RS49872B - Sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji imaju kod - Google Patents

Abstract

Sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji imaju kod, u kojem svaki predmet (2) ima kodirajuće elemente koji pokazuju formu nizanja električnih provodnih elemenata (3, 4, 5) male debljine, koji se mogu okriti elektromagnetnim putem, od kojih svaki čini jednu površinu prethodno određenih dimenzija i postavljenu u ili na elektroizolaciono zaštitno postolje, s tim da su ti elementi razdvojeni jedan od drugog razmacima takođe prethodno određene veličine, naznačen je time, dase sastoji od elektromagnetnog detektora (8) koji sadrži bar jedan predajni kalem (10) ili bar jedan prijemni kalem (13), koji su napravljeni tako da obezbeđuju detektoru bar dva signala karakteristična za kod koji nosi predmet i za njegovo okruženje, s tim da su predviđeni načini obrade tih signala tako da može da se rekonstruiše izgled jednog koda i tako locira i identifikuje kodirani predmet.

Description

Predmet ovog pronalaska je sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji su snabdeveni kodom. MKP: G 01 V 15/00, F 16 L 1/11.

Ovaj sistem primenjuje se naročito, mada ne isključivo, za identifikovanje i praćenje zakopanih cevi ili drugih mreža skrivenih u zemlji ili ugrađenih u građevinske konstrukcije.

Teškoća dobijanja informacija u vezi sa prisustvom, trasom i prirodom zakopanih cevi ili vodova povezana je s činjenicom da se, najčešće, spolja ne vidi ništa i da se često ispostavi da su postojeći planovi netačni, nekompletni, a ponekad čak i pogrešni.

Da bi se uštedelo vreme i troškovi, važno je da postoji mogućnost da se otkrije prisustvo takvih cevi i vodova, i da se oni precizno lociraju, a da se ne kopa zemlja ili uništavaju građevinske konstrukcije, tokom naknadnih radova. Generalno, postupci koji se koriste moraju biti jednostavni da bi ih mogli primenjivati nekvalifikovani radnici. Dalje, oprema za primenu tih postupaka detekcije mora biti otporna i pouzdana, a njena cena mora biti manja od investicija koje bi bile potrebne da se cevi ili njihova mreža za upozoravanje otkrivaju iskopavanjem da bi bili sigurni u njihovo prisustvo.

Da bi se otkrile zakopane cevi, može se koristiti nekoliko postupaka. Prvi postupak sastoji se od "vizuelizacije" metalne ili nemetalne cevi uz pomoć podzemnog radara. Međutim, troškovi i kompleksnost primenjenih sistema čini te uređaje nepogodnim za praktične probleme koji se javljaju.

Elektromagnetna detekcija je raetod koji se najviše koristi. Ta elektromagnetna detekcija može se vršiti klasičnim detektorima metala, elektromagnetnim detektorima koji rade pomoću otkrivanja signala, kao i detektorima koji su povezani sa markerima (obeleživačima).

Klasični detektori metala neselektivno otkrivaju svaki metalni predmet koji je u zemlji, bez pravljenja razlike između predmeta koje treba otkriti i predmeta koji predstavljaju smetnju.

Ako je cev obmotana kodirajućim uređajem koji ima električne provodne elemente, kao Što su pločice ili žice, raspoređene na određenim otvorima, i postavljene na izolaciono postolje, detektor može da otkrije takve elemente, ali očitavanje koda može da bude poremećeno elementima koji predstavljaju smetnju a nalaze se u zemlji, ili čak prisustvom nekoliko predmeta u blizini koji imaju kodirajuće elemente.

Drugo rešenje obuhvata upotrebu elektromagnetnih detektora koji rade na otkrivanje signala. Ovo rešenje zahteva ubacivanje (injektiranje) električnog signala u cev ili u sakriven kabl, ili u odgovarajući metalni element koji prati trasu cevi. Nedostatak tog rešenja je Što mora delimično da ima prilaz cevi ili povezanom metalnom elementu da bi se ubacio električni signal, preko kutija postavljenih na pravilnim razdaljinama iznad voda tako da služe kao prilazne tačke.

U izvesnim slučajevima, moguće je koristiti detektor sa pasivnim signalom, koji radi na detekciju postojećeg signala. Takav je slučaj sa kablovima pod naponom u elektrodistribucionoj mreži ili telefonskoj mreži, gde su struja ili signal normalno prisutni. Zemlja je takođe steciŠte mnogih povratnih struja koje se susreću u metalnim cevima. Međutim, detekcija kabla koji nije pod naponom nije moguća, jer samo protok struje stvara magnetno polje.

Međutim, ta detekcija je nasumična (slučajna) zbog mogućnosti postojanja promenljivog i nultog napona u slučaju elektrodistribucione mreže, zbog veoma široke upotrebe ukrštenih kablovskih parova, tako da dolazi do međusobnog kompenzovanja "spoljneg" i "povratnog" polja.

Postoje i detektori povezani sa poluaktivnim ili rezonantnim markerima. Markeri sadrže pasivni kalem zatvoren u zaštitni oklop od izolacionog materijala i podešen na određenu frekvenciju. Detektor se sastoji od elektromagnetnog generatora koji generiše impulse jednog opsega frekvencije i pobuđuje kaleme. Nedostatak ovakvog sistema nalazi se u činjenici da, ako se prati trasa cevi, markeri moraju da budu zakopani na pravilnim razmacima koji su dovoljno blizu da se ne izgubi cev, a to povlači za sobom veće troškove instalacije. Pored toga, ne daje se nikakav pokazatelj pravca. Najzad, čak i ako je moguće pronaći cev, njeno identifikovanje je mnogo složenije.

Cilj pronalaska je da se obezbedi sistem za otkrivanje i identifikaciju optički nevidljivih predmeta sa kodom, koji je autonoman, to jest, nisu mu potrebne tačke prilaza predmetu da bi ga otkrio, koji omogućava sigurnu identifikaciju predmeta sa mogućnočću preciznog razlikovanja, a koji nije osetljiv na okolne uslove, to jest, koji omogućava da se izbegnu smetnje zbog prisustva drugih metalnih predmeta, ili zbog provodljivosti nekih vrsta tla.

U tu svrhu, sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji imaju kod, s tim da svaki predmet ima kodirajuće elemente koji pokazuju formu nizanja električnih provodnih elemenata male debljine, koji se mogu okriti elektromagnetnim putem, od kojih svaki čini jednu površinu prethodno određenih dimenzija i postavljenu u ili na elektroizolaciono zaštitno postolje, s tim da su ti elementi razdvojeni jedan od drugog razmacima takođe prethodno određene veličine, naznačen je time da se sastoji od elektromagnetnog detektora koji sadrži bar jedan predajni kalem ili bar jedan prijemni kalem, koji su napravljeni tako da obezbeđuju detektoru bar dva signala karakteristična za kod koji nosi predmet i za njegovo okruženje, s tim da su predviđena načini obrade tih signala tako da može da se rekonstruiše izgled jednog koda i tako locira i identifikuje kodirani predmet.

Kod predmeta se na taj način precizno određuje nekoliko puta, pomoću raznih signala karakterističnih za njega. Iz raznih signala, izgled koda se rekonstruiše matematičkim postupkom, odbacujući komponente signala nastalih zbog prisustva metalnih predmeta ili zbog veće ili manje provodljivosti tla.

U skladu sa karakteristikom pronalaska, detektor obuhvata kompjuter koji prima razne signale i rekonstruiše tačan kod predmeta matematičkim metodima koji se zasnivaju, na primer, na analizi samostalnih komponenata ili njihovim izvodima kao što su metodi separacije (razdvajanja) izvora.

Dalje, detektor obuhvata senzor koji omogućava da se meri njegov relativni pomeraj i pokreće operacije obrade signala u odnosu na prethodno određene veličine pomeraj a. Ti postupci merenja pomeraja mogu biti različiti (inkrementni koder, optičko merenje, radio veza, GPS, itd.). Poseban način izvedbe je da se točak ugrađen u detektor veže za inkrementni koder koji tačno meri njegov pomeraj.

Ova karakteristika omogućava da se odbaci stopa pomeraja detektora u odnosu na predmet koji treba otkriti i iđentifikovati, jer se u obzir uzima samo vređnost pomeraja detektora kada se vrše dve uzastopne obrade.

Prema jednoj mogućnosti podesiva veličina pomeraja detektora između dve operacije obrade je reda 4 mm.

Treba naglasiti da predmet koji treba otkriti i iđentifikovati može da bude predmet izduženog oblika, kao na primer cev (vod), na kojem su kodirajući elementi postavljeni linearno, jedan za drugim, ili može da bude predmet Špicastog oblika, na kojem su kodirajući elementi postavljeni koncentrično.

Kodirajući elementi mogu da budu ugrađeni u predmete koje treba otkriti i identifikovani raznim postupcima, kao što su: spajanje lepilom, vezivanje obručima, dvostruko ili trostruko izbacivanje, bojenje, prskanje sprejom, ubacivanje (injektiranje), stapanje, itd. Kad se radi o cevima, kodirajući elementi mogu da budu ugrađeni u cev tokom izrade (proizvodnje), ali mogu se dodati i naknadno, to jest, posle izrade, dodavanjem omota ili navlake u koje su ugrađeni kodovi.

U prvom obliku izvedbe pronalaska detektor sadrži predajni kalem i prijemni kalem, gde predajni kalem prenosi elektromagnetne signale različite frekvencije jedne za drugim i sa malim vremenskim pomakom. Pod takvom pretpostavkom, dva signala dobijaju se jedan za drugim jer ih prenosi isti predajni kalem, i prima ih jedan za drugim (sukcesivno) isti prijemni kalem,

U drugoj izvedbi pronalaska, detektor sadrži bar jedan predajni kalem i nekoliko međusobno razmetnutih prijemnih kalemova.

Moguća su različita rešenja, može da postoji predajni kalem koji prenosi jednu frekvenciju, gde je broj signala koji se obrađuju jednak broju kalemova, jer svaki kalem prima signal u skladu sa svojim položajem u prostoru. Takođe je moguće napraviti detektor koji obuhvata nekoliko predajnih kalemova koji prenose naizmenično i čije signale prima nekoliko međusobno razmetnutih prijemnih kalemova.

U boljem obliku izvedbe ovog detektora, detektor sadrži predajni kalem koji prenosi elektromagnetni signal na određenoj frekvenciji i tri prijemna kalema razmeštena u krug i s međusobnim pomakom od 90°.

Bez obzira na broj predajnih kalemova, oni mogu istovremeno da prenose signal fiksne frekvencije, istovremeno signale različitih frekvencija, ili jedan za drugim (sukcesivno), sa malim pomacima, signale različitih frekvencija. Mogu se pređvideti sve moguće kombinacije.

Resignacioni i prijemni kalemovi mogu biti različitih oblika: okrugli, jajasti, kvadratni, pravougaoni, itd., napravljeni na različite načine: graviranjem (ecovanjem) ili drugim, i mogu da imaju različite strukture: ravni ili sa namotajima, a da se time ne menja princip pronalaska.

U posebnoj izvedbi, kalemovi su dvostrani ravni, gravirani (ecovani) kalemovi sa nosačima od epoksidnog materijala.

Pređajne frekvencije mogu da se nalaze u veoma širokom frekventnom opsegu zavisno od prirode provodnih materijala koji se koriste i željene razlike između signala koje hvata prijemni kalem ili kalemovi.

elektromagnetnog signala koji prenosi predajni kalem ili kalemovi je reda 10 KHz. Predajni i prijemni kalemovi mogu biti okruglog oblika, ili bilo kojeg drugog oblika, kao na primer jajastog, kvadratnog, pravougaonog, ortogonalnog, a da se time ne menja ponašanje senzora.

Ukoliko detektor sadrži predajni kalem i nekoliko prijemnih kalemova, dobro je da se postavi centralni predajni kalem i da se prijemni kalemovi rasporede na simetričan način, čime se omogućava da se koristi znanje u vezi sa odstupanjem između pomeraja rukovaoca, odnosno senzora, i ose koju određuje cev, odnosno kod.

U svakom slučaju, pronalazak će biti jasnije shvaćen uz pomoć opisa koji sledi, uz pozivanje na priložene šematske crteže koji predstavljaju, pomoću neograničavajućih primera, nekoliko oblika izvedbe ovog sistema: Slika 1 predstavlja projekciju komada cevi koja pripada sistemu u skladu sa pronalaskom;

Slika 2 je izgled ovog komada cevi u zakopanom položaju, i u toku faze detekcije;

Slika 3 je izgled krive koja predstavlja signale koje su primila tri prijemna kalema u slučaju otkrivanja prema slici 2;

Slika 4 je izgled sličan slici 3 nakon obrade signala sa razdvajanjem koda od faktora koji ometaju;

Slike 5 do 7 su tri šematska prikaza tri detektora.

Slika 1 predstavlja cev 2, na primer cev napravljenu od sintetičkog materijala, omotanu sa spoljne strane kodirajućim elementima 3, 4, 5 koji se sastoje od traka provodnog materijala, na primer aluminijuma, od kojih je svaka određenih dimenzija, i koje su razdvojene jedna od druge određenim razmakom. Tu cev treba zakopati u zeml ju 6, kao što je prikazano na slici2,na primer na dubinu između 20 cm i 1,2 m. Prema pronalasku, cilj sistema je da omogući da se odredi položaj i identifikuje ovaj vod, čak i u prisustvu ometajućih spoljnih elemenata, kao, na primer, metalne konzerve 7. U tu svrhu, koristi se detektor 8 postavljen, na primer, na jedan ili više točkova 9 koji može da pokreće rukovalac.

U opisanom slučaju, detektor je onaj koji je predstavljen na slici 5, a obuhvata centralni predajni kalem 10, u čijem centru je postavljena elektronska kartica 12, a oko koje su odmah tri prijemna kalema 13, sa međusobnim pomakom od 90°. U ovom slučaju to su dvostrani ravni, ecovani kalemovi sa nosačima od epoksidnog materijala. Elektronska kartica 12 vezana je za kompjuter 14. Za ovaj kompjuter vezan je i inkrementni koder koji označava momente kada se mora izvršiti obrada primljenih signala. Predajna frekvencija kalema je reda 10 KHz. U praksi, rukovalac pomera detektor po zemlji iznad cevi 2. Kalem prenosi elektromagnetni signal, tri kalema 13 primaju tri različita signala, a ti signali su predstavljeni na slici 3 koja je dijagram koji duž apscise prikazuje pomeraj detektora a duž ordinate jačinu signala koji prima svaki detektor. Može se viđeti da se metalni predmet 7 smešten u blizini cevi ističe jasno na slici 3 gde je identifikovan centralnim maksimalnim impulsom. Matematička obrada ova tri signala, na primer metodom analize samostalne komponente omogućava da se rekonstruiše kriva 17, koja odgovara krivoj 16, i da se identifikuje kriva 17 koja odgovara metalnom predmetu čije prisustvo ometa merenje.

Ako je poremećaj bio, na primer, kod koji se odnosi na prisustvo druge cevi, sistem takođe omogućava da se rekonstruiše izgled ovog drugog koda. Nakon rekonstrukcije izgleda kodova, vrši se obrada koja omogućava da se precizno identifikuju razni kodovi, a zatim obezbeđuje pouzdan odgovor u pogledu prirode cevi i dubine na kojoj su zakopane.

Slika 6 predstavlja varijantu izvedbe detektora u kojoj su isti elementi označeni istim referencama kao i pre. U ovom slučaju, detektor sadrži samo jedan predajni kalem 10 i jedan prijemni kalem 13. Da bi se iskoristila dva prijemna signala, predajni kalem prenosi elektromagnetne signale jedan za drugim prema razlikama u frekvencijama. Slika 7 predstavlja još jedan oblik izvedbe detektora koji sadrži dva predajna kalema 10 i pet prijemnih kalemova 13,

Kako se vidi iz prethodnog, pronalazak omogućava veliko poboljšanje postojeće tehnike tako što obezbeđuje sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji imaju kod, koji je autonoman, to jest, nije mu potrebna nikakva prilazna tačka predmetu, koji omogućava detekciju i identifikovanje predmeta preciznim razlikovanjem u odnosu na okolinu predmeta i koji je veoma jednostavan za rukovanje.

Nepotrebno je reći, pronalazak se ne ograničava samo na oblike izvedbe opisane prethodno u tekstu kroz primere; naprotiv, on obuhvata sve te varijante. Prema tome, posebno, kalemovi ne moraju biti okrugli nego kvadratni ili jajasti, prijemni kalemovi ne moraju imati međusoban pomak od 90° u slučaju detektora sa tri kalema, ili, isto tako, prijemni kalemovi ne moraju biti paralelni nego normalno postavljeni u odnosu na predajne kalemove, a da se time ne odstupa od namene pronalaska.

Claims (10)

1. Sistem za detekciju i identifikovanje optički nevidljivih predmeta koji imaju kod, u kojem svaki predmet (2) ima kodirajuće elemente koji pokazuju formu nizanja električnih provodnih elemenata (3, 4, 5) male debljine, koji se mogu okriti elektromagnetnim putem, od kojih svaki čini jednu površinu prethodno određenih dimenzija i postavljenu u ili na elektroizolaciono zaštitno postolje, s tim da su ti elementi razdvojeni jedan od drugog razmacima takođe prethodno određene veličine, naznačen je time, da se sastoji od elektromagnetnog detektora (8)koji sadrži bar jedan predajni kalem (10) ili bar jedan prijemni kalem (13), koji su napravljeni tako da obezbeđuju detektoru bar dva signala karakteristična za kod koji nosi predmet i za njegovo okruženje, s tim da su predviđena načini obrade tih signala tako da može da se rekonstruiše izgled jednog koda i tako locira i identifikuje kodirani predmet.

2. Sistem, prema zahtevu 1, naznačen time da detektor (8) obuhvata kompjuter koji prima razne signale i rekonstruiše tačan kod predmeta matematičkim metodima koji se zasnovaju, na primer, na analizi samostalnih komponenata ili njihovim izvodima kao što su metodi separacije (razdvajanja) izvora.

3. Sistem, prema zahtevima 1 i 2, naznačen time da je detektor (8) povezan sa senzorom koji omogućava da se meri njegov relativni pomeraj i pokreće operaciju obrade signala koji su primijeni nezavisno od brzine kretanja rukovaoca, kao na primer točak (9) povezan sa inkrementnim brojačem (15) koji pokreće operaciju obrade signala koji su primljeni, nakon pomeranja detektora za prethodno određenu razdaljinu.

4. Sistem, prema zahtevu 3, naznačen time daje podesiva veličina pomaka detektora između dve operacije obrade reda 4 mm.

5. Sistem, prema jednom od zahteva od 1 do 4, naznačen time da su provodni kodirajući elementi (3,4, 5) na predmetima koje treba otkriti ugrađeni u njih jednim od sledećih postupaka: spajanje lepilom, vezivanje obručima, dvostruko ili trostruko izbacivanje, bojenje, prskanje sprejom, ubacivanje (injektiranje), stapanje.

6. Sistem prema jednom od zahteva od 1 do 5, naznačen time da detektor (8) obuhvata predajni kalem (10) i prijemni kalem (13), gde predajni kalem (10) prenosi elektromagnetne signale različite frekvencije jedan za drugim i sa malim vremenskim pomakom.

7. Sistem, prema jednom od zahteva od 1 do 5, naznačen time da detektor (8) obuhvata bar jedan predajni kalem (10) i nekoliko međusobno razmetnutih prijemnih kalema (13).

8. Sistem, prema zahtevu 7, naznačen time da detektor (8) sadrži predajni kalem (10) koji prenosi elektromagnetni signal na određenoj frekvenciji i tri prijemna kalema (13) razmeštena u krug i s međusobnim pomakom od 90°.

9. Sistem, prema zahtevima od 1 do 8, naznačen time da su kalemovi (10, 13) dvostrani ravni, dobijeni ecovanjem, sa nosačima od epoksidnog materijala.

10. Sistem, prema jednom od zahteva od 1 do 9, naznačen time da je frekvencija elektromagnetnog signala koji prenosi predajni kalem ili kalemovi, reda 10 KHz.