示材料との間で矛盾が生じない程度に組み込まれるに過ぎないものとする。
以下の項目は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
（項目１）
管状製品を検査する方法であって、
前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、
前記横断面に関する位置に、少なくとも１つの測定装置を長手方向に配置するステップと、
前記測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記測定装置の長手方向位置を決定するステップと、
前記測定装置が前記位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記測定装置の円周方向位置を決定するステップと、
前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの異なる複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、
前記少なくとも１つの測定装置により、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、
前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、
前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、
を含む方法。
（項目２）
前記測定装置は、レーザ測定デバイスを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記測定装置は、光測定デバイスを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を記憶するステップをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記デジタル記録は、
前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、
前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と
を含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
をさらに含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記デジタル記録の少なくともいくつかを使用して、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算するステップをさらに含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記デジタル記録の少なくともいくつかを使用して、前記管状製品の仮想的な３次元形態を構成するステップさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記直径セクションの前記異なる複数の位置は、前記円周周りで等しく離間されている、項目１に記載の方法。
（項目１１）
管状製品を検査するシステムであって、
少なくとも１つの外側測定デバイスを備える外側ユニットと、
少なくとも１つの内側測定デバイスを備える内側ユニットと、
前記外側ユニットおよび前記内側ユニットに結合される制御回路であって、
前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、
前記横断面の外側の第１の位置に、前記外側ユニットを長手方向に配置するステップと、
前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記外側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、
前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記外側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、
前記横断面の内側の第２の位置に、前記内側ユニットを長手方向に配置するステップと、
前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記内側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、
前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記横断面の前記円周周りの前記内側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、
前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、
前記少なくとも１つの測定デバイスにより、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、
前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、
前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、
を実行するように構成される制御回路と、
を備えるシステム。
（項目１２）
前記外側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記内側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、項目１２に記載のシステム。
（項目１４）
前記外側ユニットは、光測定デバイスを備える、項目１１に記載のシステム。
（項目１５）
前記内側ユニットは、光測定デバイスを備える、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記制御回路はメモリを備え、
前記制御回路は、前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を前記メモリに記憶するように構成される、項目１１に記載のシステム。
（項目１７）
前記デジタル記録は、
前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、
前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と
を含む、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
中間ユニットをさらに備え、
前記制御回路は、前記中間ユニットを利用して、
最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
を実行する、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
前記制御回路は、前記メモリに記憶された前記デジタル記録の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の仮想的な３次元形態を構成するように構成される、項目１９に記載のシステム。
（項目２１）
情報を収集して記憶するための方法であって、
前記情報は、長手方向セクションにおける管状表面の外径および内径、ならびに関連する複数の幾何学的中心を表し、
前記外径および前記内径、ならびに前記関連する複数の幾何学的中心は、管状製品の３次元の長手方向または螺旋状の直線性を表し、
前記方法は、
（ａ）前記管状製品の円周の直径セクションを選択するステップであって、
前記直径セクションは、それに関する前記長手方向セクションの外径、内径、および幾何学的中心を表す情報が、デジタルコンピュータ手段により可読なフォーマットで記録されるべきものである、前記ステップと、
（ｂ）前記管状製品の長手方向セクションの前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションの数および間隔を決定するステップであって、
前記複数の直径セクションの数および間隔は、決定された分解能、および前記関連する長手方向セクションを表す幾何学的中心を有する前記管状製品の円周方向の外径および内径を表す情報を生成するためのものである、前記ステップと、
（ｃ）レーザまたは光測定装置を長手方向に配置するステップであって、
前記レーザまたは光測定装置は、前記円周周りの所望の数の隣り合う位置において前記外径および前記内径を測定可能であり、
前記レーザまたは光測定装置は、検査されるべき前記管状製品のエリアにおける複数の隣り合う位置において、前記管状製品の各関連する長手方向セクションの前記幾何学的中心を測定可能である、前記ステップと、
（ｄ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の軸に沿った前記レーザまたは光測定装置の長手方向位置を決定するステップと、
（ｅ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記円周周りにおける前記レーザまたは光測定装置の円周方向位置を決定するステップと、
（ｆ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記レーザまたは光測定装置に、前記レーザまたは光測定装置の近傍にある前記管状製品の異なる長手方向セクションの前記外径および内径、ならびに幾何学的中心を決定させるステップと、
（ｇ）前記セクションの外径および内径、幾何学的中心、前記長手方向位置、ならびに前記円周方向位置を、関連付けた関係でデジタル記録するステップと、
（ｈ）前記選択されたセクションの複数の他の円周方向および長手方向位置であって、決定および記録されていない前記複数の他の円周方向および長手方向位置において、上記のステップ（ｃ）から（ｇ）までを繰り返すステップであって、
前記繰り返しは、前記選択されたセクションの決定された分解能を表す前記外径および内径のすべてが決定および記録され、かつ、前記すべてが複数の記録によって表されるまで実行され、
前記複数の記録のそれぞれは、前記管状製品の計算された壁の別個の部分の前記セクションの外径および内径、外側および内側の幾何学的中心、長手方向位置、ならびに円周方向位置を、関連付けた関係で表す、前記ステップと、
を含み、
最初の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最初の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離、および最後の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定することによって、複数の記録によって表される前記外側面の全体、および、複数の別の記録によって表される前記内側面の全体、が３次元空間においてさらに関連付けられる、方法。
（項目２２）
前記選択されたセクションは、前記管状表面全体の外径および内径を含み、前記管状製品の全長にわたって前記幾何学的中心に関連付けられ、
前記選択されたセクションは、
前記最初のセクションの内側面中心点に対する前記最初の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置、および
前記最後のセクションの内側面中心点に対する前記最後の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置
にさらに関連付けられる、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分は、前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクションの隣り合う各別個の部分の外径および内径をそれぞれ決定することが、所望の分解能に対して適切であるように間隔が空けられており、１つの幾何学的中心が、長手方向の別個の部分ごとに決定される、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分の数は、前記決定された分解能を確立するように、前記管状製品の前記円周周りで離間される、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読フォーマットで記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算させるステップをさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読記録において記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の各別個の長手方向セクションの単一の幾何学的中心点に関連付けて外径および内径を表示させ、前記管状製品の全長の真の仮想的な３次元形態を構成させるステップをさらに含む、項目２３に記載の方法。

Claims (26)

  1. 管状製品を検査する方法であって、
    前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、
    前記横断面に関する位置に、少なくとも１つの測定装置を長手方向に配置するステップと、
    前記測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記測定装置の長手方向位置を決定するステップと、
    前記測定装置が前記位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記測定装置の円周方向位置を決定するステップと、
    前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの異なる複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、
    前記少なくとも１つの測定装置により、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、
    前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、
    前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、
    を含む方法。
  2. 前記測定装置は、レーザ測定デバイスを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記測定装置は、光測定デバイスを含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を記憶するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記デジタル記録は、
    前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、
    前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と
    を含む、請求項４に記載の方法。
  6. ３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
    最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記デジタル記録の少なくともいくつかを使用して、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記デジタル記録の少なくともいくつかを使用して、前記管状製品の仮想的な３次元形態を構成するステップさらに含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記直径セクションの前記異なる複数の位置は、前記円周周りで等しく離間されている、請求項１に記載の方法。
  11. 管状製品を検査するシステムであって、
    少なくとも１つの外側測定デバイスを備える外側ユニットと、
    少なくとも１つの内側測定デバイスを備える内側ユニットと、
    前記外側ユニットおよび前記内側ユニットに結合される制御回路であって、
    前記管状製品を通って延びる長手方向軸を横断する前記管状製品の横断面を選択するステップと、
    前記横断面の外側の第１の位置に、前記外側ユニットを長手方向に配置するステップと、
    前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記外側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、
    前記外側ユニットが前記第１の位置にある間に、前記横断面の円周周りの前記外側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、
    前記横断面の内側の第２の位置に、前記内側ユニットを長手方向に配置するステップと、
    前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記管状製品の前記長手方向軸に沿った前記内側ユニットの長手方向位置を決定するステップと、
    前記内側ユニットが前記第２の位置にある間に、前記横断面の前記円周周りの前記内側ユニットの円周方向位置を決定するステップと、
    前記管状製品の前記横断面の前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションを選択するステップと、
    前記少なくとも１つの測定デバイスにより、前記横断面の前記円周周りの前記複数の直径セクションのそれぞれにおいて、外径および内径を測定するステップと、
    前記横断面の幾何学的中心を決定するステップと、
    前記長手方向軸に直交する前記管状製品の複数の他のセクションにおいて、上記に列挙したステップを繰り返すステップと、
    を実行するように構成される制御回路と、
    を備えるシステム。
  12. 前記外側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記内側ユニットは、レーザ測定デバイスを備える、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記外側ユニットは、光測定デバイスを備える、請求項１１に記載のシステム。
  15. 前記内側ユニットは、光測定デバイスを備える、請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記制御回路はメモリを備え、
    前記制御回路は、前記横断面の前記外径、前記内径、および前記幾何学的中心のデジタル記録を前記メモリに記憶するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
  17. 前記デジタル記録は、
    前記管状製品の外側面を画定するように構成された第１のデジタル記録と、
    前記管状製品の内側面を画定するように構成された第２のデジタル記録と
    を含む、請求項１６に記載のシステム。
  18. ３次元空間において、前記管状製品の前記外側面および前記内側面を関連付けて、前記管状製品の壁を計算するステップをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
  19. 中間ユニットをさらに備え、
    前記制御回路は、前記中間ユニットを利用して、
    最初のセクションの内側面の幾何学的中心点からの、前記最初のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
    最後のセクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後のセクションの外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定するステップと、
    を実行する、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記制御回路は、前記メモリに記憶された前記デジタル記録の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の仮想的な３次元形態を構成するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
  21. 情報を収集して記憶するための方法であって、
    前記情報は、長手方向セクションにおける管状表面の外径および内径、ならびに関連する複数の幾何学的中心を表し、
    前記外径および前記内径、ならびに前記関連する複数の幾何学的中心は、管状製品の３次元の長手方向または螺旋状の直線性を表し、
    前記方法は、
    （ａ）前記管状製品の円周の直径セクションを選択するステップであって、
    前記直径セクションは、それに関する前記長手方向セクションの外径、内径、および幾何学的中心を表す情報が、デジタルコンピュータ手段により可読なフォーマットで記録されるべきものである、前記ステップと、
    （ｂ）前記管状製品の長手方向セクションの前記円周周りの複数の位置における複数の直径セクションの数および間隔を決定するステップであって、
    前記複数の直径セクションの数および間隔は、決定された分解能、および前記関連する長手方向セクションを表す幾何学的中心を有する前記管状製品の円周方向の外径および内径を表す情報を生成するためのものである、前記ステップと、
    （ｃ）レーザまたは光測定装置を長手方向に配置するステップであって、
    前記レーザまたは光測定装置は、前記円周周りの所望の数の隣り合う位置において前記外径および前記内径を測定可能であり、
    前記レーザまたは光測定装置は、検査されるべき前記管状製品のエリアにおける複数の隣り合う位置において、前記管状製品の各関連する長手方向セクションの前記幾何学的中心を測定可能である、前記ステップと、
    （ｄ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の軸に沿った前記レーザまたは光測定装置の長手方向位置を決定するステップと、
    （ｅ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記管状製品の前記円周周りにおける前記レーザまたは光測定装置の円周方向位置を決定するステップと、
    （ｆ）前記レーザまたは光測定装置が前記位置にある間に、前記レーザまたは光測定装置に、前記レーザまたは光測定装置の近傍にある前記管状製品の異なる長手方向セクションの前記外径および内径、ならびに幾何学的中心を決定させるステップと、
    （ｇ）前記セクションの外径および内径、幾何学的中心、前記長手方向位置、ならびに前記円周方向位置を、関連付けた関係でデジタル記録するステップと、
    （ｈ）前記選択されたセクションの複数の他の円周方向および長手方向位置であって、決定および記録されていない前記複数の他の円周方向および長手方向位置において、上記のステップ（ｃ）から（ｇ）までを繰り返すステップであって、
    前記繰り返しは、前記選択されたセクションの決定された分解能を表す前記外径および内径のすべてが決定および記録され、かつ、前記すべてが複数の記録によって表されるまで実行され、
    前記複数の記録のそれぞれは、前記管状製品の計算された壁の別個の部分の前記セクションの外径および内径、外側および内側の幾何学的中心、長手方向位置、ならびに円周方向位置を、関連付けた関係で表す、前記ステップと、
    を含み、
    最初の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最初の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離、および最後の長手方向セクションの前記内側面の幾何学的中心点からの、前記最後の長手方向セクションの前記外側面の幾何学的中心点の相対的な位置および距離を測定することによって、複数の記録によって表される前記外側面の全体、および、複数の別の記録によって表される前記内側面の全体、が３次元空間においてさらに関連付けられる、方法。
  22. 前記選択されたセクションは、前記管状表面全体の外径および内径を含み、前記管状製品の全長にわたって前記幾何学的中心に関連付けられ、
    前記選択されたセクションは、
    前記最初のセクションの内側面中心点に対する前記最初の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置、および
    前記最後のセクションの内側面中心点に対する前記最後の長手方向セクションの外側面中心点の相対的な位置
    にさらに関連付けられる、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分は、前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクションの隣り合う各別個の部分の外径および内径をそれぞれ決定することが、所望の分解能に対して適切であるように間隔が空けられており、１つの幾何学的中心が、長手方向の別個の部分ごとに決定される、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記管状製品の前記外側面および前記内側面の前記セクション内の前記別個の部分の数は、前記決定された分解能を確立するように、前記管状製品の前記円周周りで離間される、請求項２３に記載の方法。
  25. デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読フォーマットで記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の前記計算された壁に対するストレス因子の影響を計算させるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
  26. デジタルコンピュータ手段に、デジタルのコンピュータ可読記録において記録されている情報の少なくともいくつかを用いて、前記管状製品の各別個の長手方向セクションの単一の幾何学的中心点に関連付けて外径および内径を表示させ、前記管状製品の全長の真の仮想的な３次元形態を構成させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
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