測(cè)量容積式馬達(dá)定子、內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置及方法
【專利摘要】公開了測(cè)量容積式馬達(dá)定子、內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置及方法，該裝置包括：檢測(cè)器組件，其包括本體，輪組件和傳感器組件；本體包括被配置成與構(gòu)件的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)部分；輪組件在滑動(dòng)部分的基本相反側(cè)被連接至本體，使得輪組件的至少一部分從本體突起以與內(nèi)表面滾動(dòng)接觸；檢測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于內(nèi)表面的直徑的改變而在輪組件與滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移；傳感器組件被設(shè)置在本體中，且連接至輪組件并被配置成將輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示構(gòu)件的內(nèi)表面的直徑的電信號(hào)；以及平移組件，其被連接至檢測(cè)器組件且被配置成將檢測(cè)器組件插入構(gòu)件的內(nèi)部和將檢測(cè)器組件從構(gòu)件的內(nèi)部收回。
【專利說明】
測(cè)量容積式馬達(dá)定子、內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]這里公開和教導(dǎo)的發(fā)明大體涉及定子內(nèi)孔量規(guī)，具體涉及用于對(duì)與井下動(dòng)力鉆具(mud motor)和莫依諾式栗(Moyno-styIe pump)相似的結(jié)構(gòu)的馬達(dá)和栗的定子部分進(jìn)行探測(cè)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—些裝置(如，一些馬達(dá)和栗)具有帶凸起部(1bed)的定子，其尺寸對(duì)于裝置的正確操作是重要的，例如，油田向下打眼操作通常使用井下動(dòng)力鉆具，而市政供水系統(tǒng)通常使用莫依諾式栗來輸送粘性材料。為了以下討論的目的，對(duì)作為示例性裝置的井下動(dòng)力鉆具進(jìn)行了說明，然而應(yīng)理解所說明的主題可應(yīng)用于其它裝置。
[0003]在較高的水平，井下動(dòng)力鉆具為容積式栗(positive displacement pump)的形式，其包括長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子部分和長(zhǎng)的定子部分。該轉(zhuǎn)子部分通常由諸如鋼等的硬化材料形成，且具有限定一個(gè)或多個(gè)螺旋形凸起部(lobe)的外輪廓。該定子部分通常限定中心內(nèi)孔且具有限定多個(gè)凸起部的大體螺旋形凹槽內(nèi)部，其中該定子內(nèi)部限定的凸起部的數(shù)量與轉(zhuǎn)子外部限定的凸起部數(shù)量不同，且通常更多。該定子內(nèi)孔的內(nèi)部通常由彈性可變形材料形成或者襯有彈性可變形材料，如橡膠。
[0004]圖1(現(xiàn)有技術(shù))中示出了示例動(dòng)力鉆具的代表部分，其是取自現(xiàn)有技術(shù)專利申請(qǐng)公開第US 2011/0116959號(hào)。在所示的附圖中，該井下動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子由構(gòu)件302表示，且該井下動(dòng)力鉆具定子由構(gòu)件308表示。如圖所示，定子內(nèi)孔304的內(nèi)部限定多個(gè)不同的山脊式元件，其可限定多個(gè)最大內(nèi)部定子內(nèi)孔直徑“凹部”以及多個(gè)脊，其限定多個(gè)最小內(nèi)部定子內(nèi)孔直徑脊。由于定子內(nèi)孔內(nèi)部的形狀，所以如果沿著定子內(nèi)孔的縱(即，縱向)軸線移動(dòng)則會(huì)碰到多個(gè)脊和凹部。因此，內(nèi)部?jī)?nèi)孔的形狀是不一致的且隨著沿著定子內(nèi)孔的縱軸線移動(dòng)定子內(nèi)孔的內(nèi)直徑的確切直徑可改變。對(duì)于大多數(shù)井下動(dòng)力鉆具定子內(nèi)孔，內(nèi)部定子內(nèi)孔直徑尺寸可隨著從定子內(nèi)孔的一端沿著其縱軸線至另一端而從大體與最大內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的尺寸至大體與最小內(nèi)徑的尺寸來回變化。
[0005]在操作中，加壓流體(其可以是鉆井液，鉆井泥漿，壓縮空氣或其它氣體，或者任何其它合適流體的形式)被推動(dòng)通過轉(zhuǎn)子和定子之間的空間，且產(chǎn)生引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。該旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通常經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸被連接至鉆頭，以有助于鉆井操作。
[0006]在井下動(dòng)力鉆具的轉(zhuǎn)子與定子之間的正確的配合對(duì)于馬達(dá)的正確操作是重要的。為了保證正確的配合，具有與定子內(nèi)孔的最小直徑相關(guān)聯(lián)的精確測(cè)量數(shù)據(jù)是有利的。知道這些尺寸可允許選擇合適尺寸的轉(zhuǎn)子用于給定的定子和/或確定之前使用的定子的橡膠內(nèi)里需要被翻修或者更換。此外，知道這些尺寸可潛在地允許確定定子的磨損水平和/或定子內(nèi)部的不同區(qū)域是否處于與其它區(qū)域不同的磨損水平。有時(shí)使用定子內(nèi)孔量規(guī)來獲得與井下動(dòng)力鉆具定子的內(nèi)徑相關(guān)的信息。
[0007]已知的定子內(nèi)孔量規(guī)，如由Gagemaker所提供的SBG-5000定子量規(guī)，通常使用具有浮動(dòng)元件撐(floating element shoe)的寬底座的、較長(zhǎng)的量規(guī)頭部，以測(cè)量在各種不同位置處的井下動(dòng)力鉆具定子最小內(nèi)徑。該長(zhǎng)的量規(guī)頭部通常在其跨度上具有多個(gè)定子內(nèi)孔脊。在這樣的量規(guī)中，該量規(guī)通常使用圓形設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)(round setting standard)預(yù)設(shè)或校準(zhǔn)，且接著插入待探測(cè)的定子的內(nèi)孔中。接著該量規(guī)被設(shè)置在預(yù)定的位置間隔處，且在各預(yù)定位置，操作者對(duì)桿進(jìn)行致動(dòng)以從模擬指示器或者從數(shù)字讀取框獲取尺寸讀數(shù)。接著該尺寸測(cè)量值被分析以提供與最小定子內(nèi)孔直徑相關(guān)的信息。平坦的、長(zhǎng)的定子內(nèi)孔量規(guī)延伸部(extens1n)可用于該裝置以允許在不同尺寸的定子中使用該量規(guī)。在一些情況下，量規(guī)可包括電子測(cè)量裝置和有線連接，用于向計(jì)算裝置(例如筆記本電腦)提供測(cè)量數(shù)據(jù)以進(jìn)行顯示和處理。
[0008]在圖2中示出了所述的現(xiàn)有技術(shù)定子內(nèi)孔量規(guī)200的代表示例。如圖中所示，具有寬的、長(zhǎng)形浮動(dòng)測(cè)量撐的寬底座的頭部202經(jīng)由長(zhǎng)的(通常是不銹鋼或者碳纖維)帶脊軸204連接至具有可移動(dòng)桿的手柄元件206。該手柄元件206經(jīng)由連接電纜208連接至計(jì)算裝置(如便攜臺(tái)式或筆記本電腦)210，其經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)電線212獲得電力。長(zhǎng)的平坦撐214可用于大直徑的定子內(nèi)孔。在使用中，定子內(nèi)孔量規(guī)200被插入定子內(nèi)孔且操作者將頭部202移動(dòng)至第一位置并致動(dòng)在手柄元件206上的桿來獲取第一讀數(shù)。接著該操作者將頭部202移動(dòng)至不同的位置且獲得第二讀數(shù)。該過程重復(fù)多次以獲得在特定位置的分離測(cè)量值。
[0009]盡管諸如結(jié)合圖2所述的量規(guī)的已知量規(guī)能夠提供與井下動(dòng)力鉆具定子內(nèi)孔相關(guān)的精確信息，然而需要時(shí)間來進(jìn)行該多個(gè)的分離測(cè)量，且基于在哪進(jìn)行該分離的測(cè)量以及在進(jìn)行測(cè)量時(shí)的使用者的手位置該測(cè)量的精確度是變化的。此外，由于頭部202跨越幾個(gè)定子內(nèi)孔脊，所以沒有獲得在定子內(nèi)孔中的多個(gè)最小直徑單獨(dú)測(cè)量值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]這里所述和總結(jié)的本發(fā)明涉及一個(gè)或多個(gè)不同的實(shí)施方式，其中沒有一個(gè)實(shí)施方式旨在對(duì)所附權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限制。這里所公開的至少一個(gè)發(fā)明的簡(jiǎn)要說明包括一種裝置，用于測(cè)量?jī)?nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑，包括具有本體、輪組件和傳感器組件的探測(cè)器組件；該本體具有滑動(dòng)部分，其被配置成與構(gòu)件的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸;所述輪組件基本在所述滑動(dòng)部分相反側(cè)被連接至所述本體，使得所述輪組件的至少一部分從所述本體突起，用于與內(nèi)表面滾動(dòng)接觸;所述探測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于內(nèi)表面直徑的變化而在輪組件和滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移;位于本體中的傳感器組件被連接至輪組件，且被配置成將輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示構(gòu)件的內(nèi)表面直徑的電信號(hào)；以及連接至探測(cè)器組件的平移組件，其被配置成將所述檢測(cè)器組件插入所述構(gòu)件的內(nèi)部并將所述檢測(cè)器組件從所述構(gòu)件的內(nèi)部收回。
[0011]這里所述的本發(fā)明的其它摘要可由所附權(quán)利要求以及這里所述的幾個(gè)實(shí)施方式總結(jié)。
【附圖說明】
[0012]附圖形成本說明書的部分且被包括以進(jìn)一步顯示所公開的實(shí)施方式的一些方面。
[0013]根據(jù)這里的多種教導(dǎo)。
[0014]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的井下動(dòng)力鉆具。
[00?5]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的井下動(dòng)力鉆具定子內(nèi)孔量規(guī)。
[0016]圖3A和3B示出了根據(jù)這里的一些教導(dǎo)構(gòu)建的示例定子內(nèi)孔量規(guī)。
[0017]圖4示出了圖4的定子內(nèi)孔量規(guī)的方面。
[0018]圖5A-5F示出了根據(jù)這里的多種教導(dǎo)構(gòu)建的定子內(nèi)孔量規(guī)的端部分的代表性特征。
[0019]圖6A和6B示出了根據(jù)這里的多種教導(dǎo)的定子內(nèi)孔量規(guī)的端部分的代表性特征。
[0020]圖7A和7B示出了可有利于用于根據(jù)這里的一些教導(dǎo)將示例性端部連接至示例性手柄部分的連接件。
[0021]圖8A-8G示出了可用于這里所述的定子內(nèi)孔量規(guī)的一個(gè)實(shí)施方式的延伸裝置和支架的多種形式，以便于將量規(guī)用于多種尺寸的馬達(dá)定子內(nèi)孔。
[0022]圖9A示出了根據(jù)這里的教導(dǎo)的手柄組件的實(shí)施方式的示例形式。
[0023]圖9B示出了用于線性傳感器實(shí)施方式的示例性校準(zhǔn)曲線。
[0024]圖10A-10H示出了可用于這里所教導(dǎo)的定子內(nèi)孔量規(guī)的示例人機(jī)界面以及使用所述定子內(nèi)孔量規(guī)的方法的模擬“截屏”。
[0025]圖11A-11F示出了可用于這里所教導(dǎo)的定子內(nèi)孔量規(guī)的可選示例人機(jī)界面以及使用所述定子內(nèi)孔量規(guī)的方法的模擬“截屏”。
[0026]圖12示出了如這里所述的定子內(nèi)孔量規(guī)的可選結(jié)構(gòu)。
[0027]圖13A-13D示出了一種方法，通過該方法可將根據(jù)一些教導(dǎo)的定子內(nèi)孔量規(guī)用于檢測(cè)在定子內(nèi)孔中的脊或凸起部，并確定定子內(nèi)孔的最小直徑。
[0028]圖14中示出了用于表征給定裝置的示例性的裝置。
[0029]盡管這里所公開的本發(fā)明可進(jìn)行多種修改可改為其它形式，然而附圖中僅示例地示出以及以下僅詳細(xì)地說明幾個(gè)具體的實(shí)施方式。這些【具體實(shí)施方式】的附圖和具體說明不以任何方式限制本發(fā)明概念或所附權(quán)利要求的寬度或范圍。進(jìn)一步地，附圖和詳細(xì)說明僅用于向本領(lǐng)域技術(shù)人員示出發(fā)明概念且讓其制造并使用本發(fā)明的概念。
【具體實(shí)施方式】
[0030]總體而言，這里所教導(dǎo)的本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)為多種裝置，其能測(cè)量?jī)?nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑。這樣的裝置可包括檢測(cè)器組件，其包括本體，輪組件和傳感器組件;所述本體包括被配置成與構(gòu)件的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)部分。所述輪組件在所述滑動(dòng)部分的基本相反側(cè)被連接至所述本體，使得所述輪組件的至少一部分從所述本體突起以與所述內(nèi)表面滾動(dòng)接觸。所述檢測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于所述內(nèi)表面的直徑的改變而在所述輪組件與所述滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移。所述傳感器組件可被設(shè)置在所述本體中，且連接至所述輪組件并被配置成將所述輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示所述構(gòu)件的內(nèi)表面的直徑的電信號(hào)。平移組件可被連接至所述檢測(cè)器組件且被配置成將所述檢測(cè)器組件插入所述構(gòu)件的內(nèi)部并將所述檢測(cè)器組件從所述構(gòu)件的內(nèi)部收回。
[0031 ]這樣的實(shí)施例還還包括支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)將輪組件的徑向位移轉(zhuǎn)換為縱向位移。所述傳感器組件可包括線性位移傳感器。所述輪組件可提供約0.2英寸的徑向位移。所述輪組件可包括偏置元件，所述偏置元件被配置成將所述輪從所述滑動(dòng)部分偏置至最大徑向位移。所述偏置元件提供的偏置力可沒有引起所述內(nèi)表面的變形。所述偏置元件提供的偏置力可為大約0.3鎊或更少。所述平移組件包括具有電源的手柄部分和用于從所述傳感器組件向所述手柄部分傳遞信號(hào)的導(dǎo)線。所述平移組件可具有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。所述平移組件可包括一個(gè)或多個(gè)接頭，所述一個(gè)或多個(gè)接頭被配置成允許所述本體與所述手柄之間的相對(duì)移動(dòng)。所述一個(gè)或多個(gè)接頭可以是球窩接頭或者U型接頭。所述檢測(cè)器組件被配置成對(duì)所述內(nèi)表面的直徑進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。所述本體包括一個(gè)或多個(gè)可拆卸的撐，各撐具有滑動(dòng)部分。
[0032]這里示教的本發(fā)明的實(shí)施例還可包括具有視覺顯示器的人機(jī)界面，所述視覺顯示器被配置成顯示來自所述傳感器組件的電信號(hào)的表示。所述人機(jī)界面與所述手柄部分相關(guān)聯(lián)。所述人機(jī)界面與所述檢測(cè)器組件無線通信。
[0033]這里示教的本發(fā)明的其它實(shí)施例可包括能測(cè)量容積式馬達(dá)定子的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置，且可還包括:檢測(cè)器組件，其包括本體、輪組件和傳感器組件。所述本體可具有一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)部分，所述滑動(dòng)部分被配置成與所述定子的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸。所述輪組件可在所述至少一個(gè)滑動(dòng)部分的基本相反側(cè)被連接至所述本體，使得所述輪組件的至少一部分從所述本體突起以與所述定子的內(nèi)表面滾動(dòng)接觸。所述檢測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于所述內(nèi)表面的直徑的改變而在所述輪組件與所述至少一個(gè)滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移。所述傳感器組件可被設(shè)置在所述本體中，可操作地連接至所述輪組件且被配置成將所述輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示所述定子的內(nèi)表面直徑的電信號(hào)。平移組件可連接至所述檢測(cè)器組件且被配置成將所述檢測(cè)器組件插入所述定子的內(nèi)部并將所述檢測(cè)器組件從所述定子的內(nèi)部收回。所述平移組件具有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度且包括手柄部分和一個(gè)或多個(gè)接頭，該手柄部分具有電源和用于將信號(hào)從所述傳感器組件傳輸至所述手柄部分的導(dǎo)線，所述接頭被配置成允許所述本體與所述手柄之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。可提供人機(jī)界面，其被配置成與所述本體無線通信且在所述本體從所述定子收回時(shí)顯示所述內(nèi)表面的直徑測(cè)量值。
[0034]這里示教的本發(fā)明的其它實(shí)施例可包括使用諸如上述裝置(但不限于上述裝置)來測(cè)量構(gòu)件的內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的方法。這樣的方法可包括:校準(zhǔn)所述裝置，使得所述傳感器組件所提供的電信號(hào)與直徑測(cè)量值相關(guān)聯(lián)。設(shè)置在所述滑動(dòng)部分與所述輪組件之間的最大直徑尺寸以與待測(cè)量的內(nèi)表面匹配。將所述本體插入所述構(gòu)件的內(nèi)部。在所述本體從所述構(gòu)件收回時(shí)，測(cè)量所述內(nèi)表面的直徑。
[0035]這樣的方法還可包括確定所述構(gòu)件的內(nèi)表面的最小直徑。在所述本體從所述構(gòu)件收回時(shí)，在與所述本體無線通信的人機(jī)界面上，顯示所述內(nèi)表面的直徑測(cè)量值。校準(zhǔn)所述裝置，使得所述傳感器組件提供的電信號(hào)與直徑測(cè)量值相關(guān)聯(lián)。設(shè)置所述滑動(dòng)部分與所述輪組件之間的最大直徑尺寸以與待測(cè)量的內(nèi)表面匹配。將所述本體插入所述定子的內(nèi)部。在所述本體從所述定子收回時(shí)測(cè)量所述內(nèi)表面的直徑。確定所述定子的內(nèi)表面的最小直徑。根據(jù)在所述本體從所述定子收回時(shí)所得到的所述直徑測(cè)量值中的一個(gè)或多個(gè)來確定用于所述定子的轉(zhuǎn)子的尺寸。
[0036]現(xiàn)在我們參考附圖，更具體地描述可用于實(shí)現(xiàn)這里所示教的本發(fā)明的裝置和方法的許多可能實(shí)施例中的一些。具體而言，圖3A和3B示出了一種改進(jìn)的裝置300，其用于檢測(cè)井下動(dòng)力鉆具動(dòng)力系統(tǒng)(mud motor power system)，且具體地用于檢測(cè)定子內(nèi)孔。
[0037]在所示的實(shí)施方式中，裝置300包括手柄元件310，其在一些實(shí)施方式中可容納在裝置300的操作中有用的電池操作電子器件以及用于為該電子器件供電的一個(gè)或多個(gè)可充電電池。
[0038]盡管在圖3A或3B中未示出，然而裝置300還可與人機(jī)界面一起使用。該人機(jī)界面可采用多種形式，包括但不限于:專用裝置，其包括屏幕和經(jīng)由有線或無線(如，藍(lán)牙，RF，IR等)鏈接而連接至裝置300的接口電路;經(jīng)由有線或無線鏈接而連接至裝置300的編程通用計(jì)算機(jī)，或者手持裝置，如桌上電話或智能手機(jī)(如，安卓或1S服務(wù))，其運(yùn)行設(shè)計(jì)以用于裝置300的專用應(yīng)用?？墒褂闷渌问降娜藱C(jī)界面而不偏離這里的教導(dǎo)。
[0039]在圖3A和3B的示例中，手柄元件310還包括用于為殼體中的電子器件供電或斷電的按鈕312 ο該手柄元件310可由任何合適的材料制成。在圖3A和3B的實(shí)施方式中，其由模制塑料制成。
[0040]在所示的示例中的手柄元件310被連接至手柄管40。該手柄管的尺寸可足以配合在待利用本裝置300檢查的最小的定子內(nèi)孔內(nèi)。為了檢查較短的井下動(dòng)力鉆具部分定子，該手柄管可足夠長(zhǎng)以允許裝置300的檢測(cè)元件(如下文中所述)一直延伸進(jìn)入待檢測(cè)的定子內(nèi)孔，從而檢測(cè)元件可被設(shè)置在定子內(nèi)孔的一個(gè)開口端處(或恰在其外側(cè))，且手柄元件310可被設(shè)置在定子內(nèi)孔的另一開口端的外側(cè)，其中手柄管314延伸通過其間的定子內(nèi)孔。在其它實(shí)施方式中，為了用于較長(zhǎng)的定子內(nèi)孔部分，手柄管314可被尺寸設(shè)置成允許檢測(cè)元件延伸至，且優(yōu)選地超過，待檢測(cè)的最長(zhǎng)定子內(nèi)孔的中點(diǎn)，從而通過從被檢測(cè)的定子的兩端操作裝置300而獲得沿著定子內(nèi)孔的所有點(diǎn)的測(cè)量值。
[0041]手柄元件310優(yōu)選地是中空的和/或具有嵌入的導(dǎo)體，用于將電信號(hào)或光學(xué)信號(hào)從檢測(cè)傳感器(如下文中所述)傳遞至手柄元件310中的電子器件，和/或用于將電能從手柄元件310傳遞至傳感器。手柄310中的電子器件可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)，以存儲(chǔ)在使用中獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)，其它相關(guān)數(shù)據(jù)，和/或用于裝置300的操作程序或軟件。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)可包括移動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如但不限于基于USB的移動(dòng)存儲(chǔ)器;或者SD或micro SD存儲(chǔ)芯片。優(yōu)選地，但不是必須地，存儲(chǔ)器系統(tǒng)被配置成允許連續(xù)地記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。在測(cè)量過程中可準(zhǔn)實(shí)時(shí)(quas1-real-time)地分析連續(xù)地記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)以提供反饋，或者可過后分析連續(xù)地記錄的數(shù)據(jù)以生成關(guān)于測(cè)量過程的具體報(bào)告。另外或者可選地，電子器件可包括無線通信系統(tǒng)，例如但不限于，藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)，其被配置成將流式或批量測(cè)量數(shù)據(jù)傳至網(wǎng)站，基于云的系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和/或遠(yuǎn)程記錄系統(tǒng)。
[0042]此外，電子器件可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器反饋系統(tǒng)，其包括但不限于，用于將聽覺指示提供至裝置300的使用者的電路；用于將視覺指示提供至裝置300的電路；用于將震動(dòng)指示提供至裝置300的使用者的電路;或者這樣的反饋系統(tǒng)的任何組合。這些反饋指示系統(tǒng)的目的可以是促使裝置300的使用者察看在定子內(nèi)孔中的裝置的位置，而不是集中在測(cè)量數(shù)據(jù)的屏幕或者其它顯示器上。這樣，在內(nèi)孔中無意地移動(dòng)裝置(如，在內(nèi)孔中頂推或者卡住(jawing)裝置)所引起的操作者錯(cuò)誤可被最小化。
[0043]手柄元件310優(yōu)選地由基本隆起的輕質(zhì)材料形成，例如鋁或者合適的塑料或復(fù)合材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，手柄管314由碳纖維構(gòu)成，其讓許元件非常牢固且質(zhì)量輕。
[0044]手柄管314的與手柄元件310相反的端部被連接至檢測(cè)器組件。在所示的實(shí)施例中，檢測(cè)器組件形成為三個(gè)主要部分:端部組件318，中間組件320和輪室組件(wheelhouseassembly)322。在高的水平，在所示的實(shí)施方式中，輪室組件322包括帶輪的接觸元件，其能在大體與手柄管314的縱軸線或縱向軸線垂直(S卩，正交)的方向上移動(dòng)。為了便于參考，沿著手柄管314的長(zhǎng)度延伸的軸線被稱作縱向或“X”軸線;表示帶輪的接觸元件的移動(dòng)的軸線被稱作“Y”軸線;且垂直于X和Y軸線的軸線被稱作“Z”軸線。
[0045]在所示的實(shí)施方式中，裝有輪的接觸元件被機(jī)械地連接至輸送機(jī)構(gòu)和輸送軸，從而將裝有輪的接觸元件的大體Y軸線移動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸送軸的X軸線移動(dòng)。在該實(shí)施方式中，輸送軸被連接至線性傳感器，其將軸的X軸線移動(dòng)轉(zhuǎn)換為由一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體(由圖3B中的元件324表示)傳遞至手柄元件310中的電子器件的電信號(hào)。總體而言，在操作中，裝置被通電，被校準(zhǔn)(可選地)，且然后檢測(cè)器組件被插入待探測(cè)的定子的定子內(nèi)孔中，以及從其中移除。隨著量規(guī)被插入到定子內(nèi)孔中和/或隨著其被從定子內(nèi)孔移除，接觸輪的移動(dòng)使得傳感器向手柄組件中的電子器件提供電信號(hào)，其包括改變的電信號(hào)。這些信號(hào)由電子器件處理以提供與定子內(nèi)孔內(nèi)部情況相關(guān)的有用的信息，其可包括但不限于最小內(nèi)徑尺寸。
[0046]圖4示出了輪室組件322、中間組件320和端部組件318的示例實(shí)施方式的額外細(xì)節(jié)。為了示意的目的，沒有示出從端部組件318中的傳感器延伸的電線。在示例實(shí)施方式中，輪室組件322、中間組件320和端部組件318的主要構(gòu)件都由金屬形成。
[0047]首先參考圖4，輪室組件322包括輪室殼體402和可沿著與輪室組件322的縱軸線垂直的軸線移動(dòng)的接觸輪404。如圖所示，該接觸輪404被設(shè)計(jì)成使得在檢測(cè)器組件被插入進(jìn)行探測(cè)的定子內(nèi)孔和從其移除時(shí)，該接觸輪在插入/移除的方向上旋轉(zhuǎn)。如圖4中所示，該接觸輪404被連接至輸送軸406，該輸送軸406隨著接觸輪404在Y軸線上的移動(dòng)而沿著檢測(cè)器組件的縱軸線(即，沿著X軸線)前后移動(dòng)。如圖所示，在所示的實(shí)施方式中，輸送軸406有足夠的長(zhǎng)度以延伸通過中間組件320的內(nèi)部中形成的中空孔。
[0048]圖5A-5F更具體地示出了示例的輪室組件322。在這些圖中的一些中，輪室殼體402被示出為透明的，從而內(nèi)部構(gòu)件是可見的。
[0049]如圖5A、5B、5C、5D和5F中所示，輪室組件322包括主輪室殼體402，其在其中限定開口腔體(open cavity)。設(shè)置在該腔體中的是第一部件或元件502，其一端被設(shè)置成(通過安裝銷518或者其它合適的機(jī)構(gòu))與輪室殼體402成固定關(guān)系，而另一端被連接至接觸輪404。該元件502被連接至輪室殼體402和接觸輪404，使得元件502的該端部被固定在輪室殼體中且不能沿著X方向520移動(dòng)，但是可在接觸輪404旋轉(zhuǎn)地移過定子內(nèi)孔的內(nèi)部，接觸輪404上下移動(dòng)時(shí)隨著該元件502的另一端部圍繞大體沿著Y軸線522的固定點(diǎn)弧形運(yùn)動(dòng)而樞轉(zhuǎn)。
[0050]第二部件或元件504也被連接至接觸輪404。該第二元件504具有連接至接觸輪的一端以及沒有相對(duì)于X軸線520固定且連接至輸送軸406的一端的另一端。如圖中所示，接觸輪404大體在Y方向522上的移動(dòng)可使得輸送軸在X方向520移動(dòng)。
[0051 ]在圖5A、5B、5C和中所示的具體的實(shí)施方式中，在接觸輪404在Y方向的給定移動(dòng)增量與所得到的輸送軸在X方向上的移動(dòng)之間的關(guān)系不是必然相同的，且對(duì)于給定Y移動(dòng)522增量可得到的軸的X移動(dòng)的量不必須是恒定的，而是基于接觸輪404以及第一和第二元件502和504在移動(dòng)增量上的實(shí)際位置而改變的。因此，為了保證精確的測(cè)量，所述裝置可通常初始地特征在于反映接觸輪404的Y移動(dòng)與輸送軸406的X移動(dòng)520之間的具體關(guān)系。在下文中說明了示例性的初始校準(zhǔn)方法(initial calibrat1n method)。
[0052]參考圖5A和5B，可見輸送軸406延伸進(jìn)入并通過中間組件320。在所示的示例中，套筒組件506和508被提供以促進(jìn)輸送軸406的平滑移動(dòng)。該中間組件320可以任何合適的方式被連接至輪室組件322。在這里所述的實(shí)施方式中，連接是通過螺紋連接實(shí)現(xiàn)，其中中間組件320的凸螺紋端被接收在端部組件322的螺紋插孔中。
[0053]最佳地如圖5B中所示，輸送軸406的端部延伸通過中間組件320且大體上與設(shè)置在中間組件318中的線性傳感器510鄰靠。應(yīng)注意在圖5B中，為了示意的目的，輸送軸406示出為沒有實(shí)際上接觸傳感器510。然而，在任何實(shí)際的實(shí)施方式中，軸端部很可能事實(shí)上實(shí)際接觸傳感器末端。
[0054]在圖5A-5D的實(shí)施方式中，線性傳感器510沿著X方向施加力，其趨于使得接觸輪404朝向其在Y軸線上的離輪室殼體402最遠(yuǎn)距離處的位置移動(dòng)。對(duì)于很多實(shí)施方式，該力足以使得在沒有向接觸輪404施加壓力時(shí)接觸輪404沿著Y軸線移動(dòng)至其“最外”位置(這通常是當(dāng)檢測(cè)器組件在定子內(nèi)孔外部時(shí)的位置)。在其它實(shí)施方式中，如圖5A-5C中所示的實(shí)施例中，諸如彈簧512等的反沖彈簧可用于保證接觸輪404被適當(dāng)?shù)仄谩?br>[0055]在可選的實(shí)施方式中，單獨(dú)的反沖彈簧可不足以適當(dāng)?shù)仄媒佑|輪以及以合適的力保證該輪被壓靠在待檢查的定子內(nèi)孔的內(nèi)徑上。在該應(yīng)用中，外部偏置彈簧可用于(單獨(dú)地或與反沖彈簧結(jié)合)控制和調(diào)節(jié)接觸輪的偏置。
[0056]圖5E示出了用于調(diào)節(jié)接觸輪404的偏置的示例性方法。在圖5E的實(shí)施方式中，提供了外部偏置彈簧514和可旋轉(zhuǎn)套環(huán)516。外部偏置彈簧趨于向前述接觸輪機(jī)構(gòu)施加力以將接觸輪4404從裝置的主體偏置離開。通過調(diào)節(jié)由外部彈簧514所提供的力，使用者可增大或減小提供至接觸輪404的偏置力，且因此輪404將接觸待檢測(cè)的定子內(nèi)孔的內(nèi)徑的力。由外部彈簧所提供的偏置力可以至少兩種方式調(diào)節(jié)。在一種方式中，可選擇外部彈簧514來提供期望的偏置力，且如果需要不同的偏置力，則可移除并更換初始使用的彈簧。在另一種實(shí)施方式中，可使用單個(gè)的偏置彈簧，且套環(huán)516可被調(diào)節(jié)以壓縮彈簧514或給彈簧514減壓，且因此調(diào)節(jié)由彈簧所提供的偏置力?？深A(yù)見調(diào)節(jié)彈簧力的其它可選方式包括可單獨(dú)使用多個(gè)可更換彈簧，或者與諸如套環(huán)516等的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)合。
[0057]在所示的示例中，在傳感器元件510中的內(nèi)部彈簧與反沖彈簧(kickspring)512組合使得當(dāng)接觸輪與定子內(nèi)孔的內(nèi)表面接觸時(shí)接觸輪404將壓縮力施加至定子內(nèi)孔的內(nèi)表面。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，傳感器彈簧和反沖彈簧被配置成使得接觸輪404所提供的抵靠?jī)?nèi)定子內(nèi)孔表面的最大力在可能使得定子內(nèi)孔永久變形的水平以下。使得內(nèi)定子內(nèi)孔變形的力的精確水平可基于用于形成內(nèi)孔的材料而改變。在一個(gè)具有定子內(nèi)孔材料(statorboar material)的優(yōu)選實(shí)施方式中，該組件被配置成使得由接觸輪提供至定子的內(nèi)定子內(nèi)孔的最大壓縮力為0.3鎊或更小。
[0058]圖5F示出了本發(fā)明的很多可能實(shí)施方式中的另一個(gè)，其中使用角度位移傳感器524而不是之前的實(shí)施方式的線性位移傳感器510。圖5F示出了可旋轉(zhuǎn)地連接至臂或支架502的端部的接觸輪404，該臂或支架502可操作地連接至角度傳感器524，例如通過銷或者輸送軸526。應(yīng)理解，隨著輪關(guān)于銷526旋轉(zhuǎn)(S卩，大體在Y軸線方向522移動(dòng))，角度傳感器將該移動(dòng)轉(zhuǎn)換為Y軸線位移的信號(hào)表示。此外，如圖5F中所示，偏置元件528，例如彈簧，被配置成將接觸輪偏置至其最外位置，如以上關(guān)于線性傳感器實(shí)施方式所述?？蛇x地，角度傳感器524可具有與傳感器本體一體形成的偏置元件。
[0059]如圖中所示，輪室蓋512可被提供以覆蓋并保護(hù)輪室組件322的內(nèi)部元部件且控制接觸輪404以及第一和第二部件502和504的移動(dòng)。接觸輪的移動(dòng)的控制的優(yōu)點(diǎn)在于，最小化接觸輪404移動(dòng)的量可提高精確度。
[0060]在一些實(shí)施方式中，可僅測(cè)量定子內(nèi)孔的最小內(nèi)徑。在這樣的實(shí)施方式中，蓋512可與接觸輪404以及第一和第二部件502和504配合，以在接觸輪處于或接近定子內(nèi)孔最小內(nèi)徑時(shí)讓接觸輪接觸定子內(nèi)部，但不在其它時(shí)間接觸定子內(nèi)孔內(nèi)部。在這樣的實(shí)施方式中，接觸輪的移動(dòng)可以使得接觸輪的從其沿著Y軸線的距端部組件322的最大距離的點(diǎn)處至沿著相同軸線的最小距離的最大移動(dòng)為約0.200英寸。
[0061 ]使用接觸輪404和相關(guān)部件，如部件502和504，的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其允許裝置僅通過將接觸輪組件404在內(nèi)部?jī)?nèi)孔上移動(dòng)而對(duì)定子內(nèi)孔的多個(gè)最小內(nèi)徑的每一個(gè)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量。這是由于接觸輪被尺寸設(shè)置成使得在接觸輪和定子內(nèi)孔的內(nèi)部之間的接觸點(diǎn)在沿著X軸線的距離方面僅為常規(guī)定子凸起部(stator lobe)的總距離的小百分比。在所述裝置被拉動(dòng)通過定子內(nèi)孔時(shí)，這允許這里所述的裝置對(duì)各凸起部進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，接觸輪404和相關(guān)的部件允許在約3/1000英寸或更小尺寸的分辨率的測(cè)量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)行的測(cè)量為分辨率為1/10，000英寸。這些分辨率實(shí)質(zhì)性小于在定子內(nèi)孔中的常規(guī)凸起部的尺寸。
[0062]使用可將接觸輪的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為諸如軸406或526等的輸送軸的移動(dòng)的接觸輪404和部件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其允許快速和高效地進(jìn)行測(cè)量。代替將探針移動(dòng)至沿著定子內(nèi)孔的不連續(xù)位置并且在這些不連續(xù)位置處致動(dòng)探針，接觸輪可在定子內(nèi)孔上移動(dòng)內(nèi)且隨著接觸輪通過定子內(nèi)部可連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量。如上所述，這些連續(xù)的測(cè)量可被記錄在與裝置300相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，或者可被傳輸(有線或者無線)至遠(yuǎn)程記錄系統(tǒng)。
[0063]該中間組件320可以任何合適的方式被連接至端部組件。由于將中間組件從端部組件松脫以允許檢測(cè)、維護(hù)和更換端部組件中的傳感器510是有利的，所以可預(yù)見允許將中間組件320從端部組件318容易地分離的實(shí)施方式。在圖5B中示出了該實(shí)施方式。如圖中所示，在所示的實(shí)施方式中，中間組件320(示出為透明的)包括延伸進(jìn)入端部組件318(也示出為透明的)的腔體中的凸起。槽520形成在凸起部件中，且一個(gè)或多個(gè)螺釘通過端部元件318中的開口以與槽接合，且將中間組件320和端部組件318保持在一起。
[0064]在圖5B的實(shí)施方式中，連接螺釘?shù)膹埩墒沟脤⒅虚g組件320保持為相對(duì)于端部組件318成固定關(guān)系，從而在兩個(gè)組件之間沒有相對(duì)移動(dòng)，或者可被設(shè)置成允許在兩個(gè)組件之間的完全旋轉(zhuǎn)或受限旋轉(zhuǎn)移動(dòng)(如，關(guān)于Z軸線移動(dòng)，但不沿著X軸線移動(dòng))。在期望手柄以旋轉(zhuǎn)方式移動(dòng)的應(yīng)用中可需要該實(shí)施方式。允許在中間組件320和端部組件318之間的一些旋轉(zhuǎn)移動(dòng)可在手柄朝向接觸輪404前進(jìn)時(shí)且趨于緩和(dampen)手柄的任何旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，且將手柄元件310的該旋轉(zhuǎn)移動(dòng)對(duì)中心輪所進(jìn)行的測(cè)量的影響最小化。
[0065]圖6A和6B中示出了端部組件的細(xì)節(jié)。為了示出的目的，端部組件的主殼體602示出為透明的。
[0066]參考圖6A和6B，該端部組件包括定位銷或銷釘604，其被設(shè)置在端部組件318中的固定位置。抵靠在定位銷604上的是定位元件606的端部，其包括抵靠定位銷604的軸和在另一端上的開口槽。設(shè)置在定位元件606的開口槽中的是具有可移動(dòng)末端的線性探頭608。該線性探頭608可以是可將沿著一軸線的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字或電子信號(hào)的任何探頭。在一個(gè)實(shí)施方式中，探頭608可以是#DK812SBR5探頭，其可從Magnescale Americas，Inc.購(gòu)得，其具有12mm行程，0.5微米分辨率，和約(s tra i t) 100m/min響應(yīng)速度。
[0067]該端部組件還可包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，其被配置成將端部組件的實(shí)際環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換為可由與裝置相關(guān)的電子器件(例如，手柄中的電路)所使用的信號(hào)(電或光信號(hào))。合適的溫度傳感器包括但不限于熱電偶傳感器，電阻式溫度計(jì)(RTDs);紅外傳感器;熱敏電阻;硅帶隙溫度傳感器;或者其組合。溫度測(cè)量可以是，但不必須為，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的直接或間接連續(xù)記錄。應(yīng)理解，端部組件的操作溫度可用于實(shí)時(shí)地或者事后改正或者校正測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0068]端部組件還可包括一個(gè)或多個(gè)相機(jī)或者其他視覺傳感器，其被配置成可“看見”定子的實(shí)際正被測(cè)量，已經(jīng)被測(cè)量或者將被測(cè)量的區(qū)域。在一個(gè)這樣的實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)的視頻信號(hào)被提供至手柄，且視頻傳輸線纜將該信號(hào)從手柄傳遞至處理和/或顯示系統(tǒng)?？蛇x地，該手柄(如這里所述)可包括視覺顯示器，其能夠顯示端部組件所拍攝的視頻。更進(jìn)一步，視頻信號(hào)可如上關(guān)于測(cè)量數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)所述的被連續(xù)地記錄。應(yīng)理解，可捕獲“靜態(tài)”拍攝以替代視頻或者作為視頻的補(bǔ)充。應(yīng)理解，裝置300的一個(gè)實(shí)施方式可在預(yù)定事件的發(fā)生時(shí)捕捉定子內(nèi)孔的快照，預(yù)定事件例如是最小測(cè)量值，測(cè)量值“跳動(dòng)”或者其它非正常值或者異常類型測(cè)量值。
[0069]端部組件318可以任何合適的方式被連接至手柄管314。在一個(gè)實(shí)施方式中，該連接是使得允許在端部組件318和手柄管314之間的另一軸線上的相對(duì)移動(dòng)。允許該相對(duì)移動(dòng)是有利的，這是因?yàn)槿绻辉试S這樣的相對(duì)移動(dòng)-那么操作者對(duì)手柄組件310的移動(dòng)(甚至輕微的無意移動(dòng))將影響由檢測(cè)組件進(jìn)行的測(cè)量。
[0070]圖7A示出了將手柄管314連接至端部組件318的示例性連接配置，該連接為手柄管314可相對(duì)于端部組件318移動(dòng)的方式。參考圖7A，所示出的連接包括“球窩”組件，其包括兩個(gè)球面墊圈(spherical washer)702和704，其被尺寸設(shè)置成匹配在端部組件318的接收腔體內(nèi)。該兩個(gè)球面墊圈702和704被設(shè)置成圍繞球鉸接元件706，其一端以固定關(guān)系連接至手柄管314。在所示的示例中，該球鉸接元件706限定一個(gè)或多個(gè)大體圓柱形空腔(void)，且端部組件318限定能夠接收螺釘710的螺紋開口708。在該示例中，螺釘710的外徑小于圓柱形空腔712的內(nèi)徑，從而球鉸接元件318以及因此管狀手柄314可相對(duì)于端部組件318移動(dòng)。在所示的實(shí)施方式中，開口環(huán)714匹配在端部組件318的槽中以將該兩個(gè)組件保持在一起。
[0071]允許端部組件318和手柄管314之間的相對(duì)移動(dòng)的其它可選連接裝置。例如，可預(yù)見實(shí)施方式中U形接頭連接用于提供該連接。圖7B示出了一種這樣的可選連接。在圖7B的示例性實(shí)施方式中，U形接頭連接被設(shè)置在端部組件318和手柄管314之間。參考附圖，所示的U形接頭連接包括連接至手柄管314的第一元件716和連接至第一元件716的中間元件718，從而第一元件716可相對(duì)于中間元件718關(guān)于第一軸線樞轉(zhuǎn)。所示的連接還包括連接至中間元件718的第二元件720。該第二元件718被連接至端部組件318。該第二元件720以該第二元件720可相對(duì)于中間元件718沿著第二軸線樞轉(zhuǎn)的方式而被連接至中間元件718。在所示的實(shí)施方式中，第二軸線垂直于第一軸線。
[0072]可預(yù)見用于將手柄端部314連接至端部組件318的更進(jìn)一步的可選的連接。例如，可使用在圖7B中示出的樞轉(zhuǎn)連接中的僅一個(gè)。
[0073]對(duì)于特定尺寸的定子內(nèi)孔，在圖3A和3B中所示的裝置可用于檢測(cè)定子內(nèi)孔內(nèi)部。對(duì)于較大的內(nèi)孔，可將膨脹撐(expans1n shoe)與所述的裝置一起使用。使用膨脹裝置的一個(gè)目的是確保接觸輪相對(duì)于待測(cè)量的定子內(nèi)孔的內(nèi)部被適當(dāng)?shù)囟ㄎ??？傮w而言，接觸輪應(yīng)被定位成使得接觸輪的最大偏轉(zhuǎn)(deflect1n)是較小的且在約小于1/10英寸。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，接觸輪和相關(guān)結(jié)構(gòu)為使得輪的最大偏轉(zhuǎn)約為75/1000英寸。
[0074]圖8A示出了可用于允許不同尺寸的膨脹撐與裝置之間的高效連接的鼻突組件(nose assembly)802o
[0075]參考圖8A，鼻突組件802經(jīng)由接收在輪室組件中的螺釘元件804被連接至輪室組件322的端部。該鼻突組件802包括螺旋鼻突806，驅(qū)動(dòng)螺母808和定位銷810，該定位銷810的端部從驅(qū)動(dòng)螺母的各側(cè)突起。通過旋轉(zhuǎn)螺旋鼻突，驅(qū)動(dòng)螺母可沿著輪室組件322的縱軸線前后移動(dòng)，從而使得定位銷810相對(duì)于輪室組件移動(dòng)。設(shè)置在端部組件318上的固定位置處的第二定位銷812沒有在圖8A中示出。
[0076]圖SB示出了第一膨脹撐類型814，其可用于允許將裝置300用于具有較小直徑的定子內(nèi)孔。該撐814是管狀元件且在各端部具有叉頭狀開口(prong-like opening)，其被尺寸設(shè)置成接收定位銷810和812。在使用中，撐814在連接至鼻突組件802之前在檢測(cè)器組件上滑動(dòng)。接著叉頭狀端部中的一個(gè)被連接至在端部組件318上的定位銷，且然后鼻突組件802連接至輪室組件322。通過調(diào)節(jié)螺紋鼻突806，使得驅(qū)動(dòng)螺母810，且因此定位銷810被朝向撐814向內(nèi)移動(dòng)，直到銷810與撐810的叉頭狀端部接合并將其保持定位。可選地，鼻突組件可限定圓錐形元件，其被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入撐的內(nèi)孔以將其保持定位。
[0077]圖SC示出了可用于裝置300的膨脹撐的仍另一個(gè)實(shí)施方式。該所示的膨脹撐816是在可用于具有較中間尺寸直徑的定子內(nèi)孔的膨脹撐上的滑動(dòng)件(slide)。如圖中所示，該膨脹撐816限定被尺寸設(shè)置成接收定位銷810和812的接收部分818和820。在使用中，撐816被滑動(dòng)至裝置上，從而接收部分88a和88b大體上接收定位銷或楔810和812。然后該鼻突組件通過將銷810從撐816移開而被調(diào)節(jié)，直到撐相對(duì)于探測(cè)器組件被牢固地保持定位。在大直徑的定子內(nèi)孔被探測(cè)的情況下，或者在需要額外的支撐的情況下，可將撐桿連接在手柄元件310和手柄管314之間。
[0078]總體而言，撐和/或條應(yīng)被尺寸設(shè)置成保證在裝置的與撐相反的外表面和優(yōu)選定子內(nèi)孔最小尺寸之間的間隙小于某預(yù)定量，在一個(gè)實(shí)施方式中為50/1000英寸。提供該小間隙趨于當(dāng)將裝置插入定子內(nèi)孔時(shí)以及在將裝置拉動(dòng)通過定子內(nèi)孔的期間，保證該裝置被適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)。該對(duì)準(zhǔn)方法保證了當(dāng)裝置被拉動(dòng)通過定子內(nèi)孔時(shí)裝置所進(jìn)行的測(cè)量在不同使用者之間以及在相同使用者的不同重復(fù)測(cè)量之間是恒定的。例如，在裝置/撐被尺寸設(shè)置成保證上述最大距離為50/10000英寸或更小時(shí)，可期望重復(fù)測(cè)量的誤差水平在3/1000至5/1000內(nèi)。
[0079]在上述情況中，其中裝置和撐被尺寸設(shè)置成保證至優(yōu)選最小內(nèi)孔直徑的距離小于預(yù)定量，指示該距離大于該量的測(cè)量可指示或提示被探測(cè)的定子內(nèi)孔的磨損或其它問題，從而在該范圍以上的測(cè)量可導(dǎo)致被探測(cè)的內(nèi)孔讓探測(cè)失敗。
[0080]圖8D示出了仍另一個(gè)撐設(shè)計(jì)，該撐用于具有較大直徑的定子內(nèi)孔。所示的撐822包括安裝板(824和826)，其包括與以上關(guān)于圖8C所述相似的接收部分。連接至安裝板的是多個(gè)撐桿828、830和832，其被設(shè)計(jì)成將撐定位在定子內(nèi)孔中。為了最小化重量，該撐桿828、830和832可由碳纖維制成。
[0081]圖SE示出了用于將撐連接至檢測(cè)器組件的可選方法。在該可選的方法中，檢測(cè)器組件的一些部分限定了如凹口 834和836等的凹口。該撐裝配有突起元件840、842，其被成型以配合在凹口或楔口中。在操作中，該撐被放置到期望的位置且然后該鼻突組件被調(diào)節(jié)以將撐保持定位。
[0082]圖8F-1和8F-2示出了允許不用連接撐而對(duì)不同尺寸的內(nèi)孔進(jìn)行探測(cè)的另外的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，剪式的組件844被連接至與手柄管314連接的檢測(cè)組件。該剪式組件包括中心部件和經(jīng)由剪式連接件而連接至中心元件的多個(gè)桿(在該示例中為四個(gè))。該剪式連接件可通過固定設(shè)置，在中間部件中的元件(如，螺釘)的操作或任何其它合適方法而被調(diào)節(jié)，以擴(kuò)展至對(duì)于多種定子內(nèi)孔的合適探測(cè)所需的尺寸。
[0083]在優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，撐或多個(gè)撐的直徑被小心地選擇以密切對(duì)應(yīng)待探測(cè)定子內(nèi)孔的理想最大內(nèi)徑。該撐/多個(gè)撐外徑與定子理想內(nèi)徑的密切配合趨于保證探測(cè)器組件通常處于合適的軸向?qū)?zhǔn)。這允許操作者通過簡(jiǎn)單地將裝置插入待探測(cè)的定子并將裝置經(jīng)由定子內(nèi)孔拉出而沒有對(duì)裝置進(jìn)行任何扭轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)從而使用所公開的裝置。所述裝置的允許適當(dāng)探測(cè)而不扭轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)裝置以及不需要或僅需要使用者的最小勞動(dòng)來保證適當(dāng)?shù)妮S向?qū)?zhǔn)的能力保證了探測(cè)更加精確和更加高效。這還保證了在不同的操作者或者相同操作者在不同次數(shù)之間的合適的測(cè)量以及一致性。
[0084]在大直徑定子內(nèi)孔待被檢測(cè)的情況下，或者在需要額外的支撐件以支撐一撐或另一裝置，以允許這里所述的裝置用于不同尺寸的內(nèi)孔的情況下，撐條可連接在手柄元件310與手柄管314之間。圖8D不出了使用撐條814。
[0085]應(yīng)理解，該裝置300所述的實(shí)施方式僅僅是這里所公開和要求的主題的一種可能實(shí)施方式，且其它設(shè)計(jì)是可能的。例如，所示出和說明的檢測(cè)器組件具有三個(gè)部分-輪室組件322、中間組件320和端部組件318。該檢測(cè)器可被構(gòu)造為單個(gè)元件或者作為具有比上述更多的部分的元件。此外，在一些實(shí)施方式中，可使用不同形式的感應(yīng)裝置。作為一個(gè)示例，在所述的傳感器中，接觸輪在Y方向移動(dòng)且傳感器在X方向移動(dòng)?？深A(yù)見傳感器與接觸輪(其它可移動(dòng)元件)對(duì)準(zhǔn)的實(shí)施方式，使得可移動(dòng)元件和傳感器均在Y方向移動(dòng)且不需要將可移動(dòng)元件在一個(gè)方向的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為傳感器在另一個(gè)方向的移動(dòng)。仍另外地，其它方法和方式可用于將手柄管連接至檢測(cè)器的端部組件(或者至單件的檢測(cè)器組件)，且可預(yù)見手柄管與檢測(cè)器組件一體形成的實(shí)施方式。作為仍另外的示例，可預(yù)見沒有手柄或手柄管的實(shí)施方式，且其中裝置通過一條或多條線被連接至傳感器元件，且其中檢測(cè)器組件通過連接線被拉動(dòng)通過待探測(cè)的定子內(nèi)孔。該實(shí)施方式可用于需要緊湊裝置的情況和/或待檢測(cè)的定子內(nèi)孔的長(zhǎng)度難以有合適長(zhǎng)度的手柄管的情況。
[0086]根據(jù)上述實(shí)施方式，應(yīng)理解上述的電子器件中的所有或者一些可被設(shè)置在檢測(cè)器組件自身上，而不是在手柄上。仍另外的，一些電子器件，例如數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)合數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)(有線或無線)，可被設(shè)置在檢測(cè)器組件上，而其它電子器件，例如處理電子器件，可被遠(yuǎn)程地設(shè)置。
[0087]在仍另一個(gè)實(shí)施方式中，容納光學(xué)元件和激光或聚光源的殼體可用于檢測(cè)被探測(cè)的定子內(nèi)孔的外輪廓。
[0088]可使用另外的方式提供在所述的裝置和人機(jī)界面之間的通信。在一個(gè)實(shí)施方式中，可在所述的裝置與編程個(gè)人電腦或筆記本電腦之間形成藍(lán)牙連接。在可選的實(shí)施方式中，可使用有線連接。可預(yù)見其它實(shí)施方式，其中裝置不提供任何即時(shí)的可讀取輸出，而是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(如，SD存儲(chǔ)卡)中，從而以后可由另一個(gè)裝置(如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī))讀取來訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0089]圖9更詳細(xì)地示出了手柄組件310。如上所述，手柄組件包括本體，其可被尺寸設(shè)置成包括用于裝置的電子器件以及為電子器件供電的電池，并且可為使用者提供手柄。在圖9中所示的實(shí)施方式中，手柄裝置310包括電源按鈕312和觸發(fā)按鈕902，該電源按鈕用于為裝置供電和斷電，該觸發(fā)按鈕34可被按壓以使得裝置300開始進(jìn)行測(cè)量讀取。
[0090]所述裝置可以多種方式來檢測(cè)井下動(dòng)力鉆具定子的內(nèi)孔直徑。根據(jù)一種示例的優(yōu)選方法，使用該系統(tǒng)的方法可包括初始表征步驟(initial characterizat1n step)，其中在接觸輪的Y移動(dòng)與輸送軸(以及因此輸送軸)的X移動(dòng)之間的精確關(guān)系由特定裝置相關(guān)的實(shí)際測(cè)量而表征且接著該表征數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在該裝置的電子器件中。
[0091]如上所述，在接觸輪的Y移動(dòng)與輸送軸(且因此傳感器)的X移動(dòng)之間的關(guān)系不是線性的，且可取決于接觸輪與輸送軸的位置而變化。此外，由于制造容差，接觸輪的Y移動(dòng)與輸送軸(傳感器)之間的精確關(guān)系可在裝置與裝置之間略微改變。考慮到這一點(diǎn)，根據(jù)這里的教導(dǎo)所構(gòu)造的各裝置可在裝配之后通過對(duì)接觸輪的若干位置的實(shí)際X對(duì)比Y位置讀數(shù)進(jìn)行表征。這些位置測(cè)量值，結(jié)合一些外推法，可用于形成特定單元的具體X對(duì)比Y曲線，且該曲線可用于將自傳感器的具體X讀數(shù)精確地轉(zhuǎn)換為接觸輪的具體Y位置。
[0092]由于預(yù)期給定裝置的物理表征不會(huì)在裝置的壽命內(nèi)可察覺地改變，所以該表征步驟很可能對(duì)每個(gè)裝置僅需要進(jìn)行一次。然而，隨著裝置受到磨損或者如果該裝置被改變或者裝置的構(gòu)件被改變或更換(如，如果傳感器被更換)，則可需要或要求另外的表征步驟。
[0093]在各裝置沒有被表征的情況下，代表性的X對(duì)比Y表征曲線可被使用或預(yù)編程或預(yù)存儲(chǔ)在裝置中。圖9B示出了用于使用線性傳感器510的本發(fā)明的實(shí)施方式的示例的接觸輪位移對(duì)比X軸線位移曲線。如圖所示，接觸輪404的移動(dòng)與沿著X軸線520的位移(例如輸送軸406的位移)之間的關(guān)系不是線性的。在該種X對(duì)比Y關(guān)系中，曲線的前部分可比曲線的后部分顯示更大的靈敏度。當(dāng)使用這里所公開的本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面來設(shè)計(jì)定子內(nèi)孔量規(guī)時(shí)，可考慮改非線性規(guī)律和改變的靈敏度。例如但不是限制性的，用于該量規(guī)的撐或者撬(sled)可被尺寸設(shè)置成使得定子內(nèi)孔的預(yù)期最小直徑出現(xiàn)在高靈敏度的區(qū)域。
[0094]—旦所述裝置被表征，或者X對(duì)比Y曲線以另外的方式存儲(chǔ)或編程在裝置中，則該裝置可被置于現(xiàn)場(chǎng)使用。在現(xiàn)場(chǎng)使用中，可根據(jù)通常包括以下步驟的方法使用該裝置:(I)識(shí)別待探測(cè)定子的需求尺寸；(2)確定對(duì)于探測(cè)是否需要任何膨脹撐，如果需要?jiǎng)t選擇和安裝合適的膨脹撐；(3)識(shí)別與待探測(cè)定子相關(guān)的合適的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)；(4)通過所選擇的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)組件20，且然后(5)通過校準(zhǔn)裝置探測(cè)相同預(yù)期尺寸的一個(gè)或多個(gè)定子內(nèi)孔。該過程可通過使用人機(jī)界面而得到促進(jìn)，在所示的示例中該人機(jī)界面是基于安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)。
[0095]圖10A-10H示出了來自筆記本電腦形式的示例人機(jī)界面的屏幕截圖，該筆記本電腦經(jīng)由有線或無線鏈接而連接至裝置300，其有助于說明使用這里所述的裝置的過程。
[0096]初始地，在圖1OA中，標(biāo)準(zhǔn)裝置與特定期望內(nèi)孔尺寸相關(guān)，其中各標(biāo)準(zhǔn)被分配特定的序列號(hào)。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)被制造為具有緊密度容限(tight tolerance)，從而該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)徑非常緊密地匹配與該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
[0097]一旦所期望的標(biāo)準(zhǔn)與待探測(cè)的多種內(nèi)孔直徑相關(guān)，則使用者可將期望的內(nèi)孔直徑輸入人機(jī)界面，且被提供使用哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的指示。這在圖1OB中示出，其中使用者將用于待探測(cè)裝置的最優(yōu)內(nèi)孔直徑(在該示例中為1.500英寸)輸入人機(jī)界面，并且人機(jī)界面提供可用于探測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)(或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn))的指示。在所示的示例中，被標(biāo)為1002、1004和1006的標(biāo)準(zhǔn)與輸入的內(nèi)孔直徑相關(guān)且可用于探測(cè)的目的。在該步驟，人機(jī)界面還可指示是否應(yīng)使用撐附件，且如果需要那么使用哪種撐。
[0098]在選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)后，定子內(nèi)孔量規(guī)應(yīng)被校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)過程應(yīng)初始地在圖1OC中示出。參考圖10C，人機(jī)界面初始地要求操作者輸入與待探測(cè)的具體的栗/馬達(dá)相關(guān)，與操作者相關(guān)，以及與溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)。一旦該數(shù)據(jù)被輸入，則使用者被促使將量規(guī)移動(dòng)通過該標(biāo)準(zhǔn)，直到與該標(biāo)準(zhǔn)的最大內(nèi)徑相應(yīng)的最大讀數(shù)被檢測(cè)到。這在圖1OD和1E中示出。
[0099]一旦裝置被校準(zhǔn)，例如如圖9B所示，則該裝置的檢測(cè)部分(如，具有接觸輪的部分)和任何撐被插入待探測(cè)的定子內(nèi)孔中。接著該裝置被觸發(fā)，且使用者拉動(dòng)裝置通過內(nèi)孔。接著該裝置進(jìn)行測(cè)量并且記錄各最大讀數(shù)(或可選地，各最小讀數(shù))。這在圖1OF和1G中示出。接著這些讀數(shù)被輸出至圖1OH中所示的可讀文件中。
[0100]圖1OE示出了使用上述裝置來探測(cè)實(shí)際的特定定子內(nèi)孔。如圖中所示，該特定裝置可首先通過使用者輸入與該裝置相關(guān)的序列號(hào)而被識(shí)別。可選地，可通過條形碼或者其它可掃描信息而獲得該識(shí)別信息。除了輸入識(shí)別信息之外，可增加關(guān)于被探測(cè)的裝置的其它信息(例如，化合物(compound)、容差等)。
[0101]在將與進(jìn)行探測(cè)的裝置相關(guān)的識(shí)別信息輸入人機(jī)界面之后，該裝置可被插入定子內(nèi)孔中，該測(cè)量按鈕(或觸發(fā)器被按下)，且裝置掃過量規(guī)，從而接觸輪掃過被探測(cè)的定子內(nèi)孔的全部或一部分。接著該裝置可生成表示各被檢測(cè)的小直徑的報(bào)告以及對(duì)于每個(gè)小直徑，生成與以下相關(guān)的信息:(i)從在校準(zhǔn)過程形成的參考位置的偏離，和(ii)實(shí)際計(jì)算最小直徑。這在圖1OG中得到反映?？蔀榱司_而重復(fù)該過程和/或?qū)τ谳^長(zhǎng)的定子內(nèi)孔，從內(nèi)孔的另一側(cè)重復(fù)。
[0102]圖11A-11F示出了從智能手機(jī)裝置的形式的示例人機(jī)界面的截屏，其有助于描述使用這里所述的裝置的過程。該過程與上述關(guān)于圖10A-10H所述的過程相似。在初始點(diǎn)，如圖1lA所示，該裝置被校準(zhǔn)以用于特定尺寸的定子的探測(cè)。該過程可包括如圖1lA中所示地其實(shí)開始校準(zhǔn)過程，且接著選擇待探測(cè)的定子內(nèi)孔的具體型號(hào)，如圖1lB中所示。在所示的實(shí)施方式中，一旦選擇了被探測(cè)的定子內(nèi)孔型號(hào)，則人機(jī)界面可執(zhí)行查找并向使用者提供用于允許適當(dāng)?shù)靥綔y(cè)要求尺寸的定子內(nèi)孔的特定撐(或其它尺寸調(diào)節(jié)器)的視覺指示。這在圖1lC中示出。
[0103]一旦選擇且適當(dāng)?shù)剡B接了合適的撐(或其它尺寸調(diào)整裝置)，則裝置的檢測(cè)部分(例如，具有接觸輪的部分)被插入與被探測(cè)的定子內(nèi)孔的標(biāo)稱尺寸對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中。接著該裝置被前后移動(dòng)，直到得到量規(guī)的最大讀數(shù)。這是將量規(guī)定位在定子內(nèi)孔的小直徑位置之一處而實(shí)現(xiàn)的。如圖1lD中所示，可提供圖像以允許使用者正確地定位最大位置。一旦裝置被適當(dāng)?shù)囟ㄎ磺耀@得最大讀數(shù)，則可通過在校準(zhǔn)階段使用者按壓測(cè)量觸發(fā)器，按壓?jiǎn)为?dú)的校準(zhǔn)按鈕或者與人機(jī)界面相互作用而校準(zhǔn)該裝置。
[0104]在所述的示例中，該裝置的校準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上為裝置設(shè)置了零基準(zhǔn)。一旦該裝置被校準(zhǔn)，則可提供差額測(cè)量(differential measurement)，其中測(cè)量反映了從校準(zhǔn)過程中形成的參考點(diǎn)偏離的程度。總體而言，當(dāng)對(duì)于一個(gè)定子尺寸被校準(zhǔn)的裝置用于另一個(gè)尺寸時(shí)以及每次裝置被通電(power on)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)過程，盡管如果裝置用于探測(cè)相同標(biāo)稱尺寸的定子則對(duì)每次通電的校準(zhǔn)可以是不必須的。
[0105]圖1lE示出了使用上述裝置來探測(cè)實(shí)際具體的定子內(nèi)孔。如圖中所示，該具體裝置可首先例如通過使用者將與裝置相關(guān)的序列號(hào)輸入而識(shí)別。可選地，識(shí)別信息可經(jīng)由條形碼或者其它掃描信息而獲得。除了輸入識(shí)別信息之外，可加入與被探測(cè)的裝置相關(guān)的其它信息(例如，化合物，容差等)。
[0106]在關(guān)于進(jìn)行探測(cè)的裝置的識(shí)別信息被輸入到人機(jī)界面中之后，該裝置可被插入到定子內(nèi)孔中，測(cè)量按鈕(或觸發(fā)器被按下)且裝置掃過量規(guī)，從而接觸輪掃過被探測(cè)的定子內(nèi)孔的全部或一部分。然后該裝置可生成表示各被檢測(cè)的小直徑的報(bào)告以及對(duì)于每個(gè)較小直徑，生成與以下相關(guān)的信息:(i)從在校準(zhǔn)過程形成的參考位置的偏離，和(ii)實(shí)際計(jì)算最小直徑。這在圖1lF中得到體現(xiàn)?？蔀榱司_而重復(fù)該過程，和/或?qū)τ谳^長(zhǎng)的定子內(nèi)孔，從內(nèi)孔的另一側(cè)重復(fù)。
[0107]圖12示出了可選的實(shí)施方式，其中人機(jī)界面采取智能手機(jī)的形式，該手柄組件310為手槍式握把1202形式且包括用于安裝智能手機(jī)裝置的托架1204?？深A(yù)見該裝置的其它可選構(gòu)造。
[0108]在圖13A-13D中示出了用于識(shí)別該定子內(nèi)孔中的最小直徑點(diǎn)的一個(gè)示例過程。圖13A-13D示出了可利用線性傳感器510或角度傳感器524的過程，該傳感器提供信號(hào)(例如，數(shù)字輸出)，其中信號(hào)與在探頭的末端處的特定位置對(duì)應(yīng)。在圖13A-13D的示例中，該探頭使得在用于上述布置中時(shí)(如，結(jié)合圖5B)，信號(hào)可在接觸輪與定子內(nèi)孔最小處對(duì)應(yīng)時(shí)處于其峰值。盡管圖13A-13D所示的過程包括推動(dòng)量規(guī)通過定子內(nèi)孔，然而應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明的量規(guī)可被推動(dòng)和/或拉動(dòng)通過定子內(nèi)孔。
[0109]如上結(jié)合圖5A-5C所述，并且參考圖13A-13D，接觸輪404和相關(guān)元件(如，部件502、504、406和512)使得接觸輪能夠與定子的內(nèi)直徑部分接觸，且可被多個(gè)元件阻礙而無法與定子的對(duì)應(yīng)定子最大直徑的部分接觸。可選地，可允許接觸輪接觸定子內(nèi)孔的所有表面，以提供最小、最大直徑以及這之間的所有直徑。因此，隨著接觸輪404被拉動(dòng)通過定子內(nèi)孔表面，該計(jì)數(shù)(count)可在一個(gè)示例點(diǎn)1302(圖13A)處處于接觸輪不與定子內(nèi)孔接觸的最小點(diǎn)，但是處于以上關(guān)于圖5B-5C(或者是與最大直徑接觸)所述的配置產(chǎn)生的固定點(diǎn)。隨著裝置掃過內(nèi)孔，可到達(dá)點(diǎn)1304(圖13B)，其中接觸輪與定子內(nèi)孔的內(nèi)部接觸，且裝置的操作開始使線性探頭的末端404移動(dòng)。在該點(diǎn)處，從探頭的計(jì)數(shù)輸出可開始增加。由于探頭的靈敏度，以及內(nèi)孔的非均勻性，所以該計(jì)數(shù)可沒有平滑地增加且可由于在定子內(nèi)孔表面上的小瑕疵而發(fā)生變化。隨著輪接觸滾過定子內(nèi)孔，其可終于碰到點(diǎn)1306(圖13C)，其通常與對(duì)應(yīng)定子的最小直徑的最大計(jì)數(shù)/數(shù)目相關(guān)。此后，隨著裝置通過內(nèi)孔且直徑增大1308(圖13D)，探頭的計(jì)數(shù)可開始減小，再次由于定子內(nèi)孔的小瑕疵而發(fā)生計(jì)數(shù)變化。
[0110]在一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置(例如在手柄端中的電子器件)可監(jiān)測(cè)來自探頭的數(shù)值并且:(i)尋找峰值1306，和(ii)如果沒有到達(dá)中間峰值(intervening peak value)，則尋找計(jì)數(shù)處于峰值以下某特定量的點(diǎn)1308。在沒有另一中間峰值的情況下一旦計(jì)數(shù)從峰值1306落至在峰值以下一特定量的點(diǎn)1308或1304處，則裝置可確定已到達(dá)真的峰計(jì)數(shù)(與在當(dāng)前示例中的定子內(nèi)孔最小處對(duì)應(yīng))。在檢測(cè)到初始峰值之后到達(dá)另一個(gè)中間峰值的情況下，該過程可重復(fù)。以這樣的方式，本示例可精確地檢測(cè)被探測(cè)定子內(nèi)孔的真實(shí)最小直徑。
[0111]在另一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置將首先尋找值的從一點(diǎn)(如，零點(diǎn))的增加，例如點(diǎn)1304，且將監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)以探測(cè)增加的計(jì)數(shù)(其將隨著輪的接觸滾動(dòng)至并通過點(diǎn)1304而發(fā)生)，其后是減少的計(jì)數(shù)(其將隨著輪的接觸滾動(dòng)至并通過點(diǎn)1308而發(fā)生)，其后是第二次增加的計(jì)數(shù)(其將隨著輥移動(dòng)至并通過點(diǎn)1310而發(fā)生)。在檢測(cè)到第二增加的計(jì)數(shù)時(shí)，該裝置將接著查找在第一增加的計(jì)數(shù)和第二增加的計(jì)數(shù)之間發(fā)生的最大計(jì)數(shù)，并將該最大計(jì)數(shù)(在該示例中為在點(diǎn)1306處的計(jì)數(shù))與最小內(nèi)孔直徑相關(guān)聯(lián)。作為另一個(gè)示例，可預(yù)期隨著探頭402被推動(dòng)通過定子內(nèi)孔，則傳感器信號(hào)將增加，表示內(nèi)徑減小。這些直徑表達(dá)可被記錄在與量規(guī)相關(guān)的循環(huán)緩沖存儲(chǔ)器，F(xiàn)IFO緩沖器，靜態(tài)存儲(chǔ)器中，或被傳輸或遙測(cè)并傳送至遠(yuǎn)離量規(guī)的裝置或位置?？筛鶕?jù)信號(hào)開始減小(這代表定子內(nèi)孔直徑增大)而確定最大信號(hào)(即，最小直徑)。可從所記錄的值查找該存儲(chǔ)的直徑表達(dá)的最大值，或者可選地，可從所記錄的值內(nèi)插或者以其它方式計(jì)算最大值。仍另外地，可使用該記錄數(shù)據(jù)來生成定子內(nèi)孔內(nèi)部的曲線或輪廓。
[0112]—旦獲得與最小直徑相應(yīng)的計(jì)數(shù)，則接著裝置可使用X對(duì)比Y表征數(shù)據(jù)以及參考設(shè)定點(diǎn)，以對(duì)于各最小直徑計(jì)算實(shí)際最小定子內(nèi)孔測(cè)量值。
[0113]應(yīng)理解，所述方法僅僅是示例性的，且可使用其它方法。例如，可將另外的方法用于線性探頭，其中在接觸輪接近定子內(nèi)孔最小處時(shí)計(jì)數(shù)減小(而不是增加)。
[0114]為了確保裝置的精確的目的，對(duì)于裝置的各單元在其裝配之后和/或裝置的任何構(gòu)件被改變之后對(duì)其進(jìn)行表征是有利的。這是由于在裝置的構(gòu)件的制造中可存在變化，其將引起各裝置以與相似構(gòu)造的其它裝置稍稍不同的方式進(jìn)行操作。在圖14中示出了用于表征給定裝置的示例性的裝置和程序。參考圖14，示出了輪量規(guī)組件被安裝在表征支座(characterizat1n mount)中。該支座包括用于將輪量規(guī)組件固定在固定位置的支架以及微米校準(zhǔn)參考裝置402。該校準(zhǔn)參考裝置402包括與輪組件的輪接觸的延伸元件。其可被控制以提供延伸元件的精確、準(zhǔn)確移動(dòng)，從而延伸元件可以10/10,000英寸或更小的精確步進(jìn)移動(dòng)。
[0115]為了使用圖14的結(jié)構(gòu)對(duì)裝置進(jìn)行表征，參考裝置402的延伸元件首先被移動(dòng)至接近完全收縮的位置，其使得輪移動(dòng)至完全延伸位置或接近完全延伸位置。接著該探頭值歸“零”。接著該延伸元件以受控的步進(jìn)延伸(如，10/10,000英寸的步進(jìn))，且在各步探針值被記錄。通過將延伸元件從與證實(shí)的零位置相對(duì)應(yīng)的位置移動(dòng)至比裝置待探測(cè)到的最小定子內(nèi)孔內(nèi)徑更小的位置，在探頭的計(jì)數(shù)與自零位置(如由參考裝置1402所確定的)的距離之間的關(guān)系可被確定。由于多種原因，該關(guān)系可以是非線性的。
[0116]在一個(gè)實(shí)施方式中，自零的距離的值和計(jì)數(shù)用于曲線擬合算法，以生成數(shù)學(xué)公式，其將響應(yīng)任何給定的探頭值而提供自零點(diǎn)(沿著與參考裝置的延伸元件的移動(dòng)平行的軸線)的距離。任何合適的曲線擬合算法將被用于生成該公式。在第二實(shí)施方式中，距離對(duì)比證實(shí)的值(prove value)都被存儲(chǔ)在表或者距陣中，且裝置可使用該數(shù)據(jù)以:(i)如果證實(shí)的值相同地對(duì)應(yīng)于在表征過程中獲得的值中的一個(gè)，則選擇該距離值;或者(ii)使用插值算法以通過在表征處理過程中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間內(nèi)插而生成估計(jì)的距離值。在兩個(gè)實(shí)施方式中，裝置的非線性，以及對(duì)于各單獨(dú)裝置的具體距離-探頭關(guān)系被解決，且測(cè)量的精確性提尚O
[0117]上述附圖以及具體結(jié)構(gòu)和功能的說明不作為對(duì)
【申請(qǐng)人】所進(jìn)行的發(fā)明的范圍或者所附權(quán)利要求的范圍的限制。而是附圖和說明被提供以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員來制造和使用所要求專利保護(hù)的本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，為了清楚和理解的目的，沒有對(duì)本發(fā)明的商業(yè)實(shí)施方式的所有特征進(jìn)行說明或示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，結(jié)合本發(fā)明的特征的實(shí)際商業(yè)實(shí)施方式的開發(fā)可要求多種具體實(shí)現(xiàn)特定決策以實(shí)現(xiàn)研發(fā)者的用于商業(yè)實(shí)時(shí)方式的最終目標(biāo)。該具體實(shí)現(xiàn)特定決定可包括但可能不限于，符合系統(tǒng)相關(guān)，商業(yè)相關(guān)，政府相關(guān)和其它限制，其可隨著具體應(yīng)用、位置和隨著時(shí)間改變。盡管開發(fā)者的工作可以是在絕對(duì)意義上復(fù)雜和耗時(shí)的，然而該工作將最終作為受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員的例行程序。應(yīng)理解，這里所公開和教導(dǎo)的本發(fā)明可進(jìn)行多種改變和可選形式。最后，單數(shù)術(shù)語等的使用不限制物品的數(shù)量。此外，在說明書中的關(guān)系術(shù)語的使用，例如但不限于“頂”，“底”，“左”，“右”，“上”，“下”，“向上”和“向下”僅僅用于在說明書中清楚地參考附圖，且不限制本發(fā)明或者所附權(quán)利要求的范圍。
[0118]已在上下文中對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選和其它實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但不是本發(fā)明的所有實(shí)施方式都被說明。關(guān)于【具體實(shí)施方式】所述的各構(gòu)件、子構(gòu)件或者功能可與關(guān)于另外的【具體實(shí)施方式】所述的任何其它構(gòu)件、子構(gòu)件或功能組合。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可對(duì)所說明的實(shí)施方式進(jìn)行顯而易見的修改和改變。所公開的和未公開的實(shí)施方式不限制或約束由
【申請(qǐng)人】所做出的本發(fā)明的范圍和應(yīng)用，而是根據(jù)專利法，
【申請(qǐng)人】旨在完全保護(hù)落入所附權(quán)利要求的等同的范圍內(nèi)的所有修改和改進(jìn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量?jī)?nèi)表面(304)的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置，包括: 檢測(cè)器組件，其包括本體，輪組件和傳感器組件； 所述本體包括被配置成與構(gòu)件的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)部分； 所述輪組件在所述滑動(dòng)部分的基本相反側(cè)被連接至所述本體，使得所述輪組件的至少一部分從所述本體突起以與所述內(nèi)表面滾動(dòng)接觸； 所述檢測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于所述內(nèi)表面的直徑的改變而在所述輪組件與所述滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移； 所述傳感器組件被設(shè)置在所述本體中，且連接至所述輪組件并被配置成將所述輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示所述構(gòu)件的內(nèi)表面的直徑的電信號(hào)；以及 平移組件，其被連接至所述檢測(cè)器組件且被配置成將所述檢測(cè)器組件插入所述構(gòu)件的內(nèi)部和將所述檢測(cè)器組件從所述構(gòu)件的內(nèi)部收回。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輪組件還包括支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)將徑向位移轉(zhuǎn)換為縱向位移。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述傳感器組件包括線性位移傳感器。4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述輪組件提供約0.2英寸的徑向位移。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輪組件包括偏置元件，所述偏置元件被配置成將所述輪從所述滑動(dòng)部分偏置至最大徑向位移。6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述偏置元件提供的偏置力沒有引起所述內(nèi)表面的變形。7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述偏置元件提供的偏置力為大約0.3鎊或更少。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述平移組件包括具有電源的手柄部分和用于從所述傳感器組件向所述手柄部分傳遞信號(hào)的導(dǎo)線。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述平移組件具有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述平移組件包括一個(gè)或多個(gè)接頭，所述一個(gè)或多個(gè)接頭被配置成允許所述本體與所述手柄之間的相對(duì)移動(dòng)。11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)接頭是球窩接頭或者U型接頭。12.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括具有視覺顯示器的人機(jī)界面，所述視覺顯示器被配置成顯示來自所述傳感器組件的電信號(hào)的表示。13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述人機(jī)界面與所述手柄部分相關(guān)聯(lián)。14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述人機(jī)界面與所述檢測(cè)器組件無線通信。15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述檢測(cè)器組件被配置成對(duì)所述內(nèi)表面的直徑進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述本體包括一個(gè)或多個(gè)可拆卸的撐，各撐具有滑動(dòng)部分。17.—種用于測(cè)量容積式馬達(dá)定子的多個(gè)內(nèi)直徑的裝置，包括: 檢測(cè)器組件，其包括本體、輪組件和傳感器組件； 所述本體具有一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)部分，所述滑動(dòng)部分被配置成與所述定子的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸； 所述輪組件在所述至少一個(gè)滑動(dòng)部分的基本相反側(cè)被連接至所述本體，使得所述輪組件的至少一部分從所述本體突起以與所述定子的內(nèi)表面滾動(dòng)接觸； 所述檢測(cè)器組件被配置成響應(yīng)于所述內(nèi)表面的直徑的改變而在所述輪組件與所述至少一個(gè)滑動(dòng)部分之間相對(duì)位移； 所述傳感器組件被設(shè)置在所述本體中，可操作地連接至所述輪組件且被配置成將所述輪組件的位移轉(zhuǎn)換為表示所述定子的內(nèi)表面直徑的電信號(hào)； 平移組件，其連接至所述檢測(cè)器組件且被配置成將所述檢測(cè)器組件插入所述定子的內(nèi)部和將所述檢測(cè)器組件從所述定子的內(nèi)部收回； 所述平移組件具有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度且包括手柄部分和一個(gè)或多個(gè)接頭，該手柄部分具有電源和用于將信號(hào)從所述傳感器組件傳輸至所述手柄部分的導(dǎo)線，所述接頭被配置成允許所述本體與所述手柄之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn);和 人機(jī)界面，其被配置成與所述本體無線通信且在所述本體從所述定子收回時(shí)顯示所述內(nèi)表面的直徑測(cè)量值。18.—種使用權(quán)利要求1的裝置來測(cè)量構(gòu)件的內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的方法，包括: 校準(zhǔn)所述裝置，使得所述傳感器組件所提供的電信號(hào)與直徑測(cè)量值相關(guān)聯(lián)； 設(shè)置在所述滑動(dòng)部分與所述輪組件之間的最大直徑尺寸以與待測(cè)量的內(nèi)表面匹配； 將所述本體插入所述構(gòu)件的內(nèi)部； 在所述本體從所述構(gòu)件收回時(shí)，測(cè)量所述內(nèi)表面的直徑；以及 確定所述構(gòu)件的內(nèi)表面的最小直徑。19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括人機(jī)界面，其被配置成與所述本體無線通信且在所述本體從所述構(gòu)件收回時(shí)顯示所述內(nèi)表面的直徑測(cè)量值。20.—種使用權(quán)利要求17所述的裝置測(cè)量定子的內(nèi)表面的多個(gè)內(nèi)直徑的方法，包括: 校準(zhǔn)所述裝置，使得所述傳感器組件提供的電信號(hào)與直徑測(cè)量值相關(guān)聯(lián)； 設(shè)置所述滑動(dòng)部分與所述輪組件之間的最大直徑尺寸以與待測(cè)量的內(nèi)表面匹配； 將所述本體插入所述定子的內(nèi)部； 在所述本體從所述定子收回時(shí)測(cè)量所述內(nèi)表面的直徑；以及 確定所述定子的內(nèi)表面的最小直徑;和 根據(jù)在所述本體從所述定子收回時(shí)所得到的所述直徑測(cè)量值中的一個(gè)或多個(gè)來確定用于所述定子的轉(zhuǎn)子的尺寸。
【文檔編號(hào)】G01B21/14GK105937894SQ201510708369
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日
【發(fā)明人】J.R.道格拉斯, K.L.道森, C.克勞德
【申請(qǐng)人】高美科量具制造有限公司