SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DE SENSORES DE IMÁGENES Y EMISORES DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA PARA INSPECCIÓN DE MANGUERAS DE REPOSTAJE CON MOVIMIENTOS TRANSVERSALES. DE CABECEO Y

LONGITUDINALES Y PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto principal de esta invención es mejorar y optimizar el resultado de otra similar y anterior en la que se pueden introducir algunas modificaciones que hacen que esta nueva, supere y mejore significativamente los resultados de aquella. Los cambios son lo suficientemente influyentes en los resultados como para que los mismos generen unas diferencias notables.

El mundo del repostaje en vuelo está basado en el suministro de combustible desde una aeronave denominada tanquero a otra denominada receptor El tanquero puede estar dotado de distintos sistemas para ese suministro y entre ellos, uno de los más antiguos, consiste en una manguera que se enrolla en un tambor, todo ello contenido en un receptáculo denominado pod, que se suele colocar bajo el ala del tanquero. Tras la conexión del avión receptor a la cesta que se halla en el extremo de la manguera, el tanquero le suministra el combustible. Su objetivo, entre otros, es paliar los problemas derivados de la poca autonomía de algunos receptores que requieren de un aporte adicional de combustible para poder completar sus misiones aéreas.

La manguera de suministro empleada debe ser inspeccionada periódicamente para evitar su empleo cuando se ha deteriorado. Esta operación, que se realiza actualmente en tierra, puede ser llevada a cabo con mayor facilidad, si se hace en el aire justo antes o después de una operación de repostaje. El dispositivo que aquí se presenta permite ambas modalidades con gran eficiencia.

La adquisición de imágenes de casi todo elemento alargado, está basada en el uso de un sistema obvio y elemental que consiste en un anillo o volumen cuasi-toroidal rodeando al sistema alargado, con un conjunto de sensores de imagen y emisores de luz que permiten obtener imágenes de las distintas secciones cuando dicho elemento alargado pasa por el interior del anillo. La manguera es un elemento alargado y, por tanto, susceptible de aplicarle el concepto anterior.

Ese conjunto de elementos obvios y básicos, al tiempo que indispensables, que deben estar presentes en todo sistema de inspección de elementos alargados, no son el objeto de esta patente, aunque son necesarios para su funcionamiento. La manguera que se emplea para el repostaje en los tanqueros tiene unas peculiaridades que son la razón de los problemas y las dificultades que entraña la obtención de imágenes que proporcionen información sobre su estado de integridad o deterioro. Su resolución y los elementos necesarios para ello, son los verdaderos objetos de esta invención.

Uno de los problemas que surgen a la hora de poder inspeccionar la manguera en la práctica, es el hecho de que, a lo largo de toda la longitud de la misma, el ancho de su diámetro no es constante debido a la existencia de elementos de mayor sección que van sobre el eje de la misma y que son requeridos para distintas funcionalidades del sistema. Este simple factor hace que en los anillos a emplear se tenga que considerar esta situación y de no hacerlo el resultado daría lugar a efectos desastrosos.

Los elementos principales que, por su tamaño y colocación, varían significativamente el grosor de lo que debe atravesar el anillo son esencialmente cinco (véase la figura 1 en la que se ¡lustran algunos de estos elementos dispuestos sobre la manguera (2) para un mejor entendimiento). Estos son los siguientes:

1. El casquillo de freno (5).

2. El muelle de amortiguación (6).

3. Los acoplamientos de conexión en los extremos (10 y 10’).

4. El retorcimiento de la manguera debido a rotaciones de la cesta por efectos aerodinámicos.

5. Los defectos y daños sobre la manguera que generan protuberancias en la misma.

Los tres primeros elementos son los más significativos y van montados en la manguera con una disposición parecida a la representada en la figura 2, en la que un pod (1 ) que alberga a la manguera (2) con esos elementos y donde un carrito de servicio (3) es una guía de la manguera que se mueve horizontalmente de lado a lado en un sincronismo mecánico con las vueltas de un tambor (4) y que sirve sobre todo, para ayudar a enrollar la manguera en el tambor (4), ya que el mismo posee una huella en forma de helicoide sobre las que se va depositando la manguera (véase figura 3).

La importancia de ese carrito de servicio es crucial en el funcionamiento de esta invención puesto que su función es, por un lado, guiar horizontalmente a la manguera para que se enrolle correctamente en el tambor y además es el encargado de no dejar pasar (bloquear) el casquillo de frenado, haciendo que el muelle amortigüe a la cesta al entrar en el pod cuando se recoge la manguera tras una previa extensión para una operación con la misma.

Los elementos enumerados anteriormente: casquillo de freno, muelle de amortiguación y acoplamientos de conexión, tienen una sección mayor que la nominal de la manguera (2). Por tanto, uno de los objetivos (que se enunciarán a continuación y referenciarán con letras minúsculas) de esta invención es poder permitir el paso de los elementos de mayor sección por el anillo (a), al tiempo que debemos ajustarlo al máximo al contorno de la manguera (b), para obtener las mejores imágenes posibles. Deberemos, además, seguir a la manguera (c) cuando se mueve en su envuelta necesaria para enrollarse en el tambor y también evitar al máximo el rozamiento entre la manguera y el interior del anillo (d) que produciría un desgaste y reduciría la vida de ambos.

Un aspecto importante que debemos resaltar aquí es que, dependiendo de la posición en la que coloquemos nuestro sistema respecto al carrito de servicio, habrá elementos que deberán poder pasar por el interior del anillo y otros no. En esta patente nos vamos a centrar en vahas posiciones cuya única diferencia en cuanto a su implementación será que el hueco interno del anillo sea distinto para cada una de ellas y que los elementos de centrado serán también diferentes en las mismas. Pero, al elegir una posición óptima para el anillo aparecen nuevos inconvenientes que hay que solucionar y que dan lugar a nuevos cambios en esta invención que han sido resueltos de forma eficaz. Entre esos inconvenientes está el que el espacio para situar el sistema se reduce y con este, todo lo demás. Habrán de ser reducidos, los sensores con su óptica, los emisores de luz y, en definitiva, el propio anillo con todo lo que conlleve. Consecuencia de lo anterior, aparece además un serio problema que hay que resolver y que también es objeto de esta invención. Consiste en que debido a la reducción del anillo y de los elementos que contiene, sucede que también se reduce la distancia entre la manguera y los sensores. Esto que, en principio, pudiera parecer una ventaja e incluso un objetivo, puesto que la cantidad de luz necesaria, al estar también más cerca, sería menor y así mismo la energía que habría que suministrar para su encendido, sin embargo, constituye un grave problema. La razón es que, para una misma velocidad de la manguera, cuanto más cerca estén los sensores de imagen de ella, más rápida será la velocidad, en píxeles por unidad de tiempo, a la que el sensor de imagen los deberá capturar. Ese acercamiento, da lugar al siguiente conjunto de problemas que deben ser también resueltos en esta invención:

1. Para evitar imágenes borrosas, habrá que reducir proporcionalmente el tiempo de adquisición del sensor de imagen (para que los objetos estén quietos durante ese tiempo de adquisición), lo que implicará tiempos de adquisición no asumióles por tecnologías como los leds normales actuales o las lámparas incandescentes. Esto implica el empleo de emisores de radiación electromagnética de alta velocidad (e) con muy bajo tiempo de emisión (<50us).

2. Con un mismo campo visual, relativamente reducido para evitar distorsiones geométricas, al estar más cerca, la parte de la manguera que se puede adquirir con el sensor es menor y deberemos aumentar el número de imágenes adquiridas por unidad de tiempo (f) y la memoria (g) de almacenamiento necesaria para dichas imágenes. También habrá que emplear un cierto tipo de sensores que permitan la adquisición de imágenes a la velocidad requerida (h) y que permitan unos tiempos de exposición realmente bajos. Pueden ser sensores de línea o matriciales, pero con la velocidad suficiente para conseguir lo anterior.

3. Además, al ¡luminar cualquier zona de la manguera, la luz que ésta refleje hacia el sensor debe estar dentro del rango que el sensor puede aceptar. Dicho de otro modo, los píxeles del sensor deben recibir una cantidad de fotones que esté dentro del rango aceptado por el sensor sin producir saturación. Esa condición implica no solamente considerar la forma de la manguera y las distancias de los emisores de radiación electromagnética (luz) a cada parte de la misma sino también los ángulos de emisión de los emisores empleados y por supuesto el grado de reflexión de cada punto de la superficie de la manguera. Ésta tiene diferentes rugosidades y texturas y diferentes colores y todo eso contribuye a romper la homogeneidad de la reflexión. Como consecuencia de lo anterior, conseguir cumplir esa condición no es nada sencillo, Además, al haber reducido la distancia entre emisores de radiación electromagnética y la zona a ¡luminar la influencia de factores como la propia curvatura de la manguera tendrán un efecto mucho mayor. Cuando la distancia desde la que se ilumina es grande esas variaciones no son dignas de considerar, pero en nuestro caso la posición relativa de los emisores de radiación electromagnética respecto a la manguera y la propia forma de ésta, influirán proporcionalmente más puesto que estamos hablando de distancias de centímetros. Esa falta de homogeneidad en la iluminación habrá que compensarla (i) adecuadamente. En definitiva, debe obtenerse una iluminación óptima que evite zonas oscuras o zonas demasiado claras.

También hay que conseguir que las imágenes tengan todas, la misma escala (j) en toda la extensión de la manguera. Para conseguir esto último, debemos mantener el seguimiento de la manguera por parte del anillo con los sensores de imagen y emisores de radiación electromagnética. Ese seguimiento debe ser en todos los ejes y direcciones que se manifiestan en la figura 4. Dentro del plano perpendicular a la manguera, en las direcciones vertical (V) y horizontal (H). Además, en el movimiento de cabeceo (P) y de guiñada (Y). Todas de acuerdo a lo indicado en dicha figura 4. También el anillo debería, en principio, tener una inclinación inicial a de forma que la dirección del eje perpendicular al mismo debe coincidir con la del eje de la manguera como también se expresa en esa figura 4. Algunas de esas características pueden hacerse innecesarias si elegimos bien la posición en que colocaremos el sistema y he aquí otra simplificación que lo mejora.

Esta invención resuelve todos los objetivos anteriores que son objeto de la misma, y los resuelve mejorando a su vez la resolución y el detalle de la manguera en las imágenes adquiridas. Además, incorpora mejoras sustanciales (respecto a invenciones anteriores) y simplificaciones en la implementación del sistema. Es toda esa problemática la que, al ser resuelta, configura el sistema que aquí se propone junto con las mejoras que consigue y que constituye la diferencia entre esta invención y cualquier otra anterior.

Caracterizan a la presente invención, los especiales elementos mecánicos y electrónicos de los que está compuesta, que permiten un centrado muy eficaz de la manguera dentro del anillo de inspección a pesar de los diferentes grosores de sus secciones y posicionar los dispositivos de toma de imágenes y de iluminación en posiciones relativas, lo más constantes posibles respecto a la manguera a inspeccionar para obtener un sistema optimizado y eficiente a la vez.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los medios y procedimientos para la inspección de la manguera de repostaje, en la modalidad de cesta y manguera, también denominada en anglosajón “Hose & Drogue”, con el fin de determinar si en la misma se han producido daños suficientes que desaconsejen su empleo para las siguientes maniobras de suministro.

DEFINICIONES

Para un mejor entendimiento de los términos empleados en este documento, definimos aquí algunos términos de interés y uso a lo largo del mismo:

Bus de datos: conjunto de conexiones metálicas, ópticas o de cualquier otra naturaleza que permiten la transferencia de información entre una y otra parte del sistema o bien entre el sistema y otro exterior.

Emisión electromagnética: Se trata de una combinación de campos eléctricos y magnéticos variables que son emitidos por una fuente y que se propagan a través del espacio transportando energía desde la fuente hasta otros pintos el entorno. Incluye la luz, los rayos x y los rayos gamma.

Eje de un sensor de imagen: Es la recta imaginaria ortogonal al plano (o la recta) del sensor de imagen en su punto central.

Eje de la manguera: Línea imaginaria que recorre el eje del cilindro que la representa f.p.s.: Frames Per Second: número de imágenes que un sensor de imagen toma en un segundo. Global shutter: Mecanismo de adquisición de imágenes que obtiene la información de todo el cuadro de imagen al mismo tiempo.

Movimiento de cabeceo (Pitch, fig. 4): Es el producido en la manguera cuando su eje se inclina dentro del plano vertical que lo contiene.

Movimiento de guiñada (Yaw, fig 4): Es el producido en la manguera cuando su eje se inclina dentro del plano horizontal que lo contiene.

Patín: Mecanismo que contribuye a ajustar al sistema objeto de esta invención de forma que su centro coincida con el eje de la manguera.

Pod: Cápsula o carcasa en la que se aloja la manguera a extender y recoger para poder realizar la operación de reabastecimiento de combustible en vuelo.

El Pod suele localizarse bajo las alas de los aviones tanqueros que suelen tener uno debajo de cada ala para permitir dos repostajes simultáneos.

Procesador: Dispositivo electrónico capaz de realizar operaciones lógico- matemáticas a gran velocidad.

Calidad de luz de una imagen: Los valores de luz que llegan a través de la lente a cada uno de los píxeles, o sensores individuales en los que se descompone un sensor de imagen, son multiplicados por un valor fijo para todos que se denomina ganancia. Ese producto debe estar dentro de un rango de representación establecido denominado profundidad de bit. Si ese valor es muy elevado o muy bajo el resultado son píxeles blancos o negros respectivamente que no aportan información de la imagen. Para que, en una inspección, la calidad de luz de una imagen sea buena todos los píxeles deben recibir una cantidad de luz dentro del rango de representación del mismo dado por esa profundidad de bit.

Taper: Elemento óptico consistente en un mazo de fibras ópticas unidas entre sí que adaptan la entrada del sensor de imagen al campo de visión de la zona que se pretende adquirir con el mismo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Existen dentro del estado del Arte invenciones y sistemas que permiten la inspección de objetos alargados como cables, cuerdas, tuberías e incluso mangueras como son los siguientes:

• US 2011268313

• US 2012294506 • W02018101296

Esos sistemas emplean unos elementos básicos como cámaras y emisores de radiación electromagnética para realizar una monitorización o inspección de dichos elementos alargados. Sin embargo, las especiales características de las mangueras de repostaje entre aviones junto con las particularidades que las rodean como son los demás elementos que coexisten a su alrededor, así como la dinámica del sistema que incluye las interrelaciones entre los elementos que lo componen, hacen que las condiciones y que los demás medios que se emplean en los sistemas citados no sean aplicables a esta invención. Por ello, si bien algunos elementos básicos son comunes, el sistema mínimo necesario para llevar a cabo las funciones a que se refiere esta patente difiere más que lo suficiente como para poder decir que dichos sistemas no pertenecen al estado del Arte de lo que aquí se describe y se detalla.

Así en la patente US 2011268313 se describe un método asistido por computadora, un sistema y un producto de programa de computadora para la prueba óptica de una cuerda. Dicho método incluye: proporcionar un conjunto de datos de imagen para al menos una parte de la cuerda; proporcionar valores objetivo de una extensión longitudinal de la representación de cables con respecto a una extensión longitudinal del cable en el conjunto de datos de imagen; determinar una extensión longitudinal de los cables en el conjunto de datos de imagen, incluida la adaptación de una extensión longitudinal estimada al conjunto de datos de imagen; determinar al menos un valor de calidad utilizando una norma de calidad en función de la extensión longitudinal determinada de los cables y los valores objetivo de la extensión longitudinal de los cables.

Igualmente, la patente US 2012294506 se divulga un sistema de inspección de un cable en el que en una primera versión el cable de alambre móvil se fotografíe en una posición estacionaria a intervalos de tiempo que son ¡guales al cociente de la longitud o un múltiplo de la longitud, y el velocidad de desplazamiento del cable de alambre, al menos en una longitud o dicho múltiplo de la longitud, y las imágenes sucesivas se comparan al menos en una longitud o dicho múltiplo de la longitud, y se controlan los cambios en la imagen que indicar daño. En una segunda versión, se prevé que el cable de alambre móvil se ilumine con destellos de luz en una posición estacionaria a intervalos de tiempo que sean ¡guales al cociente de la longitud, o un múltiplo de la longitud, y el recorrido.

Ninguno de los documentos anteriores resuelve la problemática inherente a una manguera de repostaje en vuelo que está sometida a desplazamientos continuos en vertical, horizontal, cabeceo y guiñada ni el problema de los distintos abultam ¡entos de la misma.

En cuanto a unos antecedentes más específicos de sistemas que resuelvan algunos de los problemas como los aquí descritos y para clarificar lo que pretende esta invención, es importante señalar que dentro del estado del Arte sí existe una solicitud de patente muy similar a la que se presenta en este documento. Se trata de la solicitud PCT/ES2020/070015.

El sistema que se describe en dicha patente es semejante en muchos aspectos al que aquí se presenta. No obstante, existen diferencias importantes que están relacionadas con la optimización y reducción de componentes de dicho sistema, al tiempo que el objeto de esta invención se convierte en una alternativa más robusta y duradera. En esta nueva invención se han eliminado elementos de aquella invención simplificando el sistema sin pérdida de capacidad y mejorando los resultados y esos cambios no sólo confieren novedad a las variaciones y mejoras que ésta introduce, sino que además la diferencian significativamente de aquella.

El sistema de la citada patente, consiste en un conjunto de elementos dispuesto de forma que, para obtener imágenes de la manguera se emplea un anillo portador de sensores de imagen y emisores de luz que además de estar con una inclinación inicial que ya no va a ser necesaria, consigue seguir a la manguera en sus movimientos. Existen tres movimientos fundamentales que aquella invención introduce para lograr ese seguimiento:

Seguimiento horizontal: Al enrollarse en el tambor, la manguera tiene un movimiento horizontal debido a la huella que existe en este último sobre la superficie del cilindro sobre la que se enrolla. Este movimiento, tampoco será necesario ya que será el carrito de servicio el que lo proporcione. Seguimiento vertical·. Al enrollarse la manguera sobre el tambor en vahas capas, la manguera se va enrollando en sucesivas alturas respecto al eje del tambor: la primera sobre el mismo tambor y las dos siguientes sobre las anteriores. Eso hace que la altura de la manguera cambie tras la terminación de cada vez en la que se enrolla en toda la cara lateral del tambor. Este movimiento seguirá siendo necesario.

Seguimiento de guiñada: Este movimiento ya no es necesario implementarlo pues las variaciones de la posición de la manguera debido a este son tan pequeñas, debido a la proximidad entre la apertura del carrito de servicio y el sistema, que no van a ser apreciables.

Todos los mecanismos incluidos en esa invención están enfocados a mantener la manguera en el centro del anillo de la mejor forma posible y a procurar que el eje de la misma sea siempre perpendicular a dicho anillo.

Por tanto, la primera simplificación que vamos a realizar consiste en eliminar la necesidad del ángulo de inclinación inicial a. También vamos a eliminar el desplazamiento horizontal del sistema que le proporcionaban unas barras de deslizamiento. En vez de ello, como se ha indicado, usaremos al propio carrito de servicio para que nos proporcione en ese seguimiento.

También hay otro elemento que vamos a eliminar y es que debido a la reducción de tamaño y por ello también de peso, ahora no vamos a necesitar unirnos a la estructura interior del pod con ningún tipo de estructura ni orejetas como era el caso en dicha invención. En vez de ello nos soportaremos de los laterales del carrito de servicio de una manera más sencilla y más liviana.

Como no todo pueden ser ventajas y simplificaciones, otra diferencia con la invención que se ha referido, es que, debido a la ya mencionada reducción de los tamaños, la manguera está ahora más cerca de los sensores de imagen y eso genera un primer problema como es que las luce o emisores de radiación electromagnética deben poder proporcionar un tiempo de exposición muy reducido con el fin de que el más rápido movimiento de la manguera respecto a esos sensores no produzca efectos de borrosidad. (que coloquialmente se denomina “imágenes movidas”). Por eso, los emisores de radiación electromagnética que se deben emplear son especiales con muy bajo tiempo de conmutación de encendido. Por último, otra gran diferencia con la invención anterior es que el movimiento de cabeceo se realiza en base a unos nuevos mecanismos de giro colocados a ambos lados del anillo y que al moverse en cabeceo la manguera respecto a él, dan lugar al seguimiento del anillo en ese plano vertical haciendo que siempre se coloque con su eje paralelo al de la manguera. Además, en implementaciones más elaboradas se introducen mejoras frente a las anteriores como es la de emplear rayos x para conocer el estado de los elementos estructurales internos de la manguera.

Resumen de las diferencias fundamentales entre esta patente y la anterior son:

• El movimiento horizontal lo proporciona el carrito de servicio al estar el sistema unido a él.

• Cambian los rollers o los patines al ser las distancias más cortas y haber menos espacio.

• El mecanismo de cabeceo es diferente y se simplifica primero obviando la necesidad del ángulo inicial a, y por tanto eliminando la estructura de inclinación que se empleaba para ello. El movimiento de guiñada también se elimina por la proximidad del sistema al Carrito de Servicio y por tanto se eliminan todos los mecanismos que hacían que el sistema siguiera en el plano horizontal a la manguera. Esto también incluye las barras de desplazamiento horizontal y los cilindros de desplazamiento por ellas.

• La necesidad de introducir un mecanismo de enfoque a corta distancia basado en el empleo de un taper de fibras ópticas, de lentes líquidas o de espejos para alargar esa distancia empleando lentes convencionales.

• El empleo de emisores de radiación electromagnética de alta frecuencia y difusores de luz, complementado con una distribución espacial muy particular como consecuencia de la distancia más cercana a la manguera. Pudiéndose realizar la iluminación mediante una ecualización espacio-temporal de los emisores de radiación electromagnética existentes.

• Los sensores de imagen requieren más cuadros de imagen por segundo y más memoria. Consecuencia de la mayor cantidad de datos necesarios a adquirir por unidad de tiempo. En definitiva, en esta nueva solicitud se incorporan mejoras adicionales que no se incluían en la anterior, así como la supresión de elementos que ya no son necesarios al tiempo que otros quedan simplificados.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de esta invención es un dispositivo que consigue obtener imágenes de toda la manguera con una calidad suficiente para permitir después la inspección de la misma a partir de la información que proporcionan esas imágenes. Para lograrlo, esta invención describe un sistema, que cambia la posición de los sensores de imagen y los emisores de radiación electromagnética interactivamente y de forma continuada acomodándose a la posición de la manguera, colocándose en una posición muy constante relativa a esa manguera, a medida que ésta se mueve o inclina. También se refiere esta invención, a un método para ¡luminar y obtener imágenes empleando la estructura anterior, a lo largo de la recogida (o extensión) de esa manguera que pongan de manifiesto los detalles más pequeños, de tal forma que permitan asegurar, sin lugar a dudas, la inexistencia de daños en la misma. Otro objetivo importante es garantizar que no existen partes de la manguera que no hayan sido inspeccionadas.

El sistema que aquí se describe, consigue los objetivos anteriores, permitiendo posicionar el anillo inspector de la manguera de una forma eficiente y con un sistema más simple, más robusto y duradero que en el estado de la técnica.

Antes de proceder a la descripción del sistema que se propone, es conveniente realizar un análisis básico del funcionamiento de un pod, así como de los sistemas anteriores propuestos para realizar la inspección de la manguera.

Según se advierte en la figura 2, el pod (1 ), alberga en su interior, entre otros elementos, el tambor (4), donde debe enrollarse la manguera (2). La manguera (2) se enrolla generalmente sobre este tambor (4) en tres pasadas. La primera directamente sobre el tambor (4) y las demás sobre la propia manguera (2) parcialmente enrollada. Para guiar la manguera (2) en su recogida o extensión, hay un dispositivo denominado carrito de servicio (3) que se mueve lateralmente en la perpendicular al eje de la manguera. Su objetivo es ir colocando la manguera (2) enfrente de la zona del tambor (4) donde ésta debe enrollarse.

La manguera (2) en un extremo, tiene un pequeño ensanchamiento denominado acoplamiento (10), normalmente metálico, con el que se conecta a un lateral del tambor (4) y al que le llega el combustible del avión tanquero. Por el otro extremo, termina en la parte de conexión al avión receptor, compuesta de otro acoplamiento (10’) conectado a una cesta (7) en la que el piloto dicho avión receptor debe embocar. Cuando esto sucede, la cesta (7) se engancha al avión y comienza el suministro de combustible.

Para amortiguar los golpes que se producen en la recogida de la manguera (2) que termina en la citada cesta (7) y para evitar que la propia cesta (7) se pueda enrollar en el tambor, se coloca junto a la misma y rodeando a la manguera un muelle (6) terminado en un casquillo (5). Cuando se va recogiendo la manguera (2) en el tambor (4) y se llega al casquillo (5), el carrito de servicio (3) bloquea la entrada de este casquillo (5) en base a la mayor anchura de este último. Eso hace que el muelle (6) se comprima y que la llegada de la cesta (7) se amortigüe, bloqueando definitivamente la entrada tanto del casquillo (5) como del muelle (6) y de la cesta (7) al tambor (4).

Una vez esbozado el funcionamiento y composición del interior de un pod en lo que respecta a la parte que interesa en esta patente, se enunciarán los objetivos a conseguir según se han establecido en el párrafo primero de este documento y la forma en que se resolverán todos y cada uno de ellos. También se indicarán las novedades, mejoras y simplificaciones que esta nueva invención aporta.

Los problemas a resolver en cualquier caso son: a) Permitir el paso de los elementos de mayor sección que la manguera por el anillo. b) Ajustar el anillo al máximo, al contorno de la manguera. c) Seguir a la manguera. d) Evitar al máximo el rozamiento de la manguera con la cara interior del anillo. e) Dotar al anillo con unos emisores de radiación electromagnética de alta velocidad o muy bajo tiempo de emisión (<50us). f) Aumentar el número de imágenes adquiridas por unidad de tiempo. g) Aumentar la memoria asociada a los sensores de imagen. h) Cambiar el tipo de sensores que permitan obtener imágenes de alta calidad y alta velocidad a las distancias y velocidades que la nueva composición va a imponer respecto a la manguera. i) Conseguir homogeneizar la distribución de luz desde la manguera hacia los sensores de imagen para evitar zonas con exceso o con falta de luz. j) Conseguir que las imágenes obtenidas sean de la misma escala para facilitar su posterior tratamiento.

Y la forma de resolverlo con el sistema resultante de esta invención es la siguiente: a) Para permitir el paso por el anillo de elementos de mayor sección empleamos unos mecanismos que permiten ensanchar y estrechar el diámetro interior del anillo para el paso de la manguera y de esos elementos de mayor sección. Dependiendo de la variación de diámetro que se persiga y en función del espacio de que se dispone, podrán emplearse diferentes soluciones con un mismo principio y todas con funcionalidad semejante. En el apartado de realización preferida de la invención se describen dos mecanismos de esta naturaleza que ¡lustran el funcionamiento y permiten la funcionalidad indicada. El mecanismo consiste en unas ruedas unidas a unos elementos que se pliegan y hacen que al pasar un elemento de mayor sección se muevan en el sentido desde el centro del anillo hacia el exterior. Como se ha indicado, para su mejor comprensión, en la realización preferida de la patente se presentarán dos alternativas equivalentes en función de que se desee un cambio mayor o menor de la sección de los elementos que deben pasar por el interior del anillo. b) Para ajustar al máximo el anillo a la manguera, es decir para que el eje de ésta siempre esté lo más cerca posible del centro del anillo, debemos reducir y ajustar, en la medida de lo posible, el diámetro interior del primero al perímetro de la segunda. A esto se contribuye de varias formas: Una de ellas es colocar el sistema en una posición donde se minimicen los diámetros de los elementos adicionales a la manguera que deben pasar por el anillo de acuerdo a lo expuesto con anterioridad. La otra es colocar en el interior del mismo un conjunto de elementos que fuercen a la manguera a situarse en el centro del anillo. Estos elementos son los mismos indicados en el apartado anterior a) pero con una funcionalidad adicional. Por tanto, dichos elementos tienen una doble finalidad. Por un lado, deben ajustarse al perímetro de la manguera para conseguir que el sistema la siga en todo momento con una variación mínima. Por otro, debe permitir un ensanchamiento del interior del anillo para el paso de los elementos de mayor diámetro referidos c) Para seguir a la manguera en relación con los puntos anteriores y al tiempo conseguir que las imágenes obtenidas tengan la misma escala (objetivos c y j), se deben adquirir las imágenes desde las mismas distancias. Para eso, debemos crear una serie de mecanismos que hagan que el anillo siempre tenga la manguera centrada en su interior y que su eje se mueva siempre paralelo al eje de la manguera. Vamos a enumerar los distintos movimientos e inclinaciones de la manguera y la forma de conseguir el seguimiento anterior:

I. Inclinación a y movimiento de cabeceo: En esta invención, tanto el ángulo inicial como el posterior de cabeceo de la manguera, debido principalmente a movimientos causados por fuerzas aerodinámicas en la propia manguera y en la cesta que se halla en su extremo, se resuelven con un único mecanismo basculante que colocado a ambos lados del anillo le permiten que su eje transversal sea orientado en la misma dirección que la del eje de la manguera.

II. Movimiento de guiñada: Este movimiento, por su poco efecto por la cercanía a un elemento restrictivo como el carrito de servicio (dotado de rodillos limitadores de movimiento), no será necesario compensarlo en esta invención, que en ese sentido se reduce y simplifica.

III. Movimiento de desplazamiento vertical: Se obtendrá mediante un conjunto de barras deslizantes verticales por las que se deslizarán unos cilindros sujetos al anillo para obtener un movimiento de seguimiento vertical.

IV. Movimiento de desplazamiento horizontal: El sistema resultante de esta invención se va a sujetar a algún elemento móvil que esté ya dotado de un movimiento horizontal de seguimiento de la manguera. Por tanto, el movimiento de desplazamiento horizontal no será necesario implementarlo. Un elemento como el referido es el carrito de servicio o elemento similar que haga el seguimiento que se requiere. En definitiva, no será necesario un mecanismo adicional que proporcione este seguimiento, y eso constituye de nuevo una simplificación y reducción del sistema. d) Para evitar al máximo el rozamiento de la manguera con la cara interior del anillo se emplean las ruedas que están incluidas en los mecanismos citados en el apartado a) anterior y por tanto son las encargadas de esta función que alargará la vida de la manguera y de las propias ruedas. e) Para dotar al anillo de unos emisores de radiación electromagnética de muy bajo tiempo de emisión, es decir para que la secuencia encendido-apagado se produzca a muy alta velocidad, tenemos que irnos a una tecnología láser o leds de alta frecuencia de funcionamiento (t _e <50us). f) Así mismo, para poder obtener un mayor número de imágenes por unidad de tiempo y evitar las imágenes borrosas o “movidas” deberemos emplear sensores con obturador global y un número de f.p.s. elevado (por encima de los 20 f.p.s.). g) Debemos, igualmente, aumentar la cantidad de memoria y la velocidad de ésta que se halla en el sistema. h) Para obtener imágenes de calidad y buena definición debemos aumentar la resolución de los sensores de imagen y reducir el campo de visión de los mismos. i) Para homogeneizar la luz que desde la manguera se refleja hacia los sensores de imagen emplearemos una solución basada en una técnica que hemos denominado ecualización espacio temporal de los emisores de radiación electromagnética ayudada por el empleo de difusores de luz entre los emisores de luz y la manguera. Para conseguir un reparto homogéneo de luz con la técnica indicada vamos, por un lado, a dividir nuestros emisores de radiación electromagnética en muchos subpuntos de luz (o radiación electromagnética) que colocaremos a diferentes distancias de la manguera y con la capacidad de encender cada uno de ellos de forma independiente. Colocando los puntos de luz adecuadamente podemos hacer que estén a una distancia más o menos constante de la manguera. Por otro lado, controlaremos el tiempo de emisión de cada uno de esos puntos de emisión para evitar que generen una zona de demasiada luz o de demasiado poca. Todo lo anterior, dentro del tiempo de exposición del sensor de imagen correspondiente. En resumen, la colocación de los puntos de emisión en los que se divide cada emisor de radiación electromagnética en distintos puntos el espacio nos permite cambiar la forma y cantidad de luz que se refleja desde la manguera hacia el sensor de imagen (ecualización espacial) y modificando el tiempo de emisión de cada uno de ellos también podemos cambiar la cantidad de luz que la manguera va a reflejar hacia el sensor (ecualización temporal). Empleando este procedimiento tendremos un gran control de la luz a recibir por los sensores de imagen y podremos conseguir más fácilmente la homogeneidad pretendida j) Para conseguir que las imágenes de los distintos sensores sean de la misma escala debemos colocar los sensores a una distancia lo más constante posible respecto a la misma y seguirla como se detalla en el párrafo c) anterior. Aquí es importante poner de manifiesto la importancia de ese seguimiento y la influencia que éste tiene para obtener los fines no sólo de dicho apartado sino también del apartado i) anterior y los de este j) por la influencia fundamental que produce en la consecución de una constancia en la homogeneidad de la iluminación.

El sistema con todos los mecanismos y elementos que se indican y que resuelven el seguimiento y demás problemas enumerados, debe además anclarse o agarrarse a algún lugar, bien de dentro del pod o a algún otro elemento pero que tenga la capacidad o la propiedad de seguir horizontalmente a la manguera, de modo que también el sistema dispone de unas fijaciones con este fin. Hay que advertir que si el sistema se fija a un elemento móvil como el carrito de servicio (3) por el extremo de donde está el tambor (4), en una primera posición como la (8), el tamaño del anillo será el mínimo posible y vendrá dado por el diámetro del acoplamiento (10) del extremo de la manguera (2). Por otro lado, si nos fijamos al carrito en una segunda posición (9), entonces el anillo deberá dejar pasar al casquillo (5) y al muelle (6) y sus elementos de ajuste del agrandamiento y estrechamiento de su interior deben permitir un mayor margen de cambio lo que además hará que el anillo sea de mayor tamaño, precisamente por estar colocado en una posición como esa segunda posición (9).

Si no existiera carrito de servicio o similar, como sucedería si tenemos la manguera en tierra fuera del pod, puede añadirse al sistema un tambor y un carrito de servicio similar al existente en el pod con el fin de agarrar el sistema objeto de la presente invención a dicho último elemento y poder así realizar la operación de inspección en tierra. Por lo tanto, la presente invención no estaría limitada a su empleo en vuelo, sino que dotada de los elementos adicionales adecuados permitiría una inspección similar a la explicada, pero para su realización en tierra o incluso en una nave marítima.

Como consecuencia de los cambios introducidos, el sistema consta de los componentes que se detallan a continuación:

• Una mecánica que engloba a: o Unas fijaciones a un elemento del interior de dicho pod que esté dotado de movimiento horizontal de seguimiento de la manguera como podría ser el carrito de servicio o incluso al tambor o elemento de las mismas características o Unos elementos de deslizamiento vertical sujetos a las fijaciones anteriores que permiten que haya o Unos elementos de baja fricción que se deslizan por los elementos anteriores, permitiendo un movimiento vertical del sistema gracias al propio movimiento de la manguera, con poco esfuerzo por parte de ésta y que a su vez soportan a o Un mecanismo de inclinación en el plano vertical que permite dicha inclinación o giro en ese eje a o Un anillo, volumen toroidal o estructura semejante que, a su vez, soporta y protege al conjunto siguiente de elementos, situándolos en ciertas posiciones relativas entre ellos:

^■ Unos sensores de imagen con su electrónica y óptica asociada.

^■ Unas matrices de emisores de radiación electromagnética con la forma adecuada y situadas apropiadamente para con sus respectivos difusores generar una reflexión radioeléctrica homogénea desde la manguera.

^■ Elementos para evitar en la medida de lo posible el rozamiento del anillo anterior con la superficie de la manguera con capacidad de apertura para dejar paso a los elementos adicionales de mayor sección que la manguera y que deban pasar a través del mismo.

• Un sistema de control que sincronice el encendido de cada elemento de las matrices de emisores de radiación electromagnética con la adquisición de la imagen de los sensores, formado por al menos un procesador y una memoria para el almacenamiento de las imágenes. • Un cableado para suministrar energía al conjunto y para ponerlo en funcionamiento, pararlo y también para la descarga de las imágenes grabadas.

Estos elementos podrían estar todos ubicados en un mismo lugar o algunos de ellos, sobre todo la parte de control, en otro lugar con una conexión con los primeros.

Como se puede comprobar, el nuevo sistema resultante queda notablemente simplificado por la reducción del número de elementos que lo constituyen.

No se necesitan elementos deslizantes horizontales porque el propio elemento al que el sistema es fijado se encarga de esa función además de la inclinación del anillo con lo que no se necesita tampoco una estructura de inclinación del ángulo a. Incluso podría resultar que, dependiendo de las exigencias de calidad de las imágenes que va a generar el sistema, pueda incluso prescindirse de los elementos que le proporcionan el movimiento de cabeceo para mejorar el seguimiento del eje de la manguera.

Y por el hecho de que el anillo está ahora más estrechamente ajustado a la manguera, la precisión y calidad de las imágenes, habrá mejorado sustancialmente. Ahora no es necesaria tanta profundidad de campo para obtener imágenes muy nítidas. Este sistema, es más simple y genera mejores resultados.

Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en el presente documento poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención, se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en este documento.

A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, las expresiones “comprende” o “está compuesto de” y sus vahantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN

El procedimiento de inspección que se presenta para el sistema a emplear descrito, comprende los pasos siguientes:

1. Una vez que se ha tomado la decisión de realizar la inspección se procede a mover la manguera y constatar que la misma se encuentra en el estado de recogida o extensión desde el que se pretenda comenzar la inspección y se procede al arranque del sistema.

2. Tras el arranque del sistema, éste comienza por una revisión del estado de la electrónica del mismo para asegurar que todo está funcionando correctamente antes de proceder a la toma de datos.

3. Si el resultado de las pruebas anteriores es satisfactorio (es decir, manguera en posición y electrónica funcionando bien), el siguiente paso es el arranque y puesta en movimiento de la manguera para que la misma pase a través del sistema objeto de esta invención.

4. Así mismo, y de manera simultánea a ese arranque de la manguera se procede a comandar a todos los sensores de imagen junto con sus correspondientes emisores de radiación electromagnética para que realicen el procedimiento siguiente: a. A cada sensor de imagen le corresponde un conjunto de uno o más emisores de radiación electromagnética que son los encargados de ¡luminar la zona que éste va a adquirir. Para cada sensor de imagen del sistema, se procederá a encender primero los emisores de radiación electromagnética que le corresponden. Si estos emisores de radiación electromagnética están a su vez formados por matrices de múltiples elementos luminosos podremos ecualizar o vahar el tiempo de encendido de cada elemento para evitar zonas demasiado claras o bien negras. b. Tras el encendido de los emisores de radiación electromagnética asociados a cada sensor de imagen, se activará éste para que comience a tomar una imagen de la zona de interés (la información adquirida se comprimirá y se almacenará en memoria). c. Se irán apagando los distintos elementos de la matriz de los emisores de radiación electromagnética asociados al sensor y se volverá al punto a) para repetir el procedimiento con el sensor siguiente hasta terminar con todos los sensores del sistema.

5. Una vez realizada la adquisición de una sección de la manguera, se esperará un lapso de tiempo fijo en función de la velocidad de la manguera.

6. Llegado el lapso establecido de tiempo a su fin se comprobará que la manguera está lista para la adquisición de la sección siguiente y se procederá con dicha sección volviendo al punto 4.

7. Cuando el paso de la totalidad de secciones de interés de la manguera se ha producido, el sistema termina su funcionamiento.

8. En todo momento, gracias a los mecanismos y elementos introducidos, el sistema seguirá a la manguera (proporcionando unas imágenes de calidad gracias a este seguimiento).

El sistema podrá almacenar vahas grabaciones de la manguera que podrán ser descargadas del mismo para su posterior composición y visualización en una ubicación posterior o bien para la realización de ese post-procesamiento y análisis inmediatamente después de dicha adquisición.

El procesamiento posterior de imágenes consistirá en la composición de las mismas en una imagen similar a la real. Esta imagen podrá ser en 2D o en 3D dependiendo del grado de similitud que se pretenda entre la realidad y el resultado de la información obtenida. En el caso de 3D, una imagen tridimensional de la manguera se representará en un subsistema de visualización que tenga capacidad 3D y un conjunto de comandos permitirán el movimiento de la manguera ante los ojos del operador para proceder a una inspección manual remota de la misma.

La inspección podrá ir automatizándose progresivamente hasta alcanzar una automatización completa en base a técnicas de reconocimiento con algoritmos tradicionales o de Al (Inteligencia Artificial).

Un aspecto importante a considerar aquí es que el sistema deberá reconocer los extremos de comienzo y fin del proceso de adquisición de datos de la manguera con el fin de asegurar la integridad de los datos y también la completitud de los mismos, es decir garantizar que toda la longitud de interés de la manguera ha sido adquirida por los sensores.

Finalmente, cabe aquí volver a mencionar que cuando se habla de encendido de los emisores de radiación electromagnética nos estamos refiriendo al encendido de cada uno de los componentes de su matriz durante un tiempo diferente en función de obtener una iluminación homogénea como se ha explicado en párrafos anteriores de este documento.

EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferido de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

En la figura 1 , podemos observar una representación esquemática de la manguera (2) con sus componentes.

En la figura 2, podemos observar la manguera recogiéndose dentro del pod (1 ).

En la figura 3, puede observarse el tambor (4) donde se recoge la manguera (2).

En la figura 4 se observan los distintos movimientos de la manguera que deben ser seguidos por el objeto de esta invención.

En la figura 5 se observa una de las dos implementaciones preferidas que aquí se presentan del sistema objeto de esta patente.

En la figura 6 se observa la otra implementación preferida del sistema objeto de esta patente.

En la figura 7 se observa una colocación preferida de un sensor de imagen (15).

En la figura 8 se observa una implementación de patín (14) pequeño, empleada en una de las implementaciones preferidas de la invención.

En la figura 9 se observa una implementación de un patín (14) grande, empleado en una implementación preferida de la invención.

En la figura 10 se observa una implementación preferida de la estructura electrónica del sistema de la invención. En la figura 11 se observa la colocación de los distintos sensores de imagen (15) dentro del sistema en una implementación preferida.

En la figura 12 se representa una implementación preferida de la ubicación relativa entre el sensor de imagen (15), la luz (27), el espejo (19) y un difusor (28).

En la figura 13 puede verse cómo una matriz de puntos de luz comprendidos en un emisor de radiación electromagnética (27) es colocada espacialmente para ¡luminar a la manguera (2).

DENOMINACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LAS FIGURAS

1- Pod.

2.- Manguera.

3.- Carrito de Servicio.

4.- Tambor de recogida de manguera.

5.- Casquillo

6.- Muelle de manguera.

7.- Cesta.

8.- Posición preferida para el sistema.

9.- Posición preferida para el sistema.

10.- Acoplamientos de la manguera.

11 .- Elementos del patín para aliviar rozamiento, ruedas.

12.- Eje del elemento anti rozamiento del patín.

13.- Mecanismo de retorno para mantener el patín en su lugar de origen. Dependiendo de la implementación podría ser un amortiguador de ballesta o chapa de amortiguación, muelles de torsión o similar.

14.- Patín o elemento de ajuste al diámetro de la manguera.

15.- Sensor de imagen

16.- Eje vertical con cubierta anti suciedad.

17.- Estructura circundante total o parcial de la manguera (anillo en sentido general).

18.- Eje horizontal provisto de un mecanismo de basculamiento en plano vertical.

19.- Espejo.

20.- Lente de un sensor de imagen.

21 .- Estructura de sujeción de la estructura circundante de la manguera.

22.- Unidad de Control.

23.- Memoria.

24.- Procesador.

25.- Compresor de imágenes.

26.- Bus de datos de salida.

27.- Emisor de radiación electromagnética.

28.- Difusor. 29.- Eje del sensor de imagen.

30.- Eje del patín.

31 .- Amortiguador del eje vertical.

V - movimiento vertical de la manguera.

H.- movimiento horizontal de la manguera.

P.- Movimiento de cabeceo de la manguera.

Y.- Movimiento de guiñada de la manguera.

L- Movimiento longitudinal de la manguera a su paso por el sistema a.- Ángulo inicial de la manguera respecto al eje del pod.

REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN.

A la vista de las figuras, se describen seguidamente dos modos de realización preferida de la invención propuesta. Sin carácter limitativo, éstas pretenden poner de manifiesto la realización de unas implementaciones específicas y funcionales de la misma con el objeto principal de ¡lustrar más en detalle, las propiedades que caracterizan a esta invención al tiempo que pretenden señalar las diferencias que la distinguen de cualquier invención anterior.

El sistema objeto de esta invención está formado por un conjunto de elementos esenciales a los que se pueden añadir otros opcionales que respectivamente implementan las funcionalidades fundamentales que se le exigen junto con un conjunto de mejoras que facilitan las anteriores y añaden algunas nuevas.

Las funcionalidades de alto nivel fundamentales que pretende el sistema pueden ser comunes a las de otros:

• Ser capaz de realizar una inspección de la manguera mediante la adquisición de un conjunto de imágenes de la misma que reflejen los detalles de ésta.

• Garantizar la calidad e integridad de las imágenes obtenidas, en cuanto a que reflejan fielmente, con un alto grado de detalle y de calidad suficientes, el estado de la manguera, sin que falte ninguna parte, de forma que mejore la capacidad de detectar los daños en la misma incluso con respecto a un operador humano.

• Que el sistema sea robusto y fiable y permita su funcionamiento para la vida que se espera de él. Para obtener dichas funcionalidades o capacidades, el sistema debe cumplir con un conjunto de requisitos de medio nivel que en parte se traducen en la necesidad de estar compuesto por los elementos que se detallan a continuación y en parte por la disposición de los mismos, su localización y su forma de empleo. Todas constituyen un sistema capaz de generar las funcionalidades básicas y unas mejoras adicionales en concordancia con lo anterior. Además, con claras diferencias con otras invenciones. Estas diferencias representan ventajas esenciales y una variación fundamental en cuanto a los elementos que componen la invención.

Las partes esenciales que integran el sistema son:

• Una Estructura circundante (total o parcialmente) a la manguera, en forma de anillo o similar con sensores de imagen y emisores de radiación electromagnética. Esta estructura está dotada de unos Mecanismos con capacidad de cambiar el diámetro de su apertura interna para dejar pasar no sólo la manguera sino también los elementos que, agarrados a ésta, deban pasar por el interior de la misma. Sobre esta estructura se colocan además un conjunto de sensores de imagen y un conjunto de emisores electromagnéticos.

• Unos Elementos de movimiento vertical por deslizamiento que permiten moverse a la estructura circundante en esa dirección por acción de la propia manguera.

• Un Mecanismo de sujeción de la estructura circundante al elemento o a la estructura que lo va a sostener como puede ser el carrito de servicio u otras partes o elementos similares que podrán estar ubicadas dentro del pod o en una estructura similar.

• Un Cableado de conexionado del sistema al exterior para el disparo y la sincronización entre la adquisición de imágenes de los sensores y el encendido de los emisores de radiación electromagnética, así como para su suministro de energía, descarga de información y para permitir la supervisión y el control remoto del sistema.

• Un Sistema de control que sincronice el disparo de los emisores de radiación electromagnética con la captación de imágenes por parte de los sensores de imagen. Este sistema realiza además funciones de almacenamiento en una memoria de la que dispone y otras funciones como la compresión de los datos. Además de esos componentes esenciales existen otros cuya importancia no es tan crítica pero que sin embargo aportan una mejora importante. Así tenemos:

• Un Mecanismo de inclinación en el plano vertical que contiene al eje de la manguera para proporcionar un movimiento de cabeceo.

• Unos Elementos para evitar en la medida de lo posible el rozamiento del anillo anterior con la superficie de la manguera.

También existen elementos secundarios que introducen mejoras apreciables en la invención, así como características de los anteriores que proporcionan ventajas apreciables en el sistema y de los que se hará referencia más adelante.

En las figuras 5 y 6, podemos observar dos diseños ejemplo de esta invención y que pueden servir para entender más en profundidad los mecanismos que la integran y la forma de operar de los mismos. En ambas implementaciones los elementos principales están localizados en un mismo sistema, aunque en otras implementaciones algunos podrían estar repartidos por otras localizaciones diferentes.

Si observamos la figura 2, según se coloque el sistema objeto de la invención en una primera posición (8) o en una segunda posición (9), el hueco interior al mismo que deberá dejar para el paso de los elementos que poseen un diámetro externo superior al de la manguera será mayor o menor. Eso se debe a que el carrito de servicio (3) bloquea el paso del casquillo (5) y del muelle (6) de amortiguamiento y, por tanto, en esa primera posición (8) esos elementos ya no pasan por el anillo.

Por eso precisamente, se muestran aquí dos implementaciones de la invención que difieren esencialmente en el ancho de los elementos que una y otra son capaces de dejar pasar por su interior.

Empezando por la figura 5, podemos enunciar los elementos que la componen y la funcionalidad que aportan a la invención en aras de cumplir con todos los requisitos enunciados. Como se observa en dicha figura 5, la parte principal del sistema consiste en una estructura circundante (17) en forma de anillo que rodea la manguera y que va a ser portadora de unos sensores de imagen (15), de un conjunto de emisores de radiación electromagnética (27) y de unos elementos de ajuste al diámetro de la manguera sin eliminar la capacidad de dicha estructura para dejar pasar elementos de sección superior y que en esta forma de realización son una especie de patines (14). Esos patines (14) pueden verse de forma aislada en la figura 8 compuestos por unos elementos para evitar el rozamiento con la manguera en forma de ruedas (11 ) que giran sobre unos ejes (12) para evitar al máximo cualquier rozamiento con la superficie de la manguera y unos mecanismos de retorno (13) que le confieran la anterior propiedad de ajuste. La flexibilidad de los mecanismos de retorno (13) permite que se doblen en parte cuando una sección mayor que la de la manguera (como sería la del casquillo 10) deba pasar por el interior de la estructura circundante (17). También, en este caso, esos mecanismos de retorno (13) alivian cualquier golpe sobre las ruedas (11 ) y fuerzan al sistema a estar centrado sobre la manguera (2). Por lo tanto, tienen una utilidad múltiple (mayor apertura para paso de elementos abultados + amortiguación de la rueda + centrado del sistema en el eje de la manguera) en esta implementación de la invención.

Sosteniendo esta estructura circundante (17), se encuentran unos ejes horizontales (18) sobre los que puede girar la estructura circundante (17) anterior para conferirle un movimiento de cabeceo (P) gracias a unos rodamientos. Estos rodamientos son sostenidos a su vez por unos ejes o barras verticales (16) compuestos de unos cilindros provistos de otros rodamientos. En esos cilindros se encuentran unos amortiguadores de muelle (31 ), en este caso cubiertos por otros cilindros de diámetro creciente por tramos (para permitir una retracción y una extensión) que los protegen de la suciedad del entorno. Los elementos anteriores dotan al sistema de un movimiento de cabeceo (P) como se ha indicado y de un movimiento vertical amortiguado (V) que le permitirán en todo momento, seguir las inclinaciones y movimientos de la manguera. Esta manguera discurre por dentro del carrito de servicio (3) del que esta implementación digamos que se aprovecha para seguir a la manguera horizontalmente y al que agarraremos todo el sistema que compone esta invención. Por tanto, en esta implementación, todo lo anterior será agarrado a dicho carrito de servicio (3) en la primera posición (8) con el fin de que al enrollarse la manguera en el tambor (4), el movimiento horizontal (H) de ésta sea proporcionado al sistema por el propio carrito de servicio (3) al estar agarrado solidariamente a ese carrito de servicio (3) mediante la estructura de sujeción (21 ). Como se ha referido, el único elemento que en esta disposición tendrá que pasar por el interior del sistema además de la manguera será el acoplamiento (10) de su extremo y cuyo aumento de sección será absorbida por los patines (14). Como es obvio, el tambor (4) (al girar) es el encargado de proporcionar a la manguera el movimiento longitudinal (L), necesario para la inspección de toda la longitud de la misma.

En cuanto al ángulo inicial a y al movimiento de guiñada (Y), como consecuencia de la cercanía entre el sistema y el elemento donde se va a sujetar, como es el carrito de servicio (3) no son necesarios y tampoco los elementos que suministran tales capacidades al sistema. Esto sucede así en las dos implementaciones de la invención.

En otra implementación preferida como es la de la figura 6 la estructura de sujeción (21 ) del sistema lo situará en una segunda posición (9) de la figura 2. Ahora, el casquillo (5) y el muelle (6) deberán poder pasar por el interior de la estructura circundante (17) como se deduce de la figura 2 y para ello puede observarse que los patines empleados son diferentes, aunque con el mismo principio básico, según se observa en la figura 9 que representa esos patines de forma aislada. Estos constan de: Unos ejes (12) sobre los que giran los elementos para evitar el rozamiento con la manguera que también en esta implementación tienen forma de ruedas (11 ) que van a tocar la superficie de la manguera (2) y que deben procurar un mínimo rozamiento con ella y un mecanismo de retorno (13), en este caso consistente en unos muelles de torsión con sentidos opuestos que permitan el ajuste del sistema a la manguera (2) cuando se mueve en los dos sentidos posibles, al tiempo de permitir el paso de los elementos anteriores de mayor sección.

El resto de elementos como sensores de imagen (15) y emisores de radiación electromagnética (27) serán similares. En esta implementación preferida se han empleado solamente tres sensores de imagen (15) sin perjuicio de poder emplear más o menos dependiendo de factores como la resolución deseada en cada sección de la manguera (2).

En ambas implementaciones preferidas de la invención los emisores de radiación electromagnética (27) están compuestos por multitud de emisores puntuales tal y como puede apreciarse en la figura 13. Esto es así para permitir que cada uno de esos emisores individuales pueda colocarse en un lugar diferente respecto a la manguera. De esa forma, podemos controlar en parte, la cantidad de luz que llega a cada zona de la manguera. A esto lo denominamos ecualización espacial. Por otro lado, esta matriz de emisores de luz tiene la capacidad de encender y apagar cada uno de ellos de forma independiente. Eso significa que tenemos otra forma de controlar la cantidad de fotones que llegan a la manguera desde cada uno de esos puntos. Basta con variar el tiempo durante el que cada uno de ellos está encendido, dentro del intervalo de exposición del sensor de imagen. A esto lo llamamos ecualización temporal de los emisores de luz. En definitiva, tenemos una capacidad de ecualizar la luz que de cada uno de los emisores llega a la manguera mediante su colocación (incluyendo el ángulo de emisión hacia la manguera (2)) y mediante el tiempo que cada uno está emitiendo fotones. De esta forma junto con la ayuda de unos difusores podemos homogeneizar la luz que la manguera recibe en el campo de visión del sensor de imagen y conseguir evitar las zonas saturadas y las muy oscuras.

También es importante resaltar el empleo en estas implementaciones preferidas de emisores de radiación electromagnética de alta velocidad, esto es, emisores de radiación electromagnética con un tiempo de emisión muy bajo al tiempo que sean capaces de emitir una gran cantidad de energía como son los láseres o leds de alta velocidad. Esto es necesario debido a la alta velocidad relativa de la manguera (2) respecto a los sensores de imagen. En un caso típico, la manguera puede ir a una velocidad de unos 1200mm/seg. Eso implica que con un campo de visión a lo largo de la manguera de por ejemplo 40mm y una resolución de imagen de unos 2000 píxeles en esa dirección, tendremos una resolución de 50 píxeles por milímetro. Si pasan 1200 mm en un segundo, eso equivaldrá a 1200x50 = 60.000 píxeles por segundo. Es decir que un píxel se mueve de una posición a otra adyacente en 1/60.000 = unos 16 microsegundos. Si queremos que no haya movimiento apreciable deberemos tomar un tiempo de exposición que sea de una fracción de ese tiempo. Eso puede rondar los pocos microsegundos. Podemos mejorar la situación en cuanto a tiempo de exposición se refiere, empleando un sensor de imagen de menos resolución, pero perderemos calidad de imagen. También podemos aumentar el campo de visión con una lente más angular, pero de nuevo perderemos resolución. En definitiva, aun llegando a un compromiso, seguiremos estando en el orden de pocas decenas de microsegundos. Eso exige el empleo de sensores de imagen del tipo “global shutter” y de emisores de radiación electromagnética de muy bajo tiempo de emisión tal y como se proponen en las reivindicaciones de esta invención. Otra opción que se propone es emplear sensores muy rápidos con incluso una sola línea de adquisición de imagen para “escanear” la manguera. Eso permitiría el empleo de emisores de línea que iluminarían solamente la línea (o la zona, en caso de varias líneas), a adquirir por el sensor. Puesto que la velocidad de adquisición de imágenes de un sensor depende del número de líneas de éste, podremos tomar muchas más imágenes por unidad de tiempo lo que nos permite entre otras ventajas reducir el área a ¡luminar.

Debido a la variabilidad, aunque pequeña, de la posición de la manguera (2) y también debido a la curvatura de la superficie de ésta y a que estos efectos se suman, cuando se pretenden obtener imágenes desde muy cerca, aparece otro problema que hay que considerar y resolver. La distancia de enfoque del sensor de imagen (15) a la manguera (2) es pequeña y en esas circunstancias la profundidad de campo se reduce. En pocas palabras, tenemos una reducida distancia focal y aunque pequeña, una cierta variabilidad de la profundidad de campo necesaria, que implican un compromiso serio y difícil de cumplir para evitar imágenes borrosas. Para solucionar ese problema, en estas implementaciones preferidas de la invención se siguen vahas soluciones diferentes:

• La primera como puede verse en la figura 7, es utilizar un espejo (19) que nos permite alargar la distancia entre manguera (2) y sensor de imagen (15). También se podrían emplear lentes especiales como las planas o las de longitud focal fija que mejorarían el resultado. Al incrementar la distancia de enfoque, podremos aumentar la profundidad de campo.

• Otra opción es emplear mazos de fibras ópticas o tapers para enfocar el sensor sobre la manguera. Un extremo de los mazos se une al sensor de imagen y la otra se emplea para la captación de la imagen. Finalmente, existe otra opción consistente en el empleo de lentes líquidas que pueden enfocarse dinámicamente gracias al empleo de un sensor de distancia de tipo óptico que se colocaría junto al sensor de imagen. En cuanto a los emisores de radiación electromagnética (27) empleadas en estas implementaciones preferidas, puede incluirse una polarización adicional para facilitar la puesta de manifiesto de ciertas irregularidades de la manguera cuando estemos interesados en ese tipo de inspección. Esa polarización puede ser global para todo el sensor o diferente para píxeles colindantes.

Lo que sí es fundamental es que la iluminación sea homogénea para evitar zonas más iluminadas que otras y los subsiguientes efectos de quemado de imagen o de zonas demasiado negras u oscuras. Para ello en estas realizaciones preferidas se emplean difusores (28) holográficos que difunden la luz procedente de puntos discretos homogeneizándola adecuadamente como se ha indicado. Este efecto puede obtenerse igualmente por procedimientos similares, empleando difusores más convencionales con una mayor pérdida de luz.

Complementariamente, el sistema puede disponer de unos elementos de almacenamiento de energía o condensadores para almacenar temporalmente la energía que más tarde se extraerá cuando la demanda suba, para encender los emisores de radiación electromagnética (27) y hacer funcionar al sistema y así no tener que cargar la alimentación del sistema con un pico de consumo en el momento del funcionamiento de los emisores de radiación electromagnética de alta intensidad y bajo tiempo de emisión.

En una posible forma de realización el conjunto de emisores de radiación electromagnética (27) tiene una intensidad y frecuencia (>20.000Hz) de conmutación entre encendidas y apagadas o un tiempo de encendido muy bajo (<50us). Además, el conjunto de emisores de radiación electromagnética (27) podría no ubicarse en la estructura circundante (27) sino en otra localización desde la que se podría llevar hasta dicha estructura circundante (27) por medio de unas fibras ópticas. Estos emisores de radiación electromagnética (27) pueden ser de tecnología led o de tecnología láser y además algunas de ellas pueden generar patrones como líneas sobre la manguera cuyas imágenes son adquiridas por los sensores de imagen adaptados para sensar a esas longitudes de onda. Adicionalmente, como ya se ha anticipado anteriormente, parte del conjunto de emisores de radiación electromagnética (27) o todas podrían emitir en la longitud del espectro correspondiente a los rayos x (desde los 10 picómetros hasta 10 nanómetros) y donde los sensores de imagen están adaptados con sus correspondientes centelladores o “scintillators” para convertir la recepción electromagnética en luz y los correspondientes filtros para en su conjunto poder generar imágenes ante tal tipo de radiación.

En otra forma de realización complementaria o alternativa los sensores de imagen (15) constan de una electrónica con capacidad de comprimir la información que representan las imágenes obtenidas y alternativamente o de forma complementaria los sensores de imagen (15) pueden comprender una electrónica capaz de almacenar las imágenes obtenidas con la capacidad además de realizar ajustes de imagen como corrección de geometría y corrección de color y brillo. Esta última electrónica puede ser del tipo FPGA que permite la programación de cierto tipo de procesamiento en tiempo real a gran velocidad.

Opcionalmente, en caso de querer montar el sistema fuera de la estructura de un pod, el sistema se asocia con un mecanismo de ayuda horizontal al enrollado de la manguera (similar carrito de servicio) sobre un tambor con el fin de poder funcionar sin necesidad de ese pod, al pasar la manguera desde un carrete hacia el sistema, desde el pod hacia el sistema o viceversa y combinaciones similares.

Además de los elementos especificados con anterioridad, el sistema comprende otro conjunto de subsistemas de naturaleza electrónica que son los encargados del control de la operación y de los pormenores relacionados con la misma. Estos incluyen un subsistema de disparo para el encendido y apagado de cada uno de los elementos de los emisores de radiación electromagnética (27) y de los sensores de imagen (15) que comandados por subsistemas de procesamiento (24) y control (22) permiten que dichos elementos estén sincronizados entre sí para la toma de imágenes de la manguera. Según se muestra en la figura 10, en una implementación preferida de esta invención, cada sensor de imagen (15) consta de un procesador (24) independiente encargado de distintas tareas como adquisición, composición y envío de datos a un subsistema de compresión (25) de imágenes. Esta compresión permitirá un ahorro significativo de memoria (23) y un manejo y envío más eficiente y rápido de los datos. Todos ellos estarán supervisados por el procesador (24) de la unidad de control (22) como se muestra en la misma figura 10. Una vez adquiridas y comprimidas las imágenes se almacenan en las memorias (23) de cada sensor de imagen (15) y se podrán descargar a través de un bus de datos (26) común gobernado por el mismo procesador de la unidad de control (22). Las imágenes se descargarán a una estación, empleada para la visualización y análisis de la manguera (2).

Otro elemento importante a considerar dentro de estas implementaciones preferidas es la ubicación y distribución de los emisores de luz o radiación electromagnética en general empleada para la visualización de imágenes en el sensor. Dependiendo del tipo de sensor a emplear, el emisor debe estar enfrente del sensor (para el caso de rayos x) o en un lugar apropiado que proporcione una iluminación lo más homogénea posible. En la figura 12 se proponen dos ubicaciones (a y b) posibles sin más limitación que la de espacio dependiendo de la ubicación de los emisores (27) dentro del sistema. En una de ellas se emplea un espejo (19) semitransparente colocando la luz detrás de él. En otra se consigue una dirección de iluminación inclinada respecto al eje del sensor de imagen (15), lo que facilita una distribución homogénea de la reflexión de la luz sobre la parte sensible de dicho sensor de imagen (15). Para el caso de rayos x, la situación sería más simple al estar los emisores y los sensores en lados opuestos de la manguera.

Así mismo, la generación de la radiación electromagnética o luz que luego será emitida por el conjunto de emisores colocados sobre el anillo o conjunto de emisores de radiación electromagnética (27) no tiene por qué producirse en el mismo anillo, sino que la energía lumínica puede ser inyectada por los extremos de un conjunto de fibras ópticas y llevada hasta el anillo desde la ubicación en la que dicha emisión lumínica se produce. Los otros extremos de las fibras serán los emisores de luz o emisores de radiación electromagnética (27), que se sitúan en el anillo.

Gracias a la sujeción del sistema a un elemento como el carrito de servicio (3) o de otro elemento similar, bien dentro el pod o en un sistema de tierra, se consigue reducir la complejidad necesaria en el sistema para el seguimiento de la posición de la manguera al pasar por el interior del anillo. Gracias a eso, los emisores de radiación electromagnética colocadas en él iluminan siempre a la manguera de la misma forma, por lo que las imágenes que se obtengan con esa iluminación serán muy uniformes en cuanto a sus características de luz y de imagen. Esta gran ventaja respecto a cualquier patente anterior dentro del sector le permite, con poco esfuerzo, obtener calidades semejantes en las imágenes, sin zonas saturadas o faltas de luz, que se emplearán para componer la imagen global de la manguera y por ende obtener una mejor calidad a la hora de obtener esa imagen global objeto de inspección que es uno de los objetivos fundamentales que se persiguen.

Otra ventaja indiscutible debida a la ubicación se refiere a la fiabilidad del sistema que ahora no recibirá golpes tan bruscos debidos al aumento de sección de la manguera a inspeccionar ya que esta variación está controlada en incluso reducida según el tipo de implementación.

Conviene recalcar aquí que invención que aquí se describe no lleva barras de deslizamiento horizontal ya que emplea su fijación al carrito de servicio como ayuda en la obtención de dicha funcionalidad. De la misma forma tampoco consta de un mecanismo que mueva la manguera y la haga pasar a lo largo del anillo. Lo que esta invención reivindica es un sistema que prescindiendo de esas capacidades permite resolver el problema de inspección de la manguera siempre y cuando sea colocado y empleado de la forma que aquí se especifica. Y son en parte esas simplificaciones y en parte las ventajas que le confieren todos los demás elementos y novedades que configuran esta invención las que le proporcionan ventajas indiscutibles y diferencias frente a invenciones anteriores.

Las implementaciones explicadas aquí permiten obtener las funcionalidades pretendidas del sistema y no pretenden ser un límite para la invención expuesta sino explicar su funcionamiento y las diferencias con patentes anteriores.

REALIZACIÓN PREFERIDA DEL PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN

El procedimiento de inspección que se presenta, es común a ambas implementaciones preferidas anteriores y consiste en los pasos siguientes: 1. Extender o recoger la manguera al máximo para colocarla bien completamente recogida o completamente extendida. Ello con el fin de que la inspección a realizar sea lo más completa posible. Si por el contrario se pretendiera una inspección parcial, esta condición se convertiría en “extender o recoger la manguera para colocarla en la posición de partida deseada para la inspección”.

2. Comandar a la electrónica del sistema una prueba de estado que confirme que todo funciona correctamente. Si la fiabilidad de esta electrónica fuera extraordinaria se puede prescindir de este paso que en condiciones normales es altamente recomendable.

3. Comprobar leyendo el estado del sensor de posición de la manguera (2) que ésta se encuentra en la posición inicial deseada. Este sensor de posición es, en principio, un encoder de vueltas que se halla midiendo los giros del tornillo sobre el que se halla el carrito de servicio, pero puede ser cualquier otro que permita obtener la información de la posición de la manguera (2) anterior de forma suficientemente precisa.

4. Si el resultado de las pruebas anteriores es satisfactorio, se procede a pasar toda la manguera por el interior del sistema. Para ello, se pone en marcha el tambor bien para recogerla o para soltarla por completo, dependiendo del estado inicial en el que se encontrara.

5. De manera simultánea a ese arranque del tambor se procede a comandar las tareas siguientes a todos los sensores de imagen junto con sus correspondientes emisores de radiación electromagnética, un sensor de imagen (15) después de otro o por grupos convenientemente elegidos para evitar interferencias de luz entre ellos (pudiendo variar el orden de alguna de esas tareas):

6. Ahora se realiza la inspección de cada sección de la manguera (2): a) A cada sensor de imagen (15) (o a cada grupo de sensores) le corresponde un conjunto de uno o más emisores de radiación electromagnética (27) que son los encargados de ¡luminar la zona que éste va a adquirir. Para cada sensor de imagen (15) (o grupo de sensores) del sistema, se procederá a encender primero los emisores de radiación electromagnética o emisores (27) que le corresponden. El tiempo de encendido de cada emisor de luz o de aquellos elementos de los que éste pueda estar compuesto dependerá del tipo de ecualización que se pretenda en función de la recepción que se perciba en los distintos sensores de imagen que se vayan a activar. b) Tras el encendido de los emisores de radiación electromagnética (27) asociados a cada sensor de imagen (15) o grupo de estos y una vez que éstos han llegado al nivel de emisión adecuado, se tomará una imagen de la zona de interés activando el sensor de imagen (15) o sensores de imagen correspondientes.

La información adquirida es conveniente que sea comprimida antes de almacenarse en memoria. Aunque este paso podría ser opcional si no importan ni la cantidad de memoria ni la velocidad de descarga. c) Terminada la adquisición del sensor de imagen (15), o grupo de estos, se apagarán los emisores de radiación electromagnética (27) asociados a ellos para repetir el procedimiento con el sensor o grupo de sensores de imagen siguientes volviendo al punto 6a) hasta terminar con todos los sensores de imagen del sistema.

7. Una vez realizada la adquisición de una sección de la manguera, se esperará un lapso de tiempo fijo, que es función de la velocidad de la manguera. Esto realizado, se mide de nuevo el sensor de posición de la manguera para determinar que la misma ha pasado esa longitud fija desde la toma de imágenes de una sección.

8. Llegado al punto deseado se procederá a la adquisición de imágenes de la sección siguiente de la manguera volviendo al punto 6a).

9. Cuando se ha completado el paso de la totalidad de la manguera, el sistema termina su funcionamiento principal.

10. Además, en todo momento, gracias a los mecanismos y elementos introducidos, el sistema seguirá a la manguera pretendiendo una distancia fija a los sensores de imagen y un seguimiento del eje de la manguera, proporcionando gracias a ello, unas imágenes de alta calidad.

El sistema preferido, en estas implementaciones almacena dos grabaciones de la manguera. Una de recogida y otra de extensión. Ambas podrán ser descargadas del mismo para su posterior composición y visualización o bien ese post-procesamiento y análisis puede hacerse en tiempo real si la capacidad de procesamiento así lo permite. En ese caso, una vez grabadas las imágenes se podrá proceder a su inspección y análisis.

Un aspecto importante a considerar y recordar aquí es que el sistema deberá reconocer los extremos de la manguera con el fin de asegurar la integridad de los datos y también la completitud de los mismos, es decir garantizar que toda la zona de interés de la manguera ha sido adquirida por los sensores. Esto puede realizarse en base a la información obtenida del sensor de vueltas que controla al carrito de servicio, aunque también se han colocado marcas en la manguera para asegurar este control. Conociendo el ángulo de visión de cada sensor de imagen y la distancia al mismo de la manguera obtenemos una relación entre la longitud de la misma y el número de píxeles obtenidos. Eso nos permitirá asegurar que se ha escaneado toda la longitud de la manguera siempre que aseguremos que no existen imágenes repetidas.

El procesamiento posterior de imágenes consistirá en la composición de las mismas en una imagen similar a la real. Esta imagen podrá ser en 2D o en 3D dependiendo del grado de similitud que se pretenda entre la realidad y el resultado de la información obtenida.

En el caso de 3D, una imagen tridimensional de la manguera se representará en un subsistema de visualización que tenga capacidad 3D y un conjunto de comandos permitirán el movimiento de la manguera ante los ojos del operador para proceder a una inspección manual remota de la misma.

La inspección podrá ir automatizándose progresivamente hasta alcanzar una automatización completa en base a técnicas de reconocimiento con algoritmos tradicionales o de Al (Inteligencia Artificial). En tal caso la composición ya no será necesaria.