ПОРТАТИВНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
PORTABLE SCANNING DEVICE FOR METALLURGICAL NONDESTRUCTIVE INSPECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к сканирующему устройству, более конкретно к портативному автономному сканирующему устройству для металлургического неразрушающего контроля.
Уровень техники
Контроль деталей, работающих под давлением, и труб или трубопроводов большого диаметра (например, когда диаметр больше 300 мм) с применением методов неразрушающего контроля является трудной задачей, особенно при контроле кольцевых и роликовых сварных швов. Например, измеряемые детали часто установлены в местах, требующих применения компактных ручных приборов, которые персонал, проводящий контроль, может при работе держать в руках. Полностью автоматизированное или полуавтоматическое контрольное оборудование может быть громоздким и слишком объемным для установки в недоступных местах. Далее, в современном ручном оборудовании (например, в ручных сканерах) датчики (например, дифракционные датчики времени пролета частиц, фазированные решетки, электромагнитные акустические преобразователи и пр.) установлены в сканере и в блоках сбора данных, как и блок отображения данных, выполнены физически отдельно от сканера и соединены друг с другом проводами. В результате для проведения контроля зачастую требуется два оператора: один направляет сканер, а второй наблюдает за процессом сбора данных. Если используется только один оператор, компонент сбора данных и блок отображения данных должны находиться в одном и том же месте для одновременного сканирования и наблюдения за данными. Однако при проведении операций контроля в ограниченном пространстве, например в бойлере, это может оказаться невозможным.
Таким образом, имеется потребность в компактном, автономном сканирующем устройстве, позволяющем одному оператору проводить и контроль, и сбор данных и осуществлять наблюдение при металлургическом неразрушающем контроле.
Сущность изобретения
Согласно показанным в настоящем описании аспектам, предлагается портативное автономное сканирующее устройство для металлургического неразрушающего контроля. Это портативное автономное сканирующее устройство содержит шасси, имеющее колеса, расположенные под его нижней поверхностью, датчик для неразрушающего контроля, прикрепленный с возможностью отсоединения к шасси, и вычислительное процессорное устройство, соединенное с шасси. Вычислительное процессорное устройство содержит прикладные программы, исполняемые вычислительным процессорным устройством для выполнения металлургического неразрушающего контроля контролируемого объекта. Сканирующее устройство также содержит дисплейное устройство, отображающее изображения в ответ на металлургический неразрушающий контроль. Шасси, вычислительное процессорное устройство и дисплейное устройство перемещаются по контролируемому объекту как единый узел.
Согласно другим показанным в настоящем описании аспектам, предлагается шасси для сканирующего устройства для металлургического неразрушающего контроля. Шасси содержит основание, боковые стенки, отходящие от основания вверх, и отверстие, образованное основанием и боковыми стенками для приема вычислительного процессорного устройства. Шасси также содержит колеса, установленные под основанием шасси, по меньшей мере один датчик для неразрушающего контроля, прикрепленный к шасси, и интерфейсный соединитель, прикрепленный к шасси. Интерфейсный соединитель соединен с возможностью связи по меньшей мере с одним датчиком. Интерфейсный соединитель выполнен с возможностью соединения с коммуникационным портом вычислительного процессорного устройства.
Вышеописанные и другие признаки более подробно описаны ниже со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На чертежах представлены иллюстративные варианты настоящего изобретения и на всех чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
Фиг. 1 - вид в перспективе сканирующего устройства, содержащего шасси и вычислительное процессорное устройство в иллюстративном варианте осуществления.
Фиг. 2 - вид в перспективе шасси по фиг. 1.
Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая вычислительное процессорное устройство, показанное на фиг. 1.
Подробное описание
Согласно иллюстративным вариантам предлагается портативное автономное сканирующее устройство для металлургического неразрушающего контроля. Это автономное сканирующее устройство является компактным и может применяться в сочетании с различными датчиками. Сканирующее устройство является автономным, и его компоненты совместно перемещаются по контролируемому объекту как единый узел. Благодаря такой автономной конфигурации один оператор может пронести сканирующее устройство в ограниченное пространство и одновременно направлять сканирующее устройство и собирать и наблюдать данные контроля на встроенном дисплее.
Далее со ссылкой на фиг. 1-3 будут описаны иллюстративные варианты портативного автономного сканирующего устройства для металлургического неразрушающего контроля. Портативное автономное сканирующее устройство 100 содержит шасси 102 и вычислительное процессорное устройство 200, установленное на шасси 102. В одном иллюстративном варианте шасси 102 содержит основание 104, боковые стенки 106, отходящие от кромок основания 104 вверх, и отверстие, образованное основанием и боковыми стенками. Вычислительное процессорное устройство 200 вставлено в отверстие шасси 102. Следует понимать, однако, что для реализации преимуществ настоящего изобретения шасси 102 может иметь и другую конфигурацию.
Шасси 102 также содержит по меньшей мере один датчик 118, съемно прикрепленный к нижней поверхности шасси 102 (т.е. к его основанию 104). Предусмотрено также, что датчик 118 может съемно крепиться к боковой стенке 106 шасси и располагаться так, чтобы датчик 118 проходил под нижней поверхностью шасси 102. Датчик 118 может быть ультразвуковым преобразователем, электромагнитным акустическим преобразователем или любым другим датчиком, применяемым для металлургического неразрушающего контроля. Шасси 102 также содержит интерфейсный соединитель 114, прикрепленный к шасси 102. Интерфейсный соединитель 114 проводами, печатной платой или подобным соединен с возможностью связи с датчиком 118. Интерфейсный соединитель 114 может быть разъемом интерфейса малых вычислительных систем (SCSI).
Сканирующее устройство 100 также содержит дисплейное устройство 216, на котором отображаются изображения в ответ на операции контроля. Изображения могут просматриваться оператором во время работы сканирующего устройства 100. Дисплейное устройство 216 будет описано ниже.
Вычислительное процессорное устройство 200 содержит коммуникационный порт 214 (порт ввода/вывода), соединенный с интерфейсным соединителем 114 для обеспечения связи между датчиком 118, установленным на шасси 102, и вычислительным процессорным устройством 200. В иллюстративных вариантах вычислительное процессорное устройство 200 также содержит прикладные программы (команды), которые выполняет это вычислительное процессорное устройство 200 для проведения металлургического неразрушающего контроля на контролируемом объекте 109. Контролируемый объект 109 может быть трубопроводом или трубой, а контроль может заключаться в измерении периметра поперечного сечения и/или целостности роликовых сварных швов на трубопроводе или трубе. Датчик 118 принимает команды от по меньшей мере одной прикладной программы через коммуникационный порт 214 и интерфейсный соединитель 114 и в ответ на команду передает тестовые сигналы (например, ультразвуковой импульс, акустическую волну и т.п.) на контролируемый объект 109. Датчик 118 измеряет ответ на тестовый сигнал от контролируемого объекта 109 и, в свою очередь, посылает ответный сигнал на вычислительное процессорное устройство 200.
Прикладные программы, исполняемые вычислительным процессорным устройством 200, могут включать компонент 206 сбора данных, который принимает ответные сигналы, генерируемые в ответ на тестовые сигналы, излучаемые датчиком 118, датчик 204 положения для определения положения сканирующего устройства 100 на контролируемом объекте 109 и для определения положения на контролируемом объекте 109, в котором были получены ответные сигналы, компонент 208 преобразования данных для оцифровки или другой обработки ответных сигналов и компонент 210 визуализации для представления обработанных ответных сигналов на дисплейном устройстве 216. Тип используемого датчика 118 и тип компонентов 206 сбора данных, используемых в сканирующем устройстве 100, зависит от характера проводимого контроля (например, дифракционные ультразвуковые исследования времени пролета, ультразвуковые исследования фазированной решеткой, электромагнитная акустическая волна и прочее).
Вычислительное процессорное устройство 200 также может содержать запоминающее устройство 202 для хранения прикладных программ, исполняемых вычислительным процессорным устройством 200, и других данных, например ответных сигналов и других результатов контроля.
В одном иллюстративном варианте вычислительное процессорное устройство 200 сформировано интегрально с шасси 102 как единый узел. В альтернативном иллюстративном варианте вычислительное процессорное устройство 200 и шасси 102 выполнены с возможностью отделения так, что вычислительное процессорное устройство 200 и шасси 102 можно легко отделить друг от друга после завершения контроля. В этом альтернативном иллюстративном варианте вычислительное процессорное устройство 200 соединено с шасси 102 (т.е. расположено на шасси 102) и съемно прикреплено к шасси 102 через интерфейсный соединитель 114 и коммуникационный порт 214. Кроме того, внутри шасси 102 можно установить полосы из упругого материала (например, пенопласта) и/или другие крепежные средства, чтобы предотвратить повреждение вычислительного процессорного устройства 200 при переноске сканирующего устройства 100. Кроме того, вычислительное процессорное устройство 200 можно извлекать из шасси 102, открыв крышку 120 шасси 102, как дополнительно описано ниже.
о
Если шасси 102 и вычислительное процессорное устройство 200 выполнены как отдельные узлы (т.е. сформированы не интегрально), шасси 102 может быть выполнено с возможностью, например, приема коммерчески доступных планшетных компьютеров, используемых в качестве вычислительного процессорного устройства 200, что позволяет дисплейному устройству 216 быть обращенным наружу (т.е. дисплейное устройство 216 находится под крышкой 120, которая может быть полностью или частично прозрачной и обращенной к оператору) и обладать свойствами сенсорного экрана. В настоящем описании термин "планшетный компьютер" означает портативный компьютер, ноутбук или выполненный в форме плитки мобильный компьютер, имеющий сенсорный экран, который позволяет пользователю управлять компьютером с помощью стилуса, цифрового пера или пальца, вместо клавиатуры и манипулятора "мышь" или в дополнение к ним. К планшетным компьютерам относятся так называемые конвертируемые ноутбуки, которые имеют основной корпус с прикрепленной клавиатурой, и к которому прикреплен дисплей на одном шарнире, который называется "вертлюжная петля" или "поворотная петля". Этот шарнир позволяет поворачивать экран на 180 и укладывать его поверх клавиатуры, формируя плоскую поверхность, на которой можно писать.
При наличии стандартных портов ввода/вывода сканирующее устройство 100 позволяет использовать любой коммерчески доступный планшетный компьютер, а крышка 120 позволяет видеть дисплейное устройство 216, в то же время защищая этот планшетный компьютер. Сенсорный экран облегчает эксплуатацию сканирующего устройства 100. Сконфигурированный таким образом планшетный компьютер можно установить в шасси 102 для сбора данных и затем извлечь из шасси 102 для анализа данных и/или для загрузки данных в сеть. Планшетный компьютер не должен быть дорогим специализированным компьютером, специально разработанным для работы со сканирующим устройством 100. Он требует только соответствующего программного обеспечения.
Дополнительно, к вычислительному процессорному устройству 200 может быть присоединено с возможностью связи второе дисплейное устройство для облегчения контроля. Например, во время работы сканирующего устройства 100 оператор может надевать очки, обладающие свойствами дисплея. Очки могут быть беспроводными (т.е. осуществляющими связь с шасси, используя радиоволны небольшого радиуса действия, например, по спецификации Bluetooth™) или могут быть физически подключены к шасси проводом.
В иллюстративном варианте шасси 102 дополнительно может содержать держатели 119 для поддержки датчиков 118. Держатели 119 могут быть соединены с нижней поверхностью шасси 102 (т.е. с его основанием 104) и располагаться между нижней поверхностью основания 104 и датчиками 118. Альтернативно, держатели 119 могут быть прикреплены к боковой стенке 106 шасси и могут располагаться так, чтобы датчик 118 отходил вниз под нижнюю поверхность шасси 102. Дополнительно, держатели могут включать в себя подпружиненный механизм для прижимания датчиков к контролируемому объекту 109 для приложения усилия датчиков к контролируемому объекту 109. Держатели 119 позволяют снимать датчики 118 с шасси 102 и заменять другими датчиками 118. В результате, одно и то же шасси 102 можно использовать для выполнения различных форм металлургического неразрушающего контроля, просто заменив датчики 118 и любую необходимую прикладную программу в вычислительном процессорном устройстве 200.
Как описано выше, шасси 102 содержит крышку 120. Крышка 120 проходит поперек отверстия, образованного боковыми стенками 106 и основанием 104, и выполнена с возможностью перемещения между открытым положением (показанным на фиг. 2) и закрытым положением (показанным на фиг. 1). При открытом положении вычислительное процессорное устройство 200 можно вставлять или вынимать из отверстия, а при закрытом положении вычислительное процессорное устройство 200 стабильно закреплено в отверстии. В одном варианте одна сторона прозрачной крышки 120 содержит одну или более петель 122 для стабильного крепления шарнирной стороны прозрачной крышки 120 к одной из боковых стенок 106 шасси 102, что позволяет открывать и закрывать крышку. Предусмотрено также, что крышка может скользить между открытым и закрытым положениями, например, посредством пазов или каналов, выполненных в боковых стенках 106.
Крышка 120 может быть выполнена целиком из прозрачного материала, чтобы оператор мог видеть дисплей 216. Альтернативно, крышка 120 может быть частично прозрачной, например, содержать одно или более окон, позволяя оператору видеть дисплей 216.
Шасси 102 также может содержать колеса 108, расположенные по углам нижней поверхности шасси 102 (т.е. на основании 104), чтобы сканирующее устройство перемещалось по контролируемому объекту 19 во время контроля. Колеса 108 могут быть магнитными, чтобы крепить сканирующее устройство 100 к контролируемому объекту 109 во время контроля. В одном иллюстративном варианте шасси 102 содержит электродвигатель 110 для приведения в движение колес 108 и источник 116 питания (например, аккумулятор), который подает питание на электродвигатель 110. В альтернативном иллюстративном варианте оператор перемещает шасси 102 вручную и поэтому электродвигатель не нужен. Преимущественно портативность сканирующего устройства 100 увеличивается без добавленного веса электродвигателя 110.
Шасси 102 может дополнительно содержать по меньшей мере одну ручку 126, сформированную на шасси 102 (например, на одной или более боковых стенках 106 шасси 102). Ручки 126 позволяют оператору вручную направлять сканирующее устройство 100 на контролируемом объекте 109.
В иллюстративном варианте сканирующее устройство 100 может дополнительно содержать приемопередатчик 124, осуществляющий связь с вычислительным процессорным устройством 200. Приемопередатчик 124 посылает данные, полученные в результате операции контроля, и получает сообщения от удаленного источника, относящиеся к контролю. Приемопередатчик 124 поддерживает связь с удаленным источником по одной или более беспроводным сетям. Хотя приемопередатчик 124 показан на фиг. 2 установленным на шасси 102, предусматривается, что приемопередатчик 124 может быть встроен в вычислительное процессорное устройство 200. Например, приемопередатчик 124 может быть приемопередатчиком беспроводной сети по спецификации Wi-Fi.
Как описано выше, сканирующее устройство 100 является компактным и автономным устройством, в котором шасси 102 и вычислительное процессорное устройство 200 образуют единый узел, перемещающийся по контролируемому объекту. При такой конфигурации операцию контроля может проводить один оператор, одновременно наблюдая результаты на дисплее, установленном на сканирующем устройстве. В одном варианте вычислительное процессорное устройство 200 выполнено съемным с шасси 102, что позволяет вместо дорогих специализированных компьютеров использовать стандартные планшетные компьютеры. Кроме того, магнитные колеса, расположенные на сканирующем устройстве, в сочетании с компактной конструкцией предотвращают или уменьшают усталость, возникающую при манипулировании тяжелыми сканирующими устройствами. Кроме того, одно и то же шасси 102 можно использовать для проведения различных форм металлургического неразрушающего контроля, просто меняя датчики 118 и любые требуемые прикладные программные средства в вычислительном процессорном устройстве 200.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на различные иллюстративные варианты, специалистам понятно, что в него могут быть внесены различные изменения, и отдельные компоненты могут быть заменены на их эквиваленты, что не является выходом за пределы объема настоящего изобретения. Кроме того, для адаптации конкретной ситуации или материала под требования настоящего изобретения в него могут быть внесены многочисленные изменения, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. Поэтому настоящее изобретение не ограничивается описанным предпочтительным вариантом и включает все варианты, входящие в объем приложенной формулы.