专利名称：海船上的金属退化评估系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到用来检查和评估船上的金属退化的一种系统和装置，特别是采用佩戴式计算机的一种新型检查系统。
现有的检查/测量方法是由检查员在船上获得数据，但是必须将信息从手持设备传送给一台更强大的计算机来下载，然后与存储的数据库相比较并且进行分析。这种工作耗费时间，在多数情况下，当实际确定船体状态时，正常运行的船很可能正在航行途中。显而易见，如果分析的结果发现有重大问题，船就可能有危险。在发现问题时，毫无办法的反应是只能让船继续航行。这种决定有可能是致命的，因为船若是在这种情况下遇到坏天气就可能因船体强度退化而沉没。
在国际和其它航运业中，确保船在海洋中安全使用是极为重要的，并且为尽量减少因船舶腐蚀和故障所造成的危险状态而设置了一套程序。因为海水有高度腐蚀性，所以船的钢板厚度对安全运行极为重要。
为确定铜板厚度有几种公知的测量方法；有些方法包括破坏性试验，也有一些采用非破坏性测试方法，以下简称为“NDT”。在Det NorskeVeritas，Region Norway/RN010，Veritasveien 1，N-1322 HovikNorway(以下简称为“Veritas”)出版的一本名为“共振厚度测量(Resonance Thickness Measurement)”的手册中描述了这样一些方法。
采用射线照相术(X-射线)或是超声波来测量商船以评估其结构状态。此类超声波测试仪的领先制造商是Krautkramer，它的地址是工业园路50号，Lewistown，PA 17044。其结果要和一个已知的数据库相比较来确定金属退化。这可以对船体和船体结构的内部零件作出确定。如果退化超过了预定限度，就需要采取适当的行动。采取行动和执行维修决定的时间可能需要几天甚至几个星期，在这一段时间内，船要带着可能有危险的缺陷继续航行。不仅是物理检查需要很多时间，将这些读数送到一台不在现场的计算机以便与一组标准相比较也需要很多时间。已知的数据库往往被装在计算机中使用，允许使用该计算机的时间以及计算机和检查现场之间的实际距离也会使维修周期延长到一种无法接受的时间。一种能够随时在现场检查和分析的系统对这一工业领域是极为重要的。
在说明书和权利要求书中通篇采用的术语“金属探伤”的意思包括了上述Veritas文献中所记载的所有金属检查方法和装置以及其它适用的检查系统。在这种金属检查中最常用的NDT设备(非破坏性测试设备)是超声波或者射线照相设备，包括Veritas的那些设备。按照Veritas中所述什么是共振厚度测量(RTM)？1.共振方法是一种公知的原理，但是直到最近一直没有进入市场是因为缺少发射机和计算技术。与传统的超声波检查不同，共振方法能够在严重侵蚀的表面上获得精确的厚度。
什么是RTM探针？2.按照共振技术在被侵蚀的钢铁表面上完成可靠并有效的厚度测量的一种新型工具。
3.现有测量范围是3-30mm，精度+/-0.1mm。
4.这种工具可以在空气和流体中使用。如果在空气中使用，不需要耦合剂凝胶。
5.测量的‘足迹’的意思(强度厚度)大约是60mm直径。
6. 50,000个读数连同任选的20个字符数字标记的自动数据记录。
7.RTM方法不能用于裂缝检测或薄层检查。
8.不需要除去锈蚀(侵蚀产物)或涂层。
什么是湿法表面船体扫描仪(WSHS)？9.WSHS由安装在托架(ROV)上的若干RTM传感器构成，用来扫描船体的潮湿表面。
10.由于先进的工艺，建议的扫描速度可达到1m/s，能够保证更经济地检查。
11.如果配合着特制的高精度导航系统SWAPS，来自被扫描区域的数据可以数字式地被直接送入一个3D产品模型，例如DNYNauticus数据库。所有数据都能在线处理，在完成扫描时就能获得报告结果。
技术概要·ROV单位重量大约50kg·系统总重量150kg·尺寸1.06m×1.25m×0.38m·覆盖100％潮湿表面，检测速度为1m2/s·测量范围100％扫描区域·测量精度+/-0.1mm·测量输出平均强度厚度，与后壁凹陷无关因为船的检查需要在船的周围爬上爬下并且用人工调遣测量设备，所以非常希望能提供一种不用手的系统，其中用户无需动手来执行必要的分析。迄今为止还没有这样一种不用动手的诊断。
本发明的另一个目的是为了在现场确定金属退化而提供一种不用动手的系统和装置。
本发明的再一个目的是提供一种时间效率更高的系统，用来确定船体或其它金属容器结构上的金属退化。
本发明的又一个目的是提供一种经济并有效的方法，用来改进现有技术中使用的金属退化确定方法。
本发明的上述及其它目的是由这样一种系统和装置来实现的，其中用户将金属诊断设备和不用动手启动的佩戴式计算机一起携带。利用NDT金属探伤设备和佩戴式PC的组合，能够便于决策者在现场获得信息并及时采取正确的行动。通过超声波测试设备与佩戴式计算机的组合，在检查时可以在船的甲板上完成所有数据处理。即时可供使用的数据能够将发生灾难的概率减少到几乎为零。船主/操作人员可以进行及时和必要的维修，因此，船就能安全地继续其正常航行。组合技术的进一步优点在于船员能够在航行途中按规则检查和监视船体的状态，这样就能更加细致地计划和编制维修和/或进干船坞的时间表。
能够连接到佩戴式PC上的超声波测试仪(或是金属探伤)是Krautkramer制造的一种测试仪，它的地址是工业园路50号，Lewistown，PA 17044。检察员获得的读数可以直接输入功能完善的佩戴式PC中和已知的数据库相比较。这样就能在现场即刻提供有用的结果，以便在船带着危险的缺陷启航之前作出决定。这样能防止伤亡并挽救生命，且避免了船和货物的损失。如上所述，测试设备或是金属探伤可以采用超声波或射线照相术。测试程序可以直接装入佩戴式计算机，因此仅仅需要由佩戴式PC直接提供一个测试传感器。佩戴式PC装有专用的程序和待测船只的原始数据。在输入数据时，程序会以如下方式处理这些数据，即按照公式等将新输入的数据和原始数据相比较，并且马上将结果提供给决策者。这种方法可以在任何形式的维护检查过程中应用于管线(油/气/水)以及钢铁结构。在测试现场使用佩戴式计算机能够马上提供为采取行动所需的信息。这一点与建筑行业、高速公路和桥梁的建设阶段也是相关的，在这些场合必须用NDT检查焊接缺陷。这种方法能够为现场决策提供即时的数据处理和结果。值得注意的是目前的测试设备没有足够的存储器或能力来处理当前的读数和应付大量存在的数据库及比较程序。另外，必须要空出手来将测试仪放在被测表面上。人不可能拿着便携式电脑进行测试，而手掌也不能操纵从测试到结果的全过程。当空出手来攀登、抓牢并获取读数时，还需要为检测过程增加一定的安全度。本发明的系统所具有的优点包括1.精确的读数和结果。
2.结果的永久电子记录，包括每个测量点的时标。
3.在现场用计算机处理信息，即时提供分析结果。
4.由于可以不用动手，所以执行测量的检察员是安全的。
5.能够比以往更快地获得有效信息，只需要很少的资源就能实现全面检查。成本低，因为只需要少数检察员和很短的时间。
6.连续的监视，船员可以在航行途中连续监视船体和结构状态。这样就能早期检测到问题以便根据需要提前作出计划和维修的时间表。这样就能缩短由于计划外但是需要维修而造成的停工期。船不能按时启航会造成货物的损失，而计划外的停工期也要付出昂贵的代价。
7.降低保险费用，如果船级协会和保险公司对船体状态采纳这种连续监视和分析技术，它们一定会奖励那些保持良好记录的船，并且通过它们的电子文件来随时示范船体强度。
8.如果在船启航之前就知道船体状态，则在现场进行降低Casualty-Early风险的分析就能够减少由于船体缺陷所带来的伤亡风险。而目前的情况是在船启航的同时在岸上分析船的检查结果。
9.通过预见、分析和纠正问题来节省潜在的责任和海上避险的费用。海上灾难要付出沉重的代价。当船在海上遇险时总会可能有船只、货物和人命的损失。当船只溢出油或化学品时会导致严重的环境破坏，由此产生的溢出物质会带来无法估量的费用和名誉损失。
10.便于使用，这种组合的测试仪对用户很方便。操作人员只需要很短的学习时间。可以提供训练。
11.多功能，组合设备可以用于船体和内部结构的厚度测量，并且可以用于管道和压力容器。通过辅助的训练还可以用于任何金属焊接的裂缝检测。
和本发明的金属探伤设备配合使用的小型齐备的佩戴式计算机是在(Newman等人的)美国专利U.S.5,305,244和U.S.5,844,824中公开的佩戴式计算机。在U.S.5,305,244中提供了一种小型齐备的便携式计算装置，它完全由用户支撑以便不用动手地进行检索，并且能为用户显示信息。这种计算装置包括一个和处理器相互通信的话音识别模块，用来从用户接收话音指令、将接收的话音指令转换成电信号、识别转换的电信号、并且将识别出的电信号传送给处理器进行处理，所述话音识别模块携带在用户身上。该计算装置还包括一个和处理器相互通信的显示器，用来从处理器接收信息并且为用户显示接收到的信息，显示器携带在用户身上，因此用户可以仅仅通过话音指令操作计算装置而不用动手的方式显示信息。
U.S.5,844,824中公开的佩戴式计算机是一种小型齐备的便携式计算装置，其至少有一部分完全由用户支撑以便用于不动手地检索和为用户显示信息。该计算装置包括一个外壳，外壳上可以有固定装置，用来可拆卸地将外壳固定在用户身上以便由用户来支撑。或者可以将外壳设在与用户和其它部件分离的远方位置。外壳中还包括用来存储预先输入信息的存储装置以及同存储装置相互通信的处理装置，后者用来按照存储的程序接收、检索以及处理信息和用户指令。由于这种齐备的移动式计算装置能够访问ETM和IETM的大型数据库，所以需要有一个装置便于用来和包含该数据库的存储装置实现接口。计算装置的外壳包括一个访问端口，因此能够与包含数据的各种存储装置实现接口和通信。在存储装置和计算装置之间访问和传送数据可以全部在本申请中所述的各种不用动手操作的装置的控制下完成。访问端口允许直接用电路连接存储装置；然而也可以采用其它有线和无线连接方式。计算装置还包括视觉跟踪、智能驱动装置、与处理器装置相互通信的带有或不带有音频传感和转换装置的传感和转换装置，用来从用户接收指令、将接收的指令转换成电信号、识别转换后的电信号、以及将识别到的电信号传送给处理器装置。传感和转换装置可以或不用由用户来支撑。计算装置还包括与处理器装置相互通信的显示器，用来从处理器装置接收信息并且为用户显示接收到的信息，显示装置由用户来支撑，因此用户可以仅仅利用带有或不带有音频指令的智能驱动或视觉跟踪而以不用动手的方式来操作计算装置以显示信息。
除了上文中所述Newman等人采用的话音驱动装置之外，上述的两种其它驱动装置也能够适合本发明，也就是视觉跟踪和智能驱动装置(EEG)。采用与Newman等人提供的相同的通用系统，可以用视觉跟踪装置和/或智能驱动技术装置来全部或部分地取代话音驱动。在某些场合下，在Newman等人提供的便携式不用动手的计算机系统中可能更适合采用话音驱动装置、视觉跟踪驱动装置及智能驱动装置的任意组合。与上述驱动装置相结合，在某些计算环境下可以利用头和手臂跟踪装置，例如这种环境可以是虚拟的现实应用。美国专利U.S.5,305,244和U.S.5,844,824的说明书都可作为本发明的参考资料。如美国专利U.S.5,305,244和U.S.5,844,824中所述，通信装置可以作为佩戴式PC结构中的一部分，上述通信装置可从以下设备构成的组中选择手持电话，蜂窝电话，有线电话，无线电，红外线收发信机，双向无线电装置及其混合。在不用动手的计算机上可以安装一些端口，用来连接外部设备，例如摄像机、打印机、PCMCIA卡或其它合适的外部设备。
为了说明本发明的原理，上文中已经结合着附图
介绍了本发明的最佳和优选实施例，但还需要指出，在不脱离本发明的精神和范围的条件下还可以有各种各样的修改和变更。
权利要求
1.一种用于现场测试金属结构退化的装置，它包括一台与不用动手的佩戴式计算机配合使用的佩戴式NDT金属探伤设备，所述不用动手的佩戴式计算机包括与其连接的显示器，并且具有从以下设备构成的组中所选出的不用动手的驱动装置音频驱动装置，视觉跟踪驱动装置，脑电驱动装置及其混合，所述装置还包括用来将所述显示器和所述不用动手的计算机安装到用户身上的装置，使得用户可以不用动手地携带和观看该显示器。
2.按照权利要求1的装置，其中所述NDT金属探伤设备是从以下设备构成的组中选择的超声波装置，射线照相装置，共振厚度测量装置及其混合。
3.按照权利要求1的装置，其中所述NDT金属探伤设备是超声波。
4.按照权利要求1的装置，其中所述NDT金属探伤设备是射线照相。
5.按照权利要求1的装置，其中将一种超声波测试程序或射线照相测试程序直接装入所述不用动手的佩戴式计算机中。
6.按照权利要求1的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接打印机的端口。
7.按照权利要求1的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接摄像机的端口。
8.按照权利要求1的装置，其中所述装置包括从以下设备构成的组中选择的通信装置手持电话，蜂窝电话，有线电话，无线电，红外线收发信机，双向无线电装置及其混合。
9.按照权利要求1的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机、所述NDT金属探伤设备和所述显示器被组合在一个外壳内以便由用户以不用动手的方式佩戴。
10.一种用于现场诊断船体金属结构的系统，它包括一台能够以不用动手的方式使用的佩戴式NDT金属探伤设备和一台被电连接到所述NDT金属探伤设备上的不用动手的佩戴式计算机，所述系统可以选配一个被电连接到所述NDT金属探伤设备和所述不用动手的佩戴式计算机上的显示装置，所述不用动手的佩戴式计算机具有的驱动装置可从以下设备构成的组中选择音频驱动装置，视觉跟踪驱动装置，脑电驱动装置及其混合。
11.按照权利要求10的装置，其中所述NDT金属探伤设备是从以下设备构成的组中选择的超声波装置，射线照相装置，共振厚度测量装置及其混合。
12.按照权利要求10的装置，其中所述NDT金属探伤设备是超声波。
13.按照权利要求10的装置，其中所述NDT金属探伤设备是射线照相。
14.按照权利要求10的装置，其中将一种超声波测试程序或射线照相测试程序直接装入所述不用动手的佩戴式计算机中。
15.按照权利要求10的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接打印机的端口。
16.按照权利要求10的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接摄像机的端口。
17.按照权利要求10的装置，其中所述装置包括从以下设备构成的组中选择的通信装置手持电话，蜂窝电话，有线电话，无线电，红外线收发信机，双向无线电装置及其混合。
18.按照权利要求10的装置，其中所述不用动手的佩戴式计算机、所述NDT金属探伤设备和所述显示器被组合在一个外壳内以便由用户以不用动手的方式佩戴。
19.一种用于现场测试金属结构退化的方法，包括提供一台与不用动手的佩戴式计算机配合使用的佩戴式NDT金属探伤设备；为所述不用动手的佩戴式计算机提供一个与其电连接的显示器；在所述不用动手的计算机中装设从以下设备构成的组中所选出的不用动手的驱动装置音频驱动装置，视觉跟踪驱动装置，脑电驱动装置及其混合；提供用来将所述显示器和所述不用动手的计算机安装到用户身上的装置，以便用户可以不用动手地携带和观看该显示器；接着使用所述NDT金属探伤设备和存储在所述不用动手的计算机中的程序在现场确定所述金属结构的退化。
20.按照权利要求19的方法，其中所述NDT金属探伤设备是从以下设备构成的组中选择的超声波装置，射线照相装置，共振厚度测量装置及其混合。
21.按照权利要求19的方法，其中所述NDT金属探伤设备是超声波。
22.按照权利要求19的方法，其中所述NDT金属探伤设备是射线照相。
23.按照权利要求19的方法，其中将一种超声波测试程序或射线照相测试程序直接装入所述不用动手的佩戴式计算机中。
24.按照权利要求19的方法，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接打印机的端口。
25.按照权利要求19的方法，其中所述不用动手的佩戴式计算机有一个用来连接摄像机的端口。
26.按照权利要求19的方法，其中所述装置包括从以下设备构成的组中选择的通信装置手持电话，蜂窝电话，有线电话，无线电，红外线收发信机，双向无线电装置及其混合。
27.按照权利要求19的方法，其中所述不用动手的佩戴式计算机、所述NDT金属探伤设备和所述显示器被组合在一个外壳内以便由用户以不用动手的方式佩戴。
全文摘要
本发明涉及一种用于现场测试和检查金属结构及其退化的装置。由检察员所佩戴的NDT和不用动手的计算机随时为其提供测试结果。
文档编号G01N17/00GK1356640SQ01125798
公开日2002年7月3日 申请日期2001年8月24日 优先权日2000年11月30日
发明者R·S·比扎 申请人:齐伯瑙特有限公司