Оптическая система для определения пространственного положения магистрального трубопровода



Оптическая система для определения пространственного положения магистрального трубопровода
Оптическая система для определения пространственного положения магистрального трубопровода

 


Владельцы патента RU 2476822:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМЭНЕРГОДИАГНОСТИКА" (RU)

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения пространственного положения магистральных трубопроводов (МТ) в опасных местах их прохождения, например при пересечении дорог и взаимных пересечениях. Заявленная оптическая система содержит n источников света, расположенных вдоль трубопровода с известным пространственным шагом и оптически согласованных с позиционно-чувствительным фотоприемником. Причем источники света различаются или по спектру излучения, или по поляризации излучения, или по интенсивности излучения (n=1, 2, …). Технический результат - упрощение интерпретации получаемых результатов измерений при большом количестве источников света, расположенных на МТ. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения пространственного положения магистральных трубопроводов (МТ) в наиболее опасных местах их прохождения, например местах пересечений МТ и местах их переходов через железные и автомобильные дороги.

Известна оптическая система аналогичного назначения, принятая за прототип, содержащая n источников света, расположенных вдоль трубопровода с известным пространственным шагом и оптически согласованных с позиционно-чувствительным фотоприемником / Патент Японии №9196637, кл. 601 В 11/26, 1997/.

Недостатком прототипа является сложность интерпретации получаемых результатов, когда количество n источников света велико.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является упрощение интерпретации получаемых результатов измерений при большом количестве источников света, расположенных на МТ.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной системе, содержащей n источников света, расположенных вдоль трубопровода с известным пространственным шагом и оптически согласованных с позиционно-чувствительным фотоприемником, источники света различаются или по спектру излучения, или по поляризации излучения, или по интенсивности излучения (n=1, 2, …).

В качестве источников света применяют источники видимого света.

В качестве источников света применяют источники инфракрасного света, имеющих максимум интенсивности спектрального излучения, лежащего в атмосферных окнах прозрачности 1,8; 2,1…2,4; 3,3…4,2; 4,5…5,1 и 8…13 мкм.

Источники света и позиционно-чувствительный приемник расположены в светонепрозрачном корпусе.

Оптическая система дополнительно содержит второй позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с источником света, при этом фоточувствительная поверхность второго фотоприемника ортогональна фоточувствительной поверхности первого фотоприемника.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема оптической системы; на фиг.2 - четыре положения следа светового луча на фоточувствительном слое позиционно-чувствительного фотоприемника (ПЧФ).

Оптическая система содержит источники 1 света, расположенные вдоль МТ 2 с известным пространственным шагом (на фиг.1 расположены четыре источника света вдоль продольной оси трубопровода. В общем случае их может быть n, где n=1, 2, …).

Имеется также ПЧФ 3, оптически согласованный через объектив 4 с источниками 1 света.

В качестве источников света могут быть применены светодиоды или использоваться маркеры, освещенные дополнительно введенным источником света (на фиг.1 не показан). В последнем случае источники света 1 будут выполнены в виде источников рассеянного света.

Источники света 1 различаются друг от друга или по спектру излучения, или по степени поляризации, или по интенсивности излучения. В противном случае при значительной величине n источников света 1 интерпретация результатов будет затруднена.

В качестве источников света 1 можно применить источники видимого или инфракрасного света. В последнем случае спектр излучения инфракрасного света должен лежать в атмосферных окнах, обладающих максимальным коэффициентом пропускания оптического излучения.

ПЧФ 3 может быть выполнен в виде матричного фотоприемника.

Система может дополнительно содержать второй ПЧФ (не показан), фоточувствительная поверхность которого ориентирована ортогонально плоскости фоточувствительной поверхности ПЧФ 3 для визирования изображений в плоскости X0Y.

Вся оптическая система может быть размещена в светонепрозрачном корпусе (не показан).

Оптическая система работает следующим образом.

При возникновении местных деформаций МТ 2 он будет подвергаться изгибам в направлении осей Y и Z и смещению вдоль оси X.

Источники 1 света, закрепленные на МТ 2, будут смещаться от своего первоначального положения в плоскостях Y0Z и X0Y.

Положения изображенных а, б, в, г (фиг.2) источников 1 света считываются на входах ПЧФ 3 с помощью компьютера (не показан), который выдает информацию о пространственных координатах всех источников 1 света, закрепленных на МТ 2 с заданным пространственным шагом вдоль оси X.

Пространственный шаг между источниками света 1 задается исходя из компромисса между максимальным пространственным разрешением смещений изображений а, б, в, г и возможностью распознавания изображений от различных источников 1 света на фоточувствительной поверхности ПЧФ 3.

Повысить пространственное разрешение смещения изображений а, б, в, г, различных источников 1 на фоточувствительной поверхности ПЧФ позволяет «разметка» различных источников 1 по спектру, поляризации и интенсивности света.

По пространственному положению различных точек МТ 2 компьютер оценивает степень деформации контролируемого участка трубопровода и его техническое состояние.

Светонепрозрачный корпус позволяет использовать оптическую систему в трассовых условиях при любой погоде, а также в подземном варианте.

1. Оптическая система для определения пространственного положения магистрального трубопровода, содержащая n источников света, расположенных вдоль трубопровода с известным пространственным шагом и оптически согласованных с позиционно-чувствительным фотоприемником, отличающаяся тем, что источники света различаются или по спектру излучения, или по поляризации излучения, или по интенсивности излучения (n=1, 2, …).

2. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников света применяют источники видимого света.

3. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников света применяют источники инфракрасного света, имеющие максимум интенсивности спектрального излучения, лежащий в атмосферных окнах прозрачности 1,8; 2,1…2,4; 3,3…4,2; 4,5…5,1 и 8…13 мкм.

4. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что источники света и позиционно-чувствительный приемник расположены в светонепрозрачном корпусе.

5. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с источником света, при этом фоточувствительная поверхность второго фотоприемника ортогональна фоточувствительной поверхности первого фотоприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и неметаллических изделий.

Изобретение относится к способам и устройствам для управления скважинными инструментами в зависимости от их глубины в буровой скважине. .

Изобретение относится к способу для соотнесенного с местоположением и точного по времени сканирования вращающегося тела, а также к соответствующему устройству. .

Изобретение относится к способам измерения параметров верхнего квазиоднородного слоя моря и наиболее эффективно может быть использовано для сбора информации и оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период.

Изобретение относится к измерительной технике, более конкретно к устройству измерения перемещений, имеющих большое значение в робототехнике, прецизионных механизмах при эксплуатации сооружений и металлоконструкций и т.д.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерений перемещения и деформации силоизмерительных элементов динамометров, а также при нормировании условий эксплуатации различных образцов металлоконструкций.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для контроля параметров зубчатых колес. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности несущих конструкций в процессе эксплуатации зданий и сооружений

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения деформаций и перемещений, и предназначено для измерения статических или плавно меняющихся перемещений. Цифровой многокомпонентный датчик перемещений, содержащий корпус, пишущий узел, чувствительный элемент с датчиками перемещений, включенными в электрическую схему, отличающийся тем, что упругий корпус датчика выполнен в виде моноблока из композитного материала путем навивки ленты из термопластичного материала с последующей полимеризацией слоев, с размещением в слоях его тензодатчиков деформаций, токопроводящих элементов и контактных групп, смонтированных в слоях корпуса, вышеуказанный моноблок корпуса имеет следующую структуру слоев, различающихся по выполняемым функциям в составе корпуса, считая снаружи внутрь, защитный слой, защищающий элементы датчика от воздействия внешней среды, выравнивающий толщину слой, содержащий отверстия и углубления под выступающие части последующего слоя, приборный слой, содержащий тензодатчики, токопроводящие элементы и контактные группы, опорный слой, воспринимающий нагрузку при написании рукописного текста, элемент передачи осевого давления пишущего узла выполнен в виде полого стержня с установленным в нем пишущим узлом и соединен торцом с чувствительным элементом, выполненным в виде упругой мембраны, защемленной в корпусе датчика, причем элемент передачи осевого перемещения пишущего узла выполнен в виде шарика, контактирующего с пьезоэлементом, в качестве которого использован пьезоэлемент прямого эффекта перемещений, причем ось чувствительности пьезоэлемента совпадает с продольной осью датчика. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет избирательного, по всем направлениям, пространства, измерения статических или плавно меняющихся перемещений с их последующей оцифровкой, в частности создание малогабаритного устройства в виде пишущей ручки; снятие характеристики перемещения пишущего узла при написании рукописного текста для последующей статистической обработки; получение большей надежности, так как в монолитном многослойном корпусе датчики защищены от неблагоприятных условий внешней среды, кроме этого, при изготовлении корпуса в его слоях может быть размещено избыточное количество датчиков, которые при необходимости могут быть перестроены. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Адаптивный датчик идентификации и контроля положения четырех видов изделий содержит чувствительную поверхность, бесконтактный датчик идентификации четырех (нагретого металлического, нагретого неметаллического, ненагретого неметаллического, ненагретого металлического) видов изделий, логический элемент ИЛИ-НЕ, восемь логических элементов И, блок установки в исходное состояние, двоичный счетчик электрических импульсов, первый, второй, третий и четвертый блоки индикации, тактовый генератор с их соответствующими электрическими связями. Точка соединения выходов седьмого, шестого, пятого, логических элементов И и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика. Выходы третьего, второго, первого логических элементов И и третий выход двоичного счетчика электрических импульсов являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым выходами адаптивного датчика. При перемещении относительно чувствительной поверхности одного или другого, или третьего, или четвертого вида изделия на первом выходе отрабатываются потенциальные информационные сигналы контроля положения этих изделий с уровнями логической ″1″. При этом на втором, третьем, четвертом и пятом выходах формируется четырехразрядный двоичный цифровой код, значения 1000, 0100 0010 и 0001 которого являются кодами идентификации соответственно одного или другого, или третьего, или четвертого вида контролируемого изделия. Информационные сигналы об идентификации одного, другого, третьего, четвертого видов контролируемых изделий в виде визуальных сигналов снимаются соответственно с первого, второго, третьего, четвертого блоков индикации. Адаптивный датчик обеспечивает автоматический контроль изделий без механического контакта с ними и автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля рельефа и поверхностных свойств образцов с помощью склерометров, и может быть использовано для оценки изменения свойств поверхности вдоль пути сканирования. Для этого осуществляют сканирование контролируемой поверхности более одного раза с разной степенью сближения зонда с контролируемой поверхностью с одновременным получением данных о пространственных и силовых параметрах сканирования и определяют по ним параметры образца, характеризующие рельеф и/или свойства поверхности образца, степень воздействия зонда на поверхность или поверхностные слои образца, а также величину остаточной деформации определяют по разности полученных значений пространственных и силовых параметров. При этом первое сканирование производят с нагрузкой на зонд, не вызывающей пластическую деформацию поверхности и оценивают вертикальные перемещения зонда в процессе сканирования, на основе которых строят профилограмму контролируемой поверхности и определяют параметры ее шероховатости, затем возвращают зонд в исходное положение, внедряют зонд в поверхностный слой на необходимую глубину, отражающую объемные свойства поверхностного слоя, за счет приложения постоянной нормальной нагрузки и производят второе сканирование и оценивают вертикальные перемещения зонда, на основании которых строят кривую опорной поверхности и оценивают ее характеристики, а также определяют распределение твердости поверхностного слоя вдоль пути сканирования. Технический результат - расширение функциональных возможностей оценки характеристик поверхностных слоев и получения более корректных данных, отражающих объемные свойства поверхностных слоев. 2 ил.

Изобретение относится к области мониторинга технического состояния оборудования для нефти и газа и может быть использовано при контроле за нарастанием парафина на внутренней стенке трубопровода. Настоящее изобретение предусматривает способ измерения толщины отложений материала на внутренней стенке структуры, пропускающей поток углеводородного флюида. Способ содержит этап, на котором применяют первый тепловой импульс или непрерывный нагрев к, по меньшей мере, одной первой секции структуры для удаления отложений на внутренней стенке первой секции структуры. Применяют второй тепловой импульс к первой секции структуры и к, по меньшей мере, одной второй секции структуры. Первая и вторая секции разнесены друг от друга, причем тепловой импульс не ослабляет никакие отложения материала во второй секции. Измеряют температуру стенки структуры или флюида в течение второго теплового импульса на первой и второй секциях. Определяют толщину отложений материала на внутренней стенке структуры на второй секции на основании измеренных температур. Настоящее изобретение также относится к соответствующему устройству, реализующему указанный способ измерения толщины отложений, и способу удаления последних со стенок трубопровода. Технический результат - повышение точности определения толщины отложений на внутренней стенке трубопровода. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области метрологии и предназначено для контроля положения и идентификации изделий. Адаптивный датчик содержит чувствительный элемент, образованный индуктивным чувствительным элементом, емкостным чувствительным элементом и двумя инфракрасными фотоприемниками, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй блоки индикации, первый и второй диоды, точка соединения выводов катодов которых и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика, счетный триггер, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами адаптивного датчика. При перемещении нагретых неметаллических или ненагретых неметаллических изделий относительно чувствительного элемента адаптивного датчика на его выходах формируются потенциальные информационные сигналы напряжения, несущие информацию о положении и типе контролируемых изделий. Визуальные сигналы контроля положения и идентификации этих изделий снимаются с соответствующих блоков индикации. Адаптивный датчик обеспечивает автоматический контроль изделий без механического контакта с ними и автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий. Адаптивный датчик идентификации и контроля положения изделий повышенной надежности содержит чувствительную поверхность, датчик контроля двух видов изделий, первый (основной), второй, третий и четвертый (дублирующий) выходы, логический элемент ИЛИ, логический элемент ИЛИ-НЕ, четыре логических элемента И, два резистора, транзистор р-n-р-типа, пороговый элемент, счетный триггер, первый, второй и третий блоки индикации, генератор электрических колебаний с их соответствующими электрическими связями. При перемещении относительно чувствительной поверхности одного (например, нагретого металлического) или другого (например, ненагретого неметаллического) вида контролируемого изделия происходит формирование потенциальных сигналов контроля положения этих изделий с уровнями логической «1» на первом выходе, когда на нем отсутствует короткое замыкание, или на четвертом выходе, когда на первом выходе имеет место короткое замыкание. При этом на втором и третьем выходах формируется двухразрядный двоичный цифровой код, значения 10 и 01 которого являются кодами идентификации соответственно одного или другого вида контролируемого изделия. Адаптивный датчик обеспечивает автоматический контроль одного или другого вида изделия без механического контакта с ними и автоматическую адаптацию его к конкретному виду контролируемого изделия. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей с повышением надежности работы и улучшением эксплуатационных характеристик. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к лазерной интерферометрии. При реализации способа формируют когерентный световой поток и движущуюся периодическую структуру в прозрачной среде, расположенной в плоскости смещений. Световой поток направляют на прозрачную среду с движущейся периодической структурой под заданным углом, выбираемым из условия дифракции, с помощью ненулевого дифракционного порядка, сформированного движущейся периодической структурой. Создают измерительный поток, формируют опорный поток так, чтобы алгебраическая разность частот опорного и измерительного потоков, совмещенных в плоскости движения периодической структуры, была пропорциональна частоте периодической структуры, и пространственно совмещают опорный и измерительный потоки. Затем преобразуют интерферирующие потоки в электрический сигнал, а периодическую структуру охватывают обратной связью с временной задержкой. При этом световой поток и движущуюся периодическую структуру в прозрачной среде формируют в синхронном импульсном режиме, изменяют параметры синхронизации импульсного режима за счет управления временной задержкой в обратной связи и компенсируют изменения фазы электрического сигнала, возникающие из-за смещений, а о смещении по оси, связанной с направлением движения периодической структуры, судят по изменению временной задержки. Технический результат - повышение точности измерений перемещений объекта, расширение функциональных возможностей, повышение разрешающей способности. 3 ил.
Изобретение относится к способу изготовления сенсора для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР), который представляет собой стеклянный капилляр, на внутреннюю сторону которого нанесены наночастицы серебра. Наночастицы серебра получаются и прикрепляются к поверхности стекла с помощью реакции восстановления ионов серебра алкиламинами. Стеклянные капилляры промывают моющим раствором для оптики, дистиллированной водой при перемешивании ультразвуком, абсолютным этанолом и сушат на воздухе, помещают в тефлоновый стакан с реакционной смесью 1 ммоль/л AgNO3 и 1 ммоль/л алкиламина в этаноле, реакционную смесь нагревают при 45-50°С в течение 40 мин при интенсивном перемешивании вдоль оси капилляров. После реакции восстановления капилляры промывают этанолом и очищают с внешней стороны. Изобретение позволяет получить сенсор спектров ГКР с высоким разрешением. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения профиля поверхностей низкомодульных вязкоупругих листовых материалов легкой промышленности, а именно искусственных и натуральных кож и прочего. Устройство для определения профиля материалов в деформированном состоянии, содержащее основание, отсчетный узел, базирующий элемент, установленный с возможностью поворота вокруг своей оси, отличающийся тем, что базирующий элемент выполнен в виде полуцилиндра с полым полуконусом и двумя ограничительными пластинами для крепления образца; устройство содержит дополнительный отсчетный узел, закрепленный на полуцилиндре, для определения радиуса изгиба исследуемого образца, расположенный параллельно направляющей полуконуса, при этом основной отсчетный узел выполнен комбинированным, с возможностью перемещения вдоль оси вращения базирующего элемента и содержит тензометрический датчик перемещений и цифровой оптический микроскоп. Устройство дает возможность изучать скрытые дефекты натуральной кожи и искусственных материалов, определять изменение рельефа материала при деформации изгиба. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх