[发明专利]用于管道的3D探测的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测管道的三维形状的装置以及方法，其中，该装置包括用于管道的保持结构以及用于探测管道形状的器件。该方法相应包括以下步骤：保持管道以及探测管道形状。

背景技术

通常管道或者借助于穿孔工艺(Lochdornprozess)和后置的(nachgeschalteten)轧制工艺由金属块来无缝地制造或者通过焊接预先成型成呈期望的形状的板件来制造。在此尤其在将这样的管道使用为用于输送在很高的压力下的液态的和气态的介质的管路元件时将特别重视管道的质量和形状精度。

质量要求不仅包括在整个管道长度上的表面品质以及与预先确定的壁厚度的最小可能的偏差，而且包括整个管道的三维形状以及管道截面的二维轮廓的多个部位。

首先，在管路管道(其被铺设在海底上并且因此在使用地处不仅遭受需要的内部压力，而且遭受很高的外部压力)处对管道在其总的长度上的形状存在特别高的要求。与管道截面的期望的圆度的已经很小的偏差(即所谓的椭圆度)可导致管道的局部的压痕(Eindrückung)或者在两个管道彼此焊接时引起困难。

因此管道制造者通常必须确保管道在其总的长度上的圆度(因此即使远离管道端部)处于所要求的公差之内。因此为了确定管道轮廓，通常在管道端部的区域中使用机械的测量元件，如游标卡尺或者测量夹钳(Messzange)。然后通常在整个管道长度上在一至三个预先确定的测量点处探测管道的直径，以便可因此得出整个管道的圆度或者椭圆度的结论。

然而借此几乎不可以或者仅可非常昂贵地确定管道在其长度上的总的形状。此外在进行这样的测量时，管道或者在仓库(Lager)中或者在输送辊道上搁置于在位置和取向方面未限定的受限的数量的支架上，从而由于管道的自重不仅管道在其长度上的弯曲而且管道的轮廓的变形对相应的测量施加了不可忽略的影响。

因此对用于确定这样的管道的管道形状和管道轮廓的迄今尚未存在的标准化的测量方法存在需要。同样存在可最大程度地自动化地且优选还标准化地实施对于质量确定和质量保障所需要的测量的需求。

发明内容

因此本发明的目的在于提供这样的装置以及方法，即借助于其能够可再现地且在没有由于环境影响造成的防碍的情况下优选自动化地执行管道在其总的长度上的三维形状。

在根据本发明的意义中，该目的借助于包括权利要求1的特征的装置以及包括权利要求10的特征的方法来解决。相应地，在从属权利要求中限定了本发明的有利的设计形式。

在根据本发明的意义中提供了一种保持结构，其具有用于从内部支撑管道的至少一个支架，由此可避免与取决于情形的环境影响，如测量的地点(其应在辊道上或者在仓库中)。在根据本发明的意义中，无接触地进行管道形状的探测，其中，管道和对此用于无接触地探测管道形状的必要的器件布置成可在管道的总的长度上相对彼此运动。

一方面管道与另一方面用于探测管道形状的器件相对彼此的可运动性可包括探测器件在静止的管道上的运动、管道相对于固定地布置的探测器件的运动以及两个装置构件彼此的运动。然而一种实施形式是优选的，在其中，用于探测管道形状的器件在仅静止位于保持结构上的管道的总的长度上进行，以便因此阻止仅由于管道的运动而造成的对管道形状的探测的所有的影响。

根据本发明的方法相应地包括这样的步骤：从内部保持管道以及借助于合适的器件在管道的总的长度上无接触地探测管道形状，其中在此对于探测过程来说，使一方面管道与另一方面用于探测管道形状的器件相对彼此在管道的总的长度上运动。

因此，首次提供用于探测整个管道的三维形状的能够标准化的方法，该方法可在不用考虑必然性即地点的影响的情况下提供可完全再现且可校验的结果。

为了标准化地探测管道的三维形状，仅必须确定用于支撑管道的支架的数量以及相应的支架在内部在管道内壁处的位置，如有可能还将确定管道的一个或多个焊缝相对于一个或多个支架的相应的位置以及支承面。基于这样的事实，即仅从内部支承管道可首次实现在管道的总的长度上探测管道的总的三维形状。如有可能，还可在同一工作步骤(但对此备选地也结合另外的测量方法)中同样测量管道端部(其通常必须具有预先限定的形状以用于引入连接焊缝)的形状。

因此在根据本发明的意义中能在不必以离散的步骤在管道长度上实施大量的测量操作的情况下实现探测管道的完整的三维形状。