KR101483934B1 - 원격 시각 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

시각적 검사 시스템(100)은 가요성 푸시로드(400)를 갖는 도관(1)을 통하여 이동하는 원격 단부(110)를 포함한다. 원격 단부(110)는 도관(1) 내에서 이동한 거리를 지시하는 엔코더(140)를 갖는 적어도 하나의 캐리지 조립체(130)를 구비한다. 시각적 검사 시스템(100)은 도관(1)의 길이를 아래로 관찰하는 것을 식별하는 길이방향 카메라(150)를 구비하며, 또한 도관(1)의 내면(3)을 시각적으로 검사하는데 적합한 적어도 하나의 가로방향 카메라(160)를 가진다. 또한, 가로방향 카메라(160)는 도관(1)을 연결하는 다른 도관들을 검사하는데 사용될 수 있다.

Description

원격 시각 검사 시스템{REMOTE VISUAL INSPECTION SYSTEM}

본원은 일반적으로 도관의 내부를 시각적으로 검사하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 특히 파이프 및 보일러 헤더들의 내부를 시각적으로 검사하기 위한 시스템에 관한 것이다.

통상적으로 유체를 운반하는 파이프들 및 기타 도관들의 내부를 검사하기 위한 여러 종류의 설비들이 있다. 이들 도관들은 부식 또는 크랙현상 및 기타 결함이 진행되므로, 이들을 검사할 수 있는 것이 중요하다. 시각적 검사는 잠재적인 문제 영역들을 식별하기 위하여 도관들의 큰 섹션들을 신속하게 식별할 수 있다. 도관의 시각적 검사는 잠재적인 문제들을 식별하는 신속한 방식이라는 것이 결정되었다. 이들 문제 영역들은 추가 검사 디바이스들을 사용하여 검사될 수 있다. 따라서, 시각적 검사는 결함이 발생할 수 있는 일반적인 지역을 검출하기 위하여 초기 검사로서 사용되었다.

가압수 및 증기를 운반하는 파이프를 사용하는 보일러와 같은 일부 설비에서 고장나기 전에 결함들을 식별하는 것은 매우 중요하다. 이들 가압 도관들 중 하나에서 크랙 또는 결함은 다른 설비를 심각하게 손상시키거나 부상 또는 치명적 결과를 초래할 수 있다.

헤더들 및 연계된 수벽 파이프들의 내부는 검사해야 한다. 헤더들은 수평 헤더 파이프들로부터 연장되는 수직 수벽 파이프들과 통상적으로 수평이다. 원형 단면을 갖는 도관에서는, 기준 프레임이 없기 때문에 모든 방향에서 외관이 유사하게 보인다. 따라서, 디바이스를 카메라 이미지로부터 단지 외관으로 어느 방향으로 식별하는 것이 어렵다. 이는 특히 도관의 대향 측부들로부터 대칭으로 들어오는 2개의 파이프들과 같은 대칭 교차부에서 특히 적용된다. 따라서, 종종 파이프에서 결함이 있는 곳을 결정하는 것이 어렵다.

또한, 일부 도관들의 기하학적 형태로 인하여, 여러 도관들의 내부를 완전히 투시하는 것이 어렵다. 비록 가동성 카메라도 그 이동 범위가 제한되어 있으며 디바이스의 앞과 옆을 투시하는 것이 어렵다.

현재, 용이하게 위치하여 파이프들의 문제 영역들을 식별할 수 있는 더욱 다목적의 시각적 검사 디바이스에 대한 필요성이 존재하고 있다.

본 발명은 세장형 도관의 내면을 시각적으로 검사하기 위한 원격 시각적 검사 시스템으로서 구현될 수 있으며, 상기 원격 시각적 검사 시스템은:,

a. 원격 단부로서,

i) 전방부, 후방부, 복부측, 배면측 및 2개의 횡방향 측부들을 갖는 몸체;

ⅱ) 상기 도관의 상기 내면과 결합하기 위하여 상기 몸체의 횡방향 측부들 중 적어도 하나로부터 연장되는 적어도 하나의 캐리지 조립체;

ⅲ) 상기 몸체의 전방부의 앞을 관찰하기 위한, 상기 몸체의 전방부 상의 길이방향 카메라;

ⅳ) 상기 도관의 상기 내면을 관찰하도록 배치된, 상기 몸체의 복부측 상의 가로방향 카메라; 및

ⅴ) 상기 도관 내부에서 이동한 거리를 측정하는 엔코더를 포함하는, 상기 원격 단부;

b. 상기 원격 단부에 부착되어서, 상기 원격 단부가 상기 도관을 따라 이동할 수 있게 하는 가요성 푸시로드(pushrod);

c. 상기 원격 단부로부터 이미지들을 수용, 처리, 보관 및 분석할 뿐 아니라 상기 시각적 검사 시스템을 제어하도록 구성된 제어 유닛; 및

d. 상기 원격 단부를 상기 제어 유닛에 연결하는 케이블(cabling)을 구비한다.

본 발명은 또한 원격 도관의 내면을 시각적으로 검사하는 방법으로서 구현될 수 있으며, 상기 시각적 검사 방법은:,

a. 상기 내면을 따라 탑재되는 적어도 하나의 스프링 캐리지 조립체(sprung carriage assembly)를 구비하여 원격 단부를 안정시키는 상기 원격 단부를 제공하는 단계;

b. 상기 도관 내의 위치를 측정하는 단계;

c. 상기 도관 내의 여러 위치들에서 상기 도관의 내부의 길이방향 이미지들을 획득하는 단계;

d. 상기 도관 내의 여러 위치들에서 상기 도관의 내부의 가로방향 이미지들을 획득하는 단계;

e. 상기 도관의 내부의 상기 길이방향 이미지 또는 상기 가로방향 이미지들 중 적어도 하나를 그들의 각각의 위치들과 연계시키는 단계; 그리고

f. 상기 도관 내의 주어진 위치들에 대한 상기 길이방향 및 가로방향 이미지들 중 적어도 하나를 디스플레이하는 단계를 포함한다.

본원은 본원의 여러 형태들의 하기 상세한 설명 및 그에 포함된 예들을 참조할 때 더욱 용이하게 이해할 수 있다.

유사 요소들에 대해서 유사 도면부호로 지정된 도면들을 참조하시오.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각적 검사 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 시각적 검사 시스템의 전방으로부터 바라본 단부 입면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 시각적 검사 시스템의 측면 입면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 내지 도 3의 시각적 검사 시스템의 복부측의 평면도.
도 5는 2개의 교차 도관들을 검사하는, 사용시에 나타나는 도 1 내지 도 4의 시각적 검사 시스템의 입면도.

도관의 내부를 시각적으로 검사할 때, 디스플레이를 관찰할 때 원격 카메라가 관찰하는 위치를 식별하기가 어렵다. 이는 원격 카메라가 기준 프레임없이 대칭 도관 내에 있을 때 특히 어렵다. 통상적으로, 원격 카메라는 원격 카메라가 이동할 때 도관 밑에 원격 카메라를 갖는 원격 디바이스의 길이방향 길이를 따라 관찰할 수 있게 한다. 시각적 이미지는 도관을 일반적으로 검사하기 위하여 사용될 뿐 아니라, 도관을 따라 진행을 결정할 때 유용하다. 이는 파편, 부식 또는 이물질의 축적으로 인한 폐색, 차단 및 좁혀짐을 관찰할 때 사용할 수 있다.

제 2 도관이 90도 각도에서 처음으로 만나면, 카메라는 그때 이동할 수 있어야 하거나 또는 다른 방안으로는 제 2 도관의 길이를 아래로 관찰하기 위하여 최초의 관찰 각도로부터 멀어지는 90도에서 이미지를 제공해야 한다.

카메라가 원격 디바이스가 이동하는 도관으로부터 직각으로 연장되는 도관을 검사하는 것과 같이, 그 길이방향(가로방향으로 고려되는)으로부터 90도 각도일 때, 원격 카메라는 도관을 따라 이동 방향을 따라 길이방향의 이미지를 더 이상 제공할 수 없으므로, 임의의 잠재적인 폐색 등을 표시할 수 없다.

또한, 원격 디바이스의 방위를 결정하고 디바이스의 방위를 조정하는 수단(410)을 갖는 것이 중요하다.

본 발명은 검사되는 도관 내부의 결함 및 결핍사항들의 위치들을 신속하고 정확하게 식별할 수 있는 시각적 검사 시스템에서 임의의 신규의 유용한 개선들에 관한 것이다. 이는 원격 디바이스가 이동하고 도관 내의 여러 위치들을 관찰하는 방위를 조정하는 도관에 연결되는 도관들을 시각적으로 검사할 수 있다.

도 1 내지 도 4에는, 헤더 또는 도관(1)과 같은 세장형 도관의 내면을 시각적으로 검사하기 위하여 설계된 시각적 검사 시스템(100)이 도시되어 있다.

상기 시각적 검사 시스템은 전방부(113), 후방부(115), 배면측(117), 복부측(119) 및 2개의 횡방향 측부들(121)을 갖는 몸체(111)를 구비한 원격 섹션(110)을 가진다. 길이방향 축은 몸체(111)의 길이를 통해 이어진다. 가로방향 축(163)은 배면측(117) 및 복부측(119)을 통과한다.

상기 도관의 상기 내면과 결합하기 위하여 상기 몸체(111)의 측부들(121) 중 적어도 하나로부터 연장되는 적어도 하나의 캐리지 조립체(130)가 있다. 양호하게는, 휠(131)은 상기 캐리지 조립체(130)로부터 연장되고 상기 도관(1)의 내면(3)을따라 구르도록 각도형성된다.

엔코더(140)는 상기 휠(131)에 결합되어서 상기 엔코더가 상기 휠(131)이 이동하는 상기 도관(1)을 따라 얼마나 멀리가는 지를 결정하게 한다. 이 정보는 케이블(200)을 통과하여 상기 도관(1)을 따른 원격 섹션(110)의 순간 위치를 계산하는 베이스 유닛(300)으로 전달된다.

길이방향 카메라(150)는 몸체(111)의 전방에 부착되고 도관(1)의 길이부 아래에 있는 길이방향 축(150)에 일반적인 평행하는 방향으로 관찰하도록 배향된다. 몸체(111)의 전방부(113)의 앞을 관찰하는 것이 목표이다. 이는 원격 섹션(110)의 앞에 있는 폐색부를 찾고 원격 단부(110)의 앞에 있는 도관의 시각적 이미지를 제공하도록 설계된다.

몸체(111)의 복부측(119)에 인접한 영역을 관찰하기 위하여 일반적으로 가로방향 축을 따르는 방향으로 일반적으로 관찰하도록 배치된 가로방향 카메라(160)가 복부측(119)에 부착된다.

가요성 푸시로드(400)는 도관(1)의 내부를 따라 원격 섹션(110)을 밀고/당기기 위하여 원격 섹션(110)에 부착된다.

베이스(300)는 다른 컴포넌트들 중에서 도관(1)의 내부에서 원격 섹션(110)의 카메라들(150,160)로부터의 이미지들을 수용, 처리 , 보관 및 분석하도록 구성된 처리 유닛(310)을 사용한다.

베이스(300)는 또한 원격 섹션(110)에 결합된 제어 유닛(500)을 가진다. 제어 유닛은 길이방향 및 가로방향 카메라들(150,160)의 카메라 세팅들을 제어할 수 있고 줌, 포커스 뿐 아니라 상이한 방향으로 투시하는 위치설정 디바이스들과 같은 액추에이터들도 역시 제어할 수 있다. 제어 유닛(500)은 또한 길이방향 카메라(150)에 의해서 관찰된 영역을 빛추기 위한 길이방향 LEDs(151)과 같은 라이트들의 동작도 역시 제어할 수 있다. 유사하게, 가로방향 LEDs(161)은 가로방향 카메라(160)에 의해서 관찰되는 영역을 빛추도록 배치된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 도 1의 시각적 검사 시스템의 전방으로부터 단부측 입면도이다.

여기서, 길이방향 카메라(150) 및 길이방향 광원들(151)이 보여진다. 도관(1)은 이 도면에서 도시되지 않았지만,휠들(131)은 도관의 내면을 따라 오르는 휠들(131)로서 나타날 때 캐리지 조립체(130) 상에 도시된다. 캐리지 조립체들은 원격 단부(110)를 안정화시키기 위하여 캐리지 조립체(130)가 내면으로 연장될 수 있게 하는 스프링들(135) 또는 다른 가압 디바이스들을 가진다. 이는 원격 단부(110)가 여러 크기의 도관들(1) 내로 끼워지게 하고, 이미지의 이동을 최소화하게 안정상태로 잔류할 수 있게 한다. 이는 분석에 더욱 용이하도록 요동이 거의 없는 상태에서 안정된 시각적 이미지를 획득할 수 있게 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 시각적 검사 시스템의 측면 입면도이다. 여기서, 캐리지 조립체(130)가 보여진다. 또한, 가로방향 카메라(160)는 가로방향 축(163)을 따라 도시된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 내지 도 3의 시각적 검사 시스템의 복부측의 평면도이다. 본 실시예에서, 스프링들(135)은 캐리지 조립체(130) 및 휠들(131)을 내면(3) 또는 도관(1)에 대해서 누르는 가압 디바이스들로서 사용된다.

도 5는 2개의 교차 도관들을 검사하는, 사용시에 나타나는 도 1 내지 도 4의 시각적 검사 시스템의 입면도이다.

도 5는 직각에서 다른 도관(5)과 교차하는 도관(1)을 도시하고 있다. 이는 강하 튜브들과 교차하는 수평 증기 헤더의 기하학적 형태와 유사하다. 이는 검사 및 유지관리를 필요로 한다. 본 발명은 도관(1)(증기 헤더)을 검사하도록 유일하게 설계되고 또한 도관(5)(강하 도관)을 시각적으로 검사할 수 있다. 이는 도관(1)에 폐색부가 없다는 것을 입증하기 위하여 원격 단부(110)의 전방부에 있는 이미지를 획득할 수 있다.

대안 실시예들

시스템의 대안 실시예에서, 슬라이드 패드들(133)이 휠들(131)에 추가하여 또는 휠들을 대신하여 사용된다. 이들 슬라이드 패드들은 도관(1)의 내면을 따라 슬라이드될 수 있는 테플론 또는 나일론과 같은 저마찰 재료로 제조된다.

본 발명의 다른 대안 실시예에서, 종래의 물 분무 노즐 및/또는 와이퍼 디바이스들은 렌즈를 세정하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 또다른 대안 실시예에서, 원격 단부(110)의 방위를 변경하기 위하여 푸시로드(400)에 대해서 원격 단부(110)를 회전시킬 수 있는 모터(430)가 사용될 수 있다.

유리하게는, 본 발명은 종래 기술에서 기재된 문제점들을 극복한다.

다르게 기술하지 않는다면, 본원에 개시된 모든 범위들은 포괄적이고 단부 지점들 및 모든 중간 지점들에서 조합될 수 있다. 용어 "제 1", "제 2" 등은 본원에서 임의의 순서, 양 또는 중요성을 지시하는 것이 아니라 한 요소를 다른 요소로부터 구별하는데 사용되는 것이다. 본원의 단수 용어는 양의 제한을 기술하는 것이 아니라 기술된 항목들 중 적어도 하나의 존재를 기술하는 것이다. "약"과 같은 모든 변형된 숫자들은 다르게 명시하지 않는다면 정확한 수치의 값을 포괄하는 것이다.

기술된 설명은 최상의 형태를 포함하고, 또한 당업자가 본 발명을 제조 및 사용할 수 있게 하도록 본 발명을 개시하는 예로서 사용된다. 본 발명의 특허 범주는 청구범위에 의해서 한정되고 당업자에 자명한 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 이 예들이 청구범위의 문자와 상이하지 않은 구조적 요소들을 갖거나 또는 청구범위의 문자와 비현실적인 차이를 갖는 동등한 구조적 요소들을 갖는다면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 계획된 것이다.

1. 도관
3. 내면
100. 시각적 검사 시스템
110. 원격 단부
111. 몸체
130. 캐리지 조립체
131. 휠
140. 엔코더
150. 길이방향 카메라
160. 가로방향 카메라
300. 베이스 유닛
400. 푸시로드
430. 모터
500. 제어 유닛

Claims (13)

1. 세장형 도관의 내면을 시각적으로 검사하기 위한 원격 시각적 검사 시스템으로서,
   a. 원격 단부로서,
   i) 전방부, 후방부, 복부측, 배면측 및 2개의 횡방향 측부들을 갖는 몸체;
   ⅱ) 상기 도관의 상기 내면과 결합하기 위하여 상기 몸체의 횡방향 측부들 중 적어도 하나로부터 연장되는 적어도 하나의 캐리지 조립체;
   ⅲ) 상기 몸체의 전방부의 앞을 관찰하기 위한, 상기 몸체의 전방부 상의 길이방향 카메라;
   ⅳ) 상기 도관의 상기 내면을 관찰하도록 배치된, 상기 몸체의 복부측 상의 가로방향 카메라; 및
   ⅴ) 상기 도관 내부에서 이동한 거리를 측정하는 엔코더를 포함하는, 상기 원격 단부;
   b. 상기 원격 단부에 부착되어서, 상기 원격 단부가 상기 도관을 따라 이동할 수 있게 하는 가요성 푸시로드(pushrod);
   c. 상기 원격 단부로부터 이미지들을 수용, 처리, 보관 및 분석할 뿐 아니라 상기 시각적 검사 시스템을 제어하도록 구성된 제어 유닛;
   d. 상기 원격 단부를 상기 제어 유닛에 연결하는 케이블(cabling); 및
   e. 수직 방향에 대한 상기 원격 단부의 방위를 조정하기 위하여 상기 원격 단부를 회전시킬 수 있는 방위 조정 디바이스로서, 상기 방위 조정 디바이스는 회전할 때 상기 원격 단부의 방위를 변경할 수 있으며 상기 푸시로드에 부착된 수단인, 상기 방위 조정 디바이스를 구비하는, 원격 시각적 검사 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도관의 상기 내면을 빛추도록 배치된 적어도 하나의 가로방향 광원을 추가로 포함하는, 원격 시각적 검사 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체의 전방에 있는 영역을 빛추도록 배치된 적어도 하나의 길이방향 광원을 추가로 포함하는, 원격 시각적 검사 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 원격 단부의 방위를 수직 방향에 대해서 식별하기 위한 방위 감지 디바이스를 추가로 포함하는, 원격 시각적 검사 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 푸시로드는 상기 푸시로드 상에 회전력을 인가하여 상기 원격 단부를 상기 도관에 대해서 회전시키는 디바이스를 추가로 포함하는, 원격 시각적 검사 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 길이방향 카메라 및 상기 가로방향 카메라는 상기 도관 내에서 길이방향 및 가로 방향을 모두 동시에 관찰하는 상기 제어 유닛에 이미지들을 제공하는, 원격 시각적 검사 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   수직 방향에 대한 상기 원격 단부의 방위를 결정하여 상기 제어 유닛에 정보를 제공하는 방위 감지 디바이스를 추가로 포함하는, 원격 시각적 검사 시스템.
8. 도관(1)의 내면을 시각적으로 검사하는 방법으로서,
   a. 상기 내면을 따라 탑재되는 적어도 하나의 스프링 캐리지 조립체를 구비하여 원격 단부를 안정시키는 상기 원격 단부를 제공하는 단계;
   b. 상기 도관 내의 위치를 측정하는 단계;
   c. 상기 도관 내의 여러 위치들에서 상기 도관의 내부의 길이방향 이미지들을 획득하는 단계;
   d. 상기 도관 내의 여러 위치들에서 상기 도관의 내부의 가로방향 이미지들을 획득하는 단계;
   e. 상기 도관의 내부의 상기 길이방향 이미지 또는 상기 가로방향 이미지들 중 적어도 하나를 그들의 각각의 위치들과 연계시키는 단계;
   f. 상기 도관 내의 주어진 위치들에 대한 상기 길이방향 및 가로방향 이미지들 중 적어도 하나를 디스플레이하는 단계; 및
   g. 상기 원격 단부에 부착되어 상기 원격 단부가 상기 도관을 따라 이동할 수 있게 하는 가요성 푸시로드(pushrod)에 부착된 수단에 의해 상기 원격 단부를 회전시키는 것에 의하여, 수직 방향에 대한 상기 원격 단부의 방위를 조정하는 단계;를 포함하는, 시각적 검사 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   a. 길이방향 이미지들을 획득할 때 상기 원격 단부의 방위 정보를 획득하는 단계;
   b. 상기 방위를 상기 획득한 길이방향 이미지들과 연계시키는 단계; 그리고
   c. 상기 원격 단부의 방위를 수정하기 위하여 상기 디스플레이된 길이방향 이미지들을 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 시각적 검사 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    a. 가로방향 이미지들을 획득할 때 상기 원격 단부의 방위 정보를 획득하는 단계;
    b. 상기 방위를 상기 획득한 가로방향 이미지들과 연계시키는 단계; 그리고
    c. 상기 가로방향 이미지들이 디스플레이될 때 상기 디스플레이된 가로방향 이미지들의 원격 단부의 방위의 표시를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 시각적 검사 방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 디스플레이 단계는:
    상기 도관 내의 주어진 위치들에 대한 상기 길이방향 및 가로방향 이미지들을 동시에 디스플레이하는 단계를 포함하는, 시각적 검사 방법.
12. 삭제
13. 삭제

Images