NO334482B1

NO334482B1 - Apparatus and method for internal inspection of pipeline

Info

Publication number: NO334482B1
Application number: NO20044017A
Authority: NO
Inventors: Jon Kristian Hagene; Kjartan Vartdal; Karl Henrik Haugholt; Håvard Tørring
Original assignee: Norsk Elektro Optikk As
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2014-03-17
Also published as: NO20044017L

Abstract

S a m m e n d r a g Apparat og fremgangsmåte for optisk inspeksjon av en rørledning (2) for transport av fluid (3) ved innvendig undersøkelse. En lyskildeanordning (4) er innrettet til å danne en eller flere lysstråler (5) for å belyse en linje (L) på et overflateparti (9) av rørledningen (2). En optisk mottageranordning (6) er plassert utenfor et plan som dannes av lysstrålene (5) og er innrettet til å ha i sitt synsfelt (7) den linjen (L) som fremkommer på den innvendige veggen i rørledningen (2), av lysstrålene (5). Mottageranordningen (6) er innrettet til å danne todimensjonale, indekserte bilder (20k) som hvert omfatter intensitetsdata for et forutbestemt antall piksel i hver av et forutbestemt antall linjer (M) i det nevnte bildet. En databehandlingsenhet (100) inkludert en bildeanalysemodul (110) er innrettet til å ekstrahere en dybdeprofil for den nevnte overflate (9). ·Appearance Apparatus and method for optical inspection of a pipe (2) for transporting fluid (3) by internal examination. A light source device (4) is arranged to form one or more light rays (5) to illuminate a line (L) on a surface portion (9) of the pipeline (2). An optical receiver device (6) is located outside a plane formed by the light rays (5) and is arranged to have in its field of view (7) the line (L) which appears on the inner wall of the pipeline (2), of the light rays ( 5). The receiver device (6) is arranged to generate two-dimensional indexed images (20k), each comprising intensity data for a predetermined number of pixels in each of a predetermined number of lines (M) in said image. A data processing unit (100) including an image analysis module (110) is arranged to extract a depth profile for said surface (9). ·

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

Oppfinnelsen vedrører et apparat for innvendig inspeksjon av rørledninger for transport av petroleumfluider, særlig gass- eller flerfasetransport. The invention relates to an apparatus for the internal inspection of pipelines for the transport of petroleum fluids, in particular gas or multiphase transport.

Oppfinnelsens område Field of the invention

Mer spesielt angår oppfinnelsen den teknikk som tradisjonelt er betegnet apparat for innvendig måling av rørledninger (Pipeline Internal Gauge), eller PIG-anordning, som kan settes inn og beveges fremover ved hjelp av fluidtrykket, for å inspisere innsiden av rørledningsveggen med hensyn til defekter av flere typer, for eksempel korrosjon, avleiringer, erosjon eller mekanisk svakhet. More particularly, the invention relates to the technique traditionally referred to as the Pipeline Internal Gauge, or PIG device, which can be inserted and moved forward by fluid pressure to inspect the inside of the pipeline wall for defects of several types, such as corrosion, deposits, erosion or mechanical weakness.

Rørledninger for naturgass bygges over hele verden for å fordele naturgass fra gassfelter til sluttbrukere gjennom rørledninger enten til havs eller på land. Gasstrykket ligger typisk i området fra 5 til 16 MPa, men noen systemer er konstruert for trykk opptil 20 MPa og muligens høyere. Rørledninger er kostbare og blir ofte konstruert og bygget for å vare i det minste så lenge som den forventede levetid av kilden. Det er vanlig med konstruksjons-levetider for rørledninger i området fra 40 til 70 år. De fleste rørledningene lages av forholdsvis standard-stållegeringer som kan korrodere. Natural gas pipelines are built all over the world to distribute natural gas from gas fields to end users through pipelines either at sea or on land. The gas pressure is typically in the range from 5 to 16 MPa, but some systems are designed for pressures up to 20 MPa and possibly higher. Pipelines are expensive and are often designed and built to last at least as long as the expected life of the source. It is common for pipelines to have construction lifetimes in the range of 40 to 70 years. Most of the pipelines are made of relatively standard steel alloys that can corrode.

Risikoen for korrosjon kombinert med den planlagte lange levetiden av rørledningen gjør det nødvendig med inspeksjon. I det lange tidsperspektiv er reduksjon av veggtykkelsen som resultat av korrosjon, en stor trussel. I et kort tidsperspektiv er også andre aspekter av interesse, så som begynnende korrosjon, skader på det innvendige belegg og uønskede resultater av hendelser under operasjon, og slikt bør også overvåkes. The risk of corrosion combined with the planned long life of the pipeline makes inspection necessary. In the long term, reduction of the wall thickness as a result of corrosion is a major threat. In a short time perspective, other aspects are also of interest, such as incipient corrosion, damage to the internal coating and undesirable results of incidents during operation, and such should also be monitored.

En reduksjon av veggtykkelse vil medføre en redusert trykkgrense for rørledningen og som følge av dette kan det bli redusert gassproduksjon og et økonomisk tap. Hvis veggtykkelsen ikke overvåkes, kan korrosjon bevirke lekkasjer med tilhørende fare for forurensning, og i enda mer uheldige tilfeller kan det også oppstå brann og/eller eksplosjon. A reduction in wall thickness will result in a reduced pressure limit for the pipeline and, as a result, there may be reduced gas production and a financial loss. If the wall thickness is not monitored, corrosion can cause leaks with associated risk of contamination, and in even more unfortunate cases, fire and/or explosion can also occur.

Beskrivelse av beslektet teknikk Description of Related Art

Inspeksjon av rørledninger er beskrevet i en teknisk rapport, GRI 91-0365, "IN-LINE INSPECTION OF NATURAL GAS PIPELINES", laget av Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, for GAS RESEARCH INSTITUTE, Chicago, IL. Mai 1993. Inspection of pipelines is described in a technical report, GRI 91-0365, "IN-LINE INSPECTION OF NATURAL GAS PIPELINES", prepared by the Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, for the GAS RESEARCH INSTITUTE, Chicago, IL. May 1993.

En rapport med tittel "Magnetic Flux Leakage (MFL) Technology For Natural Gas Pipeline inspection" er laget av J. B. Nestleroth og T. A. Bubenik, Battelle, for The Gas Research Institute i februar 1999. A report entitled "Magnetic Flux Leakage (MFL) Technology For Natural Gas Pipeline inspection" was prepared by J. B. Nestleroth and T. A. Bubenik, Battelle, for The Gas Research Institute in February 1999.

Norsk patentsøknad NO 1995.4881 innlevert av Norsk Elektra Optikk A/S beskriver spektral avbildning og identifikasjon av overflatedetaljer i olje- og gassrørledninger, så som korrosjon, fluidfilm og mekanisk skade. Norwegian patent application NO 1995.4881 filed by Norsk Elektra Optikk A/S describes spectral imaging and identification of surface details in oil and gas pipelines, such as corrosion, fluid film and mechanical damage.

Japansk patentsøknad JP 05-149885 benytter en lyskilde som danner en smal vifteformet lysstråle rettet mot den indre vegg i en rørledning og danner en lyslinje på denne. Denne linjen avbildes av et kamera og prosesseres i en deteksjons-kontrollenhet. Anvendelse av to lyskilder og fargeavbildning er også beskrevet. Japanese patent application JP 05-149885 uses a light source which forms a narrow fan-shaped beam of light aimed at the inner wall of a pipeline and forms a line of light on this. This line is imaged by a camera and processed in a detection control unit. Application of two light sources and color imaging is also described.

JP 01-54235 beskriver en pig for rørledningsinspeksjon, der piggen omfatter en lyskilde som belyser den indre rørledningsflate gjennom en optisk fiber, og et kamera som observerer lysflekkens posisjon og diameter for å bestemme størrelsen og dybden av hulromdefekter i den innvendige rørledningsoverflate. JP 01-54235 describes a spike for pipeline inspection, where the spike comprises a light source that illuminates the internal pipeline surface through an optical fiber, and a camera that observes the position and diameter of the light spot to determine the size and depth of cavity defects in the internal pipeline surface.

Vanlige teknikker for innvendig inspeksjon er basert på ultralydtesting og magnetisk fluxlekkasjemålinger (Magnetic Flux Leakage - MFL). MLF-teknikken er sannsynligvis den mest vanlige. Inspeksjonsverktøyet er typisk integrert med en bærer som betegnes som "PIG". PIG er en forkortelse for Pipeline Internal Gauging, som er et uttrykk fremkommet i tidligere kjent teknologi. Denne PIG med inspeksjonsverktøyet innsettes i gass-strømningen og vil følge denne fra sendestedet til mottagerenden eller en "PIG-felle". Common techniques for internal inspection are based on ultrasonic testing and magnetic flux leakage measurements (Magnetic Flux Leakage - MFL). The MLF technique is probably the most common. The inspection tool is typically integrated with a carrier referred to as "PIG". PIG is an abbreviation for Pipeline Internal Gauging, which is an expression that appeared in previously known technology. This PIG with the inspection tool is inserted into the gas flow and will follow it from the sending point to the receiving end or a "PIG trap".

Et inspeksjonsverktøy basert på magnetisk flux-lekkasje bygges omkring et sett "børster" som danner en stiv metallkonstruksjon for å være i mekanisk kontakt med rørveggen. Et sterkt magnetfelt påtrykkes disse børstene, der hvert børstepar danner en nordpol og en sydpol. Mellom disse polene anordnes en sensor som er i stand til å måle magnetfeltet. Korrosjon eller metalltap vil endre tettheten og fordelingen av magnetfeltet, hvilket resulterer i en endring av signalet fra sensorene. Det målte signalet blir enten forbehandlet før lagring eller lagret direkte på et lagringsmedium. An inspection tool based on magnetic flux leakage is built around a set of "brushes" that form a rigid metal structure to be in mechanical contact with the pipe wall. A strong magnetic field is applied to these brushes, where each pair of brushes forms a north pole and a south pole. A sensor capable of measuring the magnetic field is arranged between these poles. Corrosion or metal loss will change the density and distribution of the magnetic field, resulting in a change in the signal from the sensors. The measured signal is either pre-processed before storage or stored directly on a storage medium.

Typiske ulemper med MFL-verktøy er remanent magnetisering og hastighetsbegrensninger på grunn av induserte strømmer i rørveggen, som reduserer magnetiseringsnivået. Typical disadvantages of MFL tools are remanent magnetization and speed limitations due to induced currents in the pipe wall, which reduce the level of magnetization.

Ultralydverktøy krever ofte et koblingsfluid for kobling av signaltransduserne til innsiden av rørveggen. Når fluidet i en gassrørledning hovedsakelig består av gass, kan den akustiske koblingen med veggen være temmelig dårlig som følge av den lave tettheten av gassen. Ultrasonic tools often require a coupling fluid to connect the signal transducers to the inside of the pipe wall. When the fluid in a gas pipeline mainly consists of gas, the acoustic coupling with the wall can be rather poor as a result of the low density of the gas.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsen går ut på et optisk inspeksjonsapparat for innvendig undersøkelse av en rørledning for transport av fluider. Apparatet omfatter en energiforsyningsenhet, en lyskilde innrettet til å danne en eller flere vifteformede lysstråler som belyser en linje på et innvendig overflateparti av rørledningen, og en optisk mottaker plassert utenom et plan som dannes av de vifteformede strålene og innrettet til i sitt synsfelt å ha den linjen som dannes på den innvendige veggen av rørledningen, av den vifteformede strålen. Den optiske mottakeren danner et flertall todimensjonale, indekserte bilder. Hvert av disse bildene omfatter intensitetsdata for et forutbestemt antall piksel i hver av et forutbestemt antall linjer i bildet. En databehandlingsenhet omfatter en bildeanalysemodul med en profilanalysemodul for overflatedybdeprofil. Dybdeprofilanalysemodulen er innrettet til å ekstrahere en dybdeprofil av overflaten fra de registrerte bildene, ved å analysere maksima langs de nevnte linjene for å oppnå kurver som representerer linjene, ved posisjoner p(x) av de nevnte maksima for hvert bilde, hvorved posisjonene p(x) av disse maksima i bildet representerer en overflateprofil. Kurvene/overflateprofilene lagres i en lagringsanordning. The invention concerns an optical inspection device for internal examination of a pipeline for the transport of fluids. The apparatus comprises an energy supply unit, a light source arranged to form one or more fan-shaped light beams which illuminate a line on an inner surface portion of the pipeline, and an optical receiver located outside a plane formed by the fan-shaped beams and arranged to have in its field of view the the line formed on the inside wall of the pipeline by the fan-shaped jet. The optical receiver forms a plurality of two-dimensional, indexed images. Each of these images comprises intensity data for a predetermined number of pixels in each of a predetermined number of lines in the image. A data processing unit comprises an image analysis module with a profile analysis module for surface depth profile. The depth profile analysis module is adapted to extract a depth profile of the surface from the recorded images, by analyzing maxima along said lines to obtain curves representing the lines, at positions p(x) of said maxima for each image, whereby the positions p(x ) of these maxima in the image represent a surface profile. The curves/surface profiles are stored in a storage device.

Kort oversikt av tegningene Brief overview of the drawings

Fig. 1 er en forenklet illustrasjon av et optisk inspeksjonsapparat ifølge oppfinnelsen, anordnet som en rørlednings-pigg, som viser belysning med lyskilden og synsfeltet av kameraet. Fig. 2 er en mer detaljert illustrasjon av belysnings- og observasjonsgeometrien, Fig. 1 is a simplified illustration of an optical inspection apparatus according to the invention, arranged as a pipeline spike, showing illumination with the light source and the field of view of the camera. Fig. 2 is a more detailed illustration of the illumination and observation geometry,

med en lyskilde som frembringer en vifteformet lysstråle mot innsiden av en rørledning, og et kamera anordnet i noen avstand fra planet for den vifteformede lysstrålen som frembringes av lyskilden. with a light source producing a fan-shaped light beam towards the inside of a pipeline, and a camera arranged at some distance from the plane of the fan-shaped light beam produced by the light source.

Fig. 3A viser de første hovedtrinn ved prosesseringen av sensorbilder, fra Fig. 3A shows the first main steps in the processing of sensor images, from

innsamling til bilde- og profilekstrahering. collection for image and profile extraction.

Fig. 3B illustrerer de øvrige trinn under prosesseringen av sensorbilder, fra bilde- og Fig. 3B illustrates the other steps during the processing of sensor images, from image and

profilekstrahering til lagring av data. profile extraction for data storage.

Fig. 4 viser et typisk bilde av en linje slik som registrert av kamerasensoren som følge av utsendelsen av en vifteformet lysstråle mot rørveggen. Posisjonen av intensitetstoppene langs hver vertikal linje tilsvarer høyden av rørledningsveggen i vedkommende posisjon. Fig. 5 illustrerer skjematisk en signalprosesseringsmetode for å forbedre Fig. 4 shows a typical image of a line as registered by the camera sensor as a result of the emission of a fan-shaped light beam towards the pipe wall. The position of the intensity peaks along each vertical line corresponds to the height of the pipeline wall in that position. Fig. 5 schematically illustrates a signal processing method to improve

bestemmelsen av posisjonen av maksimalpunktet i hver kameralinje. the determination of the position of the maximum point in each camera line.

Fig. 6 er et blokkdiagram av kamera- og laserdrivmoduler i forbindelse med oppfinnelsen. Fig. 6 is a block diagram of camera and laser drive modules in connection with the invention.

Fig. 7 er et blokkdiagram av et komplett inspeksjonssystem. Fig. 7 is a block diagram of a complete inspection system.

Fig. 8 illustrerer et kombinert bilde som er oppbygget av flere linjebilder i henhold til oppfinnelsen, som viser et hulrom og et fremspring på den innadvendte rørledningsveggen. Fig. 9 illustrerer en rensestrømningsanordning for å holde de optiske vinduene i det Fig. 8 illustrates a combined image made up of several line images according to the invention, which shows a cavity and a projection on the inward-facing pipeline wall. Fig. 9 illustrates a purge flow device for holding the optical windows therein

optiske inspeksjonsapparatet rene. optical inspection device clean.

Fig. 10 viser et tverrsnitt av et optisk inspeksjonsapparat ifølge oppfinnelsen inne i et Fig. 10 shows a cross-section of an optical inspection apparatus according to the invention inside a

rør og viser flere lyskilder og kameraer. tube and shows multiple light sources and cameras.

Fig. 11 illustrerer skjematisk de resulterende laserlinjer fra apparatet på fig. 10, i en Fig. 11 schematically illustrates the resulting laser lines from the apparatus of fig. 10, in a

utfoldet seksjon av røret 2. unfolded section of the pipe 2.

Fig. 12 viser et typisk bilde oppnådd med kameraet ved anvendelse av Fig. 12 shows a typical image obtained with the camera using

arrangementet ifølge fig. 10. the arrangement according to fig. 10.

Detaljert beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen Detailed description of embodiments of the invention

Fig. 1 illustrerer en typisk generell skisse av hele inspeksjonsapparatet 1, i form av en typisk måleinnretning for rørledningsinspeksjon (Pipeline Inspection Gauge) eller PIG. Innenfor det trykktette hus 10 for pigen er det anordnet optiske komponenter, så som en optisk kilde 4 for frembringelse av en lysstråle 5, en optisk registreringsenhet 6, for eksempel et kamera 6 for å registrere bilder 20k. Fig. 1 illustrates a typical general sketch of the entire inspection apparatus 1, in the form of a typical measuring device for pipeline inspection (Pipeline Inspection Gauge) or PIG. Within the pressure-tight housing 10 for the girl, there are arranged optical components, such as an optical source 4 for producing a light beam 5, an optical recording unit 6, for example a camera 6 for recording images 20k.

Inspeksjonsapparatet 1 omfatter et ytre beskyttende hus eller en bærer 12. På det ytre huset er det anordnet hjul 16 festet på bæreren 12 gjennom en fjærmekanisme 17 eller lignende, for å sikre at hjulene 16 er i berøring med røret 2. Selv om fjærmekanismen 17 kan frigjøres slik at hjulene 16 ikke er i berøring med veggen i røret 2, som angitt på fig. 1, vil hjulene 16 under de fleste typiske inspeksjonsoperasjoner være i berøring med røret 2. Bæreren har typisk også fleksible tetningsskiver 28 som typisk er utformet som ringer omkring bæreren og er festet til bæreren 12 for å danne en mekanisme som tjener til å drive inspeksjonsapparatet 1 frem gjennom røret 2 når det etableres en trykkdifferanse mellom forsiden og baksiden av inspeksjonsapparatet. De fleksible skivene vil i de fleste praktiske situasjoner være mer eller mindre bøyet eller deformert og utgjør ikke flate skiver slik som illustrert på fig. 1. I den ytre beskyttende bæreren 12 er det tildannet utskjæringer 14 som danner åpninger for vifteformede lysstråler 5 og synsfelter 7 for kameraene. The inspection apparatus 1 comprises an outer protective housing or a carrier 12. On the outer housing, wheels 16 are arranged fixed to the carrier 12 through a spring mechanism 17 or similar, to ensure that the wheels 16 are in contact with the pipe 2. Although the spring mechanism 17 can is released so that the wheels 16 are not in contact with the wall of the pipe 2, as indicated in fig. 1, during most typical inspection operations the wheels 16 will be in contact with the pipe 2. The carrier typically also has flexible sealing washers 28 which are typically designed as rings around the carrier and are attached to the carrier 12 to form a mechanism that serves to drive the inspection apparatus 1 forward through pipe 2 when a pressure difference is established between the front and back of the inspection apparatus. The flexible discs will in most practical situations be more or less bent or deformed and do not constitute flat discs as illustrated in fig. 1. In the outer protective carrier 12, cut-outs 14 are formed which form openings for fan-shaped light beams 5 and fields of view 7 for the cameras.

Innenfor det ytre beskyttende hus eller bæreren 12 er det anordnet et trykktett hus 10 som opptar alle aktive optiske komponenter, så som lyskilden 4 og kameraet 6, samt alle tilhørende elektronikkmodulerfor registrering, prosessering og lagring av de bildene 20 som registreres av kameraet, og dessuten elektriske kraftforsyningsenheter. Det trykktette huset 10 er typisk forsynt med vinduer 8 laget av safir eller et annet sterkt, gjennomsiktig materiale, i forbindelse med og fortrinnsvis i fronten av kameraet 6 og lyskilden 4. Utskjæringene 14 kan være forsynt med ytterligere optisk transparente vinduer, men disse er ikke angitt på fig. 1. Within the outer protective housing or carrier 12, a pressure-tight housing 10 is arranged which accommodates all active optical components, such as the light source 4 and the camera 6, as well as all associated electronic modules for recording, processing and storing the images 20 that are recorded by the camera, and also electrical power supply units. The pressure-tight housing 10 is typically provided with windows 8 made of sapphire or another strong, transparent material, in connection with and preferably in the front of the camera 6 and the light source 4. The cutouts 14 may be provided with further optically transparent windows, but these are not indicated on fig. 1.

Eventuelt kan det ytre beskyttende hus 12 eller bæreren og det indre trykktette hus 10 være integrert til en enkelt mekanisk struktur. Dette vil redusere det totalvolum som kreves av inspeksjonsapparatet 1. Dette vil være en fordel for utførelser til bruk i rør 2 med mindre diameter. Optionally, the outer protective housing 12 or the carrier and the inner pressure-tight housing 10 can be integrated into a single mechanical structure. This will reduce the total volume required by the inspection apparatus 1. This will be an advantage for designs for use in pipes 2 with a smaller diameter.

Det indre trykktette huset 10 er montert i bæreren 12 ved anvendelse av sjokk-og vibrasjonsdempende festeelementer 55. Festeelementene 55 kan være optimalisert ved valget av dimensjoner, form og materiale for å redusere de typiske varigheter, amplituder samt mekaniske resonansfrekvenser som er resultatet av de mekaniske kreftene og impulsene som overføres fra bæreren 12 til det indre beskyttende huset 10, som inneholder alle de aktive optiske og elektroniske delene. Optimaliseringen av festeelementene 55 kan også ta i betraktning variasjonen i inspeksjonsverktøyets følsomhet overfor frekvensen eller pulslengden av de mekaniske forstyrrelsene. Fig. 1 illustrerer to dempende festeelementer 55, nemlig ett ved hver ende av inspeksjonsapparatet. Imidlertid vil det lett innsees at et større antall dempeelementer lett kan anordnes i rommet mellom det indre huset 10 og det ytre huset 12 for å optimalisere den mekaniske dempefunksjonen. The inner pressure-tight housing 10 is mounted in the carrier 12 using shock and vibration damping fastening elements 55. The fastening elements 55 can be optimized by the choice of dimensions, shape and material in order to reduce the typical durations, amplitudes and mechanical resonance frequencies which are the result of the mechanical the forces and impulses transmitted from the carrier 12 to the inner protective housing 10, which contains all the active optical and electronic parts. The optimization of the fastening elements 55 can also take into account the variation in the inspection tool's sensitivity to the frequency or pulse length of the mechanical disturbances. Fig. 1 illustrates two damping fastening elements 55, namely one at each end of the inspection apparatus. However, it will be easily realized that a larger number of damping elements can easily be arranged in the space between the inner housing 10 and the outer housing 12 in order to optimize the mechanical damping function.

Lysstrålen 5 som frembringes inne i huset rettes gjennom et første transparent vindu 8 mot innsiden av et parti 9 av et rør eller en rørledning 2 for transport av fluider 3. Tetninger for de optiske vinduene 8 må være i stand til å motstå de kjemiske forbindelsene som er tilstede i den fluidatmosfære 3 som inspeksjonsapparatet 1 vil være neddykket i (viton i hydrokarboner). Kameraet 6 inne i inspeksjonsapparatet 1 har et synsfelt 7 som omfatter partiet 9 av den innvendige veggen i røret eller rørledningen 2, enten gjennom det nevnte første optiske vindu 8 eller gjennom et annet optisk vindu 8. The light beam 5 produced inside the housing is directed through a first transparent window 8 towards the inside of a part 9 of a tube or pipeline 2 for transporting fluids 3. Seals for the optical windows 8 must be able to withstand the chemical compounds that is present in the fluid atmosphere 3 in which the inspection apparatus 1 will be immersed (viton in hydrocarbons). The camera 6 inside the inspection apparatus 1 has a field of view 7 which includes the part 9 of the inner wall of the pipe or pipeline 2, either through the aforementioned first optical window 8 or through another optical window 8.

Å holde de optiske vinduene 8 forholdsvis rene er vesentlig i et optisk system. Trykkdifferansen over inspeksjonspigen skyver denne frem. Som illustrert på fig. 9 kan trykkdifferansen over pigen også utnyttes til å frembringe en rensestrømning 68 gjennom pigen via omløpshull 66, 67, slik at man unngår avleiring av smuss eller avfall på det optiske vinduene 8. Omløps- eller rensestrømningen 68 er arrangert slik at strømningen vil tre ut gjennom utskjæringene 14 for laserne og kameraene, slik at avfall skyves bort fra vinduene 8. Omløps- eller rensestrømningen kan inneholde vedheftende (ikke-tørrende) avfall. Dette kunne bevirke avsetning på vinduene. For å unngå at avfall i omløpsstrømningen avsetter seg på vinduene 8, kan det eventuelt Keeping the optical windows 8 relatively clean is essential in an optical system. The pressure difference above the inspection girl pushes this forward. As illustrated in fig. 9, the pressure difference across the girl can also be used to produce a cleaning flow 68 through the girl via circulation holes 66, 67, so that dirt or waste is not deposited on the optical windows 8. The circulation or cleaning flow 68 is arranged so that the flow will exit through the cutouts 14 for the lasers and cameras, so that debris is pushed away from the windows 8. The bypass or cleaning flow may contain adherent (non-drying) debris. This could cause deposits on the windows. In order to avoid that waste in the circulation flow is deposited on the windows 8, it can possibly

settes inn en filterenhet 77 i omløps-strømningsveien for å stoppe partikler eller avfall. a filter unit 77 is inserted into the bypass flow path to stop particles or debris.

Oppfinnelsen går ut på en inspeksjonsinnretning av typen In-Line ("Inspection Unit" eller "Inspection Tool") for innvendig inspeksjon av rørledninger, typisk naturgassrørledninger 2, basert på optisk avbildning og profileringsteknikk. Av hensyn til kravene til kontinuerlig inspeksjon av lange rørledninger, kan kabler og styrekabelsystemer ha begrenset anvendelse og kan være utilstrekkelige for over-føring av inspeksjonsdata samt forsyning av elektrisk energi til inspeksjonsenheten. Inspeksjonsenheten 1 ifølge oppfinnelsen er en selvstendig, autonom enhet som med sin egen kraftkilde 18, 80 samt med tilstrekkelig store lagringsmedia 160 for inspeksjonsdata. Disse begrensninger innebærer at energieffektivitet og bildekompresjon er vitale aspekter av et operativt system. The invention concerns an inspection device of the In-Line type ("Inspection Unit" or "Inspection Tool") for internal inspection of pipelines, typically natural gas pipelines 2, based on optical imaging and profiling techniques. Due to the requirements for continuous inspection of long pipelines, cables and control cable systems may have limited application and may be insufficient for the transmission of inspection data as well as the supply of electrical energy to the inspection unit. The inspection unit 1 according to the invention is an independent, autonomous unit with its own power source 18, 80 as well as with sufficiently large storage media 160 for inspection data. These limitations mean that energy efficiency and image compression are vital aspects of an operational system.

Fig. 2 er en mer detaljert illustrasjon av de grunnleggende elementer ifølge oppfinnelsen, som går ut på et optisk inspeksjonsapparat 1 for innvendig undersøkelse eller overvåkning av en rørledning 2 for transport av fluid 3. Apparatet 1 omfatter følgende trekk: en energiforsyningsenhet 18, 80 for alle komponenter i pigen som krever energi, i dette tilfellet elektrisk energi. Apparatet har en lyskilde 4 for utsendelse av lys. En optisk kilde 4 kan velges for utsendelse av lys ved optiske frekvenser i et frekvensområde der fluidet 3 har i det minste en viss transparens, og fortrinnsvis i et område med høy transparens. Lyskilden 4 er innrettet til å danne en eller flere vifteformede lysstråler 5, for belysning av et linjeprofil L på et innvendig overflateparti 9 av rørledningen 2. En vifteformet stråle kan for eksempel bli oppnådd ved å anbringe en sylinderformet linse foran den optiske kilden. Andre optiske komponenter for å tildanne og forme lyset fra den optiske kilden 4 til en hovedsakelig vifteformet stråle, kan også benyttes. Det innvendige overflateparti 9 i rørledningen omfatter typisk overflateanomalier eller -irregulariteter 17. Inspeksjonsapparatet 1 er forsynt med et kamera 6 eller en annen optisk mottakeranordning 6 plassert utenom det plan som dannes av de vifteformede stråler 5, for å motta den delen av det utsendte lyset som reflekteres fra den innvendige overflate 9 i rørledningsveggen 9. Lyskildeanordningen 4 og den optiske mottakeranordning 6 er arrangert slik at de har sine optiske akser i en vinkel på mellom 0 og 90 grader, fortrinnsvis mellom 30 og 60 grader i forhold til hverandre. Fig. 2 is a more detailed illustration of the basic elements according to the invention, which consists of an optical inspection device 1 for internal examination or monitoring of a pipeline 2 for transporting fluid 3. The device 1 comprises the following features: an energy supply unit 18, 80 for all components of the girl that require energy, in this case electrical energy. The device has a light source 4 for emitting light. An optical source 4 can be selected for sending out light at optical frequencies in a frequency range where the fluid 3 has at least a certain transparency, and preferably in a range with high transparency. The light source 4 is arranged to form one or more fan-shaped light beams 5, for illuminating a line profile L on an internal surface portion 9 of the pipeline 2. A fan-shaped beam can, for example, be obtained by placing a cylindrical lens in front of the optical source. Other optical components to form and shape the light from the optical source 4 into a mainly fan-shaped beam can also be used. The internal surface portion 9 of the pipeline typically includes surface anomalies or irregularities 17. The inspection apparatus 1 is provided with a camera 6 or another optical receiver device 6 located outside the plane formed by the fan-shaped rays 5, in order to receive the part of the emitted light which is reflected from the inner surface 9 in the pipeline wall 9. The light source device 4 and the optical receiver device 6 are arranged so that they have their optical axes at an angle of between 0 and 90 degrees, preferably between 30 and 60 degrees in relation to each other.

Overflateanomaliene eller-irregularitetene 17 forstyrrer en ellers sirkulær form av linjeprofilet L. Den optiske mottakeranordningen består typisk av et antall mindre sensorelementer, der hvert sensorelement avgir et utgangssignal tilsvarende intensiteten av lys som faller inn på sensorelementet. Utgangssignalene omdannes til digitale signaler som er egnet for prosessering i den digitale signal-behandlingsenhet 100. The surface anomalies or irregularities 17 disrupt an otherwise circular shape of the line profile L. The optical receiver device typically consists of a number of smaller sensor elements, where each sensor element emits an output signal corresponding to the intensity of light incident on the sensor element. The output signals are converted into digital signals suitable for processing in the digital signal processing unit 100.

Kameraet 6 danner suksessive todimensjonale, indekserte bilder 20k. Indeksen k representerer et løpende bildenummer. Hvert av de nevnte bildene 20 omfatter luminisitetsdata for et forutbestemt antall piksel i hvert av et forutbestemt antall j av linjer M i bildet. Kameraet 6 kan være et såkalt 3D-kamera eller et områdekamera (range camera) 6. Lyskilden 4 og kameraet 6 får begge kraftforsyning fra energi-tilførselen 18 gjennom en elektrisk forbindelse 182. Energitilførselen 18 tilfører også kraft til lageranordningen 160 som er innrettet til å motta og lagre digitale data fra en databehandlingsenhet 100. Databehandlingsenheten 100 mottar bildeinformasjon fra kameraet 6, enten i analog eller digital form. Fig. 2 illustrerer frembringelsen av et bilde 20k ved kameraet 6. En rektangulær seksjon 22n i dette bildet 20k inneholder en bildelinje N av laserlinjen L. Den strekede linjen M over bildet 20k krysser bildelinjen N i en posisjon, der posisjonen varierer avhengig av tilstedeværelse av overflateanomalier eller-irregulariteter 17 i rørledningsseksjonen 9. Figurene 3A og 3B illustrerer skjematisk hovedtrinnene i prosesseringen av bildene 20k som blir oppnådd med den optiske mottakeranordningen eller kameraet 6. I delen A vises i sin helhet det sist oppnådde bildet 20k, mens tidligere oppnådde bilder 20k-i, 20k-2osv. er indikert bak bildet 20k. Ved toppen av del C er det angitt hvordan et første trinn (step 1) ved innsamlingen av hvert bilde 20k består i hvordan bildet 20k, for eksempel med 1024 x 1024 piksel (19), blir redusert til 1024 linjer M. Fig. 4 illustrerer mer i detalj hvordan samlingen av linjer M kan se ut dersom bildet 20k har registrert en irregularitet eller anomali 17 i den innvendige rørlednings-overflate. Som vist i del B av fig. 3A utføres en bilde- og profilekstrahering ved analyse av toppen av hver linje M for å identifisere posisjonen p(x) av toppen og intensiteten i(x) av toppen. Ifølge prosesseringsdiagrammet på fig. 3A blir bilde- og profilekstraheringen utført i et annet trinn (step 2). Utførelse av bilde- og profilekstrahering 110, 120 på alle linjene M resulterer i en enkelt linje med bildedata i(x) og profildata p(x) for hvert bilde 20, der x er en løpende indeks som er unik for hver M-linje. I et tredje trinn (step 3) som er illustrert på fig. 3B blir et antall bildelinjer i(x) sammenstilt for å frembringe en profilramme. De således oppnådde bilde- og profilrammer blir i et fjerde trinn (step 4) komprimert 190 ved bruk av en JPEG-algoritme for å frembringe et komprimert bilde. I et femte trinn (step 5) blir de komprimerte bildene mottatt av en grensesnittinnretning 104 som organiserer lagringen av alle komprimerte bilder på en lagerenhet 160. Grensesnittinnretningen 104 er fortrinnsvis en disk-styring 104 og lagerenheten 160 er fortrinnsvis en hardisk 160 eller en fastelektronikk-disk 160. The camera 6 forms successive two-dimensional, indexed images 20k. The index k represents a running image number. Each of the aforementioned images 20 comprises luminosity data for a predetermined number of pixels in each of a predetermined number j of lines M in the image. The camera 6 can be a so-called 3D camera or a range camera 6. The light source 4 and the camera 6 both receive power from the energy supply 18 through an electrical connection 182. The energy supply 18 also supplies power to the storage device 160 which is arranged to receive and store digital data from a data processing unit 100. The data processing unit 100 receives image information from the camera 6, either in analogue or digital form. Fig. 2 illustrates the production of an image 20k by the camera 6. A rectangular section 22n in this image 20k contains an image line N of the laser line L. The dashed line M above the image 20k crosses the image line N at a position, the position varying depending on the presence of surface anomalies or irregularities 17 in the pipeline section 9. Figures 3A and 3B schematically illustrate the main steps in the processing of the images 20k that are obtained with the optical receiver device or camera 6. In part A, the last obtained image 20k is shown in its entirety, while previously obtained images 20k -i, 20k-2etc. is indicated behind the picture 20k. At the top of part C, it is indicated how a first step (step 1) in the collection of each image 20k consists of how the image 20k, for example with 1024 x 1024 pixels (19), is reduced to 1024 lines M. Fig. 4 illustrates in more detail how the collection of lines M may look if the image 20k has registered an irregularity or anomaly 17 in the internal pipeline surface. As shown in part B of FIG. 3A, an image and profile extraction is performed by analyzing the peak of each line M to identify the position p(x) of the peak and the intensity i(x) of the peak. According to the processing diagram in fig. 3A, the image and profile extraction is carried out in another step (step 2). Performing image and profile extraction 110, 120 on all lines M results in a single line of image data i(x) and profile data p(x) for each image 20, where x is a running index unique to each M line. In a third step (step 3) which is illustrated in fig. 3B, a number of image lines i(x) are combined to produce a profile frame. The thus obtained image and profile frames are compressed 190 in a fourth step (step 4) using a JPEG algorithm to produce a compressed image. In a fifth step (step 5), the compressed images are received by an interface device 104 which organizes the storage of all compressed images on a storage unit 160. The interface device 104 is preferably a disk controller 104 and the storage unit 160 is preferably a hard disk 160 or a fixed electronic disc 160.

Forklart mer i detalj, har en databehandlingsenhet 100 som mottar bildene 20k fra kameraet 6, en bildeanalysemodul 110 og en dybdeprofil-analysemodul 120. Dybdeprofil-analysemodulen 120 er innrettet til å ekstrahere en dybdeprofil av overflaten 9 ut fra de registrerte bildene 20, ved å søke etter intensitetsmaksima langs hver utvalgt linje M for å bestemme en kurve N som representerer laserlinjen L gjennom de identifiserte maksima m. For hvert bilde 20 beregner dybdeprofil-analysemodulen 120 dybdeprofil-forhøyningene h langs N. På denne måten blir et stort antall utvalgte linjer M redusert til en linje med opptil 1024 eller mindre dybdeprofil-forhøyninger h og luminisitetsmaksima m. De ekstrapolerte kurvene N, dybdeprofil-forhøyningsdata med de nevnte forhøyninger h og luminisiteten av de nevnte maksima m sendes til en første lagermodul 160 for lagring, og for utløsning på senere trinn. Explained in more detail, a data processing unit 100 that receives the images 20k from the camera 6 has an image analysis module 110 and a depth profile analysis module 120. The depth profile analysis module 120 is arranged to extract a depth profile of the surface 9 from the recorded images 20, by search for intensity maxima along each selected line M to determine a curve N representing the laser line L through the identified maxima m. For each image 20, the depth profile analysis module 120 calculates the depth profile elevations h along N. In this way, a large number of selected lines M reduced to a line of up to 1024 or less depth profile elevations h and luminosity maxima m. The extrapolated curves N, depth profile elevation data with said elevations h and the luminosity of said maxima m are sent to a first storage module 160 for storage, and for triggering on later steps.

Oppfinnelsen tar i bruk energieffektive lyskilder 4, fortrinnsvis lasere 24. De vifteformede lysstrålene 5 kan for eksempel genereres ved hjelp av en eller flere sylinderlinser anordnet i fronten av laserne 24 for å avbøye lysstrålene fra laserne. Hver laserbeam danner således en vifteformet lysstråle 5 som resulterer i en eller flere tynne linjer L på inspeksjonsobjektet, dvs. rørveggen 9. Fasstoff-diodelaserne 24 er fortrinnsvis arrangert i en gruppe (array) 25. Det lysemitterende areal av arrayet 25 har en rektangulær form med et høyde/bredde-forhold på omkring 1:200 i en foretrukket utførelse. Et linsesystem plasseres foran laseren 24, 25 for å forstørre bildet fra laserarrayet 25 og projisere dette forstørrede bildet mot rørveggen 9. Projeksjonen på rørveggen 9 vil i dette tilfellet også være en tynn belysningslinje L med samme høyde/bredde-forhold som de lysemitterende arealer på laserne 25. Selv om lasere 24 er de foretrukne lyskilder fra det synspunkt at det skal tilveie-bringes en tynn lysstråle 5 med høy intensitet, kan også en LED-innretning (Light Emitting Diode) eller LED-array med stråleformede optikk være tilstrekkelig i noen anvendelser. Ved å plassere kameraene 6 utenom det plan som dannes av de vifteformede laserstrålene 5, i denne utførelsen bak laserplanet når man ser fremover, se fig. 2, vil posisjoner med forskjellig høyde på rørveggen 9 opptre i forskjellige posisjoner med ulik vertikal posisjon (eller høyde) p på bildesensoren 11. Bildet N av laserlinjen L på bildedetektoren kan finnes ved å detektere posisjonen av det spesielle piksel (19) i hver søyle som har høyest lysintensitet. Etter å ha identifisert dette piksel (19) med høyest intensitet og ved bruk av kjennskap til geometrien av oppstillingen samt størrelsen av pikselet (19), kan de virkelige posisjonene av skjæringslinjen mellom laserplanet 5 og rørveggen 9 beregnes. I en feilfri rørledning ligger disse posisjonene nær og langs en omkrets-seksjon av en sirkel. I et rør med feil vil disse posisjonene, avhengig av størrelsene og formene av anomaliene eller irregularitetene 17 i rørveggen 9, følgelig avvike fra det som er tilfelle med en feilfri rørledning. The invention uses energy-efficient light sources 4, preferably lasers 24. The fan-shaped light beams 5 can, for example, be generated by means of one or more cylinder lenses arranged in front of the lasers 24 to deflect the light beams from the lasers. Each laser beam thus forms a fan-shaped light beam 5 which results in one or more thin lines L on the inspection object, i.e. the pipe wall 9. The solid-state diode lasers 24 are preferably arranged in a group (array) 25. The light-emitting area of the array 25 has a rectangular shape with a height/width ratio of around 1:200 in a preferred embodiment. A lens system is placed in front of the laser 24, 25 to enlarge the image from the laser array 25 and project this enlarged image onto the pipe wall 9. The projection on the pipe wall 9 will in this case also be a thin line of illumination L with the same height/width ratio as the light-emitting areas on the lasers 25. Although lasers 24 are the preferred light sources from the point of view of providing a thin light beam 5 with high intensity, an LED device (Light Emitting Diode) or LED array with beam-shaped optics may also be sufficient in some applications. By placing the cameras 6 outside the plane formed by the fan-shaped laser beams 5, in this embodiment behind the laser plane when looking forward, see fig. 2, positions of different height on the tube wall 9 will appear in different positions of different vertical position (or height) p on the image sensor 11. The image N of the laser line L on the image detector can be found by detecting the position of the particular pixel (19) in each column which has the highest light intensity. After identifying this pixel (19) with the highest intensity and using knowledge of the geometry of the array as well as the size of the pixel (19), the real positions of the line of intersection between the laser plane 5 and the pipe wall 9 can be calculated. In a flawless pipeline, these positions are close to and along a circumferential section of a circle. In a pipe with defects, these positions will, depending on the sizes and shapes of the anomalies or irregularities 17 in the pipe wall 9, consequently differ from what is the case with a defect-free pipeline.

Flere lyskilder 4a, 4b, 4c, 4d,... og tilsvarende kameraer 6a, 6b, 6c, 6d,... kan være anordnet for å belyse og avbilde omkring den indre omkretsen av rørledningen 2 som illustrert på fig. 10, der hvert par av lyskilde/kamera 4a-6a, 4b-6b, ... er tilordnet tilsvarende vifteformede lysstråler 5a, 5b,... og tilsvarende synsfelter 7a, 7b, 7c, og 7d for de respektive kameraene 6a, 6b, 6c og 6d. De belyste linjene L som frembringes av de vifteformede strålene 5 fra laserkildene 24, 25 blir i denne sammenheng betegnet som laserlinjer. De vifteformede lysstrålene 5a, 5b vil typisk være forskjøvet i lengderetningen i forhold til hverandre i rørledningen 2, for å unngå overlapping av laserlinjene L. Dette er skjematisk illustrert på fig. 11 som viser skjematisk en utfolding av seksjonen 9 av røret 2 og laserlinjene La, Lb, Lcog Ldtilsvarende de respektive lysstråler 5a, 5b, 5c og 5d og tilsvarende lyskilde/kamera-par 4a, 6a, 4b, 6b, 4c henholdsvis 4d, 6d. Fig. 12 illustrerer skjematisk et typisk bilde oppnådd med kameraet i tilfelle av bruk av flere lyskilder og kameraer. I midten av bildet er laserlinjen 5b. Ved kantene av bildene overlapper deler av nabo-laserlinjer 5a og 5c noe. Ved bruk av et slikt arrangement med et flertall lyskilder og kameraer, kan hele omkretsen skannes i en kjøring av inspeksjonsapparatet 1. Several light sources 4a, 4b, 4c, 4d,... and corresponding cameras 6a, 6b, 6c, 6d,... can be arranged to illuminate and image around the inner circumference of the pipeline 2 as illustrated in fig. 10, where each pair of light source/camera 4a-6a, 4b-6b, ... is assigned corresponding fan-shaped light beams 5a, 5b, ... and corresponding fields of view 7a, 7b, 7c, and 7d for the respective cameras 6a, 6b , 6c and 6d. The illuminated lines L produced by the fan-shaped beams 5 from the laser sources 24, 25 are referred to in this context as laser lines. The fan-shaped light beams 5a, 5b will typically be displaced in the longitudinal direction in relation to each other in the pipeline 2, in order to avoid overlapping of the laser lines L. This is schematically illustrated in fig. 11 which schematically shows an unfolding of the section 9 of the tube 2 and the laser lines La, Lb, Lc and Ld corresponding to the respective light beams 5a, 5b, 5c and 5d and corresponding light source/camera pairs 4a, 6a, 4b, 6b, 4c respectively 4d, 6d . Fig. 12 schematically illustrates a typical image obtained with the camera in the case of using several light sources and cameras. In the center of the image is the laser line 5b. At the edges of the images, parts of neighboring laser lines 5a and 5c overlap somewhat. When using such an arrangement with a plurality of light sources and cameras, the entire perimeter can be scanned in one run of the inspection apparatus 1.

Når intensitetsprofilen over den tynne laserlinjen som frembringes ved belysning av laseren 24 er kjent, dvs. registrert og lagret, kan det benyttes flere forskjellige teknikker for å forbedre nøyaktigheten av posisjonen av maksimum- til sub-pikseloppløsning. Dette krever at bildet av laserlinjen L må være noe tykkere enn det som er ekvivalent med en pikselbredde på kamerasensoren 6. When the intensity profile across the thin laser line produced by illumination of the laser 24 is known, i.e. recorded and stored, several different techniques can be used to improve the accuracy of the position from maximum to sub-pixel resolution. This requires that the image of the laser line L must be somewhat thicker than what is equivalent to a pixel width on the camera sensor 6.

I den enkleste utførelse blir posisjonen av maksimum langs hver linje M oppnådd ved ganske enkelt å finne maksimalverdien. In the simplest embodiment, the position of the maximum along each line M is obtained by simply finding the maximum value.

I en annen utførelse kan posisjonen av maksimum langs hver linje M forbedres ved konvolvering av hver linje M med en referanse-lysfordeling. Den posisjon der en slik konvolvering gir en maksimalverdi blir tatt som den forbedrede posisjonen av maksimum. In another embodiment, the position of the maximum along each line M can be improved by convolving each line M with a reference light distribution. The position where such a convolution gives a maximum value is taken as the improved position of the maximum.

Enda en annen utførelse for bestemmelse av posisjonen av maksimum langs hver linje M er illustrert på fig. 5. Teknikken er basert på integrering av det areal som dannes av de stigende og fallende flanker A1, A2 av bildelinjen S for laserlinjen L. Det innstilles en deteksjonsterskel DT. Når signalet krysser deteksjonsterskelen DT ved IS starter en algoritme å integrere arealet A1 under den stigende flanke AF på signallinjen S. Integrasjonen stopper når en maksimal intensitet (MaxVal) er detektert ved DM, med sin tilsvarende posisjon (MaxPos), og det integrerte arealet blir betegnet som det første stigende flankeareal A1. Arealet etter passasje av den maksimale intensitet DM langs den fallende flanke DF blir betegnet som det fallende flankeareal A2. Integreringen av A2 avsluttes når signalet faller under deteksjonsterskelen DT ved IF. Nå kan en forbedret posisjon av maksimum, eller profilverdien (ProfVal) beregnes ved anvendelse av ligningen Yet another embodiment for determining the position of the maximum along each line M is illustrated in fig. 5. The technique is based on integration of the area formed by the rising and falling flanks A1, A2 of the image line S for the laser line L. A detection threshold DT is set. When the signal crosses the detection threshold DT at IS, an algorithm starts to integrate the area A1 under the rising edge AF on the signal line S. The integration stops when a maximum intensity (MaxVal) is detected at DM, with its corresponding position (MaxPos), and the integrated area becomes denoted as the first rising flank area A1. The area after passage of the maximum intensity DM along the falling flank DF is designated as the falling flank area A2. The integration of A2 ends when the signal falls below the detection threshold DT at IF. Now an improved position of the maximum, or the profile value (ProfVal) can be calculated by applying the equation

ProfVal = MaxPos - (A1-A2)/(2<*>MaxVal) ProfVal = MaxPos - (A1-A2)/(2<*>MaxVal)

Samlingen av alle profilverdiene som er oppnådd for den tilsvarende samling av linjer M, sammensettes i en profillinje p(x) som angitt på fig. 3, der x er en løpende indeks for linjene M i hvert bilde 20k. The collection of all the profile values obtained for the corresponding collection of lines M is assembled into a profile line p(x) as indicated in fig. 3, where x is a running index for the lines M in each image 20k.

I tillegg til profilinformasjonen finner og lagrer kameraene 6 dessuten grånivåene ved de høydeposisjoner som svarer til den laserlinjen L som er funnet. De integrerte arealene A1 og A2 fremkommet med den teknikken som er beskrevet ovenfor, kan skaleres for å representere maksimum m langs en linje M i kameraet. In addition to the profile information, the cameras 6 also find and store the gray levels at the height positions that correspond to the laser line L that has been found. The integrated areas A1 and A2 obtained with the technique described above can be scaled to represent the maximum m along a line M in the camera.

Samlingen av alle maksima m for den tilsvarende samling av linjer M resulterer i en bildelinje i(x) som illustrert på fig. 3. Verdiene av i(x) svarer til grånivåene av billedlinjen langs laserlinjen L på rørveggen. The collection of all maxima m for the corresponding collection of lines M results in an image line i(x) as illustrated in fig. 3. The values of i(x) correspond to the gray levels of the image line along the laser line L on the tube wall.

Ved å bevege kameraet og lasersystemet en liten avstand og så å foreta en ny eksponering blir det oppnådd en ny profil og en ny grålinje-bildelinje. Ved å plassere disse og suksessive bildelinjer inntil hverandre kan det dannes et kontinuerlig stillbilde av rørveggen samt kontinuerlige 3D-dimensjonale kart ut fra profildataene. Plassering av linjene inntil hverandre er illustrert på fig. 3 ved step 3 "byggerammer" på fig. 3. By moving the camera and laser system a small distance and then making a new exposure, a new profile and a new gray line image line are obtained. By placing these and successive image lines next to each other, a continuous still image of the pipe wall as well as continuous 3D dimensional maps can be formed from the profile data. Placement of the lines next to each other is illustrated in fig. 3 at step 3 "building frames" in fig. 3.

På grunn av effekthensyn vedrørende laserkildene 4 og fordelingen av lys omkring den innvendige omkrets av røret 2, er det nødvendig å benytte flere lasere 4, 24. For å unngå tidkrevende og omstendelig innretting av laserlinjene blir de vifteformede strålene 5 arrangert i forskjellige plan. For å tilpasses rør 2 med ulike diametere med den samme enheten, vil hver laserstråle 5 overlappe i nabo-kameraer 6. Dette betyr av hvert kamera 6 ikke bare ser laserlinjen L fra sin tilhørende laser 4, men at den også ser laserlinjen L for de to lasere 4 som tilhører nabo-kameraene 6. Deteksjon av en laserlinje Lb med ett kamera 6b og den tilhørende lyskilde 4b og laserlinjene La og Lcfra nabo-lyskilder, kan føre til problemer med å bestemme hvilken laserlinje som skal velges. En metode til å unngå dette problemet ville være å velge skanneretningen slik at linjen fra den laser som tilhører vedkommende kamera, blir detektert før linjene fra nabo-laserne detekteres. Den første gyldige profilverdi som finnes, vil være fra den laserlinjen som tilsvarer kameraet. Due to efficiency considerations regarding the laser sources 4 and the distribution of light around the inner circumference of the tube 2, it is necessary to use several lasers 4, 24. To avoid time-consuming and cumbersome alignment of the laser lines, the fan-shaped beams 5 are arranged in different planes. In order to accommodate pipes 2 of different diameters with the same device, each laser beam 5 will overlap in neighboring cameras 6. This means that each camera 6 not only sees the laser line L from its associated laser 4, but that it also sees the laser line L for the two lasers 4 belonging to the neighboring cameras 6. Detection of a laser line Lb by one camera 6b and the associated light source 4b and the laser lines La and Lc from neighboring light sources can lead to problems in determining which laser line is to be selected. A method to avoid this problem would be to choose the scanning direction so that the line from the laser belonging to the camera in question is detected before the lines from the neighboring lasers are detected. The first valid profile value found will be from the laser line corresponding to the camera.

Kameraet 6 og dettes elektronikk finner profilen p(x) og bildedata i(x) fra et større todimensjonalt bilde 20k og så blir disse to datastrømmene prosessert separat. Forut for lagring blir profildataene p(x) og bildedataene i(x) komprimert. Profildataene og bildedataene kan kombineres under kompresjonsprosessen. Kompresjonsprosessen kan være en prosess med tap eller uten tap. Hvis det blir funnet at en tapsprosess gir tilstrekkelig representasjon av røroverflatene, vil en slik prosess normalt kreve mindre hukommelseskapasitet. Hvis det imidlertid kreves at ingen informasjon går tapt i kompresjonsprosessen, må det velges en tapsfri kompresjonsteknikk. Den foretrukne utførelse for denne oppfinnelse benytter JPEG-kompresjon for både bilde-og profildata. The camera 6 and its electronics find the profile p(x) and image data i(x) from a larger two-dimensional image 20k and then these two data streams are processed separately. Prior to storage, the profile data p(x) and the image data i(x) are compressed. The profile data and image data can be combined during the compression process. The compression process can be a lossy or lossless process. If a lossy process is found to provide an adequate representation of the pipe surfaces, such a process will normally require less memory capacity. However, if it is required that no information is lost in the compression process, a lossless compression technique must be chosen. The preferred embodiment of this invention uses JPEG compression for both image and profile data.

Da kamerasensoren 6 er en todimensjonal sensor, der en foretrukket utførelse går ut på 1024 X 1024 sensorelementer er arrangert i en todimensjonal matriseform, blir bare en profillinje p(x) med posisjonsinformasjon og en bildelinje i(x) med grånivådata, lagret fra hver eksponering. Blir det antatt at en oppløsning på 1 med mer er krevet langs rørledningen 2, vil det være nødvendig med en eksponering pr. millimeter rørledning. Ved å sammenligne størrelsen av originalbildet 20k fra sensoren 11 med størrelsen av bilde- og profillinjene, henholdsvis i(x) og p(x), vil det lett forstås at datamengden er blitt redusert med størrelsesordner. Dette blir oppnådd mens signifikant informasjon blir bibeholdt. Imidlertid bør alle data fra sensoren 11 normalt leses ut og underkastes signalprosessering. Dette trenger prosesseringstid og for de fleste sensorer 11 vil det antall piksel som må leses ut, begrense rammefrekvensen, dvs. antallet av eksponeringer pr. sekund. I de fleste tilfeller er området av rørdiametere under en inspeksjonskjøring, begrenset og det samme gjelder den forventede størrelse av anomalier. Since the camera sensor 6 is a two-dimensional sensor, where a preferred embodiment is 1024 X 1024 sensor elements are arranged in a two-dimensional matrix form, only one profile line p(x) with position information and one image line i(x) with gray level data are stored from each exposure . If it is assumed that a resolution of 1 and more is required along pipeline 2, an exposure per millimeter pipeline. By comparing the size of the original image 20k from the sensor 11 with the size of the image and profile lines, respectively i(x) and p(x), it will be easily understood that the amount of data has been reduced by orders of magnitude. This is achieved while retaining significant information. However, all data from the sensor 11 should normally be read out and subjected to signal processing. This requires processing time and for most sensors 11 the number of pixels that must be read out will limit the frame rate, i.e. the number of exposures per second. In most cases, the range of pipe diameters during an inspection run is limited and the same applies to the expected size of anomalies.

Ved bruk av en bildesensor 11 som har et programmerbart vindu av interesse (WOI) 22, vil bare pikslene gi dette WOI 22, som illustrert på fig. 4, bli lest ut og dermed øke den oppnåelige rammefrekvens. Posisjonen av vinduet av interesse (WOI) defineres ved en x-koordinat WOIxog en y-koordinat WOIy. WOIxog WOIy er typisk piksel-søyle og -rekke-numre i bildet 20. Vinduet av interesse (WOI) i fig. 4 har dimensjonen j x i, dvs. det har en bredde på j piksel og en høyde på i piksel. When using an image sensor 11 having a programmable window of interest (WOI) 22, only the pixels will provide this WOI 22, as illustrated in FIG. 4, be read out and thus increase the achievable frame rate. The position of the window of interest (WOI) is defined by an x-coordinate WOIx and a y-coordinate WOIy. WOIx and WOIy are typically pixel column and row numbers in image 20. The window of interest (WOI) in FIG. 4 has the dimension j x i, i.e. it has a width of j pixels and a height of i pixels.

Databehandlingsenheten 100 på fig. 6 og fig. 7 omfatter således en evalueringsinnretning 130 for bildepikselintensitet, til å identifisere piksler med lys eller høy intensitet i det komplette bildet 20k. Dette kan for eksempel bli oppnådd ved å identifisere de piksler s om har intensiteter over en valgt terskelverdi DT. The data processing unit 100 in fig. 6 and fig. 7 thus comprises an evaluation device 130 for image pixel intensity, to identify pixels with light or high intensity in the complete image 20k. This can, for example, be achieved by identifying the pixels that have intensities above a selected threshold value DT.

Behandlingsenheten 100 omfatter også en velgeinnretning 140 som definerer bildedeler eller bildesegmenter 22n i hvert bilde 20k, der hvert bildesegment 22n omfatter i det minste flere lyse piksler som identifisert av evalueringsinnretningen 130 for bildepikselintensitet. Velgeinnretningen 140 for utvelgning av et bildesegment 22n som omfatter hele eller en del av den nevnte linjeprofil L, er nært relatert til en posisjonsbestemmende innretning 150 for å bestemme en posisjon av bildet av linjeprofilen L innenfor et bildesegment 22n eller innenfor det hele registrerte tilsvarende bildet 20m i kameraet 6. Velgeinnretningen 140 er således arrangert for å finne rektangulære arealer eller seksjoner 22 i det større bildet 20 som vil inneholde en samling av piksler med høy intensitet. I tillegg kan den posisjonsbestemmende innretning 150 være innrettet til å bestemme enhver endring i posisjon 85x, 85y av kurven N fra ett nevnte bilde 20m til et påfølgende bilde 20m+iog til å redefinere det nevnte definerte bildesegment 22n for at kurven N skal holdes innenfor bildesegmentet 22n. The processing unit 100 also comprises a selection device 140 which defines image parts or image segments 22n in each image 20k, where each image segment 22n comprises at least several bright pixels as identified by the evaluation device 130 for image pixel intensity. The selection device 140 for selecting an image segment 22n comprising all or part of the aforementioned line profile L is closely related to a position determining device 150 for determining a position of the image of the line profile L within an image segment 22n or within the entire recorded corresponding image 20m in the camera 6. The selection device 140 is thus arranged to find rectangular areas or sections 22 in the larger image 20 which will contain a collection of pixels with high intensity. In addition, the position determining device 150 may be arranged to determine any change in position 85x, 85y of the curve N from one said image 20m to a subsequent image 20m+i and to redefine said defined image segment 22n so that the curve N is kept within the image segment 22n.

I tillegg til det programmerbare vindu av interesse (WOI) 22 omfatter oppfinnelsen også en automatisk justering av WOI 22 slik at det kan gjøres noe mindre og ram mefre kven sen kan økes enda mer. En slik automatisk justering kan for eksempel bli oppnådd ved å følge (tracking) enhver forskyvning i posisjonen av høyintensitetspikslene innenfor vinduet av interesse (WOI)22. Når høyintensitets-piksler innenfor vinduet av interesse (WOI) nærmer seg kantene av dette definerte vinduet 10, blir størrelsen eller posisjonen av vinduet tilsvarende justert for å sikre at majoriteten av høyintensitetspikslene ligger innenfor en valgt pikselavstand fra kantene av vinduet. På lignende måte kan størrelsen av WOI 22 reduseres hvis det finnes at WOI 22 inneholder store arealer langs sine kanter som har ingen eller meget få høyintensitetspiksler. In addition to the programmable window of interest (WOI) 22, the invention also includes an automatic adjustment of the WOI 22 so that it can be made somewhat smaller and the frame can be increased even more. Such automatic adjustment can for example be achieved by tracking any shift in the position of the high intensity pixels within the window of interest (WOI)22. As high intensity pixels within the window of interest (WOI) approach the edges of this defined window 10, the size or position of the window is accordingly adjusted to ensure that the majority of the high intensity pixels lie within a selected pixel distance from the edges of the window. Similarly, the size of WOI 22 can be reduced if WOI 22 is found to contain large areas along its edges that have no or very few high intensity pixels.

Ved å utnytte konseptet med automatisk justering av vinduet av interesse (WOI) 22 muliggjøres også inspeksjon av rørledninger 2 med flere dimensjoner. Dette blir betegnet som multidimensjonal pigging. Den algoritme som styrer lokaliseringen av dette WOI 22 vil sikre at bildet av laserlinjen holdes innenfor WOI 22. Utilizing the concept of automatic adjustment of the window of interest (WOI) 22 also enables inspection of pipelines 2 with multiple dimensions. This is referred to as multidimensional pigging. The algorithm that controls the localization of this WOI 22 will ensure that the image of the laser line is kept within WOI 22.

Oppfinnelsen omfatter således midler til å identifisere en endring i posisjonen av linjeprofilen L fra ett av de nevnte bilder 20m til et påfølgende bilde 20m+i, og midler til å forflytte det bildesegment 22n som inneholder linjeprofilen L, for å følge endringen i posisjon av linjeprofilen L. The invention thus comprises means for identifying a change in the position of the line profile L from one of the mentioned images 20m to a subsequent image 20m+i, and means for moving the image segment 22n containing the line profile L, to follow the change in position of the line profile L.

Som beskrevet ovenfor omfatter apparatet ifølge oppfinnelsen midler til å redusere mengden av bildedataanalyse ved å overføre fra de nevnte bilder 20k til bildeanalysemodulen 110 og dybdeprofil-analysemodulen 120 bare dataene fra det nevnte bildesegment 22n. As described above, the apparatus according to the invention includes means to reduce the amount of image data analysis by transferring from the said images 20k to the image analysis module 110 and the depth profile analysis module 120 only the data from the said image segment 22n.

Som illustrert på fig. 6 omfatter kameraet 6 en bildedetektor 11 som kan være av CMOS-typen med innebygget analog/digital-konvertering, men den kan eventuelt være implementert som en detektor av CCD-typen med separate analog/digital- konvertere (ADC). Elektronikken for hvert kamera 6 er bygget rundt en feltprogrammerbar portarray-innretning (FPGA/PLD) 101 og en mikroprosessor 102. Mikroprosessoren 102 håndterer toppnivå-styring av kameraet 6, så som å finne laserlinjen L og så kontinuerlig å følge denne. Mikroprosessoren 102 utfører også eksponeringsmåling og -kontroll 230 ved å regulere utgangen av laserne 24, 25. Det er nødvendig med en eksponeringskontroll eller -styring 230 for å unngå undereksponerte og overeksponerte bilder 20 fra sensoren 6. Undereksponerte bilder kan føre til at linjen på sensoren kan være så mørk at den fullt ut eller delvis ikke blir detektert, hvilket resulterer i feilfunksjon av apparatet. Overeksponerte bilder fører til at linjen på sensoren 6 blir mettet og muligens blir bredere, hvilket resulterer i mindre nøyaktighet ved profileringsprosedyren. Ekstrem overeksponering kan resultere i svært meget uvedkommende lys og/eller spøkelsesbilder som er i stand til å forstyrre profileringsprosedyren. As illustrated in fig. 6, the camera 6 comprises an image detector 11 which may be of the CMOS type with built-in analog/digital conversion, but it may optionally be implemented as a CCD type detector with separate analog/digital converters (ADC). The electronics for each camera 6 are built around a field programmable gate array device (FPGA/PLD) 101 and a microprocessor 102. The microprocessor 102 handles top-level control of the camera 6, such as finding the laser line L and then continuously following it. The microprocessor 102 also performs exposure measurement and control 230 by regulating the output of the lasers 24, 25. An exposure control or control 230 is necessary to avoid underexposed and overexposed images 20 from the sensor 6. Underexposed images can cause the line on the sensor may be so dark that it is not fully or partially detected, resulting in malfunction of the device. Overexposed images cause the line on the sensor 6 to become saturated and possibly wider, resulting in less accuracy of the profiling procedure. Extreme overexposure can result in very very extraneous light and/or ghosting capable of interfering with the profiling procedure.

Eksponeringskontrollinnretningen 230 vil i den grunnleggende implementering regulere eksponeringen slik at det gjennomsnittlige grånivå ligger på 50% av maksimal intensitet av et piksel. En mer avansert utførelse kunne ta i betraktning statistisk informasjon, så som fordeling av pikselverdi (histogram) og optimalisere med sikte på lavest antall undereksponerte piksler, og derved unngå total mangel på profiler i undereksponerte områder. In the basic implementation, the exposure control device 230 will regulate the exposure so that the average gray level is at 50% of the maximum intensity of a pixel. A more advanced implementation could take into account statistical information, such as pixel value distribution (histogram) and optimize with the aim of the lowest number of underexposed pixels, thereby avoiding a total lack of profiles in underexposed areas.

Bildeprosesseringsoppgavene i sann tid blir utført i maskinvare i FPGA/PLD 101. Oppgaver som utføres i denne FPGA/PLD 101 er avbildning og profilering inkludert forbedring av oppløsningen, sub-sampling. Denne FPGA/PLD 101 komprimerer 190 bilder- og profildata ved bruk av JPEG-algoritmen. FPGA/PLD 101 inneholder også harddisk-kontrollkretser 104 som benyttes til å styre harddisken 160 der bildedata i(x) og profildata p(x) lagres. I tilknytning til denne FPGA/PLD er det anordnet en hukommelsesblokk 103. Etter at de digitale kretsene i FPGA/PLD 101 har fullført beregningen av profil- og bildelinjene, vil profil- og bildelinjene bli buffret i hukommelsen 103 i påvente av JPEG-kompresjon i JPEG-kompresjonsblokken 190. Når JPEG-kompresjonsblokken 190 er klar, vil dataene bli lest helt tilbake fra hukommelsen 103 og blir komprimert. Utgangen fra JPEG-blokken 190 er JPEG-komprimerte bilde- og profildata og disse komprimerte data blir så buffret (en gang til) i hukommelsen 103 i påvente av å bli skrevet inn på harddisken 160. Når harddiskkontrolleren 104 er klar og nok data er blitt buffret til å fylle en harddiskblokk, blir først en blokk med data lest tilbake fra hukommelsen 103 og så skrevet inn på harddisken 160. The real-time image processing tasks are performed in hardware in FPGA/PLD 101. Tasks performed in this FPGA/PLD 101 are imaging and profiling including resolution enhancement, sub-sampling. This FPGA/PLD 101 compresses 190 image and profile data using the JPEG algorithm. FPGA/PLD 101 also contains hard disk control circuits 104 which are used to control the hard disk 160 where image data i(x) and profile data p(x) are stored. In connection with this FPGA/PLD, a memory block 103 is arranged. After the digital circuits in the FPGA/PLD 101 have completed the calculation of the profile and image lines, the profile and image lines will be buffered in the memory 103 pending JPEG compression in The JPEG compression block 190. When the JPEG compression block 190 is ready, the data will be read all the way back from memory 103 and will be compressed. The output from JPEG block 190 is JPEG compressed image and profile data and this compressed data is then buffered (once again) in memory 103 awaiting to be written to hard disk 160. When hard disk controller 104 is ready and enough data has been buffered to fill a hard disk block, a block of data is first read back from memory 103 and then written to hard disk 160.

Det nevnte FPGA/PLD 101 genererer også linjenumre slik at bildelinjer fra forskjellige kameraer 6 kan synkroniseres. Kameraene 6 er oppdelt i to grupper, en som betegnes hovedkamera, og de øvrige ansees å være slavekameraer. Hovedkameraet overfører linjenumre til alle slavekameraene. Hvis intet linjenummer blir mottatt av slavekameraet vil det generere sitt eget linjenummer. The aforementioned FPGA/PLD 101 also generates line numbers so that image lines from different cameras 6 can be synchronized. The cameras 6 are divided into two groups, one which is called the main camera, and the others are considered to be slave cameras. The master camera transmits line numbers to all the slave cameras. If no line number is received by the slave camera it will generate its own line number.

Flere av de nevnte prosesseringsblokkene, for eksempel bildeanalysemodulen 110, dybdeprofil-analysemodulen 120, kan realiseres som programvare-moduler som kjøres på en mikroprosessor. Imidlertid vil disse modulene fortrinnsvis bli implementert som maskinvare, for eksempel i en brukerspesifisert integrert krets (ASIC) for å optimalisere hastigheten i disse operasjonene mens effektforbruket minimaliseres. Kompresjonen 190, evalueringsinnretningen 130 for bildepikselintensitet, velgeinnretningen 140, den posisjonsbestemmende innretning 150 kan realiseres som programvaremoduler som kjøres på en mikroprosessor eller mikrokontroller. Imidlertid kan disse modulene også i sin helhet eller i det minste delvis implementeres som maskinvare. Several of the mentioned processing blocks, for example the image analysis module 110, the depth profile analysis module 120, can be realized as software modules that run on a microprocessor. However, these modules will preferably be implemented as hardware, for example in a user-specified integrated circuit (ASIC) to optimize the speed of these operations while minimizing power consumption. The compression 190, the evaluation device 130 for image pixel intensity, the selection device 140, the position determining device 150 can be realized as software modules that run on a microprocessor or microcontroller. However, these modules can also be fully or at least partially implemented as hardware.

I den foretrukne utførelse erstatter hovedkameraet en sentral eksponerings-klokke- og linjenummergenerator 40, som illustrert på fig. 7, for å synkronisere bildedata fra de forskjellige kameraene 6. Denne enheten kan er betegnet som hoved- (eksponerings)klokkegenerator 40. Hovedklokkegeneratoren sender et linjenummer til kameraene 6. Når kameraet 6 har mottatt det komplette linjenummer i serieform og verifisert sjekksummene, vil det igangsette en ny eksponering. Hvert kamera 6 vil lagre linjenumre sammen med bildedataene i(x) og profildataene p(x). In the preferred embodiment, the main camera replaces a central exposure clock and line number generator 40, as illustrated in FIG. 7, to synchronize image data from the different cameras 6. This device can be designated as the main (exposure) clock generator 40. The main clock generator sends a line number to the cameras 6. When the camera 6 has received the complete line number in serial form and verified the checksums, it will initiate a new exposure. Each camera 6 will store line numbers together with the image data i(x) and the profile data p(x).

Hvis et kamera 6 detekterer at den sentrale linjenummergenerator 40 ikke virker, vil det generere sine egne linjenumre. Det er også mulig å konfigurere et av kameraene 6 til å virke som et "hoved"- kamera som genererer linjenumre f or de øvrige kameraer 6. If a camera 6 detects that the central line number generator 40 is not working, it will generate its own line numbers. It is also possible to configure one of the cameras 6 to act as a "main" camera that generates line numbers for the other cameras 6.

Ved bruk av hovedklokkegeneratoren 40 kan alle kameraene 6 opereres synkront ved overføring av et linjesynkronisering-klokkesignal fra hovedklokkegeneratoren 40 til alle kameraer 6.1 tillegg kan hovedklokkegeneratoren 40 overføre et ledsagende linjenummer til kameraene 6. Kameraer 6 som mottar linjenumrene kan benytte disse numrene som markeringer tilforordnet hver bildelinje i(x) og profillinje p(x) slik at bildelinjen og profillinjen lagres i lagringsmediet 160 sammen med linjenumre. Linjenumrene kan følgelig virke som markeringer for å benyttes under senere trinn for samordning av bilde- og profildata fra individuelle kameraer 6, og for å utføre prosessering på et større antall linjer, for eksempel korrelering av data fra forskjellige kameraer 6 i tilfelle av at et kamera har vært ute av funksjon under en kort periode. By using the main clock generator 40, all cameras 6 can be operated synchronously by transmitting a line synchronization clock signal from the main clock generator 40 to all cameras 6.1 In addition, the main clock generator 40 can transmit an accompanying line number to the cameras 6. Cameras 6 that receive the line numbers can use these numbers as markers assigned to each image line i(x) and profile line p(x) so that the image line and the profile line are stored in the storage medium 160 together with line numbers. The line numbers can therefore act as markings to be used during later steps for coordinating image and profile data from individual cameras 6, and for performing processing on a larger number of lines, for example correlating data from different cameras 6 in the event that a camera has been out of action for a short period of time.

De nevnte FPGA/PLD-kretsene 101 som er vist på fig. 6, vil også generere statistisk bildeinformasjon som benyttes av eksponeringskontrollen og linjefølgingen (WOl-seleksjon). The aforementioned FPGA/PLD circuits 101 shown in fig. 6, will also generate statistical image information that is used by the exposure control and the line tracking (WOl selection).

I den foretrukne utførelsesform har mikroprosessoren 102 også en høyhastighets Ethernet-forbindelse 260 som illustrert på fig. 7, til bruk for kommunikasjon mellom kameraer samt for nedlasting av data fra harddiskene 160. In the preferred embodiment, the microprocessor 102 also has a high speed Ethernet connection 260 as illustrated in FIG. 7, for use for communication between cameras and for downloading data from the hard drives 160.

Kraftforsyningssystemet 18 er bygget opp omkring energikilder 80 med høy energitetthet, som typisk vil være lithium-batterier. Flere celler kobles i serie for å oppnå en forholdsvis høy spenning, som ligger nær den maksimale inngangs-spenning som spenningsregulatorene kan håndtere. I den foretrukne utførelse blir høyeffektive DC-DC-konvertere 50 plassert nær kretskortene (som forbrukere) med høyest mulig spenning på kraftkablene 182 fra batteriene 80. Energitap i kraftkablene 182 reduseres ved å ha en høyere spenning på de lengre kraftfordelings-lederne. The power supply system 18 is built around energy sources 80 with high energy density, which will typically be lithium batteries. Several cells are connected in series to achieve a relatively high voltage, which is close to the maximum input voltage that the voltage regulators can handle. In the preferred embodiment, high-efficiency DC-DC converters 50 are placed near the circuit boards (as consumers) with the highest possible voltage on the power cables 182 from the batteries 80. Energy loss in the power cables 182 is reduced by having a higher voltage on the longer power distribution conductors.

Ytterligere innretninger for å skru systemet på og av er også en del av systemet. I den foretrukne utførelse er denne enheten en kjørings-styring 30 som kan starte og stoppe registreringen ved å koble kameraregistreringen på og av, fortrinnsvis realisert som en programmerbar mikroprosessor 30. Kjørings-styringen 30 kan være forsynt med interne tidsstyringer 31 innstilt for å telle ned til null ved valgte tidspunkter. Tidsstyringene 31 kan være forprogrammert forut for avsendelsen av inspeksjonsapparatet 1 inn i rørledningen 2, eller tidsstyringene 31 kan trigges under inspeksjonen avhengig av valgte hendelser. Trykksensorer 220 illustrert på fig. 1 som er innrettet til å avføle trykket omkring inspeksjonsenheten 1, kan levere signaler til kjørings-styringen 30. Det kan være inkludert et odometer 200 i inspeksjonsinnretningen 1, slik som illustrert på fig. 1, anordnet for å levere til kjørings-styringen 30 informasjon vedrørende den utkjørte distanse eller kjørehastigheten. Avhengig av utkjørt distanse eller bevegelseshastighet, kan kjørings-styringen 30 skru kameraene 6 på og/eller av. Data fra odometersystemet kan benyttes for navigasjon så vel som til middel for å justere linjefrekvensen i avhengighet av øyeblikkelig verktøyhastighet, slik at oppløsningen i lengderetningen forblir konstant. Dersom inspeksjonshastigheten er kjent og er relativt konstant, kan det benyttes en fast linjefrekvens. Additional devices for turning the system on and off are also part of the system. In the preferred embodiment, this unit is a drive controller 30 which can start and stop the recording by switching the camera recording on and off, preferably realized as a programmable microprocessor 30. The drive controller 30 can be provided with internal timers 31 set to count down to zero at selected times. The timers 31 can be pre-programmed prior to the dispatch of the inspection apparatus 1 into the pipeline 2, or the timers 31 can be triggered during the inspection depending on selected events. Pressure sensors 220 illustrated in fig. 1, which is designed to sense the pressure around the inspection unit 1, can deliver signals to the driving control 30. An odometer 200 can be included in the inspection device 1, as illustrated in fig. 1, arranged to deliver to the driving control 30 information regarding the distance traveled or the driving speed. Depending on the distance traveled or speed of movement, the driving control 30 can turn the cameras 6 on and/or off. Data from the odometer system can be used for navigation as well as a means of adjusting the line frequency depending on instantaneous tool speed, so that the resolution in the longitudinal direction remains constant. If the inspection speed is known and is relatively constant, a fixed line frequency can be used.

Inspeksjonsinnretningen 1 kan også være forsynt med akselerometere 210 integrert i hvert kamera 6, som illustrert på fig. 7, for å detektere akselerasjonen eller rotasjonen av inspeksjonsinnretningen 1. Dette kan for eksempel være forårsaket ved at innretningen treffer på hindringer inne i rørledningen 2, for eksempel objekter som flyter i fluidet 3 inne i røret 2, større ødelagte seksjoner av røret 2 eller lignende. Avlesningene fra akselerometerne 211 kan føres til kjøringsstyringen 30, som i gitte situasjoner vil avbryte operasjonen av ett eller flere kameraer 6. The inspection device 1 can also be provided with accelerometers 210 integrated in each camera 6, as illustrated in fig. 7, to detect the acceleration or rotation of the inspection device 1. This can, for example, be caused by the device hitting obstacles inside the pipeline 2, for example objects floating in the fluid 3 inside the pipe 2, larger broken sections of the pipe 2 or the like . The readings from the accelerometers 211 can be fed to the driving control 30, which in certain situations will interrupt the operation of one or more cameras 6.

Etter en inspeksjonsoperasjon i en rørledning ved anvendelse av inspeksjonsinnretningen 1 ifølge denne oppfinnelsen, og når inspeksjonsinnretningen 1 er tilgjengelig foreksempel i en pigfelle, kan dataene fra lagringsmediet 160 i inspeksjonsinnretningen 1 nedlastes gjennom hvilken som helst egnet data-kommunikasjonslink, for eksempel IEEE 1394, Ethernet eller hvilken som helst kjent kombinasjon av maskinvare og programvare for datakommunikasjon. I forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det valgt en Ethernet-link 260 basert på 100 Mbit. Datastrømmen fra hvert kamera 6 leveres til dette Ethernet ved bruk av en Ethernet-svitsj 60 med n+1 porter, som illustrert på fig. 7. Et typisk resulterende bilde oppbygget fra en kombinasjon av flere linjebilder som beskrevet i henhold til oppfinnelsen, er vist på fig. 8 og illustrerer et hulrom og et fremspring på den innadvendende rørledningsveggen. After an inspection operation in a pipeline using the inspection device 1 according to this invention, and when the inspection device 1 is available for example in a spike trap, the data from the storage medium 160 in the inspection device 1 can be downloaded through any suitable data communication link, for example IEEE 1394, Ethernet or any known combination of hardware and software for data communications. In connection with the present invention, an Ethernet link 260 based on 100 Mbit has been chosen. The data stream from each camera 6 is delivered to this Ethernet using an Ethernet switch 60 with n+1 ports, as illustrated in fig. 7. A typical resulting image built up from a combination of several line images as described according to the invention is shown in fig. 8 and illustrates a cavity and a protrusion on the inwardly facing conduit wall.

Ved en alternativ løsning som også omfattes av denne oppfinnelsen, demonteres lagringsmediet 160 fra inspeksjonsinnretningen 1, dvs. pigen, og lagringsmediet forbindes med en separat datamaskin. Datamaskinen kan så overføre dataene på det demonterte lagringsmediet 160 til et arbeids-lagringsmedium på datamaskinen selv, på lagringsmedia for sikkerhetskopiering, for eksempel ved bruk av hvilken som helst datalagringsmetode som er lett tilgjengelig for bruk i kombinasjon med en datamaskin, eventuelt en bærbar datamaskin. In an alternative solution which is also covered by this invention, the storage medium 160 is dismantled from the inspection device 1, i.e. the girl, and the storage medium is connected to a separate computer. The computer can then transfer the data on the disassembled storage medium 160 to a working storage medium on the computer itself, on storage media for backup, for example using any data storage method readily available for use in combination with a computer, possibly a laptop computer.

Etter kopieringen av de registrerte data fra lagringsmediet 160 som anvendes under inspeksjonen, kan dataene underkastes videre prosessering. Slik videre prosessering kan for eksempel være oppbygging av en database som er egnet for bruk med fremvisnings-programvare for å muliggjøre presentasjon av grånivåbilder så vel som 3D-profiler for en operatør. After copying the recorded data from the storage medium 160 which is used during the inspection, the data can be subjected to further processing. Such further processing may, for example, be building a database suitable for use with display software to enable the presentation of gray level images as well as 3D profiles to an operator.

Den videre prosessering kan også omfatte en sammenligning av dataene med en tidligere etablert database med typiske resultater, for å klassifisere de nye resultatene i henhold til typen av de oppnådde resultater. Avhengig av mulige abnormiteter som finnes, kan disse klassifiseres ved hjelp av bildeprosesserings-programvare, for eksempel i henhold til et sett tidligere fastlagte regler. Spesielt tar dette sikte på å assistere en operatør ved evaluering av hvor alvorlig abnormitetene er. The further processing may also include a comparison of the data with a previously established database of typical results, in order to classify the new results according to the type of results obtained. Depending on possible abnormalities found, these can be classified using image processing software, for example according to a set of previously determined rules. In particular, this aims to assist an operator when evaluating how serious the abnormalities are.

Det trykkresistente huset for inspeksjonsinnretningen eller -apparatet 1 bør videre være utstyrt med en overtrykksventil. En slik ventil er et sikkerhets-arrangement for personsikkerhet, for å beskytte mot mulige skadelige virkninger av en utilsiktet intern trykkoppbygning. En intern trykkoppbygning kan for eksempel bevirkes ved lekkasje inn i trykkhuset. En slikt trykk kan typisk forekomme under operasjon inne i en rørledning ved høye operasjonstrykk. En annen sikkerhets-forholdsregel er å forsyne huset med gjennomstrømningsnippler som gjør det mulig å skylle det indre av verktøyet med inert gass. Dette reduserer risikoen for blanding av luft/oksygen inne i huset med potensielt eksplosive gasser som lekker inn i huset fra rørledningen. The pressure-resistant housing for the inspection device or apparatus 1 should also be equipped with an overpressure valve. Such a valve is a safety arrangement for personal safety, to protect against the possible harmful effects of an inadvertent internal pressure build-up. An internal pressure build-up can, for example, be caused by leakage into the pressure housing. Such a pressure can typically occur during operation inside a pipeline at high operating pressures. Another safety precaution is to provide the housing with flow-through nipples that make it possible to flush the interior of the tool with inert gas. This reduces the risk of mixing air/oxygen inside the house with potentially explosive gases that leak into the house from the pipeline.

Med tanke på høyere pålitelighet blir systemet også utstyrt med vakthund-kretser som besørger gjenoppstarting av komponenter i elektronikksystemet som måtte ha opphørt å virke riktig, som følge av uhell-tilstander (brown out conditions) eller programvarefeil. With a view to higher reliability, the system is also equipped with watchdog circuits that ensure the restart of components in the electronics system that may have ceased to function properly, as a result of brown out conditions or software errors.

Claims

1. Optical inspection apparatus (1) for internal examination of a pipeline (2) for transporting fluid (3), comprising: an energy supply unit (18); a light source (4) arranged to form one or more fan-shaped light beams (5) illuminating a line (L) on an inner surface portion (9) of the pipeline (2); an optical receiver (6) placed outside a plane formed by the fan-shaped rays (5) and arranged to have in its field of view (7) the line (L) formed on the inner wall of the pipeline (2) by the fan-shaped the beam (5); wherein the optical receiver (6) is arranged to form a plurality of two-dimensional, indexed images (20k), where index k represents a consecutive image number, and each of the images (20) comprises intensity data for a predetermined number of pixels in each of a predetermined number lines (M) in the image (20); where the inspection apparatus is characterized by: a data processing unit (100) comprising an image analysis module (110) with a profile analysis module (120) for surface-depth profile, which profile analysis module (120) is arranged to extract a depth profile of the surface (9) from the recorded images (20) ) by analyzing maxima (m) along the lines (M) to obtain curves (N) representing said line (L) at positions p(x) of said maxima (m) for each image (20), whereby the positions p(x) of the mentioned maxima (m) in the image represents a surface profile (M); and a first storage device (160) for storing the aforementioned curves/surface profiles (N).

2. Apparatus according to claim 1, comprising a data processing device (100) arranged to reduce the amount of image data that is stored, whereby only the data related to the obtained curves (N) are stored.

3. Apparatus according to claim 1 where the light source (4) and the optical receiver (6) are arranged to have their optical axes at an angle of between 0 and 90°, preferably between 30 and 60° in relation to each other.

4. Apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit (100) comprises an evaluation device (130) for image pixel intensity to identify pixels (19) with high intensity along each line (M); a selection device (140) for defining rectangular partial images or segments (22n) in each image (20), each image segment (22n) comprising a number of said high intensity identified pixels (19); which selection device is arranged to select an image segment (22n) comprising all or part of said curve (N); and position determining means (150) arranged to determine a position (85) of said curve (N) in said image segment (22n) or in said corresponding image (20).

5. Apparatus according to claim 4 where the position determining means (150) are arranged to determine any change in position (85x,85y) of said curve (N) from one image (20m) to a subsequent image (20m+i) and to redefine said defined image segment (22n) so that the curve (N) is kept within the image segment (22n).

6. Apparatus according to claim 4, wherein the data processing device (100) is arranged to transfer only selected data, preferably only the said image segment (22n) to the image analysis module (110), thereby reducing the volume of image data being processed (100).

7. Apparatus according to claim 1, where the light source (4) is a laser (24).

8. Apparatus according to claim 1, where the light source (4) is a diode laser array (25).

9. Apparatus according to claim 1, comprising voltage converters (50) for providing high voltage levels in internal electrical distribution cables (182), to reduce energy loss in said cables (182).

10. Apparatus according to claim 1, comprising means (230) for exposure control.

11. Apparatus according to claim 10, where the means (230) for exposure control are arranged to adjust the intensity of the light source (4).

12. Apparatus according to claim 10, where the means (230) for exposure control are arranged to pulse the light source (4) to emit light pulses with a selected duration and interval.

13. Apparatus according to claim 1 comprising means (250) for optical character recognition (OCR), for example in the form of an OCR software module, designed to detect codes, letters, numbers or the like in the images in the pipeline (2), to be able to identify individual pipeline segments.

14. Apparatus according to claim 1 where several light sources (4a, 4b, 4c, 4d, ...) and corresponding cameras (6a, 6b, 6c, 6d, ...) are arranged to illuminate and image around the inner circumference of the pipeline (2), where each pair of light source and camera (4a-6a,4b-6b,...) which are related to corresponding laser surfaces (5a,5b,...) are displaced in the longitudinal direction relative to each other in the pipeline ( 2), to avoid overlapping of the fields of view (7) for the cameras and/or the inspection areas along the pipeline (2).

15. Apparatus according to claim 1 comprising an odometer system (200) for measuring distance and speed for the apparatus inside a pipeline (2).

16. Apparatus according to claim 15, comprising means (240) for adjusting camera line frequency, by using the output of the odometer (200) as input.

17. Apparatus according to claim 1, comprising operational control (30) which includes a switching device (32) for switching the cameras (6) on and off, as a function of one or more of the following parameters: - programmed time control devices (31), - the pressure ( 220) around the inspection apparatus (1), - traveled distance (200) inside the pipeline (2), - the movement speed (200) of the apparatus (1) inside the pipeline (2), or - reading from an accelerometer (211).

18. Apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit (100) is arranged to calculate the positions p(x) of maxima (m) with an accuracy better than one pixel (sub-pixel resolution) by convolution of the light distribution along each line (M) where ( M) crosses the line (N), with a selected reference light distribution.

19. Apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit (100) is arranged to calculate the positions p(x) of maxima (m) with an accuracy better than one pixel (sub-pixel resolution) by performing an integration of the light distribution along each line (M ) where (M) crosses the line (N).

20. Apparatus according to claim 1, where the image analysis module (110) is arranged to extract and store the intensity of maxima (m) along a number of said lines (M), so that for each line (N) a line with gray level is obtained -information i(x), where a number of stored successive gray-level lines i(x) represent a continuous gray-level image of a section of the inner wall of the pipeline (2).

21. Apparatus according to claim 20, where the data p(x) and i(x) are compressed in each camera using a compression algorithm prior to storage.

22. Method for internal examination of a pipeline (2) for transporting (3) a fluid, comprising the following steps: illumination of a line (L) on an internal surface portion (9) of the pipeline (2) using a light source ( 4) arranged to form one or more fan-shaped light beams (5); recording a plurality of two-dimensional, indexed images (20k), where index k represents a running image number, where each of the images (20) comprises intensity data for a predetermined number p of pixels in each of a predetermined number q of lines (M) in the said image (20), using an optical receiver (6) placed outside a plane formed by the fan-shaped light rays (5) and arranged to have in its field of view (7) the line (L) formed on the inner wall of the pipeline (2), of the fan-shaped light beam (5); wherein the method is characterized by: extracting a depth profile for said surface (9) from the recorded images (20) using a data processing unit (100) which includes an image analysis module (110) with a profile analysis module (120) for surface depth profile, which depth profile- analysis module (120) is arranged to, by analysis of maxima (m) along said lines (M), obtain curves (N) representing said line (L) at positions p(x) of said maxima (m) for each image (20), whereby the positions p(x) of said maxima (m) in the image represent a surface profile (N); and storing the said curves/surface profiles (N) in a first storage device (160).