特表 2024-520436 表面設備の非接触リアルタイム３Ｄマッピング

(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】2024-05-24

(54)【発明の名称】表面設備の非接触リアルタイム３Ｄマッピング

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/00 20060101AFI20240517BHJP

【ＦＩ】

G01L1/00 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572840

(86)(22)【出願日】2022-05-24

(85)【翻訳文提出日】2024-01-22

(86)【国際出願番号】 US2022072537

(87)【国際公開番号】W WO2022251833

(87)【国際公開日】2022-12-01

(31)【優先権主張番号】17/328,159

(32)【優先日】2021-05-24

(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】506018363

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アレリギ、ダミアン パブロ サン ロマン

(72)【発明者】

【氏名】バタルセフ、サミーフ イッサ

(72)【発明者】

【氏名】エライウィ、ミスハール

(72)【発明者】

【氏名】セプルヴェダ、エイドリアン セサル カヴァゾス

(72)【発明者】

【氏名】アロタイビ、ムトラク サード

(57)【要約】

システム及び方法は、設備表面の変位を特徴付け、リアルタイムで変化を監視するための自動化された方法を実行するためのフォトニックセンシングシステムを提供するためのコンピュータ実装方法を含む。１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）の点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄの点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定は、３Ｄの点群を使用して実行される。１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化は、リアルタイムの非接触３Ｄ表面測定値を分析することによって、分析及び提示システムによって特定される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイと、
前記ＳＬＳｅｓのアレイから光情報を収集するように構成されたコンピュータ化されたデータ収集システムと、
前記ＳＬＳｅｓのアレイから収集された前記光情報の分析及び可視化を提供するように構成された分析及び提示システムと、
前記ＳＬＳｅｓのアレイと、前記コンピュータ化されたデータ収集システムと、前記分析及び提示システムとの間で情報を伝送するためのデータ伝送システムと、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記１つ又は複数のプロセッサに結合され、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されるプログラミング命令を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記プログラミング命令は、前記１つまたは複数のプロセッサに、
前記ＳＬＳｅｓのアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を利用する前記分析及び提示システムによって、前記１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）の点群を生成するステップであって、前記１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する前記３Ｄの点群の点を定義することを含む、ステップと、
前記３Ｄの点群を使用して、前記１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定を実行するステップと、
前記分析及び提示システムにより前記リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、前記１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定するステップと、を実行するように命令する、前記非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体と、を備える、
システム。

【請求項2】

前記１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションに使用される設備を含み、前記設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、前記基準点は、前記設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ＳＬＳｅｓは、レーザパターン化された照明装置を含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記１つ又は複数のオブジェクトの前記１つ又は複数の部分における前記変化を特定するステップは、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出するステップを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ＳＬＳｅｓは、１００マイクロメートルの空間分解能と、６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率を提供する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ＳＬＳｅｓは、前記点群内の各点について、ｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは前記３Ｄ空間座標における照明波長である、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記分析及び提示システムは、監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関させ予測するための分析ツールを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）の点群を生成するステップであって、前記１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用する分析及び提示システムによって、前記１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄの点群の点を定義することを含む、ステップと、
３Ｄの点群を使用して、１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定を実行するステップと、
前記分析及び提示システムにより前記リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、前記１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化を特定するステップと、を備える、
コンピュータ実装方法。

【請求項9】

前記１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションにおいて使用される設備を含み、前記設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、前記基準点は、前記設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項10】

前記ＳＬＳｅｓは、レーザパターン化された照明装置を含む、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項11】

前記１つ又は複数のオブジェクトの前記１つ又は複数の部分における前記変化を特定するステップは、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出するステップを含む、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項12】

前記ＳＬＳｅｓが、１００マイクロメートルの空間分解能及び６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率を提供する、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項13】

前記ＳＬＳｅｓは、前記点群内の各点について、ｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは前記３Ｄ空間座標における照明波長である、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項14】

前記分析及び提示システムは、監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関及び予測するための分析ツールを含む、
請求項８に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項15】

いくつかの動作を実行するためにコンピュータシステムによって実行可能な１つ又は複数の命令を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記動作は、
１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）の点群を生成するステップであって、前記１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用する分析及び提示システムによって、前記１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄの点群の点を定義することを含む、ステップと、
前記３Ｄの点群を使用して、１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定を実行するステップと、
前記分析及び提示システムにより、前記リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、前記１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化を特定するステップと、を備える、
非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【請求項16】

前記１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションにおいて使用される設備を含み、前記設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、前記基準点は、前記設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである、
請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【請求項17】

前記ＳＬＳｅｓが、レーザパターン化された照明装置を含む、
請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【請求項18】

前記１つ又は複数のオブジェクトの前記１つ又は複数の部分における前記変化を特定するステップは、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性における変化を導出するステップを含む、
請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【請求項19】

前記ＳＬＳｅｓは、１００マイクロメートルの空間分解能と、６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率とを提供する、
請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【請求項20】

前記ＳＬＳｅｓは、前記点群内の各点についてｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは前記３Ｄ空間座標における照明波長である、
請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年５月２４日に出願された米国特許出願第１７／３２８，１５９号の優先権を主張し、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、設備の状態を判定することに適用される。

【背景技術】

【0003】

坑口（ウェルヘッド）及び表面（ｓｕｒｆａｃｅ、坑外、地表）の構造は、例えば、異方性拡張、疲労、変位等を含む構造的変化又は損傷を引き起こす複雑な力及び熱勾配を受ける。これらの影響により、プラットフォーム（基盤）、坑口、またはその両方が損傷する可能性がある。従来のシステムは、日常的な検査の一部として手動で構造変化を測定することができ、測定は、坑井の数及びそれらの位置によって散発的に行われ得る。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、坑井の構造的変位を特徴付けるためにフォトニックセンシングシステムを使用するために利用可能な技術を説明する。いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法は以下を含む。１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）の点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄの点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定は、３Ｄの点群を使用して実行される。１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化は、リアルタイムの非接触３Ｄ表面測定値を分析することによって、分析及び提示システムによって特定される。

【0005】

前述の実施形態は、コンピュータ実装方法と、コンピュータ実装方法を実行するためのコンピュータ可読命令を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体と、コンピュータ実装方法を実行するように構成されたハードウェアプロセッサと相互動作可能に結合されたコンピュータメモリを含むコンピュータ実装システムとを使用して実現可能であり、命令は、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体上に記憶される。

【0006】

本明細書で説明する主題は、以下の利点のうちの１つ又は複数を実現するように、特定の実施形態で実装され得る。フォトニックセンシングシステムを使用する本開示の技術は、例えば、石油及びガス用途における表面構造の変形を特徴付けるための、高精度、高速及び非接触の方法を提供するために使用され得る。本技術はまた、吸光度又は交差偏光分光を分析して材料の変化や汚染を特徴付けるために使用することができる。ストラクチャードライトセンシングは、リアルタイムで且つ非接触で変形を特徴付けるために使用することができる。リアルタイムという用語は、指定された期間内、例えば、数秒以内又は１分未満で発生するイベントに対応することができる。この技術は、例えば、上流フォトニクスプログラム及び先進センサプログラム、並びに坑口変位解析において、坑口変形の特徴付けのためのツール及び方法の進行中の開発に使用することができる。本開示の技術は、結果の分解能を向上させ、取得速度を低下させることによって、従来のシステムの問題を解決することができる。この技術は、ストラクチャードライトを使用して（例えば、設備表面の）３次元（３Ｄ）の点群を生成するために使用され、さらに、本技術は、軸方向、半径方向及び方位角方向の変形を特徴付け、（例えば、プローブビームが楕円偏光された状態で）反射ビームの交差偏光スペクトルを分析することによって機械的張力及び歪みを特徴付け、反射分光法を使用することによって材料劣化及び汚染を特定し、そして、変位、温度、及び流量の間の相関を導出することを目的に使用することができる。技術は他の表面設備の変位を特徴付けるために、拡張、変更又はカスタマイズすることができる。これは、例えば、典型的には反応性であり、設備に関連する問題に反応するのがより遅くなり得る従来のシステムと比べた利点を提供する。

【0007】

本明細書の主題の１つ又は複数の実施形態の詳細は、詳細な説明、添付の図面、及び特許請求の範囲に記載されている。主題の他の特徴、態様及び利点は、詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示のいくつかの実施形態に係る、変位を特徴付けるためのフォトニックセンシングシステムの一例を示した図である。

【0009】

【図2】本開示のいくつかの実施形態に係る、センシング及び特徴付けプロセスにおいて使用されるフォトニックセンシングシステムを示した図である。

【0010】

【図3】本開示のいくつかの実施形態に係る、坑口内のビーコンのロケーションの一例を示した図である。

【0011】

【図4】本開示のいくつかの実施形態に係る、フォトニックセンサの例示的な構造の概略図である。

【0012】

【図5】本開示のいくつかの実施形態に係る、坑口構造上で使用されるフォトニックセンシングシステムの一例を示した図である。

【0013】

【図6A】本開示のいくつかの実施形態に係る、例示的な上面図及びフォトニックセンシングシステムを示した図である。

【図6B】本開示のいくつかの実施形態に係る、例示的な上面図及びフォトニックセンシングシステムを示した図である。

【0014】

【図7】本開示のいくつかの実施形態に係る、リアルタイム非接触三次元（３Ｄ）表面測定を使用して、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化を決定するための方法の一例を示したフローチャートである。

【0015】

【図8】本開示のいくつかの実施形態に係る、本開示で説明されるような、説明されるアルゴリズム、方法、機能、プロセス、フロー及び手順に関連する計算機能を提供するために使用される例示的なコンピュータシステムを示したブロック図である。

【0016】

様々な図面における同様の参照番号及び名称は、同様の要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の詳細な説明では、設備（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、機器）表面の変位を特徴付け、リアルタイムで変化を監視する自動化された方法を実行する、フォトニックセンシングシステムを提供するための技術を説明する。例えば、ストラクチャードライト照明（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）に基づく非接触３次元（３Ｄ）表面測定のための方法及びシステムを使用することができる。レーザパターン照明を使用して、表面設備（例えば、坑口、生産チューブ及びマニホールド）のリアルタイム三次元マップを得ることができる。リアルタイムという用語は、指定された期間内、例えば数秒以内又は１分未満で発生するイベントに対応することができる。リアルタイムマップは、オブジェクト（物体）表面の既知のマーカの位置の相対的な変化を追跡するために使用することができる。このプロセスは、変位、変形、応力／歪み状態等の構造特性及び変化を導き出すために使用することが可能な点群を生成する。加えて、異なるレーザ波長やハイパースペクトルのストラクチャードライト照明の使用は、材料の付着（汚染）及び劣化のリアルタイムモニタリングを可能とする。本技術は、海洋ガス坑井を含むガス事業などの石油化学産業で使用される監視システムに組み込むか、またはそれと共に使用することができる。

【0018】

開示された実施形態の様々な修正、変更及び置換が許容され、当業者には容易に明らかであり得る定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態及びアプリケーションに適用され得る。いくつかの事例では、説明される主題の理解を得るために不必要な詳細が、当該不必要な詳細で１つ又は複数の説明される実施形態を不明瞭にしないように、及びそのような詳細が当業者の技量の範囲内である限り、省略され得る。本開示は、説明又は図示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、説明された原理及び特徴と一致する最も広い範囲が与えられることを意図する。

【0019】

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る、変位を特徴付けるためのフォトニックセンシングシステム１００の一例を示した図である。フォトニックセンシングシステム１００は、リモートセンシングを提供することができ、例えば、坑口１０４の成長（ｇｒｏｗｔｈ）１０２をリアルタイムかつ非接触で監視することを可能にするワークフローを使用することができる。フォトニックセンシングシステム１００は、単一のセンサ１０６又はセンサ１０６のアレイ（またはグループ）、データ伝送システム、コンピュータ化されたデータ収集システム、並びに可視化及びデータ分析のためのツールボックス（例えば、ユーザインタフェース１０８）を含むことができる。ユーザによって使用されるユーザインタフェース１０８は、例えば、坑口成長１０２（例えば、インチ（ｉｎ．）単位）を、時間１１４（例えば、週、月又は年単位）にわたる坑口成長１０８及び生産レート１１０（例えば、１日当たり数千立方フィート（ＭＭＳＣＦＤ）単位）の変化を示す１つ又は複数のグラフとして提示することができる。

【0020】

フォトニックセンシングシステム１００は、坑口１０４の設備等の１つ又は複数のオブジェクトに向けられるストラクチャードライトセンサ（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ－ｌｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒｓ、ＳＬＳｅｓ）（例えば、センサ１０６）のアレイを含むことができる。コンピュータ化されたデータ収集システムは、ＳＬＳｅｓのアレイから光情報を収集するように構成される。ＳＬＳｅｓのアレイから収集された光情報は、光情報の分析及び可視化を提供するための分析及び提示（プレゼンテーション）システムによって使用することができる。データ送信システムは、ＳＬＳｅｓのアレイと、コンピュータ化されたデータ収集システムと、分析及び提示システムとの間で、情報を送信することができる。

【0021】

センサの空間分解能は、例えば、１００×１０＾（－６）ｍ（または１００μｍ）、あるいは１００マイクロメートルであり得、繰り返し率は、例えば、≧６０Ｈｚ程度であり得る。データ通信は、モバイルネットワーク（例えば、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））又は第４又は第５世代）、メッシュ無線ネットワーク、又は光ファイバを使用して達成することができる。

【0022】

図２は、本開示のいくつかの実施形態に係る、センシング及び特徴付けプロセスにおいて使用されるフォトニックセンシングシステム２００を示した図である。フォトニックセンシングシステム２００は、例えば、坑口１０４の点群を生成することができる。点群１０２を生成することは、ストラクチャードライトセンサシステム、信号処理、点群生成及び記憶を含むシステム特徴２０４を含むことができ、（例えば、人工知能（ＡＩ）を用いた）オプティカルフローを使用した変形、監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムへの伝送を含む。このプロセスは、ＳＣＡＤＡシステムと統合する前に実行することができる。プロセスは、分析後ルーチン及び機械学習エンジンを使用することができる。フォトニックセンシングシステム２００は、ストラクチャードライト、マルチレーザ測距、レーザアレイ測距、またはレーザパターン化ビームアレイ測距を使用して、その座標が例えば式（１）であり得るｎ点の点群Ｐを得ることができる。

【数1】

１からｎまでのインデックスｉを使用して、範囲｛ベクトルｒ_ｉ｝のオブジェクトの表面を記述する。フォトニックセンシングシステム２００はまた、以下のように、各点Ｐに関連するスカラー量を、下記式（２）のように、照明波長（λ）の関数として記録することができる。

【数2】

ｆ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ、ｚ_ｉ、λ_ｌ）はスカラー量（例えば、吸光度関数）である。装置は、点群データを中央処理機関に直接送信することができる。あるいは、装置がその場で分析を実行し、そのデータを中央処理機関に転送するために、エッジ（端末）コンピュータを組み込むことができる。後者の場合、生データは、必要に応じて（部分的に又は完全に）記憶されるか、または送信され得る。中央処理機関又はエッジコンピューティングシステムは、２つの後続の取得時間の点群間のオプティカルフロー計算の計算を実行することができる。このプロセスは、２つの後続のフレーム（変位ポテンシャル）における（構造体を基準とする）同じ点の空間位置間のＬ２ノルム（ｎｏｒｍ）及び／又は勾配（又は変位場速度）の計算を含むことができる。加えて、フォトニックセンシングシステム２００は、変位場の発散の計算を実行することもできる。

【0023】

フォトニックセンシングシステム２００は、点群キャプチャプロセス、分析及び送信を提供することができる。基本的な分析は、２つの後続の取得の間の点群のオプティカルフローを計算するニューラルエンジンを組み込むことによって、エッジで実施することができる。あるいは、データを中央処理機関に送信することができる。この情報は、位置／変位の過渡的変化を提供することができる。データは、ＳＣＡＤＡシステムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関及び予測するために、他の分析ツールボックスにおいてさらに利用され得る。

【0024】

図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る、坑口３００内のビーコン３０２のロケーションの例を示す図である。ビーコン３０２は、例えば、フォトニックセンシングシステム２００において使用することができる。いくつかの実施形態では、図３に白い四角形として示されるビーコン３０２（またはトレーサ）が坑口３００の既知の位置に配置されて、図３に関連する計算における基準またはアンカとして機能し得る。

【0025】

図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る、フォトニックセンサ４００の例示的な構造の概略図である。フォトニックセンサ４００は、フィールドハウジング（ｆｉｅｌｄ ｈｏｕｓｉｎｇ）構成要素４０２ａ～４０２ｇ（「Ｓ１」～「Ｓ７」）を含む。センサ４０２はパターン化された（例えば市販の）光センサ及び受光器とすることができる。レンズ４０４は、二酸化チタン／二酸化ケイ素（ＴｉＯ２／ＳｉＯ２）、ＴｉＯ２／ダイヤモンド、二酸化チタンＴｉＯ２／ＩＲＦＳ(赤外溶融シリカガラス）、あるいは階層（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ）ダイヤモンド／ダイヤモンド窓から作製することができ、ここで、ＴｉＯ２層は、セルフクリーニングのために使用される。ビーム４０６は、測定ターゲットに投射され、測定ターゲットから反射されるビームとすることができる。冷却器４０８は、装置の動作を閾値温度、例えば、摂氏５０度（Ｃ）以下に維持するために、熱電冷却器及び空気循環を有するヒートシンクとすることができる。空気コンポーネント４１０は、空気ポンプ及び導管を含むことができる。循環空気はフォトニックセンサ４００を冷却し、イオン化空気ノズル４１２を使用して窓を洗浄することを含む、少なくとも２つの目的を果たすことができる。電力コンポーネント４１４は、電源及びバッテリ（例えば、リチウム（Ｌｉ）イオン電池又は水素電池）を含むことができる。ハウジング４１６は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた高ゲイン且つ高温の光電池を収容することができる。

【0026】

図４のフォトニックセンサ４００は、統合されたセンシングヘッド又はストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳ）システム、及びフィールドハウジングで実施することができる。フォトニックセンサ４００は、例えば、Ｌａｄｉｍｏ（ラディモ）、Ｂｌａｃｋｒｏｃｋ（ブラックロック）、又はＶｅｌｏｄｙｎｅ（ベロダイン）等の市場で入手可能ないくつかのストラクチャードライトセンサ及びレーザ測距センサを、様々な組み合わせで使用することができる。ほとんどの場合、使用されるデバイスの数は、軸方向又は長手方向の分解能要件によって変化し得る。いくつかの実施形態では、軸方向の分解能を０．１ミリメートル（ｍｍ）よりも良好とする場合、１つのセンサを３０センチメートル（ｃｍ）～５０ｃｍごとに配置し、使用することができる。この比率は、使用されるセンサの特徴に依存し得る。センサのアレイの使用は、例えば、各ビーム４０６が坑口のいくつかの部分を見ることができない可能性があるので、各ＳＬＳの位置に依存し得る。オンボードのエッジコンピューティングシステムは、全光学処理又はＡＳＩＣ処理を使用することができる。フォトニックセンサ４００は、メンテナンスフリーでの光学的監視を長期間確保するのに役立つ、セルフクリーニング及び曇り止め窓を含むことができる。２つの相互に排他的でないルートが以下の２つの例を達成するために使用できる。

【0027】

第１の例は、疎水性、親水性、疎油性、超疎水性及び超疎油性といった非定型の挙動のうちの少なくとも１つを示すように表面を変更することを含む。これにより、表面は、液体及び粒子を完全にはじく（疎水性または超疎水性／疎水性表面）か、または汚染物質を洗い流しながら、レンズ効果や拡散効果を回避するために、液体を全表面にわたって均等に広げる（例えば、親水性又は超親水性表面）ことができる。ダイヤモンド窓を使用する実施形態では、高い光透過率を維持しながら、長期間持続するセルフクリーニング及び曇り止め効果を示すために、調整されたダイヤモンドナノフィルムまたはダイヤモンドライクな炭素構造体の成膜を含むことができる。

【0028】

第２の例は、ＴｉＯ２ベースの光触媒表面の使用を含む。周囲の紫外光がＴｉＯ２と相互作用すると、表面は活性酸素種を放出する。酸素ラジカルは、表面に付着した有機物を燃焼させ、したがって表面を洗浄する。光触媒表面は、防曇性、セルフクリーニング特性、抗菌性及び防汚性を示すことができる。

【0029】

図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る、坑口構造５０２上で使用されるフォトニックセンシングシステム５００の一例を示した図である。フォトニックセンシングシステム５００は、ＳＬＳアレイ及び投影５０４を含む。ＳＬＳアレイは、ラックに取り付けることができる。各ＳＬＳ５０６は、各ＳＬＳ５０６と地面との間の距離を特定するためにレーザメータを組み込むことができる。これらの特徴により、フォトニックセンシングシステム５００は、地面を基準とする絶対的な変位を測定することができる。ＳＬＳアレイの基準／ビーコンマーカ５０８は、坑口構造５０２上の白丸で示されている。フォトニックセンシングシステム５００は、坑口構造５０２上の点を表す点群５１０を生成する。

【0030】

ＳＬＳｅｓはそれぞれラックに取り付けることができる。各ＳＬＳは、ＳＬＳの下部にあるレーザ測距システムを使用して、次の測定装置までの距離（例えば、ＳＬＳの下）を監視することができる。これにより、プロセスは各測定装置の相対位置を知ることができ、したがって、軸方向／長手方向の変位特性を改善することができる。

【0031】

ストラクチャードライトセンサの水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）分解能は、使用されるフォトニックセンシングシステムの構成に応じて変化し得る。したがって、分解能Δ_ｈ、ｖは外接円柱から光出力までの距離ｒ_ｓｌｓと角度分解能φ_Ｈ／Ｖの関数として、例えば下記式（３）のように表すことができる。

【数3】

【0032】

ＳＬＳの視野（ＦＯＶ）は、通常、例えば水平方向に１７０～３６０度、垂直方向で５～３０度に及ぶ。これらのスパン及びターゲットまでの距離は、アレイ構成において必要とされるＳＬＳｅｓの数を特定し得る。

【0033】

図６Ａ及び図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る、フォトニックセンシングシステムの上面図６００及び６０２を示す。上面図６００及び６０２は、坑口構造６０４及びＳＬＳアレイ６０６を示し、上から見た遠隔式のストラクチャードライトセンサ（ＲＳＬＳ）の推奨位置の例を示す。坑口構造６０４は、坑口のアームを含む坑口の最大半径６０８を有する。放物線の長軸及び短軸は、構造上の各ビームによって投影されるパターンが、坑口構造６０４に外接する円筒に接する、例えば３０センチメートル（ｃｍ）～５０ｃｍ幅の平面といった所定の領域をカバーするように選択することができる。提案された位置は、視野及び特徴付けを最大化するように選択することができる。

【0034】

フォトニックセンシングシステムは、構造（例えば、坑口構造６０４）に沿った応力を特徴付けるためにも使用され得る。この場合、フォトニックセンシングシステムは、フォトニック応力分析トモグラフィを実行するように変更され得る。この設定では、アナライザの出力ビームが可変又は永久波長リターダを用いて楕円偏光させることができる。偏光は、ビームを供給するレーザシステムに組み込むこともできる。この偏光ステップは、パターンの作成前に行われる。構造の全体又は一部を、複屈折フィルム（例えば、光源で使用される波長に対して透明なエポキシやオイル）で覆う。次に、反射ビームをベース偏光に分離し、各偏光の強度パターンを比較する。得られた偏光及びスペクトル分布を用いて、歪み／応力－光学法則に従って応力マップを導き出すことができる。

【0035】

図７は、本開示のいくつかの実施形態に係る、リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を使用して、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定するための方法７００の一例を示すフローチャートである。提示を明確にするために、以下の説明は、概して、本明細書の他の図のコンテキストで、方法７００を説明する。しかしながら、方法７００は、例えば、任意の適切なシステム、環境、ソフトウェア、及びハードウェア、または必要に応じて、システム、環境、ソフトウェア及びハードウェアの組合せによって実行され得ることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、方法７００の様々なステップが並列で、組み合わせて、ループで、または任意の順序で実行され得る。

【0036】

７０２では、１つ又は複数のオブジェクトの３Ｄ点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたＳＬＳｅｓのアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。ＳＬＳｅｓは、例えば、レーザパターン化された照明装置を含むことができる。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄ点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーション（事業）で使用される機器を含むことができる。設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含む。基準点は、設備上の特定の位置に配置されたマーカとすることができる。ＳＬＳｅｓは、例えば、１００マイクロメートルの空間分解能と、例えば６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を提供することができる。ＳＬＳｅｓは、点群内の各点について、ｘ、ｙ、ｚ、λ値を特定することができ、ここで、ｘ、ｙ、ｚは、３Ｄ空間座標であり、λは、３Ｄ空間座標における照明波長である。いくつかの実施形態では、分析及び提示システムが監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関及び予測するための分析ツールを含むことができる。７０２から、方法７００は７０４に進む。

【0037】

７０４では、１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定が、３Ｄ点群を使用して実行される。７０４から、方法７００は７０６に進む。

【0038】

７０６では、リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化が、分析及び提示システムによって特定される。一例として、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定することは、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出することを含み得る。７０６の後、方法７００は停止することができる。

【0039】

図８は、本開示のいくつかの実施形態に係る、本開示で説明するアルゴリズム、方法、機能、プロセス、フロー、及び手順（プロシージャ）に関連する計算機能を提供するために使用される例示的なコンピュータシステム８００のブロック図である。図示のコンピュータ８０２は、サーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ／ノートブックコンピュータ、ワイヤレスデータポート、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットコンピューティングデバイス、またはこれらのデバイス内の１つまたは複数のプロセッサといった、任意のコンピューティングデバイスを包含することが意図しており、物理インスタンス、仮想インスタンス、もしくはその両方を含む。コンピュータ８０２は、ユーザ情報を受け入れることができるキーパッド、キーボード及びタッチスクリーンなどの入力デバイスを含むことができる。また、コンピュータ８０２は、コンピュータ８０２の動作に関連する情報を伝達することができる出力デバイスを含むことができる。情報は、デジタルデータ、映像データ、音声情報、又は情報の組合せを含むことができる。情報は、グラフィカルユーザインタフェース(ＵＩ)(又はＧＵＩ）で提示することができる。

【0040】

コンピュータ８０２は、クライアント、ネットワーク構成要素、サーバ、データベース、持続性、または本開示で説明される主題を実行するためのコンピュータシステムの構成要素としての役割を果たすことができる。図示のコンピュータ８０２は、ネットワーク８３０と通信可能に結合される。いくつかの実施形態では、コンピュータ８０２の１つ又は複数の構成要素が、クラウドコンピューティングベースの環境、ローカル環境、グローバル環境、及び環境の組合せを含む、異なる環境内で動作するように構成され得る。

【0041】

トップレベルでは、コンピュータ８０２は、説明した主題に関連するデータ及び情報を受信、送信、処理、記憶及び管理するように動作可能な電子コンピューティングデバイスである。いくつかの実施形態によれば、コンピュータ８０２はまた、アプリケーションサーバ、電子メールサーバ、ウェブサーバ、キャッシングサーバ、ストリーミングデータサーバ、またはサーバの組合せを含むか、またはそれらと通信可能に結合され得る。

【0042】

コンピュータ８０２は（例えば、別のコンピュータ８０２上で実行する）クライアントアプリケーションからネットワーク８３０を介して要求を受信することができる。コンピュータ８０２は、ソフトウェアアプリケーションを使用して受信した要求を処理することによって、受信した要求に応答することができる。要求は、内部ユーザ（例えば、コマンドコンソールから）、外部（または第三者）、自動化されたアプリケーション、エンティティ、個人、システム及びコンピュータから、コンピュータ８０２に送信することもできる。

【0043】

コンピュータ８０２の各構成要素は、システムバス８０３を使用して通信することができる。いくつかの実施形態では、ハードウェア又はソフトウェア構成要素を含む、コンピュータ８０２の構成要素のいずれか又は全てが、システムバス８０３を介して互いに又はインタフェース８０４（又は両方の組合せ）と連結することができる。インタフェースは、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）８１２、サービス層８１３、又はＡＰＩ８１２とサービス層８１３との組合せを使用することができる。ＡＰＩ８１２は、ルーチン、データ構造及びオブジェクトクラスの仕様を含むことができる。ＡＰＩ８１２は、コンピュータ言語に依存しないものであっても、依存するものであってもよい。ＡＰＩ８１２は、完全なインタフェース、単一の機能、又はＡＰＩのセットを指し得る。

【0044】

サービス層８１３は、コンピュータ８０２及びコンピュータ８０２に通信可能に結合された他の構成要素（図示されているか否かを問わない）にソフトウェアサービスを提供することができる。コンピュータ８０２の機能は、このサービス層を使用するすべてのサービス消費者にとってアクセス可能であり得る。サービス層８１３によって提供されるようなソフトウェアサービスは、定義されたインタフェースを介して再利用可能な定義された機能を提供することができる。例えば、インタフェースは、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋、又は拡張マークアップ言語（ＸＭＬ）フォーマットのデータを提供する言語で書かれたソフトウェアであってもよい。コンピュータ８０２の統合された構成要素として示されているが、代替の実施形態では、ＡＰＩ８１２又はサービス層８１３がコンピュータ８０２の他の構成要素及びコンピュータ８０２に通信可能に結合された他の構成要素に関連するスタンドアロン構成要素であり得る。さらに、ＡＰＩ８１２又はサービス層８１３の任意の又は全ての部分は、本開示の範囲から逸脱することなく、別のソフトウェアモジュール、企業アプリケーション、またはハードウェアモジュールの子モジュールまたはサブモジュールとして実装され得る。

【0045】

コンピュータ８０２は、インタフェース８０４を含む。図８では単一のインタフェース８０４として示されているが、２つ以上のインタフェース８０４を、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明された機能に従って使用することができる。インタフェース８０４は、分散環境においてネットワーク８３０に接続されている他のシステム（図示されているか否かを問わない）と通信するために、コンピュータ８０２によって使用され得る。概して、インタフェース８０４は、ネットワーク８３０と通信するように動作可能なソフトウェア又はハードウェア（あるいはソフトウェアとハードウェアとの組合せ）に符号化されたロジックを含むか、又はそれを使用して実施され得る。より具体的には、インタフェース８０４は、通信に関連する１つ又は複数の通信プロトコルをサポートするソフトウェアを含むことができる。したがって、ネットワーク８３０又はインタフェースのハードウェアは、図示されたコンピュータ８０２の内外で物理的信号を通信するように動作可能であり得る。

【0046】

コンピュータ８０２は、プロセッサ８０５を含む。図８では単一のプロセッサ８０５として示されているが、２つ以上のプロセッサ８０５を、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明された機能に従って使用することができる。概して、プロセッサ８０５は、命令を実行することができ、データを操作して、本開示で説明するアルゴリズム、方法、機能、プロセス、フロー及び手順を使用する動作を含む、コンピュータ８０２の動作を実行することができる。

【0047】

コンピュータ８０２はまた、コンピュータ８０２及びネットワーク８３０に接続された他の構成要素（図示されているか否かを問わない）のためのデータを保持することが可能なデータベース８０６を含む。例えば、データベース８０６は、本開示と一致するデータを記憶するインメモリ、従来型、又はデータベースであり得る。いくつかの実施形態では、データベース８０６は、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明される機能に従って、２つ以上の異なるデータベースタイプ（例えば、ハイブリッドインメモリ及び従来のデータベース）の組合せであり得る。図８では単一のデータベース８０６として示されているが、（同一の、異なる、又はタイプを組合せた）２つ以上のデータベースが、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明された機能に従って使用され得る。データベース８０６は、コンピュータ８０２の内部構成要素として示されているが、代替の実施形態では、データベース８０６がコンピュータ８０２の外部にあってもよい。

【0048】

コンピュータ８０２はまた、コンピュータ８０２又はネットワーク８３０に接続された構成要素の組合せ（図示されているか否かを問わない）のためのデータを保持することができるメモリ８０７を含む。メモリ８０７は、本開示と一致する任意のデータを記憶することができる。いくつかの実施形態では、メモリ８０７は、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明される機能に従って、２つ以上の異なるタイプのメモリの組合せ（例えば、半導体記憶装置と磁気記憶装置との組合せ）であり得る。図８では単一のメモリ８０７として示されているが、（同一の、異なる、又はタイプの組合せの）２つ以上のメモリ８０７が、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明された機能に従って使用され得る。メモリ８０７は、コンピュータ８０２の内部構成要素として図示されているが、代替実施形態では、メモリ８０７がコンピュータ８０２の外部にあってもよい。

【0049】

アプリケーション８０８は、コンピュータ８０２の特定のニーズ、要望、又は特定の実施形態及び説明された機能に従って機能を提供するアルゴリズムソフトウェアエンジンとすることができる。例えば、アプリケーション８０８は、１つ又は複数の構成要素、モジュール、又はアプリケーションとして機能することができる。さらに、単一のアプリケーション８０８として示されているが、アプリケーション８０８は、コンピュータ８０２上の複数のアプリケーション８０８として実施することができる。加えて、コンピュータ８０２の内部として示されているが、代替実施形態では、アプリケーション８０８がコンピュータ８０２の外部にあってもよい。

【0050】

コンピュータ８０２はまた、電源８１４を含むことができる。電源８１４は、ユーザ交換が可能又はユーザ交換が不可能のいずれかであるように構成され得る再充電可能又は再充電不可能なバッテリを含むことができる。いくつかの実施形態では、電源８１４が再充電、スタンバイ及び電力管理機能を含む、電力変換及び管理回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、電源８１４は、コンピュータ８０２が壁コンセント又は電源に差し込まれて、例えばコンピュータ８０２に電力を供給するか、あるいは充電式バッテリを再充電することを可能にするための電源プラグを含むことができる。

【0051】

コンピュータ８０２を含むコンピュータシステムに関連付けられた、又はその外部に、各コンピュータ８０２がネットワーク８３０を介して通信する任意の数のコンピュータ８０２があってよい。さらに、用語「クライアント」、「ユーザ」、及び他の適切な用語は、本開示の範囲から逸脱することなく、必要に応じて、互換的に使用され得る。さらに、本開示は多くのユーザが１つのコンピュータ８０２を使用することができ、１人のユーザが複数のコンピュータ８０２を使用することができることを企図する。

【0052】

本主題の説明された実施形態は、単独でまたは組み合わせて、１つまたは複数の特徴を含むことができる。

【0053】

例えば、第１の実施形態では、コンピュータ実装方法が以下を含む。１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄ点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定は、３Ｄ点群を使用して実行される。１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化は、リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、分析及び提示システムによって特定される。

【0054】

前述及び他の説明された実施形態はそれぞれ、オプションで以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。

【0055】

第１の特徴は、後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションで使用される設備を含み、設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、基準点は、設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである。

【0056】

第２の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、レーザパターン化された照明装置を含む。

【0057】

第３の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定することが、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出することを含む。

【0058】

第４の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、１００マイクロメートルの空間分解能及び６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率を提供する。

【0059】

第５の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、点群内の各点について、ｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは３Ｄ空間座標における照明波長である。

【0060】

第６の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、分析及び提示システムは、監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関させ予測するための分析ツールを含む。

【0061】

第２の実施形態では、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体が以下を含む動作を実行するためにコンピュータシステムによって実行可能な１つ又は複数の命令を記憶する。１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄ点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定は、３Ｄ点群を使用して実行される。１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化は、リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、分析及び提示システムによって特定される。

【0062】

前述及び他の説明された実施形態はそれぞれ、オプションで以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。

【0063】

第１の特徴は、後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションで使用される設備を含み、設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、基準点は、設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである。

【0064】

第２の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、レーザパターン化された照明装置を含む。

【0065】

第３の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定することは、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出することを含む。

【0066】

第４の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、１００マイクロメートルの空間分解能及び６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率を提供する。

【0067】

第５の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、点群内の各点について、ｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは３Ｄ空間座標における照明波長である。

【0068】

第６の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、分析及び提示システムは、監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを通して利用可能なデータを使用して、フローを相関させ予測するための分析ツールを含む。

【0069】

第３の実施形態では、コンピュータ実装システムが１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイと、ＳＬＳｅｓのアレイから光情報を収集するように構成されたコンピュータ化されたデータ収集システムと、ＳＬＳｅｓのアレイから収集された光情報の分析及び可視化を提供するように構成された分析及び提示システムと、ＳＬＳｅｓのアレイと、コンピュータ化されたデータ収集システムと、分析及び提示システムとの間で情報を送信するためのデータ送信システムとを含む。コンピュータ実装システムは、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサに結合され、１つ又は複数のプロセッサによる実行のためのプログラミング命令を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体とを含む。プログラミング命令は１つ又は複数のプロセッサに、以下を含む動作を実行するように命令する。１つ又は複数のオブジェクトの３次元（３Ｄ）点群は、１つ又は複数のオブジェクトに向けられたストラクチャードライトセンサ（ＳＬＳｅｓ）のアレイによるストラクチャードライト照明を通して収集された光情報を使用して、分析及び提示システムによって生成される。点群を生成することは、１つ又は複数のオブジェクト上の基準点に対する３Ｄ点群の点を定義することを含む。１つ又は複数のオブジェクトのリアルタイム非接触３Ｄ表面測定は、３Ｄ点群を使用して実行される。１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分における変化は、リアルタイム非接触３Ｄ表面測定を分析することによって、分析及び提示システムによって特定される。

【0070】

前述及び他の説明された実施形態はそれぞれ、オプションで以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。

【0071】

第１の特徴は、後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトは、石油化学産業のオペレーションで使用される設備を含み、設備は、坑口、生産チューブ及びマニホールドのうちの１つ又は複数を含み、基準点は、設備上の特定の場所に位置付けられたマーカである。

【0072】

第２の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、レーザパターン化された照明装置を含む。

【0073】

第３の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、１つ又は複数のオブジェクトの１つ又は複数の部分の変化を特定することが、変位、変形、応力／歪み状態、並びに材料の付着／汚染及び劣化を含む構造特性の変化を導出することを含む。

【0074】

第４の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、１００マイクロメートルの空間分解能及び６０ヘルツ（Ｈｚ）以上の繰り返し率を提供する。

【0075】

第５の特徴は、前述又は後述の特徴のいずれかと組み合わせ可能であり、ＳＬＳｅｓは、点群内の各点について、ｘ，ｙ，ｚ，λ値を特定し、ｘ，ｙ，ｚは３Ｄ空間座標であり、λは３Ｄ空間座標における照明波長である。

【0076】

本明細書で説明された主題及び機能的動作の実施は、デジタル電子回路、有形に具現化されたコンピュータソフトウェア又はファームウェア、本明細書で開示される構造及びそれらの構造的等価物を含むコンピュータハードウェア、あるいはそれらのうちの１つ又は複数の組合せで実現され得る。説明された主題のソフトウェア実装は、１つ又は複数のコンピュータプログラムとして実現され得る。各コンピュータプログラムは、データ処理装置による実行のため、またはデータ処理装置の動作を制御するために、有形の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュールを含むことができる。代替的にまたは追加的に、プログラム命令は、人工的に生成された伝搬信号内／上に符号化され得る。例えば、信号は、データ処理装置による実行のために適切な受信装置に送信するための情報を符号化するために生成される、機械生成の電気信号、光信号、又は電磁信号とすることができる。コンピュータ記憶媒体は、機械読取可能な記憶装置、機械読取可能な記憶基板、ランダムアクセスメモリ装置もしくはシリアルアクセスメモリ装置、あるいはコンピュータ記憶媒体の組合せであり得る。

【0077】

「データ処理装置」、「コンピュータ」及び「電子コンピュータデバイス」（または当業者によって理解される同等物）という用語は、データ処理ハードウェアを指す。例えば、データ処理装置は、例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサもしくはコンピュータを含む、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス及び機械を包含することができる。装置はまた、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む専用論理回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、データ処理装置又は専用論理回路（あるいはデータ処理装置又は専用論理回路の組合せ）がハードウェアベース又はソフトウェアベース（あるいはハードウェアベース及びソフトウェアベースの両方の組合せ）であり得る。装置は、コンピュータプログラムのための実行環境を作成するコード、例えばプロセッサファームウェアを構成するコード、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、または実行環境の組合せをオプションで含むことができる。本開示は、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、ＭＡＣ ＯＳ（登録商標）、ＡＮＤＲＯＩＤ（登録商標）、又はＩＯＳ等の従来のオペレーティングシステムを伴う、または伴わないデータ処理装置の使用を想定している。

【0078】

コンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプト又はコードと呼ばれるか、又は記述されることもあり、任意の形態のプログラミング言語で書くことができる。プログラミング言語は、例えばコンパイル済み言語、解釈済み言語、宣言型言語、又は手続き型言語を含むことができる。プログラムは、コンピューティング環境で使用するためのスタンドアロンプログラム、モジュール、コンポーネント、サブルーチン、又はユニットを含む、任意の形態で展開することができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応することができるが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラム又はデータを保持するファイルの一部、例えばマークアップ言語文書に格納された１つ又は複数のスクリプト、問題のプログラム専用の単一ファイル、あるいは１つ又は複数のモジュール、サブプログラム又はコードの一部を格納する複数の協調ファイルに格納することができる。コンピュータプログラムは、例えば、１つのサイトに配置されるか、または通信ネットワークによって相互接続される複数のサイトにわたって分散される、１つのコンピュータ上又は複数のコンピュータ上での実行のために展開され得る。様々な図に示されるプログラムの一部は、様々なオブジェクト、方法、又はプロセスを通して様々な特徴及び機能を実装する個々のモジュールとして示され得るが、プログラムは、代わりに、いくつかのサブモジュール、サードパーティサービス、構成要素、及びライブラリを含むことができる。逆に、様々な構成要素の特徴及び機能は、必要に応じて単一の構成要素に組み合わせることができる。計算特定を行うために使用される閾値は静的に、動的に、または静的及び動的の両方で特定することができる。

【0079】

本明細書で説明する方法、プロセス、又は論理フローは、入力データで動作し、出力を生成することによって機能を実行するために、１つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する１つ又は複数のプログラマブルコンピュータによって実行され得る。方法、プロセス又は論理フローはまた、専用論理回路、例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣによって実行され得、装置はまた、専用論理回路として実装され得る。

【0080】

コンピュータプログラムの実行に適したコンピュータは、１つ又は複数の汎用及び専用マイクロプロセッサ並びに他の種類のＣＰＵに基づくことができる。コンピュータの要素は、命令を実行又は実行するためのＣＰＵと、命令及びデータを記憶するための１つ又は複数のメモリデバイスである。一般に、ＣＰＵは、メモリから命令及びデータを受信する（及びメモリにデータを書き込む）ことができる。

【0081】

グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）は、ＣＰＵと組み合わせて使用することもできる。ＧＰＵは、ＣＰＵによって実行される処理と並行して行われる特殊な処理を提供することができる。特殊な処理は、例えば、人工知能（ＡＩ）アプリケーション及び処理を含むことができる。ＧＰＵは、ＧＰＵクラスタまたはマルチＧＰＵコンピューティングで使用できる。

【0082】

コンピュータは、データを記憶するための１つ又は複数の大容量記憶デバイスを含むか、またはそれに動作可能に接続され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータが例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスクを含む大容量記憶デバイスからデータを受信し、大容量記憶デバイスにデータを転送することができる。さらに、コンピュータは、別の装置、例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルオーディオ又はビデオプレーヤー、ゲームコンソール、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ等のポータブル記憶装置に組み込むことができる。

【0083】

コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに適したコンピュータ読取可能な記憶媒体（必要に応じて、一時的または非一時的）は、永続的／非永続的及び揮発性／不揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスの全ての形態を含むことができる。コンピュータ読取可能な記憶媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、相変化メモリ（ＰＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリデバイス等の半導体メモリデバイスを含み得る。コンピュータ読取可能な記憶媒体はまた、例えば、テープ、カートリッジ、カセット、及び内部／取り外し可能ディスク等の磁気デバイスを含むことができる。コンピュータ読取可能な記憶媒体はまた、例えば、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ＋／－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＨＤ－ＤＶＤ、及びＢＬＵ－ＲＡＹ（登録商標）を含む光磁気ディスク及び光メモリ装置及び技術を含むことができる。メモリは、キャッシュ、クラス、フレームワーク、アプリケーション、モジュール、バックアップデータ、ジョブ、ウェブページ、ウェブページテンプレート、データ構造、データベーステーブル、リポジトリ及び動的情報を含む、様々なオブジェクト又はデータを記憶することができる。メモリに記憶されるオブジェクト及びデータのタイプは、パラメータ、変数、アルゴリズム、命令、ルール、制約及び参照を含むことができる。さらに、メモリは、ログ、ポリシー、セキュリティ又はアクセスデータ、並びに報告ファイルを含むことができる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補足されるか、または専用論理回路に組み込まれ得る。

【0084】

本開示で説明される主題の実施形態は、ユーザへの情報の表示（及びユーザからの入力の受信）を含む、ユーザとのインタラクションを提供するためのディスプレイデバイスを有するコンピュータ上で実施され得る。ディスプレイデバイスのタイプは、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、及びプラズマモニタを含むことができる。ディスプレイデバイスは、例えば、マウス、トラックボール、又はトラックパッドを含むキーボード及びポインティングデバイスを含むことができる。ユーザ入力はまた、タッチスクリーン、例えば、圧力感受性を有するタブレットコンピュータ表面、または容量性もしくは電気的センシングを使用するマルチタッチスクリーンの使用を介して、コンピュータに提供され得る。例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックを含む感覚フィードバックを含むユーザフィードバックを受信することを含む、他の種類のデバイスを使用して、ユーザとの対話を提供することができる。ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力の形成で受信され得る。さらに、コンピュータはユーザが使用するデバイスに文書を送信し、そこから文書を受信することによって、ユーザと対話することができる。例えば、コンピュータは、ウェブブラウザから受信した要求に応答して、ユーザのクライアントデバイス上のウェブブラウザにウェブページを送信することができる。

【0085】

「グラフィカルユーザインタフェース」または「ＧＵＩ」という用語は、１つ又は複数のグラフィカルユーザインタフェース及び特定のグラフィカルユーザインタフェースのディスプレイの各々を説明するために単数又は複数で使用され得る。したがって、ＧＵＩは、限定はしないが、情報を処理し、情報結果をユーザに効率的に提示するウェブブラウザ、タッチスクリーン、又はコマンドラインインタフェース（ＣＬＩ）を含む、任意のグラフィカルユーザインタフェースを表すことができる。一般に、ＧＵＩは、インタラクティブフィールド、プルダウンリスト、及びボタンなど、ウェブブラウザに関連するいくつか又は全ての複数のユーザインタフェース（ＵＩ）要素を含むことができる。これら及び他のＵＩ要素は、ウェブブラウザの機能に関連するか、またはその機能を表すことができる。

【0086】

本明細書で説明される主題の実施形態は、バックエンド構成要素を含むコンピューティングシステムにおいて、例えば、データサーバとして、またはミドルウェア構成要素を含むコンピューティングシステム、例えば、アプリケーションサーバにおいて実現され得る。さらに、コンピューティングシステムは、フロントエンドコンポーネント、例えば、ユーザがコンピュータと対話することができるグラフィカルユーザインタフェース又はウェブブラウザの一方又は両方を有するクライアントコンピュータを含むことができる。システムの構成要素は、通信ネットワークにおける有線又は無線デジタルデータ通信（あるいはデータ通信の組み合わせ）の任意の形態又は媒体によって相互接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ＷＩＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＷＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）(例えば、８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎもしくは８０２．２０またはプロトコルの組合せを使用）、インターネットの全部もしくは一部、又は１つもしくは複数のロケーション（あるいは通信ネットワークの組合せ）における任意の他の通信システムもしくはシステムが含まれる。ネットワークは、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケット、フレーム中継フレーム、非同期転送モード（ＡＴＭ）セル、音声、ビデオ、データ、又はネットワークアドレス間の通信タイプの組合せと通信することができる。

【0087】

コンピューティングシステムは、クライアント及びサーバを含むことができる。クライアント及びサーバは、一般に、互いに離れていてもよく、典型的には通信ネットワークを介して対話することができる。クライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行され、クライアント－サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じ得る。

【0088】

クラスタファイルシステムは、読み取り及び更新のために複数のサーバからアクセス可能な任意のファイルシステムのタイプとすることができる。交換（Ｅｘｃｈａｎｇｅ）ファイルシステムのロックはアプリケーション層で行うことができるので、ロック又は整合性トラッキングは必要とされない場合がある。さらに、Ｕｎｉｃｏｄｅデータファイルは、Ｕｎｉｃｏｄｅ以外のデータファイルとは異なる場合がある。

【0089】

本明細書は多くの特定の実施形態の詳細を含むが、これらは特許請求の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の実施形態に特有であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態のコンテキストにおいて本明細書で説明されるいくつかの特徴はまた、組み合わせて単一の実施形態で実現され得る。逆に、単一の実施形態のコンテキストで説明される様々な特徴は、複数の実施形態で、別個に、または任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、前述の特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして説明されてもよく、最初にクレームされ得るが、クレームされた組み合わせからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組み合わせから削除されてもよく、クレームされた組み合わせはサブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形に向けられてもよい。

【0090】

本主題の特定の実施形態について説明した。当業者には明らかであるように、記載された実施形態の他の実施形態、変更形態及び置換形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。動作は、特定の順序で図面又は特許請求の範囲に示されているが、これは望ましい結果を達成するために、そのような動作が示されている特定の順序で、又は連続的な順序で実行されること、または全ての示されている動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない（いくつかの動作はオプションであると考えることができる）。特定の状況では、マルチタスク処理又は並列処理（あるいはマルチタスク処理と並列処理との組合せ）が有利であり、適切とみなされる場合には実行され得る。

【0091】

さらに、前述の実施形態における様々なシステムモジュール及び構成要素の分離又は統合は、全ての実施形態においてそのような分離又は統合を必要とするものとして理解されるべきではない。説明されたプログラム構成要素及びシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合され得るか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。

【0092】

したがって、前述の例示的な実施形態は、本開示を定義又は制約しない。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変更、置換及び変更も可能である。

【0093】

さらに、クレームされる任意の実施形態は、少なくともコンピュータ実装方法、コンピュータ実装方法を実行するためのコンピュータ可読命令を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体、及びコンピュータ実装方法又は非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶された命令を実行するように構成されたハードウェアプロセッサと相互動作可能に結合されたコンピュータメモリを含むコンピュータシステムに適用可能であると見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】