特表 2023-552339 プローブの受動的正常化のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-15

(54)【発明の名称】プローブの受動的正常化のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/265 20060101AFI20231208BHJP

【ＦＩ】

G01N29/265

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023532599

(86)(22)【出願日】2021-11-30

(85)【翻訳文提出日】2023-07-28

(86)【国際出願番号】 US2021061063

(87)【国際公開番号】W WO2022115728

(87)【国際公開日】2022-06-02

(31)【優先権主張番号】17/107,829

(32)【優先日】2020-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】599130449

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

(71)【出願人】

【識別番号】521340171

【氏名又は名称】キング・アブドゥッラー・ユニバーシティ・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ファドゥル・アブデルラティフ

(72)【発明者】

【氏名】ヘシャム・エー・ジフリ

(72)【発明者】

【氏名】サヘジャド・パテル

(72)【発明者】

【氏名】アリ・アルラシェード

(72)【発明者】

【氏名】アムジャド・フェレンバン

(72)【発明者】

【氏名】ジェフ・エス・シャムマ

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA05

2G047AB01

2G047BC07

2G047BC11

2G047DB03

2G047DB17

2G047GA05

2G047GA06

2G047GJ02

(57)【要約】

システム及び方法は、平坦構造または湾曲管などの構造を検査するために、プローブが構造の表面を横切るときに、超音波乾式連結ホイールプローブを受動的に正常化する。少なくとも一対のアームは、表面に垂直な検出方向におけるプローブの正常化を受動的に維持するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験面に隣接してプローブを保持するように構成されるアセンブリであって、
第１のコネクタと、
第１の端部で前記第１のコネクタに枢動可能に連結される第１のアームであって、前記第１のアームが、前方向に延在し、前記前方向に垂直で、前記試験面に垂直な法線方向に延在する、第１のアームと、
第１の端部で前記第１のコネクタに枢動可能に連結される第２のアームであって、前記第２のアームが、前記前方向とは反対の後方向に延在し、前記法線方向に延在する、第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームのそれぞれの第２の端部に各々連結される一対の第１の取付部材と、
それぞれの第１の取付部材に各々連結される一対の第１のホイールと、
前記第１のコネクタに連結され、前記プローブを保持するように構成されるホルダと
を備え、
前記第１のアーム及び前記第２のアームを前記第１のコネクタに前記枢動可能に連結することにより、前記プローブが前記試験面を横切るときに、前記プローブの検出方向を受動的に正常化する、アセンブリ。

【請求項2】

前記第１のアーム及び前記第２のアームの各々に接続され、前記第１のアーム及び前記第２のアームを互いに向かって付勢するように構成される第１の弾性部材を更に備える、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項3】

一対の前記第１のホイールが、キャスタである、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項4】

前記ホルダが、前記プローブの回転シャフトに連結され、前記プローブが前記回転シャフト回りを回転し得るように、構成される、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項5】

前記第１のコネクタが、第１のピニオンギアを含む、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項6】

前記第１のアーム及び前記第２のアームが、それぞれ前記前方向及び前記後方向に第１の自由度で枢動する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項7】

第２のコネクタと、
前記第２のコネクタに枢動可能に連結される第３のアームであって、前記第３のアームが、右方向に延在し、前記法線方向に延在する、第３のアームと、
前記第２のコネクタに枢動可能に連結される第４のアームであって、前記第４のアームが、前記右方向とは反対の左方向に延在し、前記法線方向に延在する、第４のアームと、
前記第３のアーム及び前記第４のアームのそれぞれの第２の端部に各々連結される一対の第２の取付部材と、
それぞれの第２の取付部材に各々連結される一対の第２のホイールと
を更に備える、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項8】

前記右方向及び前記左方向の各々が、前記前方向と前記法線方向との両方に対して垂直である、請求項７に記載のアセンブリ。

【請求項9】

前記第３のアーム及び前記第４のアームが、それぞれ前記右方向及び前記左方向に第２の自由度で枢動する、請求項８に記載のアセンブリ。

【請求項10】

試験面を横切るように構成されるシステムであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に連結され、前記試験面を横切るように構成される駆動ホイールと、
前記ハウジング内に配置されるアセンブリと、
を備え、
前記アセンブリは、
第１のコネクタと、
第１の端部で前記第１のコネクタに枢動可能に接続される第１のアームであって、前記第１のアームが、前方向に延在し、前記前方向に垂直で、前記試験面に垂直な法線方向に延在する、第１のアームと、
第１の端部で前記第１のコネクタに枢動可能に接続される第２のアームであって、前記第２のアームが、前記前方向とは反対の後方向に延在し、前記法線方向に延在する、第２のアームと、
前記第１のアーム及び前記第２のアームのそれぞれの第２の端部に各々連結される一対の第１の取付部材と、
それぞれの第１の取付部材に各々連結される一対の第１のホイールと、
前記第１のコネクタに連結され、前記試験面に隣接してプローブを保持するように構成されるホルダと
を備え、
前記第１のアーム及び前記第２のアームを前記第１のコネクタに枢動可能に連結することにより、前記駆動ホイールの回転に応答して、前記プローブを有する前記システムが前記試験面を横切るときに、前記試験面に向かう前記プローブの検出方向を受動的に正常化する、システム。

【請求項11】

前記ハウジング内に固定され、前記ハウジングに対して前記アセンブリを直線的にガイドするように構成される直線運動ガイドを更に備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記アセンブリの上面と、前記ハウジングの内面との間に配置される圧縮ベースの弾性部材を更に備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

一対の前記第１のホイールが、キャスタである、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

前記ホルダが、前記プローブの回転シャフトに連結され、前記プローブが前記回転シャフト回りを回転し得るように、構成される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１のアーム及び前記第２のアームの各々に接続され、前記第１のアーム及び前記第２のアームを互いに向かって付勢するように構成される第１の弾性部材を更に備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項16】

第２のコネクタと、
前記第２のコネクタに枢動可能に連結される第３のアームであって、前記第３のアームが、右方向に延在し、前記法線方向に延在する、第３のアームと、
前記第２のコネクタに枢動可能に連結される第４のアームであって、前記第４のアームが、前記右方向とは反対の左方向に延在し、前記法線方向に延在する、第４のアームと、
前記第３のアーム及び前記第４のアームのそれぞれの第２の端部に各々連結される一対の第２の取付部材と、
それぞれの第２の取付部材に各々連結される一対の第２のホイールと
を更に備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項17】

前記右方向及び前記左方向の各々が、前記前方向と前記法線方向との両方に対して垂直である、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記第３のアーム及び前記第４のアームが、それぞれ前記右方向及び前記左方向に第２の自由度で枢動する、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

試験面に隣接してプローブを保持するように構成されるアセンブリであって、
対称性保持サブアセンブリと、
前記対称性保持サブアセンブリに連結される第１のアームであって、前記第１のアームが、前方向に延在し、前記前方向に垂直で、前記試験面に垂直な法線方向に延在する、第１のアームと、
前記対称性保持サブアセンブリに連結される第２のアームであって、前記第２のアームが、前記前方向とは反対の後方向に延在し、前記法線方向に延在する、第２のアームと、
前記第１のアームの端部に連結され、前記試験面を移動するように構成される第１のホイールと、
前記第２のアームの端部に連結され、前記試験面を移動するように構成される第２のホイールと、
前記対称性保持サブアセンブリに連結され、前記プローブを保持するように構成されるホルダと
を備え、
前記第１のアーム及び前記第２のアームの前記対称性保持サブアセンブリへの前記連結が、前記プローブが前記試験面を横切るときに、前記プローブの検出方向を受動的に正常化するために、前記ホルダを通る軸回りに前記第１のアーム及び前記第２のアームの対称構成を維持する、アセンブリ。

【請求項20】

前記試験面の曲率が変化するにつれて、前記第１のホイールが前記試験面を横切るときに、前記プローブに対する第１の方向への前記第１のアームの移動が、前記対称性保持サブアセンブリによって鏡像反転されて、前記第２のホイールが前記試験面を横切るときに、前記軸回りの前記第１の方向を鏡像反転する第２の方向で、前記プローブに対して前記第２の方向に前記第２のアームを移動させる、請求項１９に記載のアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、構造を検査するためのホイールプローブに関し、より詳細には、プローブが構造を検査するときの超音波乾式連結ホイールプローブの受動的正常化(normalization)のためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

石油及びガス産業などの様々な技術分野において、パイプライン及び他の構造は、センサを使用して検査される。超音波試験（ＵＴ）において、そのようなセンサは、構造の表面を貫通するために、超音波を利用する。構造のそのような検査のための非破壊試験技術を提供するために、ＵＴベースのセンサが知られている。例えば、鋼管などの鋼構造を検査するとき、ＵＴベースのセンサは、構造の表面を横切って鋼の厚さを測定し、厚さが浸食により特定の臨界限界未満に減少したか否かを判定する。このような非破壊及び表面貫通検査を定期的に実施することにより、鋼構造を評価して、動作中の管の漏れ、故障、及び計画外の停止を回避し得る。

【0003】

ＵＴベースのセンサは、超音波乾式連結ホイールプローブなどの方向センサであり得る。そのようなホイールプローブは、管の平坦面または湾曲面などの任意のタイプの表面を横切り得る。ホイールプローブは、検査される構造の表面を移動するクローラタイプのデバイスに組み込まれ得る。しかしながら、そのような方向センサは、プローブから、生成された超音波が正常に、すなわち試験対象面に対して垂直に向けられることを保証するために、センサの正常化を必要とする。そのような通常の放射は、構造からの超音波の反射をセンサに向け直すことがある。超音波の放射方向のわずかな傾斜は、反射信号の損失を引き起こす場合がある。したがって、既知のプローブが異なる曲率を有する表面を横切るとき、センサを用いた既知のプローブの再較正が必要になることが多い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プローブを再較正するための１つの技術には、プローブを所与の表面に向かって能動的に正常化するためのアクチュエータを使用することがある。しかしながら、このようなアクチュエータは、プローブ、またはプローブが搭載されるクローラのサイズ及びコストを増大させる。更に、そのようなアクチュエータは、試験対象面の様々な曲率に対して毎回作動されなければならない。本開示は、当技術分野におけるこれらの問題に関する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示と一致する実施形態によれば、システム及び方法は、平坦構造または湾曲管などの構造を検査するために、プローブが構造の表面を横切るときに、超音波乾式連結ホイールプローブを受動的に正常化する。少なくとも一対のアームは、表面に垂直な検出方向におけるプローブの正常化を受動的に維持するように構成される。

【0006】

一実施形態では、アセンブリは、試験面に隣接してプローブを保持するように構成されている。アセンブリは、第１のコネクタと、第１のアーム及び第２のアームと、一対の第１の取付部材と、一対の第１のホイールと、ホルダと、を備える。第１のアームは、その第１の端部で第１のコネクタに枢動可能に連結される。第１のアームは、前方向に延在し、前方向に垂直で、試験面に垂直な法線方向に延在する。同様に、第２のアームは、その第１の端部で第１のコネクタに枢動可能に連結される。第２のアームは、前方向とは反対の後方向に延在し、法線方向に延在する。

【0007】

特定の実施形態では、一対の第１の取付部材の各々は、第１のアーム及び第２のアームのそれぞれの第２の端部に連結され、一対の第１のホイールの各々は、それぞれの第１の取付部材に連結され、ホルダは、第１のコネクタに連結され、プローブを保持するように構成され、第１のアーム及び第２のアームの第１のコネクタへの枢動可能な連結は、プローブが試験面を横切るときに、プローブの検出方向を受動的に正常化し、またはこれらの更なる構成の組合せは、所与の実施形態で使用され得る。

【0008】

追加の特定の実施形態では、第１のコネクタは、第１のピニオンギアを含んでもよく、一対の第１のホイールは、キャスタであってもよく、ホルダは、プローブの回転シャフトに連結されてもよく、プローブが回転シャフト回りを回転し得るように、構成されてもよく、第１の弾性部材は、第１のアーム及び第２のアームの各々に接続してもよく、第１の弾性部材は、第１のアーム及び第２のアームを互いに向かって付勢するように構成されてもよく、第１のアーム及び第２のアームは、それぞれ前方向及び後方向に第１の自由度で枢動してもよく、またはこれらの更なる構成の組合せは、上述の実施形態のいずれかを含む所与の実施形態において使用されてもよい。

【0009】

別の実施形態では、アセンブリは、第２のコネクタと、第３のアーム及び第４のアームと、一対の第２の取付部材と、一対の第２のホイールと、を含む。第３のアームは、第２のコネクタに枢動可能に連結される。第３のアームは、右方向に延在し、法線方向に延在する。同様に、第４のアームが、第２のコネクタに枢動可能に連結される。第４のアームは、右方向とは反対の左方向に延在し、法線方向に延在する。一対の第２の取付部材の各々は、第３のアーム及び第４のアームのそれぞれの第２の端部に連結される。一対の第２のホイールの各々は、それぞれの第２の取付部材に連結される。右方向及び左方向の各々は、前方向と法線方向との両方に対して垂直である。第３のアーム及び第４のアームは、それぞれ右方向及び左方向に第２の自由度で枢動する。

【0010】

別の実施形態では、システムは、試験面を横切るように構成される。システムは、ハウジングと、ハウジングに回転可能に連結され、試験面を横切るように構成される駆動ホイールと、ハウジング内に配置されるアセンブリと、を含む。アセンブリは、第１のコネクタと、第１のアーム及び第２のアームと、一対の第１の取付部材と、一対の第１のホイールと、ホルダと、を備える。第１のアームは、その第１の端部で第１のコネクタに枢動可能に連結される。第１のアームは、前方向に延在し、前方向に垂直で、試験面に垂直な法線方向に延在する。同様に、第２のアームは、その第１の端部で第１のコネクタに枢動可能に連結される。第２のアームは、前方向とは反対の後方向に延在し、法線方向に延在する。第１のアーム及び第２のアームの第１のコネクタへの枢動可能な連結は、プローブを有するシステムが駆動ホイールの回転に応答して試験面を横切るときに、試験面に向かうプローブの検出方向を受動的に正常化する。

【0011】

特定の実施形態では、上述のシステムは、ハウジングに対してアセンブリを直線的にガイドするように構成される直線運動ガイドを含んでもよい。システムは、アセンブリの上面と、ハウジングの内面との間に配置される圧縮ベースの弾性部材を更に含み得る。一対の第１のホイールは、キャスタであってもよい。ホルダは、プローブの回転シャフトに連結され、プローブが回転シャフト回りを回転し得るように、構成され得る。第１の弾性部材が、第１のアーム及び第２のアームの各々に接続され得る。第１の弾性部材を、第１のアーム及び第２のアームを互いに向かって付勢するように構成し得る。所与の実施形態は、前述の更なる特徴、接続、及び配置のうちの任意の１以上を含んでもよい。

【0012】

更なる実施形態では、方法は、試験面を検査するように構成される。本方法は、ハウジングに回転可能に連結され、試験面を横切るように構成される駆動ホイールを有するハウジングを設けることと、ハウジング内に配置されるアセンブリを設けることと、を含む。アセンブリは、第１のコネクタと、第１のアームと、第２のアームと、一対の第１の取付部材と、一対の第１のホイールと、ホルダと、を含む。第１のアームは、その第１の端部で第１のコネクタに枢動可能に連結される。第１のアームは、前方向に延在し、前方向に垂直で、試験面に垂直な法線方向に延在する。同様に、第２のアームは、その第１の端部で第２のコネクタに枢動可能に連結される。第２のアームは、前方向とは反対の後方向に延在し、法線方向に延在する。一対の第１の取付部材の各々は、第１のアーム及び第２のアームのそれぞれの第２の端部に連結される。一対の第１のホイールの各々は、それぞれの第１の取付部材に連結される。ホルダは、第１のコネクタに連結され、試験面に隣接してプローブを保持するように構成される。

【0013】

本開示による方法は、駆動ホイールの動作によって試験面を横切ることと、第１のアーム及び第２のアームを枢動させることと、プローブが試験面を検査するときに、試験面に向かうホルダ内のプローブの検出方向を受動的に正常化することと、を更に含む。特定の実施形態では、本方法は、第１の弾性部材によって、第１のアーム及び第２のアームを互いに向かって付勢することを更に含んでもよい。

【0014】

本明細書に開示した様々な実施形態及び実装形態の任意の組合せは、本開示と一致する更なる実施形態で使用され得る。これら、ならびに他の態様及び特徴は、本開示及び添付の図面、ならびに特許請求の範囲に従って本明細書に提示される特定の実施形態の以下の説明から理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態による、湾曲面を横切る受動正常化アセンブリを有するクローラシステムの側面概略図である。

【図2】実施形態による、図１のクローラシステムが平坦面を横切る側面概略図である。

【図3】実施形態による、受動正常化アセンブリの上面後側斜視図である。

【図4】実施形態による、図３の受動正常化アセンブリの側面図である。

【図5】実施形態による、部品が分離された受動正常化アセンブリの一部の上面後側斜視図である。

【図6】実施形態による、部品が組み立てられた図５の受動正常化アセンブリの一部の上面後側斜視図である。

【図7】実施形態による、第１の構成のフレームにおける図３の受動正常化アセンブリの側面図である。

【図8】実施形態による、第２の構成のフレームにおける図３の受動正常化アセンブリの側面図である。

【図9】実施形態による、第３の構成のフレームにおける図３の受動正常化アセンブリの側面図である。

【図10】代替的な実施形態による、フレームにおける受動正常化アセンブリの後面図である。

【図11】代替的な実施形態による、図１０に示すフレームにおける受動正常化アセンブリの上面後側斜視図である。

【図12】図１～図１１の受動正常化アセンブリを有するシステムの動作のフローチャートである。

【図13】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図14】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図15】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図16】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図17】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図18】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【図19】対称性保持機構を示す、図１及び図２のクローラの代替実施形態の側面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面は例示的なものであり、必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。

【0017】

本開示に含まれる教示と一致する例示的な実施形態は、平坦構造または湾曲管などの構造を検査するためにプローブが構造の表面を横切るときに、超音波乾式連結ホイールプローブを受動的に正常化するシステム及び方法に関する。少なくとも一対のアームは、表面に垂直な検出方向におけるプローブの正常化を受動的に維持するように構成される。

【0018】

一実施形態では図１～図９に示すように、システム１０は、プローブ１２を有するクローラデバイスとして構成される。システム１０は、構造１６の試験面１４を横切る。プローブ１２は、試験面１４に隣接して、構造１６を検査する。プローブ１２は、ホイールプローブであってもよい。例えば、プローブ１２は、超音波乾式連結ホイールプローブであってもよい。また、プローブ１２として、他のタイプのプローブを使用してもよい。図１に示すように、システム１０は、湾曲面１４を横切る。図２に示すように、システム１０は、構造２０の実質的に平坦な表面１８を横切る。

【0019】

図１及び図２に示すように、システム１０は、ハウジング２２と、駆動ホイール２４と、アセンブリ２６と、を含む。駆動ホイール２４は、ハウジング２２に回転可能に連結される。駆動ホイール２４は、試験面１４、１８を横切るように構成される。アセンブリ２６は、ハウジング２２内に配置される。システム１０は、アセンブリ２６をハウジング２２に対して、例えば垂直方向３０に直線的にガイドするように構成される直線運動ガイド２８を更に含み得る。直線運動ガイド２８は、ハウジング２２内に固定され得る。システム１０は、アセンブリ２６の上面３４と、ハウジング２２の内面３６との間に配置された圧縮ベースの弾性部材３２を更に含むことができ、その一方の面は、上面３４、またはハウジング２２に固定して取り付けられた構造に対して支えられる。内面３６は、直線運動ガイド２８の下面とすることができる。圧縮ベースの弾性部材３２は、アセンブリ２６が弾性部材の復元力に対して上方及び下方に移動することを可能にする。弾性部材３２は、アセンブリ２６に下向きの押圧力を与える。システム１０が横切る表面のトポロジーの変化にかかわらず表面１４、１８に沿って移動するときに、押圧力は、プローブ１２が表面１４、１８との接触を維持することを保証する。アセンブリ２６がハウジング２２に対して直線的に移動するときに、弾性部材３２はまた、アセンブリ２６が内面３６に当接することを防止し得る。代替の実施形態では、弾性部材３２は、上述のように復元力をもたらすように構成された圧縮ガスまたは真空で満たされたピストン・シリンダ・デバイスであってもよい。

【0020】

図３～図６を参照すると、アセンブリ２６は、特に図６に示すように、アセンブリ２６の右方向部分を形成する構成要素４０～４６、５４～５８の右方向セットを含む。同様に、アセンブリ２６の構成要素の左方向セットは、構成要素４０～４６、５４～５８の右方向セットの鏡像である。したがって、構成要素の左方向セットは、組み立てられると、図６に示すアセンブリ２６の右方向部分の鏡像であるアセンブリ２６の左方向部分を形成する。次いで、図３に示すように、右方向部分及び左方向部分を組み立てて、全体的なアセンブリ２６を形成する。右方向部分及び左方向部分は、任意の既知の締結機構を使用して、後述する取付部材４６、４８で互いに締結され得る。

【0021】

左方向部分の鏡像である図３～図６に示す右方向部分を参照すると、アセンブリ２６は、第１のコネクタ４０と、第１のアーム４２と、第２のアーム４４と、一対の第１の取付部材４６、４８と、一対の第１のホイール５０、５２と、ホルダ５４と、を備える。第１のアーム４２は、その第１の端部５６で第１のコネクタ４０に枢動可能に連結される。図３に示すように、第１のアーム４２は、前方向に延在し、前方向に垂直で、試験面１４、１８に垂直な法線方向に延在する。同様に、第２のアーム４４は、その第１の端部５８で第１のコネクタ４０に枢動可能に連結される。第２のアーム４４は、前方向とは反対の後方向に延在し、法線方向に延在する。第１のアーム４２及び第２のアーム４４の第１のコネクタ４０への枢動可能な連結は、駆動ホイール２４の回転に応答して、プローブ１２を有するシステム１０が試験面１４、１８を横切るときに、試験面１４、１８に向かうプローブ１２の検出方向を受動的に正常化する。

【0022】

少なくとも１つの締結具６０、６２は、第１の端部５６、５８を第１のコネクタ４０にそれぞれ枢動可能に連結する。各締結具６０、６２は、第１のコネクタ４０のアーム４２、４４のそれぞれの枢動点を画定する。締結具６０、６２はまた、ピニオン・ギア・アセンブリ内にピニオンギアを含み得る。アーム４２、４４の第１の端部５６、５８は、ピニオン・ギア・アセンブリで互いに連結される。ピニオン・ギア・アセンブリは、図７～図９に示すように、ホルダ５４がアーム４２、４４と共に回転し得るように、後述するホルダ５４にしっかりと取り付けられ得る。ホルダ５４のこのような回転は、プローブ１２の正常化の角度を調整する。したがって、図２及び図４に示すように、ホイール５０、５２の両方が同じ水平面１８上にあるとき、ホルダ５４は、表面１８に対して垂直、または垂直の向きを有する。図１の表面１４のような表面の湾曲に起因してホイール５０、５２が上方または下方に傾斜したとき、ホルダ５４が、第１のコネクタ４０でピニオン・ギア・アセンブリによってアーム４２、４４にしっかりと連結されるので、ホルダ５４は、ホイール５０、５２と同じ傾斜角を有する。

【0023】

一対の第１のホイール５０、５２はそれぞれ、アーム４２、４４の第２の端部４７、４９で取付部材４６、４８にそれぞれ保持されるキャスタであってもよい。あるいは、ホイールが試験面１４、１８上で自由に回転し、転動するように、他の既知のタイプのホイールが、取付部材４６、４８によって保持されてもよい。アーム４２、４４、及びキャスタとしてのそれぞれの第１のホイール５０、５２の構成は、アセンブリ２６のバランスをとる。そのようなバランスは、対称性保持機構をもたらす。構造１６、２０の直径が変化し、したがって表面１４、１８の曲率がそれぞれ変化すると、対称性の維持により、ホイール５０、５２は、表面１４、１８との接触を維持し得る。更に、アーム４２、４４及びホイール５０、５２の対称性はまた、表面１４、１８に対するアセンブリ２６の垂直性を維持し、したがってプローブ１２は、表面１４、１８に対して垂直を維持する。

【0024】

ホルダ５４は、プローブ１２の回転シャフト６４に連結され、プローブ１２が回転シャフト６４回りを回転し得るように構成され得る。図４に示すように、任意選択の第１の弾性部材６６は、それぞれのアーム４２、４４の各締結具６８、７０で、アーム４２、４４の各々に接続され得る。第１の弾性部材６６は、引張バネなどのバネであってもよい。第１の弾性部材６６は、アーム４２、４４を互いに向かって付勢するように構成され得る。

【0025】

図１及び図２及び図７～図９に示すように、図３～図６のアセンブリ２６は、弾性部材３２が配置される上部部材７４を有するフレーム７２に取り付けられ得る。フレーム７２はまた、ガイドスロット７６を含み得る。ガイドスロット７６は、アーム４２、４４の枢動点の位置を画定する限定された湾曲経路内で第１のコネクタ４０が移動することを可能にする。第１のコネクタ４０の中点からシャフト６４の中心までの中心線は、法線方向を実質的に画定する。

【0026】

動作中、ホイール５０、５２が表面１４、１８を横切ると、アーム４２、４４は、締結具６０、６２によって画定された第１のコネクタ４０のそれぞれの枢動点回りに枢動する。アーム４２、４４は、中心線に向かってまたは中心線から離れるように対称的に屈曲し、これにより、プローブ１２の検出方向が法線方向と実質的に平行になるように受動的に正常化される。

【0027】

図１０及び図１１に示す代替的な実施形態では、システム１０は、第２のコネクタ８２と、第３のアーム８４と、第４のアーム８６と、一対の第２の取付部材８８、９０と、一対の第２のホイール９２、９４と、を有するアセンブリ８０を更に含む。第３のアーム８４は、第１の端部９１で第２のコネクタ８２に枢動可能に連結される。第３のアーム８４は、右方向に延在し、法線方向に延在する。同様に、第４のアーム８６は、第２の端部９３で第２のコネクタ８２に枢動可能に連結される。第４のアーム８６は、右方向とは反対の左方向に延在し、法線方向に延在する。一対の第２の取付部材８８、９０の各々は、アーム８４、８６のそれぞれの第２の端部９６、９８に連結される。一対の第２のホイール９２、９４の各々は、それぞれの第２の取付部材８８、９０に連結される。左方向及び右方向の各々は、図１１に示すように、前方向と法線方向との両方に対して垂直である。アーム８４、８６は、それぞれ左方向及び右方向に第２の自由度で枢動する。

【0028】

別の実施形態では、方法１００は、ステップ１１０において、ハウジング２２に回転可能に連結された駆動ホイール２４を有するハウジング２２を設けることを含む。方法１００はまた、ステップ１２０において、ハウジング２２内に配置されたアセンブリ２６に、枢動アーム４２、４４と、試験面１４、１８に隣接してプローブ１２を保持するホルダ５４と、を設けることを含む。次いで、方法１００は、ステップ１３０において、少なくともプローブ１２に試験面１４、１８を横切らせる。次いで、方法１００は、ステップ１４０において、試験面１４、１８の曲率の変化に応答してアーム４２、４４を枢動させる。次いで、方法１００は、ステップ１５０において、プローブ１２が試験面１４、１８を検査するときに、試験面１４、１８に向かうプローブ１２の検出方向を受動的に正常化させる。

【0029】

本明細書に記載の方法の一部は、有形の（例えば、非一時的）記憶媒体上の機械可読形態のソフトウェアまたはファームウェアによって実施され得る。例えば、プログラムが、コンピュータまたは適切なハードウェアデバイス上で実行されるとき、ソフトウェアまたはファームウェアは、本明細書に記載の様々な動作をシステム及びアセンブリに実施させるように適合したコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムの形態であってもよく、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上で具現化されてもよい。有形の記憶媒体の例は、ディスク、サムドライブ、フラッシュメモリなどのコンピュータ可読媒体を有するコンピュータ記憶デバイスを含み、伝播信号を含まない。伝播信号は、有形の記憶媒体内に存在し得る。ソフトウェアは、本明細書に記載の様々な動作が任意の適切な順序で、または同時に実行され得るように、並列プロセッサまたはシリアルプロセッサ上での実行に適し得る。

【0030】

図１３～図１９は、ハウジング２２内の対称性保持機構を利用する、図１～図２のシステム１０の代替実施形態を示している。図１３～図１９の対称性保持機構の各々は、システム１０が湾曲面１４上にあるか、平坦面１８上にあるかにかかわらず、プローブ１２の両側でホイール５０、５２のバランスをとるために、弾性部材、リンク機構、磁石、及び任意選択で重力（システムが構造の上部に位置するとき）のうちの１以上を利用する。表面１４、１８のホイール５０、５２の構成は、プローブ１２に対する第１の方向へのホイール５０の移動が、プローブ１２の軸回りの第１の方向を鏡像反転する第２の方向で、プローブ１２に対する第２の方向へのホイール５２の移動によって鏡像反転されるように変化する。プローブの軸は、シャフト６４を通る。軸は、図７～図９において点線で示している。各対称性保持機構によって引き起こされるホイール５０、５２のそのような鏡像反転移動は、プローブ１２と、それぞれの表面１４、１８との連続的な接触を維持する。図１３～図１７に示すように、連続接触は、バネの形態の弾性部材などの押し下げ圧縮機構によって維持され得る。図１８及び図１９に示すように、磁石によって連続接触を維持してもよい。

【0031】

本明細書に記載の対称性保持機構は、重力とは無関係にホイール５０、５２及びそれらのアーム４２、４４の対称性を維持する。しかしながら、表面１４、１８の向きに応じて、重力は、ホイール５０、５２及びアーム４２、４４に追加の対称性保持力をもたらし得る。更に、本明細書に記載の対称性保持機構は、ホイール５０、５２が様々な曲率を有する表面１４、１８に沿って移動するときに、ホイール５０、５２の構成を動的に調整する。このような動的調整は、アクチュエータなしでプローブ１２を受動的に正常化する。したがって、本明細書に記載の対称性保持機構は、既知の正常化システムよりも実装コストが低い。

【0032】

図１３～図１９の実施形態を詳細に参照すると、図１３のシステムは、対称的なリンクにより、対称的な直線経路２０５、２０６でホイール５０、５２を移動させるように構成される機構２００を有する。図１４のシステムは、対称的なリンクにより、対称的な対角経路２１５、２１６でホイール５０、５２を移動させるように構成される機構２１０を有する。図１５のシステムは、枢動点との対称的なリンクにより、対称円弧経路２２５、２２６でホイール５０、５２を移動させるように構成される機構２２０を有する。図１６のシステムは、図１３の機構２００と同様の機構２３０を有する。機構２３０は、各ホイール５０、５２のための専用のリニアガイド２３３、２３４をそれぞれ使用する対称的な弾性リンクにより、対称的な直線経路２３１、２３２でホイール５０、５２を移動させる。ホイール５０、５２は、ホイール５０、５２間の並進リンク２３５によって互いに接続される。弾性部材２３６、２３７が、並進リンク２３５とハウジング２２との間に設けられる。弾性部材２３６、２３７は、圧縮バネであってもよい。図１７のシステムは、スイングアーム４２、４４を使用する図１及び図２のシステム１０と同様の機構２４０を有し、対称リンク２４１、２４２により、対称円弧経路でホイール５０、５２を移動させる。しかしながら、図１及び図２の機構と比較すると、図１７の機構２４０は、リンク２４１、２４２をそれぞれ使用したアーム４２、４４間の連結と、アーム４２、４４間に引張バネ２４５を用いた、それぞれ接地された回転ジョイント２４３、２４４と、を含む。

【0033】

図１８及び図１９のシステムは、プローブ１２と表面１４、１８との間の強い接触を維持するために磁石を使用する。ホイール５０、５２は、ホイール５０、５２に取り付けられたリンケージ上の磁力により対称円弧経路で移動する。図１８のシステムは、プローブ１２の両側に、プローブ１２のシャフト６４の２つの固定磁気ディスクを有する機構２５０を有する。図１８には、プローブ１２の右方向側に磁気ディスク２５５を示している。各磁気ディスク２５５の二極Ｓ、Ｎの一方は、表面１４、１８と極を位置合わせするための磁力をもたらす。例えば、図１８に示すように、磁気ディスク２５５のＮ極は、表面１４、１８に位置合わせされる。あるいは、図１９のシステムは、シャフト６４にしっかりと取り付けられた静止リング磁石２６５を有する機構２６０を有する。プローブ１２のホイール２６６は、リング磁石２６５の穴２６７の内側に位置し、リング磁石２６５は、プローブ１２のホイール２６６の下部を囲む。リング磁石２６５は、プローブ１２と、表面１４、１８との連続的な接触を維持するために、プローブ１２に磁気牽引力を発生させる。例示的な実施形態では、リング磁石２６５は、直径方向に磁化され、図１９ではＮ極が右側の横方向に配置され、Ｓ極が左側の横方向に配置される。別の例示的な実施形態では、リング磁石２６５は、軸方向に磁化され、Ｎ極は、法線方向に沿って上方に配置され、Ｓ極は、法線方向に沿って下方に配置されてもよい。

【0034】

図面の同様または類似の符号は、いくつかの図面を通して同様または類似の要素を表し、図面を参照して説明及び図示したすべての構成要素またはステップがすべての実施形態または配置に必要とされないことを更に理解されたい。

【0035】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するものであり、本発明を限定することを意図しない。本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図する。「含む(contains)」、「含んでいる(containing)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「備える(comprises)」、及び／または「備えている(comprising)」という用語、ならびにそれらの変形は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／または構成要素の存在を指定するが、１以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことを更に理解されよう。

【0036】

向きの用語は、本明細書では単に慣例及び参照の目的で使用されており、限定として解釈されるべきではない。しかしながら、これらの用語は、オペレータまたはユーザを参照して使用し得ることが認識される。したがって、制限は暗示されておらず、推測されるものでもない。更に、序数（例えば、第１、第２、第３）の使用は、区別のためのものであり、計数ではない。例えば、「第３」の使用は、対応する「第１」または「第２」があることを意味しない。また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のためのものであり、限定と見なされるべきではない。本明細書における「含んでいる(including)」、「備えている(comprising)」、「有している(having)」、「含んでいる(containing)」、「包含している(involving)」、及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目、及びその均等物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。

【0037】

本開示は、いくつかの例示的な実施形態を説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い、その要素を等価物で置き換え得ることが当業者には理解されよう。更に、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の器具、状況、または材料を本開示の実施形態に適合させるために、多くの修正が当業者によって理解されるであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態、または本発明を実行するために企図される最良の形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。

【0038】

上記の主題は例示のみを目的として提供されており、限定として解釈されるべきではない。例示及び説明した例示的な実施形態及び用途に従うことなく、また本開示によって包含される本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された主題に対して様々な修正及び変更を行うことができ、本開示は、以下の特許請求の範囲における列挙のセットによって、及びこれらの列挙と同等の構造及び機能またはステップによって定義される。

【符号の説明】

【0039】

１０ システム、１２ プローブ、１４ 試験面、１６ 構造、１８ 表面、２０ 構造、２２ ハウジング、２４ 駆動ホイール、２６ アセンブリ、２８ 直線運動ガイド、３０ 垂直方向、３２ 弾性部材、３４ 上面、３６ 内面、４０ コネクタ、４２ 第１のアーム、４４ 第２のアーム、４６ 第１の取付部材、４７ 第２の端部、４８ 第１の取付部材、４９ 第２の端部、５０ 第１のホイール、５２ 第１のホイール、５４ ホルダ、５６ 第１の端部、５８ 第１の端部、６０ 締結具、６２ 締結具、６４ 回転シャフト、６６ 第１の弾性部材、６８ 締結具、７０ 締結具、７２ フレーム、７４ 上部部材、７６ ガイドスロット、８０ アセンブリ、８２ 第２のコネクタ、８４ 第３のアーム、８６ 第４のアーム、８８ 第２の取付部材、９０ 第２の取付部材、９１ 第１の端部、９２ 第２のホイール、９３ 第２の端部、９４ 第２のホイール、９６ 第２の端部、９８ 第２の端部、２００ 機構、２０５ 直線経路、２０６ 直線経路、２１０ 機構、２１５ 対角経路、２１６ 対角経路、２２０ 機構、２２５ 対称円弧経路、２２６ 対称円弧経路、２３０ 機構、２３１ 直線経路、２３２ 直線経路、２３３ リニアガイド、２３４ リニアガイド、２３５ 並進リンク、２３６ 弾性部材、２３７ 弾性部材、２４０ 機構、２４１ 対称リンク、２４２ 対称リンク、２４３ 回転ジョイント、２４４ 回転ジョイント、２４５ 引張バネ、２５０ 機構、２５５ 磁気ディスク、２６０ 機構、２６５ 静止リング磁石、２６６ ホイール、２６７ 穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【国際調査報告】