测量和检查管材的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了有效并精确检查管材的方法和系统。使用激光或其它光测量系统获得管材沿整个长度的内径和外径测量值。可识别出管材的离散截面。对于每个截面，获得所述离散截面的外表面的外径的至少一个测量值和所述离散截面的内表面的内径的至少一个测量值。另外，获得所述管材的每个离散截面的几何中心坐标。记录界定与每个离散截面的纵向位置相关联的所述外表面、内表面和几何中心的测量值。

Method and System for Measuring and Inspecting Pipes

The invention discloses a method and system for effectively and accurately inspecting pipes. Laser or other optical measurement systems are used to obtain the measurement values of the inner and outer diameters of pipes along the whole length. Discrete section of pipe can be identified. For each section, at least one measurement value of the outer diameter of the outer surface of the discrete section and at least one measurement value of the inner diameter of the inner surface of the discrete section are obtained. In addition, the geometric center coordinates of each discrete section of the pipe are obtained. Record and define measurements of the outer surface, the inner surface and the geometric center associated with the longitudinal position of each discrete section.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量和检查管材的方法和系统相关申请的交叉引用本申请案主张2016年7月12日申请的标题为“评估管材的方法和系统(METHODSANDSYSTEMSFORASSESSINGTUBULARGOODS)”的美国临时申请案第62/361,190号的益处，其内容以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
在数据的每个圆周平面与其纵向位置之间保持关联的数据库阵列中的管材的全长和圆周尺寸测量和数字结果的存储表示管材检查系统中的现有技术水平。所述系统的目标是使用数据来重构管材的虚拟三维表示，包括沿其长度的离轴偏差。针对这个目标的典型目前先进技术管材检查系统当前使用超声波测试(UT)部件来测量壁厚尺寸，以及使用激光或发光设备来测量相关联的外径。然而，那些当前的系统不能捕获与管材的基线纵向笔直性的离轴偏差。所述壁厚的数据阵列和相关联的外径测量值产生管或其它管材在离散纵向位置的短(通常为二分之一英寸)截面的伪(虚拟)三维表示。每个相邻环截面的特征在于其自身的独立、离散的三维数据组，并且相邻离散截面之间唯一的相对量度为其之间的纵向距离。当这种类型的数据以图形方式显示时，在所有离散的环截面连接的情况下，产生管材的完全直的三维表示。换句话说，离散环截面的几何中心线自身沿纵向z轴线对齐，并且在横向x-y平面内不径向偏离。然而，所制造的管从不是完全直的，并且具有在横向x-y平面内径向偏移的截面。当测量和以图形方式显示所制造的管的每个截面的几何中心时，通常观察到离轴钩(端部区域偏差)、扫掠(全长弓形)和螺旋不笔直的图案。目前使用的管材尺寸测量系统没有解决产生所制造管的真实三维表示所需的离轴相关数据，其呈现出复杂的离轴笔直性缺陷。举例来说，为了捕获壁厚和相关联的外径尺寸，检查管的成本是几个因素的函数，包括测量设备的成本、用于存储和处理每个管生成的数据阵列的系统的成本、完成整个检查过程所需的时间、操作系统所需的人力和训练以及维护测量系统和数据存储和处理系统的成本。用于检查少量管的典型零售价格在每个石油专用管套接头$900到$1,200范围内。大量零售价格是大约每个接头$300。在维护方面，具有大的变换器阵列的超声波检查设施通常用于测量石油专用管材，其显著增加维护成本。检查成本可显著增加管材的成本。在石油钻探工业中，机械、多臂、蜘蛛状装置用于物理上测量和录入管材沿其整个长度的内径。在其它工业，例如防御工业中，激光测量系统用于测量管状炮筒沿其整个长度的内径。这些系统中的每一者比全长超声波壁测量系统便宜的多，并且可在一部分时间内完成全长检查。然而，每个所述系统不能够解决传统系统的缺点，所述传统系统不能捕获与真实笔直性的基线的离轴偏差，或者在一些情况下不能捕获其它剩余的管尺寸。附图说明根据本公开的各种非限制性实施例的某些特征在随附实例中精确地阐述。然而，就操作的组织和方法以及其优点而言，各种实施例可以通过结合如下附图参照以下描述来达到更佳理解：图1为根据至少一个根据本公开的实施例的检查系统的方块图；图2说明使用激光或其它发光装置对外径和离轴尺寸进行检查的管结构并且描绘直壁测量的点；图3说明使用激光或其它发光装置对外径和离轴尺寸进行检查的管结构并且使用单个跟踪UT装置描绘壁厚的测量值；图4说明使用连接到安放在枪上的旋转电机上的激光或其它发光装置对内径进行检查的管结构；图5说明使用连接到安放在电动吊运车上的旋转电机上的激光或其它发光装置对内径进行检查的管结构；图6说明使用图2和图4中示出的组合检查单元对外径和内径进行检查的管结构。图7说明根据至少一个根据本公开的非限制性实施例的管结构和其相应离散截面；并且图8说明图7中所示的离散截面中的一者。具体实施方式阐述许多具体细节以提供如说明书中所描述和在附图中所说明的某些实施例的全部结构、功能、制造和使用的透彻理解。尚未详细描述众所周知的操作、组件和元件以免混淆说明书中所描述的实施例。读者将理解，本文中描述和说明的实施例是非限制性实例，并且因此可了解，本文中公开的具体结构和功能性细节可为代表性和说明性的。在不脱离实例的范围的情况下可对其作出变化和改变。术语“包含(comprise)”(以及包含的任何形式，例如“包含(comprises)”和“包含(comprising)”)、“具有(have)”(以及具有的任何形式，例如“具有(has)”和“具有(having)”)、“包括(include)”(以及包括的任何形式，例如“包括(includes)”和“包括(including)”)以及“含有(contain)”(以及含有的任何形式，例如“含有(contains)”和“含有(containing)”)是开放式连系动词。因此，“包含(comprises)”、“具有”、“包括(includes)”或“含有”一或多个要素的系统、装置或设备拥有那一或多个要素，但不限于仅拥有那一或多个要素。同样，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一或多个特征的系统、装置或设备的要素拥有那一或多个特征，但不限于仅拥有那一或多个特征。本文中公开用于有效检查管材的各种非限制性方法和系统。在至少一个方面，管材沿管材的整个长度和圆周的壁厚测量值通过计算获得，所述计算涉及外径和内径尺寸，其通过激光或其它光测量系统测量。可识别出管材的离散环形截面。对于每个所述离散截面，获得所述离散截面的外表面的外径的至少一个测量值和所述离散截面的内表面的内径的至少一个测量值。另外，获得所述管材的每个离散截面的几何中心坐标。记录界定与每个离散截面的纵向位置相关联的所述外表面、内表面和几何中心的测量值。外径和内径的和相关联的几何中心每个测量值可表示三维空间中管材的总相应直径和几何中心的一小部分。可利用多个所述测量形成管材的虚拟三维形式，包括笔直性异常，无论是性质上纵向的或螺旋的。在至少一个方面，管材的离散截面的外径、内径和/或几何中心可在视觉上表示或显示以使得可易于检测受关注的异常，例如包括笔直性异常。在一个实例中，可以图形方式表示离散截面的外径、内径和/或几何中心。在一个实例中，不同阴影或色彩可表示离散截面的外径、内径和/或几何中心的不同数值。举例来说，较暗的阴影可表示较大的内径，并且较浅的阴影可表示较小的内径。在至少一个可能的方面，可处理所记录的管材的离散截面的外径、内径和/或几何中心的数值以获得管材沿其长度的虚拟壁厚，和/或预测应力源对管材的作用，例如当管材在使用时可能遇到的应力源。在至少一个方面，本公开涉及管材的非破坏性测量。举例来说，在至少一个方面，通过使用激光或其它光测量设备，非破坏性方法和系统用于测定钢管或其它管材的外部直径、内径、几何中心和/或壁厚。在至少一个方面，本公开涉及一种收集、存储、显示和另外利用来源于激光或其它光测量系统的信息的改善的方法以捕获管材的尺寸数据和计算以及存储管材的壁厚数据。在至少一个方面，本公开涉及使用激光或其它光测量系统以获得表示与关于每个小的离散截面的三维位置数据相关联的管外表面和内表面的小的离散截面的递增数据，以使得管的或实质上管的结构或其部分的壁可以经显示、成像、检验和/或在模拟/比较程序中用作三维对象。在各种情况下，用于产生管或至少实质上管的结构或其区域的虚拟三维轮廓的方法包括在沿管结构的预定长度的离散位置处选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检查管材的方法，所述方法包含：选择所述管材的横截面，所述横截面横向于延伸穿过所述管材的纵轴；将至少一个测量设备纵向定位在相对于所述横截面的一个位置处；当所述测量设备处于所述位置时，确定所述测量设备沿所述管材的所述纵轴的纵向位置；当所述测量设备处于所述位置时，确定所述测量设备围绕所述横截面的圆周的圆周位置；在围绕所述管材的所述横截面的所述圆周的离散位置中选择直径截面；经由所述至少一个测量装置测量围绕所述横截面的圆周的所述直径截面中的每一者处的外径和内径；确定所述横截面的几何中心；以及在与所述纵轴正交的所述管材的多个其它截面处重复上文列举的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 US 62/361,1901.一种检查管材的方法，所述方法包含：选择所述管材的横截面，所述横截面横向于延伸穿过所述管材的纵轴；将至少一个测量设备纵向定位在相对于所述横截面的一个位置处；当所述测量设备处于所述位置时，确定所述测量设备沿所述管材的所述纵轴的纵向位置；当所述测量设备处于所述位置时，确定所述测量设备围绕所述横截面的圆周的圆周位置；在围绕所述管材的所述横截面的所述圆周的离散位置中选择直径截面；经由所述至少一个测量装置测量围绕所述横截面的圆周的所述直径截面中的每一者处的外径和内径；确定所述横截面的几何中心；以及在与所述纵轴正交的所述管材的多个其它截面处重复上文列举的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量装置包含激光测量装置。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量装置包含光测量装置。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含存储所述横截面的所述外径、所述内径和所述几何中心的数字记录的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述数字记录包含：经配置以界定所述管材的外表面的第一数字记录；和经配置以界定所述管材的内表面的第二数字记录。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包含将所述管材的所述外表面和所述内表面相关联以计算所述管材在三维空间中的壁的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包含以下步骤：测量初始截面的外表面几何中心点与所述初始截面的内表面几何中心点的相对位置和距离；和测量最后截面的外表面几何中心点与所述最后截面的内表面几何中心点的相对位置和距离。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包含使用至少一些所述数字记录来计算应力源对所计算的所述管材的壁的作用的步骤。9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含使用至少一些所述数字记录来建构所述管材的虚拟三维形式的步骤。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述直径截面的所述离散位置围绕所述圆周相等地间隔开。11.一种检查管材的系统，所述系统包含：包含至少一个外部测量装置的外部单元；包含至少一个内部测量装置的内部单元；和耦接到所述外部单元和所述内部单元上的控制电路，其中所述控制电路经配置以执行以下步骤：选择所述管材的横截面，所述横截面横切延伸穿过所述管材的纵轴；将所述外部单元纵向定位在所述横截面外部的第一位置处；当所述外部单元处于所述第一位置时，确定所述外部单元沿所述管材的所述纵轴的纵向位置；当所述外部单元处于所述第一位置时，确定所述外部单元围绕所述横截面的圆周的圆周位置；将所述内部单元纵向定位在所述横截面内部的第二位置处；当所述内部单元处于所述第二位置时，确定所述内部单元沿所述管材的所述纵轴的纵向位置；当所述内部单元处于所述第二位置时，确定所述内部单元围绕所述横截面的所述圆周的圆周位置；在围绕所述管材的所述横截面的所述圆周的离散位置中选择直径截面；经由所述至少一个测量装置测量围绕所述横截面的所述圆周的所述直径截面中的每一者处的外径和内径；确定所述横截面的几何中心；以及在与所述纵轴正交的所述管材的多个其它截面处重复上文列举的步骤。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述外部单元包含激光测量装置。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述内部单元包含激光测量装置。14.根据权利要求11所述的系统，其中所述外部单元包含光测量装置。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述内部单元包含光测量装置。16.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制电路包含存储器，并且其中所述控制电路经配置以将所述横截面的所述外径、所述内径和所述几何中心的数字记录存储在所述存储器中。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述数字记录包含：经配置以界定所述管材的外表面的第一数字记录；和经配置以界定所述管材的内表面的第二数字记录。18.根据权利要求17所述的系统，其进一步包含将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·W·穆尔，
申请(专利权)人：美国钢管产品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US