KR20230113363A

KR20230113363A - 파이프들 상에서의 탐색을 위한 3개의 관절형 차륜을갖는 자기식 크롤러

Info

Publication number: KR20230113363A
Application number: KR1020237021693A
Authority: KR
Inventors: 파들 압델라티프; 헤샴 에이. 지프리; 사헤자드 파텔; 암자드 펠렘반; 제프 에스. 샴마
Original assignee: 사우디 아라비안 오일 컴퍼니; 킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-07-28
Also published as: CN116472183A; US20220169072A1; WO2022115763A1; US11584158B2; JP2023551298A; EP4251496A1

Abstract

강자성 원통형 표면 상에서 탐색하도록 그리고 강자성 원통형 표면을 검사하도록 구성되는, 자기식 크롤러가, 제공된다. 크롤러는, 섀시, 크롤러를 제어하도록 구성되는 컨트롤러, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면을 검사하도록 구성되는 탐침, 및 원통형 표면에 접선 방향으로 접촉하도록 그리고 자기식으로 부착되도록 구성되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함한다. 차륜들은, 개별적으로 2개의 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 개별적인 구동 모터들에 의해 개별적인 구동 회전축들을 중심으로 독립적으로 2개의 구동 차륜을 능동적으로 회전시킴으로써 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 크롤러를 구동하도록 구성되는, 2개의 구동 차륜; 및 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며 그리고 2개의 구동 차륜의 능동적 회전에 응답하여 후방 구동 회전축을 중심으로 비능동적으로 회전하도록 구성되는, 후방 차륜을 포함한다.

Description

파이프들 상에서의 탐색을 위한 3개의 관절형 차륜을 갖는 자기식 크롤러

본 개시는, 일반적으로, 단지 3개의 관절형 차륜만을 구비하며 그리고 강자성 파이프들 및 다른 만곡된 표면 상에서 탐색할 수 있고 그들을 검사할 수 있는, 자기식 크롤러에 관한 것이다.

오일 및 가스 산업에서의 가장 큰 도전들 중 하나는, 정유소들, 가스 플랜트들, 해양 플랫폼들, 그리고 다른 플랜트들 및 시설들에서 발견되는, 고가의 자산들의 주기적인 검사이다. 이러한 자산들은, 검사 작업 도중에 접근하기 어려운, 높은 고도의 파이프들 및 구조물들을 포함한다. 종종, 그들을 검사하기 위한 유일한 실용적인 방법은, 자산에 접근하기 위한 그리고 수동적 검사를 수행하기 위한, 검사자를 위한 비계를 세우는 것이다. 그러한 비계는, 비싸고 빈번한 검사에 대한 상당한 비용 장벽을 도입할 뿐만 아니라, 주로 추락 및 걸려 넘어지는 위험의 형태의 안전 문제를 제기하기도 한다.

당해 기술분야의 이러한 및 다른 문제점들에 관한 것으로, 본 개시는, 강자성 만곡된 표면들 상에서의 탐색 및 그들에 대한 검사를 위한 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 효과적인 자기식 크롤러에 대한 기술적 해결책을 제공하고자 한다.

본 개시의 제1 양태에 따르면, 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하도록 그리고 그를 검사하도록 구성되는, 자기식 크롤러가, 제공된다. 자기식 크롤러는, 섀시; 섀시에 커플링되며 그리고 자기식 크롤러를 제어하도록 구성되는 컨트롤러; 섀시에 커플링되며 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 강자성 원통형 표면을 검사하도록 구성되는 탐침; 및 섀시에 커플링되며 그리고 원통형 표면에 접선 방향으로 접촉하도록 그리고 자기식으로 부착되도록 구성되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함한다. 3개의 자기식 차륜은, 개별적으로 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며, 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여 독립적으로 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 능동적으로 회전시킴으로써 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 자기식 크롤러를 구동하도록 구성되는, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜; 및 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며 그리고 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전에 응답하여 후방 구동 회전축을 중심으로 비능동적으로 회전하도록 구성되는, 후방 차륜을 포함한다. 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트는 개별적으로, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하기 위해 그리고 원통형 표면의 곡률과 접선 방향 접촉을 유지하기 위해, 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공한다. 후방 관절 조인트는, 후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공하고, 후방 기울기 회전축은, 섀시에 대해 후방 차륜을 기울게 하기 위한 그리고 원통형 표면의 곡률과 접선 방향 접촉을 유지하기 위한 것이며, 그리고 선회 회전축은, 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시키기 위한 것이다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜은, 추가로, 컨트롤러의 제어 하에서 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 능동적으로 회전하도록 구성된다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 자기식 크롤러는, 추가로, 섀시에 커플링되며, 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 개별적인 기울기 각도를 측정하도록 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 선회 각도를 측정하도록 구성되는, 각도 측정 센서들을 포함한다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 컨트롤러는, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하도록 구성된다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 갖는 나선형 경로이다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면의 두께를 비파괴식으로 측정하도록 구성되는, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 컨트롤러는, 추가로, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께의 2-차원적 맵핑을 수행하도록 구성된다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하도록 구성된다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 후방 관절 조인트는, 후방 차륜에 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공하도록 구성된다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면의 두께를 비파괴적으로 측정하도록 구성되는, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함한다.

상기한 바와 일치하는 실시예에서, 원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 용기(vessel)의 일부이다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 자기식 크롤러를 사용하여 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하는 그리고 그를 검사하는 자동화된 방법이, 제공된다. 자기식 크롤러는, 섀시, 섀시에 커플링되는 컨트롤러, 섀시에 커플링되는 탐침, 및 섀시에 커플링되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함한다. 3개의 자기식 차륜은, 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 섀시에 개별적으로 커플링되는 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜, 그리고 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되는 후방 차륜을 포함한다. 방법은, 컨트롤러에 의해 제어되는 탐침에 의해 강자성 원통형 표면을 검사하는 단계; 3개의 관절형 자기식 차륜에 의해 원통형 표면에 접선 방향으로 접촉시키고 자기식으로 부착하는 단계; 컨트롤러에 의해 제어되는 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 독립적으로 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시킴으로써, 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 자기식 크롤러를 주행시키는 단계; 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전에 응답하여 후방 구동 회전축을 중심으로 후방 차륜을 비능동적으로 회전시키는 단계; 개별적으로 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공하기 위해, 개별적인 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트를 사용하여 원통형 표면의 곡률과의 그들의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하는 단계; 및 후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공하기 위해, 후방 관절 조인트를 사용하여, 원통형 표면의 곡률과의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데 섀시에 대해 후방 차륜을 기울게 하며, 그리고 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시키는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것은, 컨트롤러에 제어되는 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것을 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 자기식 크롤러는, 추가로, 섀시에 커플링되는 각도 측정 센서들을 포함하며, 그리고 방법은, 추가로, 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 개별적인 기울기 각도를 측정하기 위해 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 선회 각도를 측정하기 위해, 컨트롤러에 의해 제어되는 각도 측정 센서들을 사용하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 방법은, 추가로, 컨트롤러에 의해, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 갖는 나선형 경로이다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 탐침은, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 방법은, 추가로, 컨트롤러에 의해 제어되는 UT 센서를 사용하여 원통형 표면의 두께를 비파괴식으로 측정하는 단계, 및 컨트롤러에 의해, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께의 2-차원적 맵핑을 수행하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 방법은, 추가로, 컨트롤러에 의해, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 방법은, 추가로, 후방 관절 조인트에 의해, 후방 차륜에 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 탐침은, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 방법은, 추가로, 컨트롤러에 의해 제어되는 UT 센서를 사용하여 원통형 표면의 두께를 비파괴적으로 측정하는 단계를 포함한다.

이상에 설명된 방법과 일치하는 실시예에서, 원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 용기의 일부이다.

본 명세서에 개시된 다양한 실시예들 및 구현예들의 임의의 조합들이, 사용될 수 있다. 이러한 그리고 다른 양태들 및 특징들이, 첨부된 도면 및 청구범위와 함께 특정 실시예들에 대한 뒤따르는 설명으로부터 인식될 수 있다.

도 1은, 실시예에 따른, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하며 그리고, 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하는 가운데, 원통형 표면을 검사하는, 예시적 자기식 크롤러를 예시한다.
도 2는, 실시예에 따른, (탄소강 파이프와 같은) 만곡된 강자성 표면을 탐색하기 위한 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 절단도이다.
도 3a 및 도 3b는, 실시예에 따른, 개별적으로 평탄한 표면 및 만곡된 표면을 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 그리고 기울기 방향으로의 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜에 대한 회전 자유도를 예시하는 정면도들이다.
도 4a 내지 도 4c는, 실시예에 따른, 후방 차륜의 선회가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 선회 방향으로의 후방 차륜에 대한 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 평면도들이다.
도 5는, 실시예에 따른, 선회 방향으로의 후방 차륜에 대한 360° 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 실시예에 따른, 후방 차륜의 기울기가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 기울기 방향으로의 후방 차륜에 대한 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 정면도들이다.
도 7은, 실시예에 따른, 강자성 원통형 표면(본 사례에서, 파이프) 상에서 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러를 예시한다.
도 8a 및 도 8b는, 실시예에 따른, 개별적으로 파이프 표면과의 접선 방향 접촉 이전의 그리고 파이프 표면과 접선 방향 접촉을 이룬 이후의 후방 차륜을 예시하는, 파이프 상에서 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 배면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는, 실시예에 따른, 후방 차륜의 선회가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 중심에 놓인 배향과 비교되는 크롤러 섀시에 대한 후방 차륜의 선회의 예시적 각도 측정을 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 평면도들이다.
도 10a 및 도 10b는, 실시예에 따른, 기준 방향과 비교되는, 개별적으로, 만곡된 표면 및 평탄한 표면 상에서 크롤러 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 기울기의 예시적 각도 측정을 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러의 정면도들이다.
도 11a는, 실시예에 따른, 파이프 상에서 나선형 경로를 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러를 예시한다.
도 11b는, 나선형 경로 상에서 파이프의 만곡된 표면을 추종하기 위한 기울기 방향에서의 후방 차륜의 비능동적 조절을 예시하는, 도 11a의 자기식 크롤러의 확대된 배면도이다.
도 12는, 실시예에 따른, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 자기식 크롤러를 사용하여, 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하고 강자성 원통형 표면을 검사하는 예시적 자동화된 방법의 흐름도이다.
도면들은 예시적이며 그리고 반드시 축척에 따른 것은 아니며, 그리고 동일하거나 유사한 특징부들이, 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 참조 부호들을 갖는다는 것을 알아야 한다.

본 개시의 예시적 실시예들이, 파이프들, 용기들, 및 저장 탱크들과 같은, 만곡된 표면들 상에서 뿐만 아니라, 평탄한 표면들 상에서 주행할 수 있는, 3-차륜 자기식 크롤러에 관련된다. 일부 그러한 실시예에서, 파이프 상에서 전개될 때, 크롤러는, (파이프의 축에 평행하게) 파이프의 길이를 따라 종방향으로, 파이프 둘레로 원주 방향으로, 또는 파이프 둘레에서 나선형으로와 같이, 2가지의 조합으로, 주행할 수 있다. 더불어, 일부 그러한 실시예에서, 크롤러는, 파이프 상에서의 부드러운 배회 동작(roaming motion)을 위해, 제자리에서 방향 전환하며 그리고 자유롭게 기동한다. 일부 그러한 실시예에서, 크롤러는, 비능동적으로 그리고 크롤러의 차량 섀시에 대한 또는 차량 섀시 상에서의 임의의 수정 없이, 복수의 곡률(예를 들어, 곡률 반경) 및 파이프 직경을 자동으로 수용하며 그리고 그에 대해 조절된다. 일부 실시예에서, 크롤러는, 오일 및 가스 산업에서의 검사 기술은, 초음파 테스트(UT) 센서와 같은, 검사 센서들을 포함 또는 유지한다. 일부 실시예에서, UT 센서들은, 강철 표면의 검사를 위한 비-파괴 테스트 기술로서 사용된다. 일부 그러한 실시예에서, 부식과 같은 시간이 지남에 따른 영향 때문에, UT 센서들은, 예를 들어, 누설, 고장, 및 계획되지 않은 셧다운을 회피하도록 하기 위해, 강철 두께가 특정 (예컨대, 사전 결정된) 임계 한계 아래로 떨어지지 않는 것을 확실히 하도록, 강철의 두께를 주기적으로 측정하기 위해 사용된다. 예시적 실시예에서, 3-차륜 크롤러 설계는, 강자성 파이프들 상에서의 견고한 기동성 때문에 전체 표면들에 걸친 UT 측정 기록을 가능하게 한다.

앞서 논의된 바와 같이, 오일 및 가스 산업에서의 가장 큰 도전들 중 하나는, 정유소들, 가스 플랜트들, 해양 플랫폼들, 그리고 다른 플랜트들 및 시설들에서 발견되는, 고가의 자산들의 주기적인 검사이다. 이러한 자산들은, 검사 작업 도중에 접근하기 어려운, 높은 고도의 파이프들 및 구조물들을 포함한다. 심지어 자동화된, 기계적인, 또는 로봇 기술들도, 그들 중 많은 것이, 곡면, 측면, 및 (중력에 대해) 뒤집힌 표면인, 이러한 표면들에 접근하는 도전들에 직면한다.

이러한 및 다른 문제점들에 관한 것으로, 본 개시의 실시예들은, 로봇 시스템들이 비용 효율적인 방식으로 이러한 자산들 상에서 검사(예를 들어, 감지, 측정)를 수행하는 것을 허용하는, 효과적인 기술에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 섀시 및 크롤러 섀시에 부착되는 (단지) 3개의 자기식 차륜을 구비하는, 크롤러가, 제공된다. 일부 그러한 실시예에서, 구성은, 전방 구동 차륜들로서 역할을 하는 2개의 구동되는 (또는 능동적) 자기식 차륜, 및 비능동적 후방 차륜(예를 들어, 캐스터 차륜)을 포함한다. 일부 그러한 실시예에서, 크롤러는 또한, (탄소강 파이프 내에서와 같이 원통형으로 성형된 표면과 같은) 강자성 만곡된 표면의 UT 두께 측정을 실행하기 위한 UT 탐침을 포함한다. 일부 그러한 실시예에서, 크롤러는, 평탄한 표면들, 용기들, 탱크들(예를 들어, 저장 탱크들), 다양한 직경을 갖는 파이프들 상에서 자유롭게 기동하며, 그리고 그러는 동안에 센서 측정을 취할 수 있다. 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 자기식 크롤러의 수많은 변형예들이 존재하며, 그의 예시적 실시예들이, 도 1a 내지 도 11b에 예시되며 그리고 뒤따르는 내용에서 설명된다.

도 1은, 실시예에 따른, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하며 그리고, 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하는 가운데, 원통형 표면을 검사하는, 예시적 자기식 크롤러(100)를 예시한다. 자기식 크롤러(100)는, 전방 구동 차륜들(120)(예를 들어, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜), 후방 캐스터 차륜(130), UT 탐침(150), 및 컨트롤러(160)와 같은 구성요소들에 커플링되는 (또는 그들을 유지 또는 수용하거나 또는 달리 통합하는), 크롤러 섀시(110)를 포함한다. 전방 구동 차륜들(120) 및 후방 캐스터 차륜(130)은, 이들이 그 위에 전개될 때 (파이프와 같은), 이들이, 만곡된 표면의 곡률에 정합하기 위해 (예를 들어, 만곡된 표면과 접선 방향 접촉을 이루기 위해) 기울게 되도록, 기울기 방향으로 관절식으로 연결된다. 부가적으로, 후방 캐스터 차륜(130)은, 그가 크롤러 섀시(110)의 이동 방향을 추종하기 위해 선회하도록, 선회 방향으로 관절식으로 연결된다. 만곡된 강자성 표면 상에서의 이러한 탐색 도중에, UT 탐침(150)은, 전체 원통형 표면을 탐색하는 동안에 획득되는 UT 두께 측정으로부터 전체 원통형 표면의 2-차원적 두께 윤곽(예를 들어, C-스캔)을 구축하기 위한, UT 두께 측정을 수행한다.

여기서, "전체"는, 매 평방인치 당 1회의 두께 측정과 같은, 특정 정도의 밀도를 의미한다. 측정 개소들의 패턴은, 예를 들어, (종방향 및 둘레 방향으로 매 인치 당 1회의 측정과 같이) 전체적으로 균일할 수 있거나, 또는 (예컨대, 요구되는 밀도로 전체 원통형 표면을 커버하기 위한 특정 나선형 피치의 나선형 경로들에 의해) 균일하게 분포될 수 있거나, 또는 측정 지점들에서의 다른 그러한 조밀한 분포일 수 있다.

부가적으로, 자기식 크롤러(100)의 작동은, 작동의 제어를 수행하도록 (예를 들어, 코드 또는 로직 설계에 의해) 구성되는 프로세서 또는 논리 회로일 수 있는, 컨트롤러(160)에 의해 제어된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 컨트롤러(160)는, 크롤러(100)를 만곡된 강자성 표면 상에서 요구되는 방향 또는 경로로 기동시키기 위해 코드에 의해 전방 구동 차륜들(120)의 구동을 제어하도록 구성되는, 마이크로프로세서이다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러(160)는, 예컨대 UT 탐침(150)이 원통형 표면의 두께 측정을 취할 때, UT 탐침(150)의 작동을 제어한다.

도 2는, 실시예에 따른, (탄소강 파이프와 같은) 만곡된 강자성 표면을 탐색하기 위한 (전방 구동 차륜들(220) 및 후방 캐스터 차륜(230)을 포함하는) 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(200)의 절단도이다. 예시의 편의를 위해, 그리고 어떻게 크롤러(200)가 구동되고 이동하는지 더 잘 설명하기 위해, 도 2는, 3개의 관절형 차륜의 특징으로 더 잘 묘사하기 위한, 단순화된 뼈대만 남긴 크롤러 섀시(210)를 도시한다.

더욱 상세하게, 2개의 전방 차륜(220)(구동 차륜들, 또는 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜)은, 개별적인 구동 모터들(222)에 의해 독립적으로 구동된다. 그에 따라, 차륜들(220)은, 크롤러(200)를 전방 또는 후방으로 구동시키기 위해, (예컨대, 컨트롤러(160)에서와 같이, 컨트롤러의 제어 하에서) 함께 작동되고 회전될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는 추가로, 코드에 의해, 상이한 조향을 수행하도록 그리고 제자리에서 크롤러(200)를 방향 전환하도록 하기 위한 반대 방향으로의 (구동 모터들(222)을 통한) 전방 구동 차륜들(220)의 작동을 제어하도록 구성된다. 이러한 조합된 움직임들은, 컨트롤러에, 파이프의 표면 상의 임의의 곳을 배회하도록 크롤러(200)를 제어하기에 충분한 자유도를 제공한다.

이를 위해, 후방 캐스터 차륜(230)은, 크롤러(200)에 지지를 제공하며, 그리고 비능동적이다(구동되지 않음). 후방 차륜(230)은, 후방 차륜(230)이, 측방 미끄러짐 없이 그리고 운동의 방향, 파이프 직경, 또는 기울기와 같은 인자들에 무관하게, 크롤러(200)가 이동 중인 동안에 만곡된 표면과의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데, 크롤러(200) 뒤에서 구르는 것을 허용하기 위해, 복수의 (예를 들어, 2) 자유도를 갖는다. 그러한 견고한 기동성을 가능하게 하기 위해, 일부 실시예에서, 크롤러(200)는, 4개의 회전축(240): 즉, 각 전방 차륜(220)을 위한 하나의 기울기축(242), 및 후방 캐스터 차륜(230)을 위한 2개(후방 기울기축(244) 및 선회축(246))를 구비한다. 전방 차륜들(220)은 각각, 그의 모터(222) 및 관절형 차륜 홀더(224)에 견고하게 부착된다. 각 관절형 차륜 홀더(224)는, 홀더의 회전축 (전방 기울기 회전축(242))을 중심으로 하는 차륜 회전을 허용한다. 그에 따라, 전방 차륜들(220)은 각각, 만곡된 표면에 독립적으로 정합할 수 (예를 들어, 만곡된 표면과 접선 방향 접촉을 유지할 수) 있다.

부가적으로, 후방 캐스터 차륜(230)은, 결국 크롤러 섀시(210)에 부착되는, 결국 (선회 회전축(246)을 중심으로 하는 회전을 제공하기 위한) 외측 차륜 홀더(236)에 부착되는, (전방 차륜들을 동반하는 경우와 같이, 후방 기울기 회전축(244)을 중심으로 하는 회전을 제공하기 위한) 내측 차륜 홀더(234)에 부착된다. 외측 홀더(236)는, 예를 들어 내측 홀더(234)가 구름(또는 기울기) 각도 회전을 또한 허용하는 가운데, 사무용 의자 차륜들에서 확인되는 단순한 캐스터 차륜으로서 역할을 한다. 후방 캐스터 차륜(230)의 섀시(210)에 대한 이러한 2-자유도 부착은, 파이프들 상에서의 크롤러의 전체적인 기동성 및 나선형 기동을 향상시킨다.

도 3a 및 도 3b는, 실시예에 따른, 개별적으로 평탄한 표면(20) 및 만곡된 표면(40)을 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜(구동 차륜들(320) 및 후방 차륜(330))을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(300)의 그리고 기울기 방향으로의 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜(320)에 대한 회전 자유도를 예시하는 정면도들이다. 여기서, 만곡된 표면(40)은 6인치 파이프를 나타낸다. 일반적으로, 만곡된 표면은, 몇 가지 예를 들자면, 부분적인 또는 완전한 실린더, 구, 또는 이들의 조합과 같은, 곡률 반경을 나타내는 임의의 만곡된 강자성 표면일 수 있다. 곡률 반경은, 또한, 자기식 크롤러(300)에 의해 검사되는 구조물 위에서 변화할 수 있다.

더욱 상세하게, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도시된 자유도는, 크롤러 섀시(310)와 관절식 전방(우측 및 좌측) 차륜 홀더들 사이의 회전 조인트 부착에 의해 형성된다. 홀더들과 전방 차륜들(320) 사이의 견고한 부착으로 인해, 전방 차륜들(320)은 각각, 자체와 그 아래 표면 사이의 수직 각도를 유지하기 위해 기울게 되며 그리고 그의 각도를 조절한다(가능한 한 선형 접촉에 근접하도록, 차륜의 바닥이 평탄한 표면(20)과 동일 평면 상에 놓이며 그리고 만곡된 표면(40)에 접함에 따라, 또한 접선 방향 접촉으로도 지칭됨). 이러한 전방 차륜 각도 조절은, 만곡된 표면 위에서 차륜들과 더불어 주행할 때, 강자성의 부드러운 만곡된 표면에 대한 차륜의 자기적 인력 및 자유롭게 회전 가능한 차륜 홀더들로 인해, 자동적(비능동적)이다. 바꿔 말하면, 메커니즘은, 표면에 대한 자기식 차륜 부착을 향상시키도록 설계된다. 대조적으로, 크롤러의 전방 차륜들에 이러한 자유도를 동반하지 않는 경우, 전방 차륜들은, 가능한 한 완전한 선형 접촉에 근접하는 것이 아니라, (비접선 방향 접촉에서의 종점과 같은) 하나의 지점 상에서 파이프와 접촉하기 쉬울 것이다.

도 4a 내지 도 4c는, 실시예에 따른, 후방 차륜(430)의 선회가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 선회 방향으로의 후방 차륜(430)에 대한 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(400)의 평면도들이다. 이러한 선회는, 전방(우측 및 좌측) 구동 차륜들(420)에 의해 구동될 때 비능동적 후방 차륜(430)이 크롤러 섀시(410)를 추종하고 안정화하는 것을 허용한다.

더욱 상세하게, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 후방 캐스터 차륜(430)은, 크롤러 섀시(410)를 지지하고 균형 잡게 하기 위해 중요한, 선회 방향으로의 제1 회전 자유도를 갖는다. 이 때문에, 후방 차륜(430)은, 지지체로서 역할을 하는 가운데, 차량(크롤러)이 쉽게 조향되는 것을 허용하며, 그리고 차륜(430)은, 어떠한 측방 미끄러짐도 없이 비능동적으로 크롤러(400) 뒤에서 구른다. 일부 실시예에서, 이러한 자유도는, 크롤러의 섀시(410)에 직접적으로 부착되는, 회전 조인트에 의해 형성된다.

도 5는, 실시예에 따른, 선회 방향으로의 후방 차륜(530)에 대한 360° 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(500)의 평면도이다. 여기서, 후방 차륜(530)을 위한 선회 부착부는, 후방 차륜(530)이 시계 방향 및 반시계 방향으로 완전히 360° 선회할 수 있도록, 크롤러 섀시(510)의 나머지로부터 충분히 멀리 떨어지게 연장된다.

더욱 상세하게, 도 5를 참조하면, 크롤러(500)는, 더 긴 부착부 및 섀시(510)에 대한 후방 차륜(530)의 상응하는 360° 선회를 수용하기 위해, 앞선 실시예들보다 더 긴 버전이다. 이러한 특징은, 크롤러의 구동 트레인 시스템의 부가적인 능력, 즉 반대로 가는 것을 허용한다. 이러한 특징은, 캐스터 차륜(530)이 360도 회전하는 것을 허용하는 크롤러(500)의 후방측에 충분한 공간을 생성하는 것에 의해 부가된다. 그에 따라, 크롤러(500)는, 어떠한 측방 미끄러짐도 없이 전방 및 후방으로 주행할 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는, 실시예에 따른, 후방 차륜(630)의 기울기가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 기울기 방향으로의 후방 차륜(630)에 대한 회전 자유도를 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(600)의 정면도들이다.

더욱 상세하게, 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 일부 실시예에서, 후방 차륜의 제2 자유도는, 외측 후방 차륜 홀더와 내측 후방 차륜 홀더 사이의 회전 조인트 부착에 의해 형성된다. 그에 따라, 제2 자유도(기울기)는, 크롤러의 섀시(610)에 연결되는 제1 자유도(선회)와 독립적이다. 이러한 조인트는, 적절한 차륜 대 파이프 접촉을 동반하는 나선형 차량 이동을 허용한다. 부가적으로, 이러한 조인트가 자유롭고 비능동적인 회전을 허용하기 때문에, 적절한 차륜-대-파이프 접촉은, (적어도 6인치의 직경을 갖는 모든 파이프들과 같은) 실질적으로 모든 가용 파이프 크기들에 대해 유지한다.

도 7은, 실시예에 따른, 강자성 원통형 표면(본 사례에서, 파이프(40)) 상에서 탐색하는 (2개의 구동 차륜(720) 및 후방 차륜(730)을 포함하는)단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(700)를 예시한다. 크롤러(700)는, (예를 들어, 종방향 및 둘레 방향 양자 모두에 대해 가로지르는) 나선형 경로로 파이프(40)를 횡단하고 있다.

더욱 상세하게, 도 7을 참조하면, 여기에 예시되는 자기식 크롤러(700)는, 6-인치 파이프(40)의 상면 상의 단순화된 (뼈대만 남은) 3-차륜 크롤러(700)이다. 크롤러(700)는, 나선형 경로로 주행하고 있다. 이러한 나선형 경로는, 전방 차륜들(720) 및 후방 차륜(730) 상의 모두 4개의 회전 조인트를 활성화한다. 나선형 경로는, 이러한 복잡한 경로 상에서 적절한 차륜 대 파이프 접촉을 허용하기 위해, 각 차륜(720 및 730)을 그의 상기한 (기울기) 회전축을 중심으로 기울이는 가운데, 또한 후방 차륜(730)이 크롤러(700)의 나머지에 대해 적절하게 추종하는 것을 허용하기 위해, 후방 차륜(730)을 그의 선회 회전축을 중심으로 선회시킨다.

도 8a 및 도 8b는, 실시예에 따른, 개별적으로 파이프 표면과의 접선 방향 접촉 이전의 그리고 파이프 표면과 접선 방향 접촉을 이룬 이후의 후방 차륜(830)을 예시하는, 파이프(40) 상에서 탐색하는 (2개의 구동 차륜(820) 및 후방 차륜(830)을 포함하는) 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(800)의 배면도들이다.

더욱 상세하게, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 자기식 크롤러(800)는, 6-인치 파이프(40) 상에서 나선형 경로로 기동하고 있다. 도 8a는, 후방 차륜(830)을 기울이기 (그리고 파이프(40)와의 단일 지점(831) 접촉을 이루기) 전의, 후방 차륜의 제2 자유도를 예시한다. 말하자면, 캐스터 차륜(830)은, 파이프(40)와 단일 지점(831)(예를 들어, 차륜(830)의 바닥의 종점)에서 접촉한다. 이것은, 자기적 접착력을 감소시키며 그리고 파이프의 외측 표면을 긁을 수 있다. 대조적으로, 도 8b는 후방 차륜(830)을 기울게 한 (그리고 가능한 한 라인에 근접하게 접촉 라인(833) 또는 접선 방향 접촉을 이룬) 이후의, 후방 차륜의 제2 자유도를 예시한다. 그에 따라, 캐스터 차륜(830)과 파이프(40) 사이에 적절한 접촉 라인(833)이 존재한다. 더불어, 이러한 접촉 라인(833)은, 후방 차륜(830)과 파이프 표면 사이의 자기력을 극대화한다. 이는 또한, 2개의 전방의 관절식으로 연결된 (구동) 차륜(820)에 대해서도 마찬가지이다.

일부 실시예에서, 4 자유도로부터 활용되는 다른 중요한 특징이, 이러한 자유도들에 대한 각도들의 측정을 통하는 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 자유도는, 자기식 크롤러에, 만곡된 표면들 상에서 예컨대 둘레방향으로, 나선형으로, 그리고 종방향으로 다양한 구성들 또는 궤적들에서 기동할 능력을 제공한다. 요구되는 궤적 상에 크롤러를 유지하기 위해, 일부 실시예에서, 자유도로부터의 측정된 각도 피드백이, 코드에 의해, 크롤러를 요구되는 궤적 상에 유지하기 위한 필요한 보정 피드백을 구동 모터들에 제공하도록 구성되는, (컨트롤러(160)와 같은) 컨트롤러에 입력된다. 각도 피드백은, 예를 들어 전위차계, 인코더, 또는 임의의 다른 형태의 이러한 조인트들로부터의 각도 측정 센서를 사용하여, 감지될 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는, 실시예에 따른, 후방 차륜(930)의 선회(939)가, 개별적으로, 좌측에 놓인, 중심에 놓인, 그리고 우측에 놓인, 중심에 놓인 배향과 비교되는 크롤러 섀시(910)에 대한 후방 차륜(930)의 선회(939)의 예시적 각도 측정을 예시하는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(900)의 평면도들이다. 후방 차륜(930)이 크롤러 섀시(910)를 추종하기 때문에, 후방 차륜(930)의 선회(939)의 양은, 크롤러(900)가 (크롤러(900)가 그 위에서 이동하고 있는 표면에 대해) 직선 경로로부터 벗어나 있는 정도를 나타낸다.

더욱 상세하게, 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 선회(939)는, 크롤러(900) 직선으로 진행하는 것을 유지하기 위해 피드백을 통해 보정될 필요가 있는, 캐스터 차륜(930)의 각도를 나타낸다. 캐스터 차륜(930)이 중심선으로부터 벗어나 있는 경우(예를 들어, 0이 아닌 선회를 갖는, 도 9a 및 도 9c), 보정 각도(939)(즉, 파선과 기준 실선 사이의 각도)가, 캐스터 차륜(930)을 똑바른 구성(예를 들어, 도 9b)으로 유지하기 위해 그에 따라 조절하기 위해 구동 모터에 명령하도록 프로그래밍되는, 컨트롤러에 입력된다.

도 10a 및 도 10b는, 실시예에 따른, 기준 방향과 비교되는, 개별적으로, 만곡된 표면(40) 및 평탄한 표면(20) 상에서 크롤러 섀시(1010)에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜(1020)의 기울기(1027)의 예시적 각도 측정을 예시하는, (2개의 구동 차륜(1020) 및 후방 차륜(1030)을 포함하는) 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(1000)의 정면도들이다. 여기서, 기울기(1027)는, 그의 배향이 직접적으로 (수직선 또는 파선으로 지시되는 바와 같은) 크롤러 섀시(1010)에 대한 기울기(이 경우, 실선으로 지시되는 바와 같이, 차륜 홀더(1024))와 더불어 변화하는, 구성요소에 의해 측정된다.

더욱 상세하게, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 도 10a는, (이러한 예에서 파이프(40)의 상면 상에서) 파이프(40)의 길이를 따라 종방향으로 만곡된 표면(또는 파이프)(40)을 횡단하는 크롤러(1000)를 예시한다. 크롤러(1000)가 파이프의 상면을 따라 종방향으로 이동할 때, 크롤러(1000)는, 후방 차륜(1030)에 대한 기울기 또는 선회를 동반하지 않는 가운데 2개의 구동 차륜(1020)에 대해 동일한 (그러나 반대 방향을 갖는) 기울기를 유지한다(또는 더욱 구체적으로, 컨트롤러는, 그러한 기울기를 유지하도록 차륜 모터들을 구동하기 위해 측정된 각도를 사용하도록 프로그래밍된다). 크롤러(1000)가 우측 또는 좌측으로 이동하기 시작하면, 기울기 각도들은, 상이해질 것이며, 그리고 컨트롤러는, 추가로, 크롤러(1000)를 파이프(40)의 상면 상에서 직선으로 유지하기 위해 (구동 차륜들(1020)을 통해) 크롤러의 경로를 조향 및 보정하도록 구동 모터를 제어하기 위해, 이러한 피드백을 사용하도록 프로그래밍된다. 도 10b는, 어떻게 컨트롤러가, 크롤러(1000)가 직선 방향으로 이동할 때 차륜들에서의 측정된 기울기 또는 선회가 존재하지 않을 것이기 때문에, 언제 크롤러(1000)가 평탄한 표면(20) 상에 놓일지를 결정하도록 프로그래밍될 수 있는지를 예시한다.

도 11a는, 실시예에 따른, 파이프(40) 상에서 나선형 경로를 탐색하는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 예시적 자기식 크롤러(1100)를 예시한다. 도 11b는, 나선형 경로 상에서 파이프(40)의 만곡된 표면을 추종하기 위한 기울기 방향에서의 후방 차륜(1130)의 비능동적 조절을 예시하는, 도 11a의 자기식 크롤러(1100)의 확대된 배면도이다.

더욱 상세하게, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 크롤러(1100)는, 나선형 방식으로 파이프(40)의 표면을 횡단하고 있다. 여기서, 관절 조인트들의 측정된 각도들은, 컨트롤러에 입력된다. 컨트롤러는, 측정된 각도들 및 요구되는 나선형 피치와 더불어 예상되는 각도들에 관한, 임의의 편차를 검출하도록 (예를 들어, 코드 또는 로직에 의해) 프로그래밍되거나 또는 그렇지 않으면 구성된다. 컨트롤러는 추가로, 횡단의 요구되는 나선형 피치로 크롤러(1100)를 복귀시키도록 그리고 요구되는 나선을 따르는 적절한 정확한 궤적을 보장하도록 구동 차륜들의 구동을 조절하기 위해, 임의의 그러한 측정된 편차들을 사용하도록 프로그래밍되거나 또는 그렇지 않으면 구성된다.

나선형 경로 상에서 횡단하는 크롤러(1100)는, 3개의 관절형 자기식 차륜에 대한 4 자유도의 중요성을 예시한다. 크롤러(1100)가 파이프(40) 상의 나선형 경로를 시작할 때, 캐스터 차륜(1130) 내에서의 제2 자유도(기울기)는, 그의 비능동적 셀프-조절 설계로 인해, 회전한다. 조절된 회전 각도(1135)가, 도 11b에 예시된다. 이러한 각도(1135)는, 나선 피치와 같은 인자들에 의존하여 상이한 나선형 궤적에 대해 변화한다. 컨트롤러는, 추가로, 크롤러(1100)가 상당한 편차 없이 요구되는 나선형 경로를 상에서 주행하는 것을 보장하기 위해, 그리고 검출되는 임의의 현저한 편차를 보정 또는 보상하도록 구동 차륜들의 구동을 제어하기 위해, 이러한 조인트로부터의 (각도 측정 피드백과 같은) 피드백을 사용하도록 구성된다.

(컨트롤러(160)와 같은) 컨트롤러는, 자기식 크롤러의 양태들을 제어하도록 프로그래밍되거나 또는 그렇지 않으면 구성된다. 예시적인 실시예들에서, 컨트롤러는 강자성 만곡된 표면들 위에서 자기식 크롤러를 기동시키도록 2개의 자기식 구동 차륜에 독립적으로 동력을 제공하기 위해 구동 모터들을 제어하도록 프로그래밍된다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, 표면 위에서 기동하는 동안, 표면을 검사하기 위해 크롤러 상의 탐침을 제어하도록 프로그래밍된다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는, 만곡된 표면 상에서 요구되는 궤적에 도달하거나 또는 그러한 궤적을 유지하도록 크롤러의 구동을 조절하기 위한 피드백으로서, 4개의 회전 조인트 각각으로부터의 각도 측정 피드백을 사용하도록 프로그래밍된다.

일부 실시예들에서, 컨트롤러는, 자체의 기하 형상(예를 들어, 회전축의 개소) 및 회전 조인트들로부터의 각도 데이터에 기초한 크롤러의 수학적 모델을, 크롤러의 자세 및 파이프에 대한 그의 배향에 대한 정확한 추정에, 조합하도록 프로그래밍된다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 요구되는 궤적 상에 크롤러를 유지하기 위해, 이러한 자세 추정을 사용하도록 구성된다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 포즈 추정을, 예를 들어, 관성 측정 유닛(IMU), 위성 탐색 디바이스(예를 들어, GPS)로부터의 추가적 데이터, 또는 (크롤러에 의해 횡단되는 파이프 직경과 같은) 주변의 알려진 기하 형상과, 융합함으로써, 이러한 포즈 추정 및 경로 궤적 유지의 정확성을 증가시키도록 프로그래밍된다.

일부 실시예에서, 컨트롤러는, 자기식 크롤러의 궤적을 더 잘 제어 및 추종하기 위해, 조인트들의 각도 측정으로부터의 피드백을 사용하도록 프로그래밍된다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, 이러한 검사 데이터를 데이터가 그로부터 획득된 파이프의 표면 상의 결정된 개소와 상관시키는 가운데, 표면을 주기적으로 또는 연속적으로 검사하기 위해, (UT 두께 센서와 같은) 탐침을 제어함으로써, 이러한 궤적 위에서의 만곡된 강자성 표면에 대한 검사 스캔의 수행을 제어하도록 프로그래밍된다 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 검사 데이터와 검사되고 있는 파이프의 표면 상의 개소 사이의 상관관계를 향상시키는 것을 통해 (예를 들어, 몇 가지 예를 들자면, 더 양호한 자세 추정, 크롤러 탐색, 또는 회전 조인트들에 대한 각도 측정의 사용을 통해) 검사 스캔의 품질을 향상시키도록 프로그래밍된다.

일부 실시예에서, 컨트롤러는, (파이프 축에 평행한) 파이프의 길이를 따라 종방향으로 또는 (파이프 축 상의 지점으로부터 등거리의) 파이프의 둘레에 대해 둘레방향으로와 같은, B-스캔 (또는 연속적인 선형) 접근법으로 파이프의 두께 측정을 취하기 위해, 크롤러에 부착된 UT 두께 탐침을 제어하도록 프로그래밍된다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는, C-스캔 (또는 완전한 2-차원적 표면 맵핑) 접근법으로 파이프의 두께 측정을 취하기 위해, UT 두께 탐침을 제어하도록 프로그래밍된다. 일부 그러한 실시예에서, 컨트롤러는, (예를 들어, 전체 파이프의 2-차원적 표면 구역의 표면 두께에 대한 맵을 효과적으로 생성하기 위한 UT 두께 측정 개소들에 대한 요구되는 밀도까지) 파이프의 표면을 커버하기에 충분할 정도로 작은 나선 피치를 갖는 나선형 경로로 파이프를 횡단함으로써, C-스캔을 수행하도록 프로그래밍된다.

일부 실시예에서, 설명된 이동 시스템(예를 들어, 모든 3개의 차륜 상의 기울기 회전 조인트들 및 뿐만 아니라 후방 차륜 상의 선회 회전 조인트를 구비하는, 독립적으로 구동되는 2개의 능동적인 차륜 및 비능동적 후방 차륜을 동반하는, 3개의 관절형 자기식 차륜)은, (크롤러를 제어하도록 프로그래밍되는 컨트롤러에 의해 제어됨으로써) 자기식 크롤러가, 파이프들, 직선형 파이프들, 저장 탱크들, 및 이와 유사한 것의 외측 표면들과 같은 볼록 표면들 뿐만 아니라, 엘보들(예를 들어, 볼록 표면 및 오목 표면 양자 모두를 구비하는 엘보 또는 엘보 파이프 조인트)의 외측 표면들 뿐만 아니라 파이프들의 내측 표면들과 같은 오목 표면들 상에서 주행하는 것을 허용한다.

도 1 내지 도 11b를 참조하면, 일부 예시적 실시예에서, (파이프(40) 또는 저장 탱크와 같은) 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하고 그를 검사하는, (자기식 크롤러(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 또는 1100)와 같은) 자기식 크롤러가, 제공된다. 자기식 크롤러는, (크롤러 섀시(110, 210, 310, 410, 510, 610, 910, 또는 1010)와 같은) 섀시, 섀시에 커플링되는 (컨트롤러(160)와 같은) 컨트롤러, 섀시에 커플링되는 (UT 탐침(150)과 같은) 탐침, 및 섀시에 커플링되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함한다. 컨트롤러(예를 들어, 마이크로프로세서)는, 자기식 크롤러를 제어하도록, 코드에 의해, 구성된다. 탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서, 강자성 원통형 표면을 검사한다. 3개의 관절형 자기식 차륜은, (구동 차륜들(120, 220, 320, 420, 720, 820, 또는 1020)과 같은) 2개의 (우측 및 좌측) 구동 차륜, 및 (후방 차륜 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030, 또는 1130)과 같은) 비능동적 후방 차륜을 포함한다. 자기식 차륜들은, (예컨대, 선형으로 또는 가능한 한 라인에 근접하게) 접선 방향으로 접촉하며, 그리고 원통형 표면 자기식으로 부착된다.

우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜은, 개별적으로, (차륜 홀더들(224 또는 1024)과 같은) 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링된다. 부가적으로, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜은, 컨트롤러의 제어 하에서 (구동 모터들(222)과 같은) 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 독립적으로, 능동적으로 회전시킴으로써, 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로(예컨대, 종방향으로, 둘레방향으로, 또는 나선형으로) 자기식 크롤러를 주행시킨다. 후방 차륜은, (내측 캐스터 차륜 홀더(234) 및 외측 캐스터 차륜 홀더(236)와 같은) 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링된다. 추가로, 후방 차륜은, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전들에 응답하여, 후방 구동 회전축을 중심으로 비능동적으로 회전한다.

우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트는 개별적으로, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하기 위해 그리고 원통형 표면의 곡률과 접선 방향 접촉을 유지하기 위해, (기울기 회전축(242)과 같은) 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공한다. 후방 관절 조인트는, (후방 기울기 회전축(244)과 같은) 후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 (선회 회전축(246)과 같은) 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공한다. 후방 기울기 회전축은, 섀시에 대해 후방 차륜을 기울이며, 그리고 원통형 표면의 곡률과의 접선 방향 접촉을 유지한다. 선회 회전축은, 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시킨다.

실시예에서, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜은, 컨트롤러의 제어 하에서 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, (상이한 조향 및 제자리에서의 방향 전환을 제공하기 위해) 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 능동적으로 회전한다. 실시예에서, 자기식 크롤러는, 추가로, 섀시에 커플링되는 각도 측정 센서들을 포함한다. 각도 측정 센서들은, 컨트롤러의 제어 하에서, 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 (기울기(1027)와 같은) 개별적인 기울기 각도를 측정하며, 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 (선회(939)와 같은) 선회 각도를 측정한다. 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하도록, 코드에 의해, 구성된다. 실시예에서, 요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 구비하는, 나선형 경로이다.

실시예에서, 탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면의 두께를 비파괴적으로 측정하는, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함한다. 부가적으로, 컨트롤러는, 추가로, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 구동을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께에 대한 (C-스캔과 같은) 2-차원적 맵핑을 수행하도록, 코드에 의해, 구성된다. 실시예에서, 컨트롤러는, 추가로, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하도록, 코드에 의해, 구성된다. 실시예에서, 후방 관절 조인트는, 후방 차륜에, 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공한다. 실시예에서, 원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 (저장 탱크와 같은) 용기의 일부이다.

본 명세서에 설명된 기술들은, 센서들, 카메라들, 및, 그들의 할당된 작업들을 수행하도록 구성되는 (예컨대, 프로그래밍되는) 컴퓨팅 또는 다른 논리 회로들을 포함하는, 다른 장치들의 조합을 사용하여, 구현될 수 있다. 이러한 장치들은, 기술을 수행하기 위해 자기식 크롤러의 섀시 상에 또는 내에 (또는 그렇지 않으면 그에 근접하게) 위치된다. 일부 예시적 실시예에서, 제어 로직은, 기술의 일부인 제어 단계들을 실행하기 위해 (마이크로프로세서와 같은) 컴퓨팅 장치 상에서 실행되도록 구성되는, 컴퓨터 코드로서 구현된다.

도 12는, 실시예에 따른, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 구비하는 (자기식 크롤러(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 또는 1100)와 같은) 자기식 크롤러를 사용하여, (파이프(40)와 같은) 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하고 강자성 원통형 표면을 검사하는 예시적 자동화된 방법(1200)의 흐름도이다. 자기식 크롤러는, (크롤러 섀시(110, 210, 310, 410, 510, 610, 910, 또는 1010)와 같은) 섀시, 섀시에 커플링되는 (컨트롤러(160)와 같은) 컨트롤러, 섀시에 커플링되는 (UT 탐침(150)과 같은) 탐침, 및 섀시에 커플링되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함한다. 방법(1200)은, 방법(1200)의 단계들을 수행하도록 (예를 들어, 프로그래밍되는 것과 같이, 코드에 의해) 구성되는, 전자 컨트롤러의 제어 하에서, 부분적으로 또는 전체적으로 자동화된다. 3개의 자기식 차륜은, (관절형 차륜 홀더들(224 및 1024)과 같은) 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 개별적으로 섀시에 커플링되는 (구동 차륜들(120, 220, 320, 420, 720, 820, 또는 1020)과 같은) 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜, 및 (내측 캐스터 차륜 홀더(234) 및 외측 캐스터 차륜 홀더(236)와 같은) 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되는 (후방 차륜(130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830, 930, 1030, 또는 1130)과 같은) 후방 차륜을 포함한다.

방법(1200)의 일부 또는 전부가, 도 1a 내지 도 11b에 예시되는 구성요소들 및 기술들을 사용하여 실행될 수 있다. 부가적으로, 본 명세서에 개시되는 이러한 그리고 다른 방법들의 부분들이, 프로그래밍 가능한 논리 회로(PLC), 컴퓨터, 소프트웨어, 또는, 그들의 할당된 작업을 수행하기 위해 코드 또는 로직에 의해 구성되는 다른 회로(예컨대, ASIC, FPGA)와 같은, 맞춤형 또는 사전 프로그래밍된 논리 디바이스, 회로, 또는 프로세서와 같은, 온보드 컨트롤러 상에서 또는 이를 사용하여, 수행될 수 있다. 디바이스, 회로, 또는 프로세서는, 또한, 예를 들어, (랩톱, 단일 보드 컴퓨터(SBC), 워크스테이션, 태블릿, 스마트폰, 서버의 일부, 또는, FPGA 또는 ASIC 또는 이와 유사한 것에서와 같은, 전용 하드웨어 회로와 같은) 전용 또는 공유 하드웨어 디바이스, 또는 컴퓨터 서버, 또는 서버 또는 컴퓨터 시스템의 일부분일 수 있다. 디바이스, 회로, 또는 프로세서는, 하나 이상의 프로세서 상에서 실행될 때, 방법(700)(또는 다른 개시된 방법)의 부분들이 수행되는 것을 야기하는, 명령을 저장하는, (읽기-전용 메모리(ROM), 플래시 드라이브, 또는 디스크 드라이브와 같은) 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(CRM)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 작동의 순서는 변경될 수 있으며, 그리고 작동의 일부는 생략될 수 있다는 것을 알아야 한다. 방법(1200) 중의 일부는, 또한, 방법(1200)의 이러한 부분들을 수행하도록 코드에 의해 구성되는 처리 회로 상에 위치되거나, 또는 그와 전기적 통신 상태에 놓이는, 로직, 회로들 또는 프로세서들을 사용하여 수행될 수 있다.

방법(1200)에서, 처리는, 컨트롤러에 의해 제어되는 탐침에 의해 강자성 원통형 표면을 검사하는 단계(1210)(예컨대, UT 탐침(150)으로 UT 두께 측정을 수행하는 단계)와 더불어 시작한다. 부가적으로, 방법(1200)은, 3개의 관절형 자기식 차륜에 의해 원통형 표면에 (예컨대, 선형 접촉 또는 가능한 한 선형 접촉에 가깝게) 접선 방향으로 접촉시키고 자기식으로 부착하는 단계(1220)를 포함한다. 방법(1200)은, 추가로, 컨트롤러에 의해 제어되는 (구동 모터들(222)과 같은) 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 독립적으로, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시킴으로써, 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 자기식 크롤러를 주행시키는 단계(1230)를 포함한다. 방법(1200)은, 또한, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전들에 응답하여, 후방 구동 회전축을 중심으로 후방 차륜을 비능동적으로 회전시키는 단계(1240)를 포함한다.

부가적으로, 방법(1200)은, 개별적으로 (기울기 회전축(242)과 같은) 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공하기 위해, 개별적인 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트를 사용하여 원통형 표면의 곡률과의 그들의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하는 단계(1250)를 포함한다. 방법(1200)은, 추가로, (후방 기울기 회전축(244)과 같은) 후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 (선회 회전축(246)과 같은) 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공하기 위해, 후방 관절 조인트를 사용하여, 원통형 표면의 곡률과의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데, 섀시에 대해 후방 차륜을 기울게 하는, 그리고 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시키는 단계(1260)를 포함한다.

일부 실시예에서, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것은, 컨트롤러에 제어되는 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, (예컨대, 상이한 조향 및 제자리에서의 방향 전환과 더불어) 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 자기식 크롤러는, 추가로, 섀시에 커플링되는 각도 측정 센서들을 포함하며, 그리고 방법(1200)은, 추가로, 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 (기울기(1027)와 같은) 개별적인 기울기 각도를 측정하기 위해 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 (선회(939)와 같은) 선회 각도를 측정하기 위해, 컨트롤러에 의해 제어되는 각도 측정 센서들을 사용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법(1200)은, 추가로, 컨트롤러에 의해, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 구비하는, 나선형 경로이다.

일부 실시예에서, 탐침은, (UT 탐침(150)과 같은) 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 방법(1200)은, 추가로, 컨트롤러에 의해 제어되는 UT 센서를 사용하여 원통형 표면의 두께를 비파괴식으로 측정하는 단계, 및 컨트롤러에 의해, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께의 2-차원적 맵핑을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법(1200)은, 추가로, 컨트롤러에 의해, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법(1200)은, 추가로, 후방 관절 조인트에 의해, 후방 차륜에 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 (저장 탱크와 같은) 용기의 일부이다.

본 명세서에 설명된 방법들은, 유형의 (예를 들어, 비일시적) 저장 매체 상의 기계 판독 가능한 형태의 소프트웨어 또는 펌웨어에 의해 부분적으로 실행될 수 있을 것이다. 예를 들어, 소프트웨어 또는 펌웨어는, 프로그램이 컴퓨터 또는 적절한 하드웨어 디바이스(예컨대, FPGA) 상에서 실행될 때, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 것의 단계들 중 일부를 실행하도록 적응된 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램의 형태일 수 있으며, 그리고 여기서 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 구현될 수 있다. 유형적 저장 매체의 예들은, 디스크들, 썸 드라이브들, 플래시 메모리, 및 이와 유사한 것과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 구비하는 컴퓨터 저장 디바이스들을 포함하며, 그리고 전파된 신호들을 포함하지 않는다. 전파된 신호들은, 유형적 저장 매체 내에 존재할 수 있지만, 전파된 신호들 자체는, 유형적 저장 매체의 예가 아니다. 소프트웨어는, 방법 단계들이 임의의 적절한 순서로, 또는 동시에 수행될 수 있도록, 병렬 프로세서 또는 직렬 프로세서 상에서의 실행에 적합할 수 있다.

도면들 내의 동일한 또는 유사한 부호들은, 여러 도면들을 통해 동일하거나 유사한 요소들을 나타내며, 그리고 도면들을 참조하여 설명되고 예시된 모든 구성요소들 또는 단계들이 모든 실시예들 또는 배열들을 위해 요구되지는 않는다는 것이, 추가로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는, 단지 특정 실시예를 설명할 목적이며 그리고 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 단수 형태들, "부정관사" 및 "정관사"는, 내용이 분명하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에 사용될 때, 진술된 특징들, 정수들(integers), 단계들, 작동들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것을 추가로 이해하게 될 것이다.

배향에 관한 용어들은, 단지 관행 및 참조의 목적만을 위해, 본 명세서에서 사용되며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러나, 이러한 용어들이 독자에게 참조로 사용될 수 있다는 것이, 인식된다. 따라서, 어떠한 제한도 암시되거나 추론되지 않는다. 부가적으로, 서수들(예컨대, 제1, 제2, 제3)의 사용은, 구별을 위한 것이며 그리고 순서를 정하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, "제3"의 용도는, 대응하는 "제1" 또는 "제2"가 존재한다는 것을 의미하지 않는다. 또한, 여기에서 사용되는 어법 및 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 그리고 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다. "구비하는", "포함하는", "갖는", "수용하는", "수반하는" 및 여기에서의 이들의 변화형들의 사용은, 그 후에 열거되는 품목들 및 그들의 균등물 뿐만 아니라 부가적인 품목들을 포괄하도록 의미하게 된다.

이상에 설명된 대상은, 단지 예시로 제공되며, 그리고 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 다양한 수정들 및 변경들이, 예시되고 설명된 예시적 실시예들 및 용례들을 따르지 않는 가운데 그리고, 뒤따르는 특허청구범위 내의 인용들의 세트에 의해 그리고 이러한 인용들과 균등한 구조들 및 기능들 또는 단계들에 의해 한정되는, 본 개시에 의해 포괄되는 본 발명의 진정한 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 가운데, 본 명세서에 설명된 대상에 대해 이루어질 수 있다.

Claims

강자성 원통형 표면 상에서 탐색하도록 그리고 강자성 원통형 표면을 검사하도록 구성되는, 자기식 크롤러로서,
섀시;
섀시에 커플링되며 그리고 자기식 크롤러를 제어하도록 구성되는 컨트롤러;
섀시에 커플링되며 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 강자성 원통형 표면을 검사하도록 구성되는 탐침; 및
섀시에 커플링되며 그리고 원통형 표면에 접선 방향으로 접촉하도록 그리고 자기식으로 부착되도록 구성되는, 단지 3개의 관절형 자기식 차륜으로서:
개별적으로 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며, 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여 독립적으로 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 능동적으로 회전시킴으로써 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 자기식 크롤러를 구동하도록 구성되는, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜; 및
후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되며 그리고 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전에 응답하여 후방 구동 회전축을 중심으로 비능동적으로 회전하도록 구성되는, 후방 차륜을 포함하고,
우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트는 개별적으로, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하기 위해 그리고 원통형 표면의 곡률과 접선 방향 접촉을 유지하기 위해, 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공하며, 그리고
후방 관절 조인트는, 후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공하고, 후방 기울기 회전축은, 섀시에 대해 후방 차륜을 기울게 하기 위한 그리고 원통형 표면의 곡률과 접선 방향 접촉을 유지하기 위한 것이며, 그리고 선회 회전축은, 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시키기 위한 것인,
단지 3개의 관절형 자기식 차륜
을 포함하는 것인, 자기식 크롤러.
제1항에 있어서,
우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜은, 추가로, 컨트롤러의 제어 하에서 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 능동적으로 회전하도록 구성되는 것인, 자기식 크롤러.
제1항에 있어서,
섀시에 커플링되며, 그리고 컨트롤러의 제어 하에서 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 개별적인 기울기 각도를 측정하도록 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 선회 각도를 측정하도록 구성되는, 각도 측정 센서들을 더 포함하는 것인, 자기식 크롤러.
제3항에 있어서,
컨트롤러는, 추가로, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하도록, 구성되는 것인, 자기식 크롤러.
제4항에 있어서,
요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 구비하는, 나선형 경로인 것인, 자기식 크롤러.
제5항에 있어서,
탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면의 두께를 비파괴식으로 측정하도록 구성되는, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 컨트롤러는, 추가로, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께의 2-차원적 맵핑을 수행하도록 구성되는 것인, 자기식 크롤러.
제3항에 있어서,
컨트롤러는, 추가로, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하도록 구성되는 것인, 자기식 크롤러.
제1항에 있어서,
후방 관절 조인트는, 후방 차륜에 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공하도록 구성되는 것인, 자기식 크롤러.
제1항에 있어서,
탐침은, 컨트롤러의 제어 하에서 원통형 표면의 두께를 비파괴적으로 측정하도록 구성되는, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하는 것인, 자기식 크롤러.
제1항에 있어서,
원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 용기의 일부인 것인, 자기식 크롤러.
섀시, 섀시에 커플링되는 컨트롤러, 섀시에 커플링되는 탐침, 및 섀시에 커플링되는 단지 3개의 관절형 자기식 차륜을 포함하는, 자기식 크롤러를 사용하여 강자성 원통형 표면 상에서 탐색하는 그리고 그를 검사하는 자동화된 방법으로서, 3개의 자기식 차륜은, 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트에 의해 섀시에 개별적으로 커플링되는 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜, 그리고 후방 관절 조인트에 의해 섀시에 커플링되는 후방 차륜을 포함하는 것인, 방법에 있어서,
컨트롤러에 의해 제어되는 탐침에 의해 강자성 원통형 표면을 검사하는 단계;
3개의 관절형 자기식 차륜에 의해 원통형 표면에 접선 방향으로 접촉시키고 자기식으로 부착하는 단계;
컨트롤러에 의해 제어되는 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로 독립적으로 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시킴으로써, 원통형 표면 상에서 요구되는 방향으로 자기식 크롤러를 주행시키는 단계;
우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 능동적 회전에 응답하여 후방 구동 회전축을 중심으로 후방 차륜을 비능동적으로 회전시키는 단계;
개별적으로 개별적인 우측 기울기 회전축 및 좌측 기울기 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 1-자유도 회전을 제공하기 위해, 개별적인 우측 관절 조인트 및 좌측 관절 조인트를 사용하여 원통형 표면의 곡률과의 그들의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데, 섀시에 대해 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 기울게 하는 단계; 및
후방 기울기 회전축 및 후방 기울기 회전축에 수직인 선회 회전축을 중심으로 하는 섀시에 대한 후방 차륜의 2-자유도 회전을 제공하기 위해, 후방 관절 조인트를 사용하여, 원통형 표면의 곡률과의 접선 방향 접촉을 유지하는 가운데 섀시에 대해 후방 차륜을 기울게 하며, 그리고 자기식 크롤러의 주행에 응답하여 요구되는 방향으로 섀시에 대해 후방 차륜을 선회시키는 단계
를 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것은, 컨트롤러에 제어되는 그들의 개별적인 우측 구동 모터 및 좌측 구동 모터를 사용하여, 정방향 또는 역방향으로, 독립적으로 그들의 개별적인 우측 구동 회전축 및 좌측 구동 회전축을 중심으로, 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜을 능동적으로 회전시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
자기식 크롤러는, 섀시에 커플링되는 각도 측정 센서들을 더 포함하며, 그리고 방법은, 섀시에 대한 3개의 자기식 차륜의 개별적인 기울기 각도를 측정하기 위해 그리고 섀시에 대한 후방 차륜의 선회 각도를 측정하기 위해, 컨트롤러에 의해 제어되는 각도 측정 센서들을 사용하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제13항에 있어서,
컨트롤러에 의해, 측정된 각도들을 사용하여 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어함으로써, 원통형 표면 상의 요구되는 궤적 상에 자기식 크롤러를 유지하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제14항에 있어서,
요구되는 궤적은, 원통형 표면의 요구되는 나선형 피치를 구비하는, 나선형 경로인 것인, 방법.
제15항에 있어서,
탐침은, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 방법은, 컨트롤러에 의해 제어되는 UT 센서를 사용하여 원통형 표면의 두께를 비파괴식으로 측정하는 단계, 및 컨트롤러에 의해, 나선형 경로를 따라 우측 구동 차륜 및 좌측 구동 차륜의 주행을 제어하는 가운데, 표면 두께를 측정하도록 UT 센서를 제어함으로써, 전체 원통형 표면을 가로지르는 표면 두께의 2-차원적 맵핑을 수행하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제13항에 있어서,
컨트롤러에 의해, 측정된 각도들 및 자기식 크롤러의 기하 형상을 사용하여 원통형 표면에 대한 자기식 크롤러의 자세를 추정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
후방 관절 조인트에 의해, 후방 차륜에 후방 선회 회전축을 중심으로 하는 360° 회전을 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
탐침은, 초음파 테스트(UT) 센서를 포함하며, 그리고 방법은, 컨트롤러에 의해 제어되는 UT 센서를 사용하여 원통형 표면의 두께를 비파괴적으로 측정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
원통형 표면은, 탄소강 파이프 또는 용기의 일부인 것인, 방법.