KR20190041463A

KR20190041463A - 관형 제품의 측정 및 검사를 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20190041463A
Application number: KR1020197003702A
Authority: KR
Inventors: 피터 더블류. 무어
Original assignee: 유.에스. 스틸 튜뷸러 프로덕츠, 인크.
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-04-22
Also published as: US20190017809A1; US10234276B2; BR112019000611B1; JP7064536B2; MX2019000417A; WO2018013715A3; EP3485271A4; US20180017376A1; BR112019000611A2; AU2017297405A1; CN109791128A; CA3030425C; JP2019527368A; UA125071C2; SA519400846B1; AU2017297405B2; CA3030425A1; KR102096220B1; JP2020197535A; US10054425B2

Abstract

관형 제품의 효율적이고 정확한 검사를 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 레이저 또는 다른 광 측정 시스템을 사용하여 전체 길이를 따라 관재의 내부 및 외측 직경 측정을 수행한다. 관형 제품의 이산 섹션이 식별될 수 있다. 각 섹션에 대해, 개별 섹션의 외측 표면의 외측 직경의 적어도 하나의 측정 및 이산 섹션의 내측 표면의 내측 직경의 적어도 하나의 측정이 획득된다. 또한, 관형 제품의 각 이산 섹션 부분에 대한 기하학적 중심 좌표가 얻어진다. 각 이산 섹션의 길이 방향 위치와 관련하여 외측 표면, 내측 표면 및 기하학적 중심을 정의하는 측정값이 기록된다.

Description

관형 제품의 측정 및 검사를 위한 방법 및 시스템

본 출원은 2016년 7월 12일자로 제출된 "관형 제품을 평가하기 위한 방법 및 시스템"이라는 명칭의 미국 가 출원 제62/361,190호의 우선권 이익을 주장하며, 그 내용을 본원에서 원용한다.

관형 제품의 전체 길이 및 원주 크기 측정 및 데이터의 각 원주 평면과 그 종 방향 위치 사이의 관계를 유지하는 데이터베이스 어레이에서의 수치 결과의 저장은 관형 제품 검사 시스템에서의 기술 수준을 나타낸다. 이러한 시스템의 목표는 길이에 따른 축 이탈 편차를 포함하여 관형 제품의 가상의 3차원 표현을 재구성하기 위해 데이터를 사용하는 것이다. 이 같은 목표를 향한 전형적인 최첨단 관형 제품 검사 시스템은 관련된 외측 직경을 측정하기 위해 레이저 또는 광 방출 장치와 결합된 벽 두께 치수를 측정하는 초음파 검사(UT) 수단을 사용한다. 그러나 이들 현재의 시스템은 관형 제품의 베이스 라인의 종 방향 직진성으로부터 축 외 편차를 포착하지 못한다.

이러한 벽 두께 및 관련된 외측 직경 측정 데이터 어레이는 이산(discrete) 길이 방향 위치에서 파이프 또는 다른 관형 제품의 짧은 (전형적으로 1/2 인치) 섹션의 의사 (가상) 3차원 표현을 생성한다. 각각의 인접 링 섹션은 자신의 독립적인 이산 세트 3 차원 데이터, 그리고 인접한 이산 섹션 간의 유일한 상대적인 측정은 이들 사이의 종축 거리이다. 이러한 종류의 데이터가 그래픽으로 표시될 때 모든 이산 링 섹션이 연결되어 있으면 관형 제품의 완벽하고 직선적인 3차원 표현이 생성된다. 다시 말해서 이산 링 섹션의 기하학적 중심선은 종 방향 z축을 따라 정렬되고 횡단하는 x-y 평면에서 반경 방향으로 벗어나지 않는다.

그러나, 제조된 파이프는 결코 완전하게 직선이 아니며, 횡 방향 x-y 평면에서 반경 방향으로 오프셋 된 섹션을 갖는다. 제조된 파이프의 각 섹션의 기하학적 중심이 그래픽으로 측정되고 표시될 때, 오프 엑시스(off-axis) 후크(hook)(끝 영역 편차), 스윕(전체 길이 휨) 및 직선 성이 없는 나선형 패턴이 종종 관찰된다. 현재 사용되고 있는 관형 제품 크기 측정 시스템은 제조된 파이프의 실제 3차원 표현을 생성하는 데 필요한 오프 엑시스 관계 데이터를 다루지 않으며, 복잡한 오프 엑시스 직선성 결함을 나타낸다.

예를 들어, 벽 두께 및 연관된 외측 직경 치수를 측정하기 위한 목적으로 파이프를 검사하는 비용은 측정 장치의 비용, 장치의 저장 및 처리에 사용되는 시스템의 비용을 포함하는 여러 요인의 함수이다. 각 파이프에 대해 생성된 데이터 배열, 전체 검사 프로세스를 완료하는 데 필요한 시간, 시스템을 작동하는 데 필요한 인력 및 교육, 측정 시스템 및 데이터 저장 및 처리 시스템을 유지 관리하는 데 드는 비용이 포함된다. 소량의 파이프를 검사하기 위한 전형적인 소매가격은 산유국 관형 케이싱의 조인트 당 $ 900에서 $ 1,200이다. 대량 소매가격은 조인트당 약 $ 300이다. 유지 보수와 관련하여 대형 변환기 어레이가 있는 초음파 검사 시설은 일반적으로 유지 보수 비용을 크게 높이는 산유국 관형 제품을 측정하는 데 사용된다. 검사 비용은 관형 제품의 비용을 크게 증가시킬수 있다.

석유 시추 산업에서, 기계적, 멀티 - 암, 스파이더 형 장치는 전체 길이를 따라 관형 제품의 내측 직경을 물리적으로 측정하고 기록하기 위해 사용된다. 방위 산업과 같은 다른 산업 분야에서는 레이저 측정 시스템을 사용하여 관형 포병 캐논 배럴의 내측 직경을 전체 길이를 따라 측정한다. 이 같은 시스템은 각각 전체 길이 초음파 벽 측정 시스템보다 훨씬 저렴하며 단시간에 전체 길이 검사를 완료 할수 있다. 그러나 각각의 그러한 시스템은 진실한 직진성의 베이스 라인으로부터의 오프 엑시스 편차를 포착하지 않는 종래의 시스템의 단점을 해결할 수 없거나, 경우에 따라 나머지 다른 관형 치수를 포착할 수도 없다.

본 발명에 따른 다양한 비 한정적인 실시 태양의 특정 특징이 첨부된 실시 예에 구체적으로 기재되어있다. 그러나 구성 및 동작 방법에 관한 다양한 실시 예는 그 이점과 함께 다음과 같은 첨부 된 도면과 관련하여 다음의 설명을 참조함으로써 더 잘 이해 될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적어도 하나의 실시 예에 따른 검사 시스템의 블록도.
도 2는 레이저 또는 다른 광 방출 장치를 사용하여 외측 직경 및 축 외 크기에 대해 검사되는 관형 구조를 도시하고 직접 벽 측정의 포인트를 도시하는 도면.
도 3은 레이저 또는 다른 광 방출 장치를 사용하여 외측 직경 및 축 외 크기를 검사하는 관형 구조를 도시하고, 단일 트레이스 UT 장치를 사용하여 벽 두께의 측정을 도시하는 도면.
도 4는 랜스(lance)에 장착된 회전 모터에 부착된 레이저 또는 다른 광 방출 장치를 사용하여 내측 직경을 검사하는 관형 구조를 도시한 도면.
도 5는 파워 트롤리 카에 장착된 회전 모터에 부착된 레이저 또는 다른 광 방출 장치를 사용하여 내측 직경을 검사하는 관형 구조를 도시한 도면.
도 6은 도 2 및 도 4에서 도시된 조합된 검사 유닛을 사용하여 외측 직경 및 내측 직경을 검사하는 관형 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 적어도 하나의 비 한정적인 실시 예에 따른 관형 구조 및 이에 대응하는 개별 섹션을 도시한 도면.
도 8은 도 7에 도시된 개별 섹션들 중 하나를 도시한 도면.

본 명세서에 기술되고 첨부 도면에 도시된 특정 실시 예의 전체적인 구조, 기능, 제조 및 사용의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 잘 알려진 동작, 컴포넌트 및 구성 요소는 본 명세서에서 설명된 실시 예를 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않는다. 본원에 기술되고 도시된 실시 예는 비 제한적인 예이며, 따라서 본 명세서에 개시된 특정 구조 및 기능 세부 사항은 대표적이고 예시적인 것임을 이해하여야 한다. 실시 예들의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.

용어 "포함하다"(및 "포함하는(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"과 같은 임의의 형태의 포함 하다), "갖는다"("가진(has)" 및 "갖는(having)"과 같은 임의의 형태의 갖는다), 그리고 "포함한다"("포함(contains)" 및 "포함(containing)"과 같은 모든 형태의 포함한다)는 제한 없는 연결 동사다. 결과적으로, 하나 이상의 엘리먼트를 "포함", "갖는", "포함하는" 또는 "포함하는" 시스템, 장치 또는 장치들은 이들 하나 이상의 엘리먼트를 소유하지만, 하나 이상의 엘리먼트를 소유하는 것으로 제한되지는 않는다. 마찬가지로, 하나 이상의 특징을 "포함", "갖는", "포함하는" 또는 "포함하는" 시스템, 장치 또는 장치의 구성 요소는 이들 하나 이상의 특징을 지니는 것으로 한정되지 않는다.

관형 제품의 효율적인 검사를 위한 다양한 비 제한적인 방법 및 시스템이 본 명세서에 개시되어있다. 적어도 하나의 특징 태양에서, 관형 제품의 전체 길이 및 원주를 따른 관형 제품의 벽 두께 측정은 레이저 또는 다른 광 측정 시스템에 의해 측정되는 외부 및 내측 직경 크기를 포함하는 계산에 의해 얻어진다. 관형 제품의 이산 링 형상(Discrete ring-shaped)의 섹션이 식별될 수 있다. 이러한 개별 섹션에 각각에 대해, 개별 섹션의 외측 표면의 외측 직경의 적어도 하나의 측정 및 개별 섹션의 내측 표면의 내측 직경의 적어도 하나의 측정이 얻어진다. 또한, 관형 제품의 각 개별 부분에 대한 기하학적 중심 좌표가 얻어진다. 각 개별 섹션의 길이 방향 위치와 관련하여 외측 표면, 내측 표면 및 기하학적 중심을 정하는 측정값이 기록된다.

외측 직경 및 내측 직경 그리고 연관된 기하학적 중심 각각의 측정은 3 차원 공간에서 관형 제품의 총 직경 및 기하학적 중심의 작은 부분을 나타낼 수 있다. 사실상 길이 방향인지 또는 나선형인지에 관계없이 직선 성 변칙을 포함하는 관형 제품의 가상 입체 형상을 생성하기 위해 그와 같은 많은 측정을 이용될 수 있다.

적어도 하나의 특징에서, 관형 제품의 이산 섹션의 외측 직경, 내측 직경 및/또는 기하학적 중심이 시각적으로 표시되거나 디스플레이될 수 있어서 예를 들어 직선 편차를 포함하는 관심의 편차가 발생할 수 있다. 일 실시 예에서, 개별 섹션의 외측 직경, 내측 직경 및/또는 기하학적 중심이 그래픽으로 표현될 수 있다. 일 예시에서, 상이한 음영 또는 색상은 개별 섹션의 외측 직경, 내측 직경 및/또는 기하학적 중심의 상이한 값을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 어두운 음영은 더 큰 내측 직경을 나타낼 수 있으며 밝은 음영은 더 작은 내측 직경을 나타낼 수 있다.

적어도 하나의 가능한 특징으로, 관형 제품의 이산 섹션의 외측 직경, 내측 직경 및/또는 기하학적 중심의 기록된 값은 그 길이를 따라 관형 제품의 가상 벽 두께를 얻기 위해 및/또는 예를 들어, 관형 제품이 사용 중일 때 발생할 수 있는 스트레스 요인과 같은 관형 제품에 대한 스트레스 요인의 영향을 예측할 수 있다.

적어도 하나의 특징에서, 본 발명은 관형 제품의 비 파괴 측정에 관한 것이다. 예를 들어, 적어도 하나의 특징에서, 비 파괴 방법 및 시스템은 레이저 또는 다른 광 측정 장치를 사용하여 강철 파이프 또는 다른 관형 제품의 외측 직경, 내측 직경, 기하학적 중심 및/또는 벽 두께를 결정하는데 사용된다. 적어도 하나의 특징에서, 본 발명은 레이저 또는 다른 광 측정 시스템으로부터 유도된 정보를 수집, 저장, 표시하거나 이용하여 크기 데이터를 수집하고 관형 제품에 대한 벽 두께 데이터를 계산 및 저장하는 개선 된 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 특징에서, 본 발명은 레이저 또는 다른 광 측정 시스템을 사용하여 각각의 작고 이산 3차원 위치 데이터와 관련하여 외측 및 내측 관형 표면의 작고 이산 섹션을 나타내는 증분 데이터를 획득하여, 관형 또는 관형 구조체 또는 이들의 일부가 3차원 물체로서 모의/비교 프로그램에서 표시, 영상화, 검사 및/또는 이용될 수 있도록 하는 것이다.

다양한 경우들에서, 관형 또는 적어도 실질적으로 관형인 구조체 또는 이들의 영역의 가상 3차원 프로파일을 생성하는 방법은 관형 구조체의 직경 단면을 사전에 결정된 관형 구조체의 길이를 따라 이산 위치에서 관형 구조체의 직경 섹션을 선택함을 포함한다. 하나의 특징에서, 상기 사전에 정해진 소정의 길이는 관형 구조체의 전체 길이 일 수 있다. 상기 방법은 각 섹션에 대해 상기 섹션의 외측 표면의 복수의 외측 직경 및 상기 섹션의 내측 표면의 복수의 내측 직경을 결정하는 단계를 더 포함한다. 측정된 내측 직경 및 외측 직경의 수는 선택된 섹션의 원하는 레졸루션을 나타낸다. 상기 방법은 각 섹션에 대한 기하학적 중심 좌표를 결정하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 결정된 내측 직경, 외측 직경, 및 대응하는 기하학적 중심 좌표를 사용하여 예를 들어 표면 편차를 포함하는 관형 제품의 가상 3차원 프로파일을 생성하도록 한다.

도 1에는 관형 구조체(8)를 검사하기 위한 검사 시스템(4)이 도시되어있다. 관형 구조체(8)는 예를 들어, 도 2 - 6에 도시된 바와 같이, 파이프와 같은 오일 국가 관형 제품 일 수 있다. 상기 시스템(4)은 회로(10)를 포함한다. 제어기(12), 외측 유닛(14), 중간 유닛(15) 및 내측 유닛(16)을 포함한다. 제어기(12)는 적어도 하나의 메모리 회로(20)에 결합된 하나 이상의 프로세서(18)(예를 들어, 마이크로 프로세서, 마이크로 제어기)를 포함한다. 적어도 하나의 메모리 회로(20)는 프로세서(18)에 의해 실행될 때 프로세서(18)로 하여금 하나 이상의 기능을 실행하게 하는 머신 실행 가능 명령을 저장한다. 한 특징에서, 적어도 하나의 메모리 회로(20)는 프로세서(18)에 의해 실행될 때 프로세서(18)가 내측 유닛(16), 중간 유닛(15) 및 외측 유닛(14)으로부터의 입력 데이터에 기초하여 관형 구조체(8)의 가상의 3 차원 프로파일을 생성하도록 하는 머신 실행 가능 명령을 저장한다.

프로세서(18)에 의해 수행되는 단계는 관형 구조체(8)의 사전에 결정된 길이를 따라 별개의 위치에서 관형 구조체(8)의 별개의 직경 섹션을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 한 특징에서, 사전에 결정된 길이는 관형 구조체(8) 전체 길이 또는 그 일부를 포함할 수 있다. 프로세서(18)에 의해 수행되는 단계는 직경 섹션 각각에 대해 상기 섹션의 외측 표면에 대한 복수의 외측 직경 및 상기 섹션의 내측 표면에 대한 복수의 내측 직경을 결정하는 단계를 더 포함 할 수 있다. 개별 섹션에 대해 결정된 내측 직경 및 외측 직경의 수는 선택된 섹션의 원하는 레졸루션을 나타낸다. 프로세서(18)에 의해 수행되는 단계는 섹션 각각에 대한 기하학적 중심 좌표를 결정하고 내측 직경에 대한 외측 직경의 방향 및 위치를 보정하기 위해 중간 유닛(15)에 의해 제공된 벽 측정을 사용하여 외측 유닛(14), 중간 유닛(15) 및 내측 유닛(16)을 통해 이동함에 따라 관형 구조체(8)의 마찰 미끄럼의 에러를 교정 하도록 한다. 이 같은 방법은 관형 구조체(8)의 다수의 분석된 섹션의 결정된 내측 직경, 외측 직경 및 대응하는 기하학적 중심 좌표를 사용하여 관형 구조체(8)의 가상 3차원 프로파일을 생성하도록 한다.

다양한 경우들에서, 본원 명세서에서 기술된 다양한 단계들 중 하나 이상이 결합 논리 회로 또는 순차적인 논리 회로를 포함하는 한정된 상태 머신에 의해 수행될 수 있으며, 조합 논리 회로 또는 순차적인 논리 회로가 적어도 하나의 메모리 회로에 결합된다. 적어도 하나의 메모리 회로는 한정된 상태 머신의 현재 상태를 저장한다. 조합 또는 순차 논리 회로는 한정된 상태 머신이 상기 단계들을 수행하게 하도록 구성된다. 순차 논리 회로는 동기 또는 비동기식 일 수 있다. 다른 예들에서, 본원 명세서에서 설명된 하나 이상의 다양한 단계들이 예를 들어 프로세서(18)와 한정된 상태 머신의 조합을 포함하는 회로에 의해 수행된다.

본 발명의 제어기(12) 및/또는 다른 제어기는 집적 및/또는 개별 하드웨어 요소, 소프트웨어 요소 및/또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 통합 하드웨어 요소의 예로는 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 집적 회로, ASIC, PLD, DSP, FPGA, 논리 게이트, 레지스터, 반도체 소자, 칩, 마이크로 칩, 칩 셋, 마이크로 컨트롤러, SoC 및/또는 SIP가 있다. 개별 하드웨어 요소의 예는 논리 게이트, 전계효과 트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터, 저항, 캐패시터, 인덕터 및/또는 릴레이와 같은 회로 및/또는 회로 요소를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제어기(12)는 예를 들어 하나 이상의 기판상에 개별 및 집적 회로 소자 또는 컴포넌트들을 포함하는 하이브리드 회로를 포함할 수 있다.

프로세서(18)는 당 업계에 공지된 다수의 단일 또는 다중 코어 프로세서 중 임의의 하나 일 수 있다. 메모리 회로(20)는 휘발성 및 비 휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(18)는 명령 처리 유닛 및 연산 유닛을 포함할 수 있다. 명령 처리 유닛은 메모리 회로(20)로부터 명령들을 수신하도록 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외측 유닛(14)은 종축(24)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있는 회전 가능한 드럼(22)을 포함한다. 상기 회전 가능한 드럼(22)은 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 원통형 형상 및 고정된 외측 쉘(23)을 가질 수 있다. 하나 이상의 레이저 유닛이 회전 가능한 드럼(22)의 내측 벽상에 배치된다. 적어도 한 예에서, 레이저 유닛(26, 26')이 회전 가능한 드럼(22)의 내측 벽 또는 내측 면 반대 측면 상에 배치된다. 상기 레이저 유닛(26, 26')은 90° 및 270°의 각으로 회전 드럼(22)의 내측 벽 또는 내측 면 상에 원주 방향으로 배치된다. 상기 다른 방식으로, 세트로서의 레이저 유닛(26,26')은 회전 드럼(22)의 내측 벽 또는 내측 면상에서 원주 방향으로 약 180 °이격될 수 있다. 레이저 유닛(26,26')은 서로를 향해 배향될 수 있다. 추가적인 세트의 레이저 측정 유닛은 대략 180^o만큼 이격된 회전 드럼(22)의 내측 벽 또는 내측 면 상에 배치될 수 있다.

적어도 하나의 특징에서, 레이저 유닛(26, 26')은 레이저 유닛(26, 26') 및 추가 세트의 레이저 유닛이 존재하는 경우 그 측정에 기초하여 입력 데이터를 제어기(12)에 전달하도록 구성된다. 제어기(12)는 레이저 유닛(26, 26')으로부터의 입력 데이터를 이용하여 측정치에 기초한 관형 구조체(8)의 외측 표면의 외측 직경 값을 결정하도록 한다. 어떤 경우에는 관형 구조체가 회전가능 드럼(22)을 통과할 때 레이저 유닛(26, 26')과 관형 구조체(8)의 외측 표면 사이에서 동시에 측정되는 갭 거리를 포함한다. 회전 가능한 드럼(22)의 내측 벽 또는 내측 면 상에서 채용될 수 있는 추가 세트의 비 간섭 레이저 유닛에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 내측 유닛(16)은 예컨대 종축(24)을 따라 연장되는 고정된 맨드릴 형태의 장착 부재(28)를 포함한다. 2개의 레이저 유닛(30, 30')은 장착 부재(28)에 부착되며 이로부터 연장된 회전가능 모터(17)에 고정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 유닛(30,30')은 종축에 수직 하거나 또는 적어도 실질적으로 수직인 축(32)을 따라 반대 방향으로 향하며, 레이저 유닛(30,30')은 상기 종축(24)을 중심으로 회전한다. 추가 세트의 레이저 측정 유닛들은 대략 180° 떨어져서 회전 모터(17)에 고정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 내측 유닛(16')은 관형 구조체(8)의 내부를 통해 자체 및 임의의 연결 케이블(44)을 당기는 동력 구동식 트롤리 카(43)를 사용할 수 있다. 이 실시 예에서, 레이저 유닛(30, 30')은 트롤리 카(43)의 전면에 부착되는 회전 모터(17)에 연결된다. 추가적인 세트의 레이저 측정 유닛(30, 30')은 대략 180° 간격으로 회전 모터 (17)에 고정될 수 있다.

비록 외측 유닛(14) 및 내측 유닛(16)이 도 6에 도시된 적어도 하나의 실시 예에서 상이한 스테이션에서 동작 될 수 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 외측 유닛(14)과 내측 유닛(16)은 레이저 유닛(26, 26', 30, 30')이 축(32)을 따라 서로 정렬되도록 동일한 스테이션에서 동작한다. 적어도 하나의 예에서, 장착 부재(28)는 관형 구조체(8)의 내측 벽과 접촉하는 중심 가이드(centering guide fluke) 플럭(flukes) 또는 롤러(roller)를 갖는 관형 구조체(8)의 내부에서 중심이 되도록 구성된다.

레이저 유닛(26, 26')과 마찬가지로, 레이저 유닛(30, 30')은 이들 레이저 유닛(30, 30')에 의해 취해진 측정치에 기초하여 제어기(12)로 입력 데이터를 전달하도록 구성된다. 제어기(12)는 레이저 유닛(30, 30')에 의해 취해진 측정치에 기초한 관형 구조체(8)의 내측 표면의 내측 직경 값을 결정하기 위해 레이저 유닛(30, 30')으로부터의 입력 데이터를 이용할 수 있다. 특정 예에서, 상기 측정치는 레이저 유닛(30, 30')과 관형 구조체(8)의 내측 표면 사이에서 동시에 측정되는 갭 거리를 포함한다.

동작 중에, 관형 구조체(8)는 도 6에 도시된 바와 같이 종축(24)을 중심으로 그 중심에 놓여진다. 관형 구조체(8)는 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 분리된 동작 스테이션에서, 그리고 도 6에서 도시한 바와 같이 결합된 동작 스테이션에서 내측 유닛(16) 및 외측 유닛(14)을 향하는 종축(24)을 따라 병진 이동된다. 이들 경우 각각에서, 상기 관형 구조체(8)는 내측 유닛(16) 및/또는 내측 유닛(14) 사이를 통과하도록 병진 이동된다. 다시 말해서, 상기 관형 구조물(8)은 분리된 동작 스테이션에서 또는 단일의 결합된 스테이션에서 외측 유닛(14)을 관통하고 내측 유닛(16) 둘레로 이동하도록 구성된다. 관형 구조체(8)가 외측 유닛(14) 및 내측 유닛(16)과 관련하여 축 방향으로 병진이동 하는 때, 상기 레이저 유닛(26, 26', 30, 30')은 연속적으로 관형 구조체(8)의 외측 및 내측 표면을 각각 측정한다.

원주 방향을 중심으로 길이 또는 회전 미끄러짐을 따라 임의의 마찰 미끄러짐을 조정하기 위해 외측 유닛(14) 및 내측 유닛(16)의 측정 데이터를 보정하기 위해, 중간 유닛(15)은 도 2, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 종 방향 분리 거리(27)를 포함하여, 관형 구조체(8)의 단부 각각에서 약 90° 떨어진 곳에서 두 개 이상의 직접적인 벽 측정을 제공한다. 또 다른 실시 예에서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 중간 유닛(15)은 그것이 외측 유닛(14)을 통해 진행함에 따라 관형 구조체(8)의 길이를 따라 약 90도 간격으로 2개 이상의 라인에서 연속적인 또는 간헐적인 벽 측정을 제공한다. 이 같은 실시 예에서, 예를 들어, 초음파 검사(UT) 변환기 또는 다른 적절한 벽 센서와 같은 적어도 2개의 단일 트레이스 벽 측정 장치가 사용된다. 중간 유닛(15)에 의해 제공된 벽 측정 데이터는 또한 외측 유닛(14) 및 내측 유닛(16)에 의해 제공된 외측 직경 및 내측 직경 데이터를 동기화시키도록 사용되며, 관형 구조체(8)의 적절하게 정확한 3차원 관계가 성립될 수 있게 하며, 프로세서(18)에 의한 관형 구조체(8)의 가상의 3차원 디스플레이 또는 데이터베이스의 출력을 일으킬 수 있도록 한다.

사용자 입력 장치(6)는 또한 예를 들어 검사 시스템(4)에 의해 검사될 특정 관형 구조체(8)에 대응하는 식별 정보를 입력하는데 사용될 수 있다. 길이 교정 데이터, 기타 특수 교정 데이터 및 검사 날짜 및 시간과 같은 기타 정보도 입력할 수 있다. 입력된 정보는 예를 들어 메모리 회로(20)와 같은 저장 매체에 저장될 수 있다.

다른 실시 예에서, 내측 유닛(16) 및 외측 유닛(14)은 관형 구조체(8)가 고정 상태로 유지되는 동안 관형 구조체(8)를 향하여 종 방향으로 병진 이동될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 장착 부재(28)는 관형 구조체(8)를 통해 레이저 유닛(30, 30')을 종 방향으로 전진시키도록 구성된다. 또한, 회전가능 드럼(22)은 이들이 관형 구조체 둘레로 회전하는 때 레이저 유닛 (26, 26')을 종 방향으로 전진시키도록 구성된다.

다시 도 2 내지 도 4 및 도 6을 참조하면, 관형 구조체(8)가 외측 유닛(14) 및 내측 유닛(16)에 대하여 종축(24)을 따라 전진함에 따라, 레이저 유닛(26, 26', 30, 30')은 종축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 레이저 유닛(26, 26', 30, 30')은 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 회전 속도 및 회전 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 레이저 유닛 (26, 26', 30, 30')은 상이한 회전 속도 및/또는 상이한 회전 방향으로 종축(24)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 회전 중에, 레이저 유닛 (26, 26', 30, 30')은 관형 구조체(8)의 외측 및 내측 표면 각각을 연속적으로 측정한다.

레이저 유닛(26, 26', 30, 30')의 회전 속도는 또한 제어기(12)에 의해 생성된 관형 구조체(8)의 가상의 3차원 프로파일의 레졸루션에 영향을 줄 수 있다. 내측 유닛(16) 및 외측 유닛(14)에 대한 관형 구조체(8) 속도가 클수록, 관형 구조체(8)의 한정된 길이에 대한 제어기(12)에 의해 결정된 내측 직경 및 외측 직경의 수를 더욱 적게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 실시 예에서, 회로(10)는 내측 유닛(14) 및 외측 유닛(16)을 통한 관형 구조체(8)의 이동 속도를 선택하기 위해 사용될 수 있는 사용자 입력 장치(6)를 포함하며, 상기 내측 유닛(14) 및 외측 유닛(16)은 관형 구조체(8)의 가상의 3차원 프로파일의 요구된 레졸루션에 대응하는 것이다. 관형 구조체(8)의 트래버스 속도 및 직경 감지 장치의 회전 속도에 관계없이 제한 레졸루션은 전체 검사 시스템(4)의 최대 전자 반복 응답 속도이다.

다양한 실시 예에서, 상기 외측 유닛(14)은 축 방향으로 고정된다. 레이저 유닛(26, 26’)은 외측 유닛(14)을 통해 병진 이동되는 때 측정을 얻어낸다. 또한 레이저 유닛(30, 30')은 내측 유닛(16)이 관형 구조체(8) 내에서 관통하여 진행함에 따라 측정을 얻어낸다. 상기 레이저 유닛(30, 30’)의 병진 및 회전 이동은 제어기(12)에 의해 추적된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 관형 구조체(8) 또는 그 적어도 일부분은 원하는 레졸루션을 위해 다수의 이산 순차적인 단면 또는 링(46)으로 분할된다. 섹션 또는 링(46)은 종축(24)에 직교하는 평면 내에 형성될 수 있다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 링(j) 각각의 외측 표면 프로파일은 고정된 글로벌 좌표계의 좌표

에 기초하여 플롯 된다. 또한, 링 "j"의 내측 표면 프로파일은 내측 유닛(16)과 관련된 로컬 좌표계에서의 좌표

에 기초하여 플롯 된다. 관형 구조체(8)의 중심축을 따라 M 개의 측정 (링)이 있고, 원주 방향을 따라 N개의 측정이 있으며, 외측 및 내측 표면 각각은 값 N에 M을 곱한 값과 동일한 다수의 측정치로 표시된다. 3차원 측정치는 외측 및 내측 표면에 대하여 각각

및

로 표시되는, 고정된 전역 좌표계로 나타내 지며, i는 원주 방향에 대해 1 내지 N이고, j는 축 방향에 대해 1 내지 M이다.

각각의 링 "j"에 대해, 외측 표면의 기하학적 중심은 다음 식에 기초하여 결정될 수 있다:

유사하게, 각 링 "j"에 대한 내측 표면의 기하학적 중심은 다음 식에 기초하여 결정된다:

내측 표면 및 외측 표면의 중심선 좌표는 관형 구조물(8)의 직진성을 결정하는데 사용될 수 있다. 외측 표면에 대하여, 상기 중심선의 좌표는 다음과 같다:

내측 표면의 경우, 중심선의 좌표는 다음과 같다:

다양한 경우에 있어서, 레이저 유닛(26, 26', 30, 30')으로부터의 입력 데이터는 내측 및 외측 표면 각각에 대한 로컬 좌표계로 제공된다. 입력 데이터를 처리하기 위해, 로컬 좌표계로부터 고정된 전역 좌표계로의 변환이 구현된다. 상기 변환은 외측 및 내측 표면에 대응하는 입력 데이터에 대해 수행될 수 있다. 외측 및 내측 표면에 대한 입력 데이터가 단일 전역 좌표계에 제시되면, 모든 기하학적 특성(예를 들면, 원 중심, 직경, 타원, 벽 편심, 파이프 직진성 등)이 그에 따라 계산될 수 있다.

외측 또는 내측 표면에 대해, 입력 데이터는 다음과 같이 측정을 수행하는 레이저 유닛에 부착된 로컬 좌표계로 제공 될 수 있다:

좌표 변환(회전 및 평행 이동을 포함함)을 통해, 로컬 좌표는 다음 방정식을 사용하여 외측 및 내측 표면 모두의 데이터 포인트에 대한 고정된 전역 좌표계로 제공될 수 있다:

여기서 전역 좌표 병진

, 이동 벡터

, 그리고 회전 메트릭스:

그리고

는 전역 Z-축을 중심으로 하는 회전 각이고,

는 전역 Y-축을 중심으로 하는 회전각이며, 그리고

는 전역 X-축을 중심으로 하는 회전 각이다.

다양한 경우에, 관형 구조체(8)의 전체 길이를 따라 이산 단면 링(discrete cross-sectional ring) 각각에 대한 관형 구조체(8)의 붕괴 및 다른 성능 특성이 계산될 수 있다. 또한, 전체 3차원 데이터는 특정 관형 구조체(8)의 붕괴 강도 및 다른 성능 특성을 정확하게 예측하기 위해 3차원 모델링에 이용될 수 있다.

관형 구조체(8)의 외부 및 내부 표면의 3차원 좌표가 획득되고 컴퓨터 저장 시스템에 저장되면, 임의의 이산 섹션의 중심을 정의하는 좌표가 계산될 수 있다. 일반적으로, 도 7을 참조하면, 관형 제품 전체 길이에대한 모든 이산 섹션 중심의 3차원 좌표가 3차원 라인 및 곡선(45)을 형성한다. 최소 제곱 법(least square method)을 사용함으로써, 특정 관형 구조체 또는 그 일부의 직선성의 기준 기본 라인을 계산할 수 있다. 관형 산업에서, 직진 성 계산에 대한 기본 기준 라인을 정의하는 고유한 수단이 있다. 최종 사용자는 선호도의 방법론을 지정할 수 있다. 미국 석유 협회(API) 규격 5CT에는 두 가지의 공통 시나리오가 제공된다: 상기 관형 양단의 5피트 단부 섹션의 전장 직진 성(sweep) 및 단부 직진 성(hook)에 대한 측정. 여기에 설명된 시스템을 이용하면, 상기 두 가지 공통적인 시나리오가 더 정확하게 평가될 수 있을 뿐만 아니라 관형 제품 전체 길이를 따라 전체 길이의 3차원 형상(나선형 곡선과 같은) 및/또는 로컬 휨(local bow)이 측정 및 시각적으로 표시될 수 있으며, 디지털 또는 그래픽 출력에 의해 기준베이스 라인과의 편차가 제공될 수 있다.

도 3에 도시 된 바와 같이, 단일 트레이스 벽 두께 측정장치(40)는 내측 표면 프로파일 또는 쉘(shell)이 외측 표면 프로파일 또는 쉘 내에 적절히 배치되도록 보장하기 위해 캘리브레이션 목적으로 검사 시스템(4)에 통합될 수 있다. 적어도 하나의 특징으로, 회전 드럼(22)의 외측에 배치되고 대략 90° 이격된 2개의 트레이스는 내측 및 외측 표면 프로파일을 함께 고정시키기에 충분하다. 선택적으로, 단일 트레이스 벽 두께 측정장치(40)는 회전 드럼(22)의 내부에 위치될 수 있다. 적절한 단일 트레이스 벽 두께 측정장치(40)의 예는 비 중첩 단일 트레이스 초음파 검사(UT), 레이저 UT, 감마선, 자기 및 다른 벽 감지 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 단일 트레이스 벽 두께 측정장치(40)는 도 2, 도 5 및 도 6에 도시 된 바와 같이, 종 방향 분리 거리(27)를 포함하는 관형 구조체(8)의 각 단부에서 2개 이상, 적어도 4개의 직접 벽 측정 포인트(42)와 협력하여 대체되거나 사용될 수 있다. 다른 실시 예에서, 이산 직진성 기준 레이저 빔 또는 다차원 자이로스코프와 같은 진보된 위치 결정 장치가 사용되어서, 외측 표면 또는 내측 표면 원주 측정과 관련된 이산 종 방향을 나타내는 기하학적 중심 좌표와 관련하여 축을 벗어난 크기를 결정하도록 한다.

실시 예

다음 예에서 본 발명에 따른 방법 및 시스템의 여러 비제한적 실시 예 특징을 설명한다.

실시 예 1 - 관형 제품을 검사하기 위한 방법이 상기 관형 제품을 통해 연장되는 종축을 횡단하는 상기 관형 제품의 횡단면을 선택하는 단계; 상기 단면에 대한 위치에 적어도 하나의 측정 장치를 종 방향으로 위치시키는 단계; 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 관형 제품의 종축을 따라 측정 장치의 종 방향 위치를 결정하는 단계; 상기 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 상기 측정 장치의 원주 방향 위치를 결정하는 단계; 상기 관형 제품의 횡단면 둘레의 개별 위치에서 직경 단면을 선택하는 단계; 상기 적어도 하나의 측정 장치를 통해 상기 단면의 원주둘레에서 상기 직경 단면 각각의 외측 직경 및 내측 직경을 측정하는 단계; 상기 단면의 기하학적 중심을 결정하는 단계; 그리고 상기 종축에 직교하는 관형 제품의 복수의 다른 단면에서 상기 열거 한 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

실시 예 2 - 제1 실시 예 방법에서, 상기 측정 장치가 레이저 측정 장치를 포함한다.

실시 예 3 - 제1 실시 예 방법에서, 상기 측정 장치가 광 측정 장치를 포함한다.

실시 예 4 - 제1 실시 예 방법에서, 외측 직경, 내측 직경 그리고 횡단면의 기하학적 중심의 디지털 기록을 저장하는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 5 - 제1 실시 예 방법에서, 상기 디지털 기록이 관형 제품 외측 표면을 정하도록 구성된 제1 디지털 기록 그리고 상기 관형 제품의 내측 표면을 정하도록 구성된 제2 디지털 기록을 포함한다.

실시 예 6 - 제1 내지 제 5 실시 예 방법에서, 3차원 공간 내에 관형 제품의 벽을 계산하기 위해 관형 제품의 외측 표면과 내측 표면을 연관시키는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 7 - 제1 내지 제6 실시 예 방법에서, 초기 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계, 그리고 마지막 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 마지막 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 8 - 제4 내지 제8 실시 예 방법에서, 상기 관형 제품의 계산된 벽에서 스트레스 요인의 효과를 계산하는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 10 - 제1 실시 예 방법에서, 상기 직경 섹션의 이산 위치가 원주 둘레로 동일하게 이격 된다.

실시 예 11 - 관형 제품을 검사하기 위한 시스템이 적어도 하나의 외측 측정 장치를 포함하는 외측 유닛; 적어도 하나의 내측 측정 장치를 포함하는 내측 유닛, 그리고 상기 외측 유닛 및 내측 유닛에 결합된 제어 회로를 포함하며, 상기 제어 회로가: 상기 관형 제품을 통해 연장되는 종축을 횡단하는 상기 관형 제품의 횡단면을 선택하는 단계; 상기 단면 바깥 제1 위치에 외측 유닛을 종 방향으로 위치시키는 단계; 상기 외측 유닛이 제1 위치에 있는 동안, 관형 제품의 종축을 따라 외측 유닛의 종 방향 위치를 결정하는 단계; 상기 외측 유닛이 제1 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 상기 외측 유닛의 원주 방향 위치를 결정하는 단계; 상기 단면 내측 제2 위치에서 내측 유닛을 종 방향으로 위치시키는 단계; 상기 내측 유닛이 제2 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 종 방향 축을 따라 내측 유닛의 종 방향 위치를 결정하고, 상기 내측 유닛이 제2 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 내측 유닛의 원주위치를 결정하며, 상기 관형 제품의 단면 원주둘레의 이산 위치에서 직경 단면을 선택하는 단계; 적어도 하나의 측정 장치를 통해 상기 단면의 원주둘레에서 상기 직경 단면 각각의 외측 직경 및 내측 직경을 측정하는 단계; 상기 단면의 기하학적 중심을 결정하는 단계; 그리고 상기 종축에 직교하는 관형 제품의 복수의 다른 단면에서 상기 열거 한 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

실시 예 12 - 제11 실시 예 시스템에서, 상기 외측 유닛이 레이저 측정 장치를 포함한다.

실시 예 13 - 제12 실시 예 시스템에서, 상기 내측 유닛이 레이저 측정 장치를 포함한다.

실시 예 14 - 제11 실시 예 시스템에서, 상기 외측 유닛이 광 측정 장치를 포함한다.

실시 예 15 - 제14 실시 예 시스템에서, 상기 내측 유닛이 광 측정 장치를 포함한다.

실시 예 16 - 제11 실시 예 시스템에서, 외측 직경, 내측 직경 그리고 횡단면의 기하학적 중심의 디지털 기록을 저장하도록 구성되는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 17 - 제16 실시 예 시스템에서, 상기 디지털 기록이 관형 제품의 외측 표면을 정하도록 구성된 제1 디지털 기록 그리고 관형 제품의 내측 표면을 정하도록 구성된 제2 디지털 기록을 포함한다.

실시 예 18 - 제11 내지 제 17 실시 예 시스템에서, 3차원 공간 내 관형 제품의 벽을 계산하기 위해 상기 관형 제품의 외측 표면과 내측 표면을 연관시키는 관계를 더욱 포함한다.

실시 예 19 - 제11 내지 제 18 실시 예 시스템에서, 중앙 유닛을 더욱 포함하며, 상기 제어 회로가: 초기 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계, 그리고 마지막 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 마지막 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계를 수행하기 위해 상기 중앙 유닛을 사용한다.

실시 예 20 - 제14 내지 제20 실시 예 시스템에서, 상기 제어 회로가 메모리 내에 저장된 디지털 기록의 적어도 일부를 사용하여 상기 관형 제품의 가상의 3차원 형태를 구축하도록 구성된다.

실시 예 21 - 관형 표면의 외측 직경 및 내측 직경, 그리고 관형 제품의 3 차원 종 방향 또는 나선형 직선 성을 나타내는 종단면의 관련 기하학적 중심을 나타내는 정보의 수집 및 저장 방법으로서, (a) 상기 종단면의 외측 직경, 내측 직경 및 기하학적 중심을 나타내는 정보가 디지털 컴퓨터 수단에 의해 판독 가능한 형식으로 기록되는 관형 제품의 원주위의 직경 단면을 선택하는 단계; (b) 결정된 레졸루션 그리고 연관된 종단면을 나타내는 기하학적 중심을 갖는 관형 제품의 원주 외측 및 내측 직경을 나타내는 정보를 생성하는 관형 제품의 종단면의 원주 둘레의 이산 위치에서의 직경 섹션의 수 및 간격을 결정하는 단계; (c) 상기 원주 둘레의 원하는 수의 인접 위치에서 상기 외측 직경 및 내측 직경을 측정 할 수 있으며, 검사될 관형 제품 영역 내 복수의 인접 위치 내 관련된 종 단면 각각의 기하학적 중심을 측정할 수 있는, 레이저 또는 광 측정 장치를 종 방향으로 위치시키는 단계; (d) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 축을 따라 측정 장치의 레이저 또는 광 측정 장치의 종 방향 위치를 결정하는 단계; (e) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 원주둘레에서 상기 레이저 또는 광 측정 장치의 원주방향 위치를 결정하는 단계; (f) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 근접한 상기 관형 제품의 개별 종단면의 외측 직경 및 내측 직경, 그리고 기하학적 중심을 결정하도록 하는 단계; (g) 상기 단면의 외측 직경 및 내측 직경, 기하학적 중심, 종 방향 위치, 그리고 원주 방향 위치를 관련 관계로 디지털 기록하는 단계; (h) 선택된 단면의 결정된 레졸루션을 나타내는 외측 및 내측 직경 모두가 결정되고 기록될 때까지, 이전에 결정되거나 기록되지 않은 상기 선택된 단면의 복수의 다른 원주 방향 및 종 방향 위치에서 상기 단계 (c) 내지 (g)을 반복하며, 상기 복수의 기록 각각이 관형 제품의 계산된 벽의 한 개별 부분의 상기 단면, 종 방향 위치 그리고 원주 방향 위치의 외측 및 내측 기하학적 중심, 외측 직경 및 내측 직경을 각각 관련된 관계로 나타내고, 복수의 기록에 의해 표현되는 전체 외측 표면 및 복수의 상이한 기록에 의해 표현되는 전체 내측 표면은 다음을 측정함으로써 3 차원 공간에서 더욱 관련되는 정보의 수집 및 저장 방법: 초기 종단면의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 종단면의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치 및 거리; 마지막 종단면의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 종단면의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치 및 거리.

실시 예 22 - 제21 실시 예 방법에서, 상기 선택된 단면은 전체 관형 표면의 외측 직경 및 내측 직경을 포함하고 관형 제품의 전체 경도에 걸쳐 기하학적 중심과 관련되며, 초기 단면의 내측 표면 중심점에 대하여 초기 종 방향 단면의 외측 표면 중심점의 상대적인 위치, 그리고 마지막 단면의 내측 표면 중심점에 대하여 마지막 종 방향 단면의 외측 표면 중심점의 상대적인 위치와 더욱 관련된다.

실시 예 23 - 제21 또는 제22 실시 예 방법에서, 상기 관형 제품의 외측 및 내측 표면 섹션 내의 개별 부분의 간격은 관형 제품의 외측 및 내측 표면 섹션의 인접한 개별 부분의 외측 및 내측 직경 각각의 결정이 요구된 레졸루션에 적합하도록 하고, 한 기하학적 중심이 종 방향 개별 부분 각각에 대해 결정되도록 한다.

실시 예 24 - 상기 관형 제품의 외측 및 내측 표면의 섹션 내의 개별 부분의 수는 상기 결정된 레졸루션을 결정하기 위해 상기 관형 제품의 원주 둘레로 이격되어 있다.

실시 예 25 - 제21 내지 제24 실시 예 방법에서, 디지털 컴퓨터 수단으로 하여금 관형 제품의 계산된 벽에 대한 스트레스 요인의 효과를 계산하기 위해 디지털 컴퓨터 판독 가능한 형식으로 기록된 정보의 적어도 일부를 사용하게 하는 단계를 더욱 포함한다.

실시 예 26 - 제21 내지 제25 실시 예 방법에서, 관형 제품 전장의 사실적인 가상의 3차원 형태를 구축하기 위해, 관형 제품의 개별 종 방향 섹션 각각의 단일의 기하학적 중심점과 협력하여 외측 직경과 내측 직경을 디스플레이 하도록, 디지털, 컴퓨터 판독 가능한 기록으로 기록된 정보의 적어도 일부를 디지털 컴퓨터 수단이 사용하도록 하는 단계를 더욱 포함한다.

비록 상기 설명된 실시 예와 관련하여 본 발명 장치의 다양한 실시 예가 설명되었지만, 이들 실시 예에 대한 많은 수정 및 변형이 구현될 수 있다. 또한, 특정 구성 요소에 대해 재료가 개시되었으나, 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따라, 단일의 구성 요소는 다수의 구성 요소들로 대체될 수 있고, 다수의 구성 요소들은 소정의 기능 또는 기능들을 수행하기 위해 단일 구성 요소로 대체될 수 있다. 앞서 기술한 설명 및 하기의 실시 예는 이러한 모든 변형 및 변형을 포함한다.

본 발명은 예시적인 디자인을 갖는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 본 명세서 개시의 사상 및 범위 내에서 추가로 수정될 수 있다. 따라서, 본 출원은 그 일반적인 원리를 사용하여 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 적용을 포괄하는 것이다.

본원에서 참조로 포함되는 모든 특허, 공개문서 또는 기타 개시 문서는 전체적으로 또는 부분적으로, 포함된 문서가 기존 정의, 진술 또는 다른 개시 내용과 상충하지 않는 범위 내에서 본 명세서에 포함된다 따라서, 필요하다면, 본원에 명시 적으로 개시된 바와 같은 개시는 본원에 참고로 인용된 상충되는 모든 자료를 대체한다. 본원 명세서에서 참조로 포함되지만 기존 정의, 진술 또는 본원 명세서에서 명시된 기타 공개 자료와 상충하는 모든 자료 또는 그 일부는 해당 자료와 기존 공개 사이에 상충이 발생하지 않는 범위 내에서만 유효하다.

Claims

관형 제품을 검사하기 위한 방법으로서,
상기 관형 제품을 통해 연장되는 종축을 횡단하는 상기 관형 제품의 횡단면을 선택하는 단계;
상기 단면에 대한 위치에 적어도 하나의 측정 장치를 종 방향으로 위치시키는 단계;
측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 관형 제품의 종축을 따라 측정 장치의 종 방향 위치를 결정하는 단계;
상기 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 상기 측정 장치의 원주 방향 위치를 결정하는 단계;
상기 관형 제품의 횡단면 둘레의 개별 위치에서 직경 단면을 선택하는 단계;
상기 적어도 하나의 측정 장치를 통해 상기 단면의 원주둘레에서 상기 직경 단면 각각의 외측 직경 및 내측 직경을 측정하는 단계;
상기 단면의 기하학적 중심을 결정하는 단계; 그리고
상기 종축에 직교하는 관형 제품의 복수의 다른 단면에서 상기 열거 한 단계를 반복하는 단계를 포함하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 측정 장치가 레이저 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 측정 장치가 광 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 외측 직경, 내측 직경 그리고 횡단면의 기하학적 중심의 디지털 기록을 저장하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제4항에 있어서, 상기 디지털 기록이 관형 제품 외측 표면을 정하도록 구성된 제1 디지털 기록 그리고 상기 관형 제품의 내측 표면을 정하도록 구성된 제2 디지털 기록을 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제5항에 있어서, 3차원 공간 내에 관형 제품의 벽을 계산하기 위해 관형 제품의 외측 표면과 내측 표면을 연관시키는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제6항에 있어서, 초기 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계, 그리고
마지막 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 마지막 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 관형 제품의 계산된 벽에서 스트레스 요인의 효과를 계산하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 관형 제품의 가상의 3차원 형태를 구축하기 위해 디지털 기록의 적어도 일부를 사용하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 직경 섹션의 이산 위치가 원주 둘레로 동일하게 이격됨을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 방법.
적어도 하나의 외측 측정 장치를 포함하는 외측 유닛; 적어도 하나의 내측 측정 장치를 포함하는 내측 유닛, 그리고 상기 외측 유닛 및 내측 유닛에 결합된 제어 회로를 포함하는, 관형 제품을 검사하는 시스템으로서, 상기 제어 회로가:
상기 관형 제품을 통해 연장되는 종축을 횡단하는 상기 관형 제품의 횡단면을 선택하는 단계;
상기 단면 바깥 제1 위치에 외측 유닛을 종 방향으로 위치시키는 단계;
상기 외측 유닛이 제1 위치에 있는 동안, 관형 제품의 종축을 따라 외측 유닛의 종 방향 위치를 결정하는 단계;
상기 외측 유닛이 제1 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 상기 외측 유닛의 원주 방향 위치를 결정하는 단계;
상기 단면 내측 제2 위치에서 내측 유닛을 종 방향으로 위치시키는 단계;
상기 내측 유닛이 제2 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 종 방향 축을 따라 내측 유닛의 종 방향 위치를 결정하고, 상기 내측 유닛이 제2 위치에 있는 동안, 상기 단면의 원주둘레에서 내측 유닛의 원주위치를 결정하며,
상기 관형 제품의 단면 원주둘레의 이산 위치에서 직경 단면을 선택하는 단계;
적어도 하나의 측정 장치를 통해 상기 단면의 원주둘레에서 상기 직경 단면 각각의 외측 직경 및 내측 직경을 측정하는 단계;
상기 단면의 기하학적 중심을 결정하는 단계; 그리고
상기 종축에 직교하는 관형 제품의 복수의 다른 단면에서 상기 열거 한 단계를 반복하는 단계를 포함하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 상기 외측 유닛이 레이저 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제12항에 있어서, 상기 내측 유닛이 레이저 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 상기 외측 유닛이 광 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제14항에 있어서, 상기 내측 유닛이 광 측정 장치를 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제11항에 있어서, 외측 직경, 내측 직경 그리고 횡단면의 기하학적 중심의 디지털 기록을 저장하도록 구성되는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제16항에 있어서, 상기 디지털 기록이 관형 제품의 외측 표면을 정하도록 구성된 제1 디지털 기록 그리고 관형 제품의 내측 표면을 정하도록 구성된 제2 디지털 기록을 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제17항에 있어서, 3차원 공간 내 관형 제품의 벽을 계산하기 위해 상기 관형 제품의 외측 표면과 내측 표면을 연관시키는 관계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제18항에 있어서, 중앙 유닛을 더욱 포함하며, 상기 제어 회로가:
초기 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계, 그리고
마지막 섹션의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 마지막 섹션의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치와 거리를 측정하는 단계를 수행하기 위해 상기 중앙 유닛을 사용함을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
제19항에 있어서, 상기 제어 회로가 메모리 내에 저장된 디지털 기록의 적어도 일부를 사용하여 상기 관형 제품의 가상의 3차원 형태를 구축하도록 구성됨을 특징으로 하는 관형 제품을 검사하기 위한 시스템.
관형 표면의 외측 직경 및 내측 직경, 그리고 관형 제품의 3 차원 종 방향 또는 나선형 직선 성을 나타내는 종단면의 관련 기하학적 중심을 나타내는 정보의 수집 및 저장 방법으로서,
(a) 상기 종단면의 외측 직경, 내측 직경 및 기하학적 중심을 나타내는 정보가 디지털 컴퓨터 수단에 의해 판독 가능한 형식으로 기록되는 관형 제품의 원주위의 직경 단면을 선택하는 단계;
(b) 결정된 레졸루션 그리고 연관된 종단면을 나타내는 기하학적 중심을 갖는 관형 제품의 원주 외측 및 내측 직경을 나타내는 정보를 생성하는 관형 제품의 종단면의 원주 둘레의 이산 위치에서의 직경 섹션의 수 및 간격을 결정하는 단계;
(c) 상기 원주 둘레의 원하는 수의 인접 위치에서 상기 외측 직경 및 내측 직경을 측정 할 수 있으며, 검사될 관형 제품 영역 내 복수의 인접 위치 내 관련된 종 단면 각각의 기하학적 중심을 측정할 수 있는, 레이저 또는 광 측정 장치를 종 방향으로 위치시키는 단계;
(d) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 축을 따라 측정 장치의 레이저 또는 광 측정 장치의 종 방향 위치를 결정하는 단계;
(e) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 관형 제품의 원주둘레에서 상기 레이저 또는 광 측정 장치의 원주방향 위치를 결정하는 단계;
(f) 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 상기 위치에 있는 동안, 상기 레이저 또는 광 측정 장치가 근접한 상기 관형 제품의 개별 종단면의 외측 직경 및 내측 직경, 그리고 기하학적 중심을 결정하도록 하는 단계;
(g) 상기 단면의 외측 직경 및 내측 직경, 기하학적 중심, 종 방향 위치, 그리고 원주 방향 위치를 관련 관계로 디지털 기록하는 단계;
(h) 선택된 단면의 결정된 레졸루션을 나타내는 외측 및 내측 직경 모두가 결정되고 기록될 때까지, 이전에 결정되거나 기록되지 않은 상기 선택된 단면의 복수의 다른 원주 방향 및 종 방향 위치에서 상기 단계 (c) 내지 (g)을 반복하며,
상기 복수의 기록 각각이 관형 제품의 계산된 벽의 한 개별 부분의 상기 단면, 종 방향 위치 그리고 원주 방향 위치의 외측 및 내측 기하학적 중심, 외측 직경 및 내측 직경을 각각 관련된 관계로 나타내고,
복수의 기록에 의해 표현되는 전체 외측 표면 및 복수의 상이한 기록에 의해 표현되는 전체 내측 표면은 다음을 측정함으로써 3차원 공간에서 더욱 관련되는 정보의 수집 및 저장 방법:
초기 종단면의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 초기 종단면의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치 및 거리;
마지막 종단면의 내측 표면 기하학적 중심점으로부터 종단면의 외측 표면 기하학적 중심점까지의 상대적인 위치 및 거리.
제21항에 있어서, 상기 선택된 단면은 전체 관형 표면의 외측 직경 및 내측 직경을 포함하고 관형 제품의 전체 경도에 걸쳐 기하학적 중심과 관련되며,
초기 단면의 내측 표면 중심점에 대하여 초기 종 방향 단면의 외측 표면 중심점의 상대적인 위치, 그리고
마지막 단면의 내측 표면 중심점에 대하여 마지막 종 방향 단면의 외측 표면 중심점의 상대적인 위치와 더욱 관련됨을 특징으로 하는 정보의 수집 및 저장 방법.
제22항에 있어서, 상기 관형 제품의 외측 및 내측 표면 섹션 내의 개별 부분의 간격은 관형 제품의 외측 및 내측 표면 섹션의 인접한 개별 부분의 외측 및 내측 직경 각각의 결정이 요구된 레졸루션에 적합하도록 하고, 한 기하학적 중심이 종 방향 개별 부분 각각에 대해 결정되도록 함을 특징으로 하는 정보의 수집 및 저장 방법.
제23항에 있어서, 상기 관형 제품의 외측 및 내측 표면의 섹션 내의 개별 부분의 수는 상기 결정된 레졸루션을 결정하기 위해 상기 관형 제품의 원주 둘레로 이격되어 있음을 특징으로 하는 정보의 수집 및 저장 방법.
제24항에 있어서, 디지털 컴퓨터 수단으로 하여금 관형 제품의 계산된 벽에 대한 스트레스 요인의 효과를 계산하기 위해 디지털 컴퓨터 판독 가능한 형식으로 기록 된 정보의 적어도 일부를 사용하게 하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 정보의 수집 및 저장 방법.
제23항에 있어서, 관형 제품 전장의 사실적인 가상의 3차원 형태를 구축하기 위해, 관형 제품의 개별 종 방향 섹션 각각의 단일의 기하학적 중심점과 협력하여 외측 직경과 내측 직경을 디스플레이 하도록, 디지털, 컴퓨터 판독 가능한 기록으로 기록된 정보의 적어도 일부를 디지털 컴퓨터 수단이 사용하도록 하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 정보의 수집 및 저장 방법.