MXPA00006237A

MXPA00006237A - Metodo y aparato para determinar la ubicacion de caracteristicas de una tuberia.

Info

Publication number: MXPA00006237A
Application number: MXPA00006237A
Authority: MX
Inventors: Mario B Ignagni
Original assignee: Honeywell Int Inc; Honeywell International Inc
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2003-07-21
Also published as: NO20003262L; WO1999032902A2; NO20003262D0; WO1999032902A3; NO330443B1; CA2313757C; AU2011999A; EP1042691A4; CA2313757A1; EP1042691A2; US6243657B1

Abstract

Un sistema de inspección de tubería y mapeo de defecto incluye un raspador que tiene una unidad de medición inercial y una unidad de inspección de tubería para grabar la ubicación del raspador y los eventos de detección de defecto, cada registro marcado en tiempo mediante un reloj interno de alta precisión. El sistema incluye también varios registradores magnéticos en ubicaciones conocidas con precisión a lo largo de la tubería cada una que contiene un magnetómetro de flujómetro electrónico para detectar el paso del raspador a lo largo de la tubería y que contiene además un reloj de alta precisión sincronizado con el reloj en el raspador. Las ubicaciones de los diferentes registradores magnéticos son conocidas en un sistema de coordenada norte/este/abajo a través de un proceso de satélite de colocación global diferencial. Finalmente, un sistema de cómputo fuera de línea de procesamiento posterior recibe los datos de registrador magnético, de medición inercial y de odómetro descargados y a través del uso de varios filtros Kalman, deriva la ubicación de los defectos detectados en la estructura de coordenada norte/este/abajo. En consecuencia, se simplifica en gran medida una tarea de identificación de sitios para actividad de reparaci

Description

METODO Y APARATO PARA DETERMINAR LA UBICACION DE CARACTERISTICAS DE UNA TUBERIA La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de tubería de parámetro múltiple y de manera más específica a la detección de defectos y anomalías de la tubería integrada, mapeo de tubería de identificación de la ubicación del defecto/anomalía. Las tuberías subterráneas se usan en una gran variedad de industrias, permitiendo que una gran cantidad de material sea transportada de un lugar a otro sin alterar otra actividad sobre la superficie de la tierra bajo la cual corre las tuberías. Una variedad de fluidos, tales como aceite y/o gas, así como partículas, y otros pequeños sólidos suspendidos en fluidos, son transportados en forma económica y eficiente utilizando tuberías subterráneas. Las tuberías subterráneas y submarinas típicamente transportan enormes cantidades de productos de aceite y gas indispensables para las industrias relacionadas con la energía, frecuentemente bajo tremenda presión y a una alta temperatura y a altas velocidades de flujo. Desafortunadamente, incluso las tuberías enterradas no están completamente protegidas de los elementos. La corrosión de una tubería puede provocar pequeños puntos de debilidad, los cuales si no se detectan y arreglan, podrían resultar en una catástrofe para la tubería. La sedimentación del suelo, los proyectos de construcción local, la actividad sísmica, el clima y simplemente el desgaste y la corrosión provocados por el uso normal pueden conducir a defectos y anomalías en la tubería. También, los ambientes adversos pueden provocar que las tuberías se muevan gradualmente con el tiempo, haciendo de esta manera difícil la ubicación de la tubería. Los desplazamientos en la ubicación de la tubería pueden conducir a defectos, grietas, derrames, protuberancias y otras anormalidades, dentro del interior de la tubería. Los defectos y anomalías pueden aparecer en la superficie de la tubería. La superficie tanto interna como externa de la tubería puede dañarse por factores ambientales tales como la reactividad del material que fluye a través de la tubería, la presión, temperatura y características químicas de diversos productos y contaminantes dentro y fuera de la tubería, corrosión, el daño mecánico, la fatiga, el agrietamiento, la tensión, las grietas por corrosión, las grietas inducidas por hidrógeno, la distorsión debida a abolladuras o pliegues, exposición y daño al recubrimiento de peso y extensión libre de las tuberías marinas. Aún más, las tuberías submarinas se enfrentan a un ambiente hostil de anclas de barcos, miembros de remolque y arrastre de lecho marino debido a fuertes corrientes. Aunque la reparación oportuna o el mantenimiento de las tuberías puede alargar la vida útil de la tubería, una ruptura o derrame serio dentro de la tubería puede ser difícil y costoso de reparar, así como difícil de ubicar. El costo resultante para la industria, así como el potencial de daños para la vida humana puede ser enorme, ya que la eficiencia de uso de la tubería es afectada de manera adversa por las anomalías. Consecuentemente, la industria ha producido varios dispositivos de inspección para detectar los defectos y anomalías. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 4,285,242, publicada ' el 25 de agosto de 1981 , y cedida a British Gas Corporation, de Londres, Inglaterra, enseña un aparato de inspección de tubería, que incluye un vehículo capaz de moverse a lo largo del interior de la tubería medíante el flujo de fluido a través de la tubería para inspeccionar la tubería para la ubicación de anomalías. Tales vehículos de inspección anteriores o raspadores también han incluido en forma común ruedas, cargadas a resorte para ser impulsadas contra el interior de la tubería, y han incluido además odómetros que cuentan el número de rotaciones de las ruedas. Los receptores de ultrasonido se han ubicado dentro de las ruedas de un vehículo de inspección. Se han hecho varias mediciones a través de las ruedas, las cuales incluido los receptores de ultrasonido, el odómetro y los calibradores que miden la posición de las ruedas con relación al cuerpo del vehículo, conforme las ruedas encuentran varias curvaturas de la tubería a fin de permitir que el vehículo de inspección haga un mapa de la tubería. El vehículo de inspección se ha usado para grabar la forma de la tubería de acuerdo con la señal ultrasónica recibida por los transductores ultrasónicos ubicados dentro de las ruedas del vehículo de inspección, cada muestra de datos asociada con una medición del odómetro. Otras tecnologías relacionadas han incluido dispositivos de medición tales como transductores ultrasónicos montados sobre una unidad de inspección dentro del raspador que emite sonido de alta frecuencia y mide y graba las señales reflejadas y refractadas desde las paredes de la tubería. Tales dispositivos de medición se han usado de manera común para examinar el interior de la tubería. El personal de prueba ha cargado los raspadores dentro de las tuberías grabadas de diversas señales a partir de los campos magnéticos emitidos, grabado los datos dentro del raspador, y luego examinado los datos después de la terminación de la operación extrayendo también las señales de defecto y anomalía, así como la ubicación de tales anomalías. Desafortunadamente, la reparación de un defecto detectado puede ser una empresa gigantesca. Los equipos de reparación, equipados con mapas detallados que muestran la ubicación de la tubería enterrado debajo del suelo, a partir de estudios anteriores, ha colocado estacas en el terreno inmediatamente sobre la tubería donde se muestran en los mapas. Utilizando la información obtenida a partir del vehículo de inspección, los equipos de reparación han sido capaces de "caminar por la tubería", siguiendo a lo largo de las estacas hasta una distancia que corresponde a una distancia medida por el odómetro perforando hasta la tubería y después identificando visualmente y reparando en forma mecánica la tubería. Las variaciones menores, tales como los vehículos que tienen múltiples porciones interconectadas , una primera porción impulsada a lo largo del interior de la tubería mediante el fluido que se mueve a través de la tubería y una segunda porción que contiene el aparato de inspección, se conocen y usan también ampliamente. Tales vehículos de inspección pueden ser de alguna manera más flexibles, y pueden reportar las características interiores de la tubería con alguna precisión mayor. No solamente es la identificación de los defectos y anomalías el punto crucial para el mantenimiento de las tuberías, sino la ubicación de la tubería misma que puede ser problemática. Muchas de las tensiones ambientales sobre la tubería que ocasionan la aparición de defectos y anomalías en la tubería pueden también desviar la ubicación de la misma. Esto es particularmente cierto para las tuberías muy largas. La ubicación o formación de mapa de la tubería se ha logrado típicamente insertando un raspador de tubería dentro de una tubería para inspeccionar el interior de la misma desde las ubicaciones de la tubería, es decir su curvatura o perfil. Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 4,747,317 a Lara, publicada el 31 de mayo de 1988 enseña un raspador de estudio de tubería que incluye una unidad de referencia inercial a bordo y unidades de procesamiento de señal para recibir las señales de aceleración y velocidad angular generadas por la unidad de referencia inercial calculado los valores resultantes de la velocidad angular en las aceleraciones y promediando el resultado calculado para proporcionar señales que se pueden grabar relacionadas con la posición del raspador y la curvatura de la tubería. Asimismo, la Patente de los Estados Unidos No. 4,717,875 también publicada para Lara, el 5 de enero de 1988, enseña la medición del cambio en la curvatura o desplazamiento de una sección de tubería de transmisión de fluido submarina o subterránea. La patente '875 de Lara muestra el cruce de la tubería con un raspador que tiene un paquete de instrumento a bordo que incluye acelerómetros y un dispositivo de medición de colocación longitudinal que comprende un magnetómetro para contar las soldaduras circulares u otras anomalías magnéticas conocidas a lo largo de la sección de la tubería que se va a medir. El magnetómetro es transportado por el raspador, y determina la distancia desplazada por las soldaduras del conteo de una distancia de separación conocida. Estos sistemas para medir la curvatura o desplazamiento de la tubería han permitido la formación de mapas de tuberías subterráneas y submarinas, hasta un nivel de precisión generalmente adecuado. El concepto de utilizar la tecnología ¡nercial en las aplicaciones de estudio de tubería se reconoció en el segmento de tiempo de 1978 donde se identificó como un ejemplo de "estudio de terreno". Muchos ejemplos de estudios de terreno (o 'navegación de terreno") aparecieron subsecuentemente en la literatura que utilizaban las mediciones inerciales en combinación con la odometría y las actualizaciones a velocidad cero disponibles en topes reforzados. Se conoce el uso de la tecnología de guía inicial dentro de un raspador de tubería, en conjunción con, software de post-operación que utiliza técnicas de reducción de error al mínimo tales como los filtros Kalman, para determinar la ubicación de la tubería o la dirección o perfil de curvatura y la ovalidad. La formación de mapas de tuberías mediante el uso de detectores inerciales ha sido una práctica en la industria de la tubería durante varios años. De manera separada, la inspección de tubería se ha utilizado para ubicar los defectos y anomalías en las mismas. Sin embargo, ni el proceso por sí mismo, proporciona de manera adecuadamente una imagen completa de la tubería, suficiente para que un equipo de reparación encuentre y repare un defecto. Los dispositivos de inspección puramente inerciales e internos no pueden compensar la tendencia anterior de la ubicación de tubería, ya que los aparatos de inspección interna graban la ubicación de defectos de acuerdo con las mediciones de odómetro contemporáneas. A la inversa, los sistemas de inercia utilizados para la formación de mapas de la tendencia en la ubicación de tubería no se han usado para la inspección de la misma. Además, con respecto a la ubicación del raspador, se ha dado muy poca atención a las fuentes de error dentro de la unidad de medición inercial y el odómetro. En tanto que pueden desatenderse los errores cuando se usa una tubería muy corta, las tuberías más grandes implican una distancia suficiente y el tiempo de operación para permitir que se acumulen los errores. Los errores dentro del odómetro provocados por el desgaste y la corrosión la pestaña de la rueda a través de usos repetidos del vehículo de inspección y provocada también por el deslizamiento entre la rueda y la superficie de la tubería ha conducido a errores en la distancia para los cálculos resultantes de anomalía. Los datos ultrasónicos pueden ser alterados por las vibraciones y la turbulencia dentro de la tubería así como por la actividad externa a la tubería. Además, teniendo solamente un pequeño número de mecanismos de detección de error dentro del vehículo de inspección de la tubería que se desplaza a través de la tubería, se ha llegado a errores acumulados en la ubicación. En consecuencia, los equipos de reparación han perforado varios lugares intentando ubicar la anomalía de la tubería según es reportado por el vehículo de inspección. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,995,775, describe un sistema de monitoreo de tubería que utiliza el sistema de guía inercial sujetado y los sensores redundantes para medir una o más características dinámicas, y el software de procesamiento fuera de sitio para comparar tales señales dinámicas o proporcionar la información de perfil de tubería resultante. En resumen, la presente invención incluye un gran número de sensores, algunos de los cuales están ubicados sobre el vehículo de inspección, y otros están ubicados sobre o debajo de la superficie del terreno adyacente a la tubería. El sistema incluye también un subsistema para inspeccionar la tubería y para reportar la ubicación de defectos y anomalías en la tubería. El sistema incluye también un subsistema para compensar los errores a través de la filtración Kalman. El sistema incluye también un subsistema para reportar la ubicación de defecto de acuerdo con el sistema de colocación global (GPS) en longitud, latitud y altitud (profundidad). Más específicamente, la presente invención incluye registradores magnéticos, también como "registradores" los cuales son dispositivos sofisticados ubicados a lo largo de la tubería que proporcionan datos usados en las rutinas de procesamiento posterior. Los registradores magnéticos son colocados a lo largo de la tubería, ubicados a lo largo de la superficie del terreno tan cerca como sea práctico de las tuberías, antes de que se inserte el raspador dentro de la tubería. La ubicación del registradores magnético se conoce con precisión mediante el uso de una técnica de satélite de colocación global diferencial descrita a continuación, como se conoce en la técnica y los datos del registradores magnético están correlacionados de manera óptima con los datos a partir del vehículo de inspección para proporcionar información excepcionalmente precisa. Las posiciones de registrador se establecen utilizando GPS diferencial, de manera que la posición de cada registrador con respecto a los otros se conoce con precisión de hasta unos cuantos centímetros. Los registradores magnéticos contienen cada uno un reloj de alta precisión que está sincronizado con un reloj similar dentro del raspador antes de que el raspador sea colocado dentro de la tubería. También, los registradores magnéticos contienen cada uno un magnetómetro de flujómetro electrónico y un dispositivo de grabación para detectar y grabar el momento preciso en que pase el raspador. Una vez colocados en posición, los registradores magnéticos entran a un modo "inactivo" en el cual los registradores magnéticos utilizan muy poca energía. De manera subsecuente, los registradores magnéticos detectan la aproximación del raspador a lo largo de la tubería, la transición del estado inactivo a un estado a toda potencia, y detectar el paso de! vehículo midiendo la señal magnética del vehículo de inspección que pasa a través de la tubería. El tiempo exacto en que el raspador pasa se almacena dentro del registrador magnético y cada valor de datos es marcado en tiempo de manera separada, almacenado por el registrador magnético utilizando sus propios medios de almacenamiento de datos únicos. La salida de cada registrador es un paquete de datos que representa la señal magnética del raspador conforme el raspador pasa el registrador, a partir del cual puede determinarse el momento del paso del raspador. El raspador mejorado de la presente invención contiene sensores magnéticos para inspeccionar toda la tubería, tanto la estructura externa como interna de la misma, los sensores magnéticos incluyen cepillos metálicos que se mantienen en contacto con la superficie interna de la tubería a pesar de los cambios en el diámetro de la tubería y a pesar del movimiento radial del raspador dentro del área de sección transversal de la tubería a través de miembros elásticos que impulsan los cepillos contra la superficie de la tubería. Los sensores magnéticos permiten que el raspador identifique la detección de defectos estructurales y anomalías dentro de la tubería como eventos discretos. El raspador de tubería mejorado tiene así mismo una unidad de medición inercial que tiene sensores giroscópicos y de acelerómetro, un odómetro mejorado para medir la distancia desplazada por el vehículo de inspección, y si se desea sensores que miden la ubicación de las ruedas con relación al cuerpo del vehículo de inspección mismo, los cuales detectan las áreas donde la tubería se hace más estrecha conforme las ruedas son presionadas hacia el cuerpo del vehículo de inspección. Las mediciones de odómetro incluyen los desplazamientos angulares en incremento de cada rueda del odómetro y medios de "la más rápida de las tres" para seleccionar a partir de varias ruedas del odómetro en cada intervalo. El raspador de tubería de esta invención incluye también un reloj de precisión que registra el tiempo de una detección de una anomalía o defecto, de acuerdo con un reloj de precisión ubicado dentro del vehículo de inspección mismo. En consecuencia, la detección de defectos y anomalías mediante el vehículo de inspección pueden trasladarse a la ubicación no solamente en términos de una medición de odómetro, sino también en términos de la distancia de cada registrador magnético. El reloj permite que los datos de odómetro sean marcados en tiempo, en tanto que el odómetro muestreado y almacenado a una velocidad de 50 Hz. Típicamente, están disponibles tres salidas de rueda de odómetro y éstas son a partir de la rueda separada 120 grados alrededor de la circunferencia del raspador. Será fácilmente evidente a partir de una revisión de la descripción que el raspador puede generar una enorme cantidad de datos ya que las mediciones de varios sensores son grabadas a una velocidad de datos moderada sobre una distancia de tubería grande. Por lo tanto, el raspador actual incluye subsistemas inerciales así como subsistemas de inspección de tubería dentro del mismo raspador general. Los sensores de giroscopio y acelerómetro dentro de la unidad de medición inercial en combinación con el odómetro y los registradores proporcionan la información de ubicación de tubería. Así mismo, dentro del mismo sistema general, un aparato de inspección de tubería dentro del raspador detecta las anomalías y defectos, tanto en la superficie interna como en la superficie externa de la tubería. Además, el subsistema de mapeo y el subsistema de detección de defecto/anomalía proporcionan archivos de datos indexados mediante un reloj de alta precisión dentro del raspador. El problema de interés está definido en general para ser uno donde la posición tridimensional (a lo largo del recorrido, transversal al recorrido, vertical) de un raspador sea determinado en forma precisa como una función del tiempo transcurrido en una aplicación de estilo de tubería. Durante la operación de prueba de campo, los datos son recolectados a partir de varios subsistemas y almenados en tiempo real. Sin embargo, los datos son analizados fuera de línea, en un conjunto de rutinas de procesamiento posterior ejecutados en un sistema de cómputo fuera del sitio. Así mismo, de manera simultánea durante el estudio de la tubería, un conjunto de salidas a partir de una disposición de sensores magnéticos son muestreadas y almacenadas a una alta velocidad y marcadas en tiempo utilizando el reloj a bordo del raspador. Estos datos son correlacionados en tiempo con los datos de posición del raspador como un medio de definición de las posiciones de las características y defectos de la tubería, tales como las anomalías por corrosión. El escenario normalmente aplicable en la aplicación de inspección de tubería es como sigue. El raspador es insertado dentro de la tubería a través de un descargador específicamente diseñado para este propósito y después liberarlo. Después de un retardo predeterminado el raspador es encendido, en cuyo momento inician los procesos de recolección y almacenamiento de datos. La operación deseada del raspador de esta invención evita una fase de preparación en la cual se enciende el raspador y se mantiene estacionario fuera de la tubería para el propósito de ¡nicialización. Esto significa que, al momento del encendido, la posición inicial, la velocidad y el plano del raspador son generalmente desconocidos o conocidos sólo de manera aproximada. Una separación de registrador de 5 km. es deseable para un estudio de tubería efectivo en cuanto al costo. Una precisión de 1-sigma de 1.0 metros a 2 km. de desplazamiento es deseable para la ubicación de características y fallas de la tubería. Los datos recolectados en tiempo real por los diferentes dispositivos antes descritos son procesados posteriormente para generar un resultado con la mayor precisión posible en la definición de la posición tridimensional de las características y fallas de la tubería en las coordenadas GPS. Esto se logra utilizando un conjunto de auto inicialización de algoritmos de referencia/navegación de plano sujetado, un conjunto de algoritmos estimados y un conjunto de algoritmos de filtrado y nivelación óptimos. Para resolver este problema, la presente invención incluye además una estación de procesamiento posterior fuera del sitio que incluye un sistema de cómputo para correr las rutinas de corrección y compensación de error en base a la filtración Kalman. Sin embargo, las rutinas de detección y corrección de error corren después de que se completa la corrida de campo. Los datos son descargados desde los registradores magnéticos y el raspador dentro del sistema de cómputo, y los archivos de datos almenados en cada uno son copiados en RAM del sistema de cómputo fuera del sitio. El sistema de cómputo fuera del sitio recibe los archivos de datos a partir del raspador y a partir de los registradores magnéticos después de que se corre una prueba de campo, y mediante la utilización de datos adicionales obtenidos a partir de los registradores magnéticos, genera en realidad un conjunto de correcciones de error en base a los archivos de datos grabados dentro del raspador y después utiliza las correcciones de error para mejorar los resultados de la prueba de campo. El sistema de cómputo de procesamiento posterior calcula una solución de navegación inercial que consiste de una matriz de plano, un vector de velocidad y un vector de posición para cada intervalo de reloj de la corrida de campo. El sistema de cómputo ejecuta después un filtrado óptimo, determinando un conjunto de correcciones de error en base a las ubicaciones de registrador magnético conocidas y las ubicaciones de raspador medidas. Las correcciones de error incluyen los cálculos de desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas, errores de factor de escala de odómetro y otros. El conjunto de datos completo medido a partir del raspador son reunidos y calculados nuevamente con las correcciones de error substraídas de los mismos. De acuerdo con la presente invención, el uso de los datos del odómetro para ayudar a la solución de navegación inercial toma una forma única que consiste de la longitud de arco del desplazamiento de raspador integrado sobre el intervalo de actualización. Esta es una contradistinción al uso convencional en el que la señal auxiliar derivada del odómetro se usa para proporcionar una medida de velocidad. Así mismo, de acuerdo con la presente invención, los datos fijos de posición del registrador periódico pueden usarse ya sea como un complemento para la medición de longitud de arco del odómetro, o en lugar de ésta para ayudar a la solución de navegación inercial. Además, de acuerdo con la presente invención la posición del raspador en todos los puntos internos entre cada conjunto de puntos de referencia puede refinarse utilizando la nivelación óptima la cual es un complemento natural al proceso de filtrado óptimo que se usa en la ayuda directa de la solución de navegación inercial. Las rutinas de software de procesamiento posterior de la presente invención incluyen también un sofisticado conjunto de procesos de software para analizar los datos reportados por los diferentes sensores dentro del vehículo de inspección y los datos reportados por los registradores. Mediante la utilización de tales rutinas de inspección posterior, los errores son retirados y se proporciona la información mejorada. Además, debido a la ubicación del registrador que se conoce en coordenadas terrestres tales como longitud, latitud y altitud, u otra medida terrena similar, la ubicación de los defectos puede reportarse en tales coordenadas para evitar la necesidad de "caminar por la tubería". Los procesos de software sin embargo, van un paso más allá y permiten que los equipos de reparación usen Señales Satelitales de Colocación Global Diferenciales ("GPS") para ubicar los defectos con un grado muy alto de precisión y exactitud. Como se reconocerá en la lectura de la Descripción Detallada, un equipo de reparación que tiene un primer sensor GPS en una ubicación conocida puede usar las señales recibidas a partir de los satélites de colocación global operados por el ejército de los Estados Unidos para ubicar cualquier punto en la tierra con gran precisión. En consecuencia, los procesos, mediante el reporte de la ubicación de defectos en una estructura de referencia de satélite de colocación global, permiten que el equipo de reparación conozca de manera precisa dónde perforar para encontrar un defecto reportado por el vehículo de inspección actual y los registradores de la presente invención. El enfoque utilizado en el vehículo de inspección de esta invención representa una aplicación única de: la tecnología de navegación inercial; en combinación con la información de posición (GPS) del Sistema de Colocación Global precisa; en combinación con la odometría de precisión; en combinación con técnicas de filtrado y nivelación óptimas. Estos elementos se combinan en una forma única para lograr una colocación altamente precisa de la red de tubería en todos los puntos a lo largo de su longitud. La Figura 1 es una vista esquemática del sistema de inspección y reporte de tubería de esta invención montado en una tubería; la Figura 2 es una vista esquemática del raspador de inspección de linea de tubería en conjunción con registradores magnéticos ubicados en posiciones fijas fuera de la tubería; la Figura 3 es un dibujo de ensamble general del vehículo de inspección y reporte de tubería; la Figura 4 es un diagrama de flujo del Sistema de Adquisición de Datos; la Figura 5A es una vista en sección transversal de un registrador magnético del sistema de esta invención. La Figura 5B es una vista en sección transversal del registrador magnético de la Figura 5A en un ángulo de 90° desde la vista transversal de la Figura 5A; la Figura 6 es una vista esquemática de un sistema de cómputo fuera del sitio; la Figura 7 es un diagrama de flujo esquemático del proceso de adquisición de datos de corrida de campo. La Figura 8 es un diagrama del Concepto de Recolección y Procesamiento de Información del Sistema; la Figura 9 es un diagrama que presenta un archivo de salida ilustrativo de las rutinas de procesamiento posterior. La modalidad preferida de la invención de un sistema de raspador de inspección de tubería y proceso de señal, incluye tanto la implementación de hardware como el procesamiento de la información según se describe en los párrafos siguientes. Haciendo referencia ahora a la Figura 1 se muestra un sistema de ensamble de campo de raspador de tubería generalizado P. Una tubería típica 100 está enterrada debajo de la superficie de la tierra hasta una profundidad de por lo menos algunos metros. La ubicación de la tubería 100 ha sido grabada de manera común por los analizadores de manera que la tubería puede ser ubicada. La tubería 100 es larga, y mide por lo menos varios cientos de kilómetros de longitud. La tubería 100 tiene varias curvas, conforme la trayectoria de la tubería circunvoluciona las estructuras, tales como edificios, plantas y formaciones de roca subterráneas. La tubería 100 está conectada a tuberías de entrada o tuberías para recibir el flujo de fluido, tal como aceite y/o gas. La tubería 100 también tiene varias trayectorias de descarga tales como en 104 para desviar una porción de fluido que fluye a través de la tubería hacia otra tubería. Un gas de hidrocarburo tal como el gas natural fluye a través de la tubería, el gas de hidrocarburo es presurizado en la tubería en una planta, la cual puede ser una plataforma de perforación o una instalación de procesamiento u otra estructura. Se muestra también en la Figura 1 , varios registradores magnéticos 200a-200f que están ubicados a lo largo de la trayectoria de la tubería. Los registradores magnéticos, descritos con mayor detalle con referencia a la Figura 2, están ubicados en posiciones conocidas sobre la superficie de terreno adyacente a la tubería P o están enterrados debajo de la tierra adyacentes a al tubería 100. Los registradores magnéticos 200a-200f están orientados en una dirección apropiada a la ubicación de la tubería 100, como se describe con mayor detalle con referencia a las Figuras 5A-5B. Se muestra también en la Figura 1 , un raspador 300 que contiene un aparato de inspección que está montado con la tubería 100. El aparato de inspección, descrito con mayor detalle con referencia a la Figura 4, permite que se tomen varias mediciones desde dentro de la tubería 100. Debido a que el aparato de inspección está ubicado dentro del raspador 300, los componentes del aparato de inspección se describen en lo sucesivo como componentes del raspador 300. Se muestran también en la Figura 1, un computador portátil 106 y un receptor GPS 108 que puede ser transportado a la ubicación de cada registrador magnético 200a-200f a su vez. En cada ubicación de registrador magnético, el receptor GPS 108 permite que el computador portátil 106 cree un archivo de datos que contiene ubicaciones de registrador magnético en coordenadas GPS, es decir, coordenadas terrestres de Norte, Este y Sur (o latitud, longitud y profundidad). Si se desea, el receptor GPS 108 puede estar ubicado dentro de cada registrador magnético, o los datos GPS pueden ser almenados dentro de cada registrador magnético. Como se explicará a continuación, la invención actual contempla el análisis GPS diferencial que utiliza los datos obtenidos a partir de un receptor GPS ambulante 108. Se muestra también en la Figura 1, un sistema de cómputo fuera de sitio 400 en una estación fuera de sitio que permite el procesamiento subsecuente de los datos de varias mediciones. Esas mediciones incluyen datos registrados por un grabador 316 del aparato de inspección 302, descrito con referencia a la Figura 3, y mediante cada uno de los registradores magnéticos 200a-200f descritos con referencia a las Figuras 5A y 5B. El sistema de cómputo fuera de sitio 400, asi como varios métodos de procesamiento y procedimientos ejecutados en el mismo, se describen con mayor detalle con referencia a las Figuras 6, 7 y 8. Haciendo referencia ahora a la Figura 2, se muestra un dibujo esquemático de los elementos de hardware utilizados en el sistema de análisis de tubería P, el cual consiste de elementos internos y externos. Los elementos internos montados con raspador 300 consisten de una unidad de medición inercial, un ensamble de odómetro y lectura de salida asociada, un reloj y un dispositivo de grabación que permite que los datos a partir de cada uno de los subsistemas sean grabados durante el estudio. Los elementos externos de los registradores magnéticos tales como el 200a consisten de un detector magnético de proximidad, un reloj sincronizado con el reloj interno del raspador y un dispositivo de grabación que permite que se grabe el tiempo de paso del raspador. Haciendo referencia ahora a la Figura 2, una representación esquemática del ensamble de raspador de tubería se muestra con mayor detalle. La Figura 2 muestra un raspador 300 que tiene un aparato de inspección y varios registradores magnéticos 200a y 200b a lo largo de la tubería 100. Como se explicará a continuación, con referencia adicional a la Figura 3, el raspador 300 incluye un IMU 306, un reloj 314, un grabador 316 (referido también como un dispositivo de grabación), y un aparato de odómetro 304 que tiene una lectura de salida 342. Asimismo, como se explica a continuación con referencia a las Figuras 5A y 5B, cada uno de los registradores magnéticos 200a y 200b incluye un detector de proximidad magnética 202, un reloj 204, y un dispositivo de grabación 206. Cada registrador magnético 200a y 200b incluye además medios para conectar a un receptor 212 GPS, ya sea en forma directa o por medio de un sistema de cómputo portátil. El receptor GPS 212 puede si se desea, estar incluido dentro de cada registrador magnético. El receptor GPs 212 recibe señales a partir de los satélites de colocación global mantenidos por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica. Como se muestra además en la Figura 2, la tubería 100 tiene un canal de entrada 102 y un canal de descarga 104. El canal de entrada 102 recibe el fluido adicional dentro de la tubería 100, y el fluido adicional dentro de la tubería 100, y puede ser considerado como la convergencia de dos o más tuberías. El canal de descarga 104 permite que el fluido salga de la tubería 100 y pueda ser considerado como la divergencia de la tubería 100. Los canales de entrada 102 y los canales de descarga 104 inyectan con frecuencia un impulso lateral a un raspador 300 que se mueve a lo largo de la tubería. Haciendo referencia ahora a las Figuras 2 y 3, se muestra con mayor detalle el aparato de inspección del raspador 300. Se recordará que el raspador 300 contiene varios componentes para diferentes funciones con relación a la inspección de tubería.

Se recordará también que el sistema general P de la Figura 1 incluye no solamente el raspador 300 sino también los registradores magnéticos 200a-200f y la estación de proceso fuera de sitio 400. Como se muestra en la Figura 2, el raspador 300 contiene varios componentes dentro del aparato de inspección. El raspador 300 contiene un ensamble de odómetro 304 para medir la distancia general desplazada por el raspador 300 a través de la tubería 100, los sensores inerciales dentro de la unidad de medición inercial (IMU) 306 que tiene giroscopios y acelerómetros, y un dispositivo de inspección de tubería 312 (Figuras 2 y 3). La unidad de medición inercial (IMU) 306 es para medir ios factores de orientación y aceleración del raspador 300. El raspador 300 también incluye un reloj 314, el cual proporciona la hora precisa que se usa en la fase de procesamiento de datos subsecuente como medio de sincronización de todas las mediciones externas e internas. Finalmente, el raspador 300 incluye un dispositivo de grabación 316 que permite que la IMU, el odómetro y las salidas de reloj se graben a una velocidad suficiente para las necesidades de la fase de procesamiento de datos subsecuente. Cada uno de los componentes más importantes del raspador 300 se describirán ahora con detalle. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 2 y 3, la unidad de medición inercial (IMU) es un sensor sujetado que mide las propiedades cinemáticas del raspador. La unidad de medición inercial sujetada 306 consiste de una triplete ortogonal de giroscopios, una triplete ortogonal de acelerómetros y un procesador digital que compensa las salidas de sensor y las convierte en una forma adecuada para el almacenamiento. Los giroscopios miden el cambio y orientación del vehículo de inspección con respecto al espacio inercial ya que el raspador 300 aloja el componente de inspección 302 que cambia en orientación, por ejemplo, conforme el raspador 300 pasa alrededor de una flexión en la tubería 100, registra el cambio con relación al espacio inercial. En consecuencia, el ángulo entre los giroscopios y la línea central del vehículo de inspección 302 se incrementa o disminuye conforme la orientación del vehículo de inspección cambie. La unidad de medición inercial (IMU) es un sensor sujetado que mide las propiedades cinemáticas del raspador. La unidad de medición inercial está montada con el sensor de defecto sobre el raspador y consecuentemente define un sistema de coordenada "orientada al raspador", definida por la ubicación instantánea y la orientación del raspador. Los datos generados por la unidad de medición inercial incluyen las lecturas del acelerómetro y los giroscopios, y son tales que se pueden usar para medir la relación entre la estructura de coordenada orientada del raspador y una estructura inercial. Las aceleraciones pueden ser el resultado de la fuerza centrífuga conforme el vehículo de inspección da vuelta a una esquina, el impulso lateral del material de fluido adicional conforme el vehículo de inspección pasa una entrada 102 o descarga 104 (Figuras 1 y 2), turbulencia en la tubería o bien otras causas. En la modalidad preferida de esta invención, la IMU 306, es fabricada por Honeywell, Inc.; M ode I HG 1138 , aunque también están contempladas otras IMU. Como lo apreciarán aquellos con experiencia en la técnica mediante la referencia a esta descripción, los errores pueden registrar los sensores de medidor inercial tales como los giroscopios y los acelerómetros. Tales errores tienden a acumularse, provocando desviaciones menores entre la rotación inercial real y la aceleración rectilínea y las cantidades medidas. El raspador también transporta una unidad de inspección de defecto/anomalía que genera los datos de inspección de defecto/anomalía que describen la ubicación y la naturaleza de diferentes defectos que se encontraron en la tubería. La unidad de inspección de defecto/anomalía tiene un sensor magnético para detectar y evaluar los defectos y anomalías de la tubería. Sí se desea, el sensor magnético puede ser reemplazado con otros tipos de unidades de inspección de defecto/anomalía, tales como sensores acústicos. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 2, el raspador 300 incluye además un sensor magnético dentro de un sistema de inspección de defecto/anomalía 312, para detectar los defectos magnéticos dentro de la superficie de la tubería misma. Como se recordará a la revisión de la Patentes del Reino Unido No. 1 ,532,242 y 2,086,051 cedidas a British Gas, la detección de las características magnéticas de una tubería utilizando una técnica de derrame de flujo magnético es bien conocida en la técnica. Tal componente está incluido dentro del raspador 300 para detectar el derrame de flujo magnético de la tubería. El sensor magnético dentro del sistema de inspección de defecto/anomalía 312 contiene un cuerpo de acero suave cilindrico, que tiene en cada extremo una disposición anular de imanes permanentes de alta resistencia. Los imanes permanentes son magnetizados radialmente para dar un polo norte en el exterior de un anillo magnético y un polo sur en el otro. La unidad de magnetización también incluye una disposición anular de escobillones de acero suave radiales que acoplan el flujo a partir de los imanes permanentes hacia la pared de la tubería interna. El ensamble de escobillón también ayuda a proporcionar suspensión y mantiene la unidad en forma central en la tubería. La magnetización continúa hasta que se magnetiza axialmente la pared de tubería, conforme se desplaza hacia abajo de la misma. La unidad de magnetización también incluye una disposición de sensores en la forma de un anillo colocado entre los polos magnéticos de la unidad que mapean la densidad de flujo en la superficie interna de la tubería y detectan cualesquiera defectos o anomalías que puedan estar presentes. El sensor magnético permite la detección y dimensionamiento de los defectos de pérdida metálica. Como se muestra en la Figura 3, el sensor 312 está sobre el vehículo entre las dos piezas de polo, en un ángulo de 45° sobre una articulación que se ensancha. El sensor está montado en una porción ensanchada en el extremo del anillo sensor. Las disposiciones de escobillón flexible obtienen el nivel de campo dentro de la pared de tubería. Inmediatamente debajo de los escobillones están los imanes que están montados alrededor del cuerpo del vehículo. La unidad completa es referida como un MTV, o vehículo tractor magnético, y es una unidad de magnetización como un todo. El circuito magnético se desplaza a través de los escobillones a lo largo de la longitud del vehículo a través de un trayectoria de retorno y hacia atrás a través de otras piezas magnéticas y de tracción de manera que hay un cilindro debajo del magneto con un anillo de imán que se desplaza alrededor del exterior, con los escobillones en la parte superior. Para el antecedente adicional sobre el sistema de inspección 312, favor de hacer referencia a la Patente Británica No. 1 ,532,252, emitida a British Gas Corporation y la Patente Británica No. 2,086,051 también emitida para British Gas Corporation. El sensor cinético del raspador también tiene un aparato odómetro para detectar la distancia curvilínea desplazada por el raspador. El aparato de odómetro, al igual que la unidad de medición inercial, está montado dentro del raspador. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 2, el ensamble de odómetro 304 está provisto para medir la distancia general recorrida por , el raspador a través de la tubería 100 El ensamble de odómetro 304 comprende un conjunto maquinado en forma exacta de tres ruedas a 120 grados de separación una con relación a la otra alrededor de la circunferencia del raspador 300, montadas pivotalmente a resorte en cada extremo del raspador 300. Las ruedas del odómetro 304 son impulsadas hacia las paredes interiores de la tubería 100 mediante resortes u otro mecanismo elástico. En consecuencia, la ruedas del aparato de inspección se desplazan a lo largo del interior de la tubería 100 conforme el raspador 300 es transportado a través de la tubería 100 mediante el fluido. Se recordará que el fluido puede ser líquido o gaseoso y puede tener partículas sólidas en suspensión. Debido a la circunferencia de que la rueda es conocida, el conteo del número de rotaciones hecha por la rueda conforme es llevada a lo largo de la tubería 100 permite que los microprocesadores internos 318 proporcionen una estimación de la longitud general de la tubería. Cada una de las ruedas tiene un dispositivo metálico montado en la rueda que tiene un conjunto de paso corto de dientes de engrane o puntos de la estrella, conocidos también como almenados, alrededor de la circunferencia de la rueda. Los almenados están colocados sobre una de las superficies de cada una de las ruedas, separados de manera sustancialmente equidistante uno del otro alrededor de la rueda. Las almenados pueden formarse como "Extremidades" que señalan desde el centro de la rueda hacia afuera hacia el borde de la misma. El aparato de odómetro incluye también un transductor de reluctancia variable montado en el cuerpo o chasis del raspador adyacente a cada rueda. El transductor detecta el paso de uno de los almenados y genera una señal de impulso de ' espera en respuesta al mismo. Cuando la rueda es orientada con cualquiera de los almenados inmediatamente adyacentes al transductor, la rueda provoca que el odómetro sostenga la señal. Cuando la rueda no está orientada con algunos de los almenados inmediatamente adyacentes al transductor, la rueda provoca que el odómetro no sostenga la señal. Se reconocerá que esta disposición tiene un beneficio adicional de que el soporte de la señal depende sustancialmente de la distancia recorrida con relación a la tubería y sustancialmente independiente de la velocidad del raspador con respecto a la tubería. Debido a que una gran cantidad de almenados están montados en cada rueda, y el paso de cada uno por el transductor provoque que éste genere la señal, el aparato de odómetro genera un gran número de señales, conforme el raspador se'mueve a lo largo de la tubería . Como se explicará a continuación con referencia a las operaciones de procesamiento posterior y de manera más específica con referencia a la Figura 8, varios errores registran las medidas de odómetro. Por ejemplo, el desgaste y corrosión simple sobre el borde de las ruedas mostradas en la Figura 2, gradualmente reducen el radio y la circunferencia general de las ruedas. Así mismo, el deslizamiento entre las ruedas y el interior de la tubería agrega error adicional a las mediciones de odómetro. Estos errores son compensados en los métodos de procesamiento posterior de la presente invención descritos a continuación. El desgaste y corrosión graduales sobre la rueda de odómetro producen un error de factor de escala, el cual es un valor multiplicativo de cada una de las ruedas. Asimismo, el deslizamiento puede ser modelado como un proceso estático que puede ser modelado como un ruido gausiano. Para reducir al mínimo los efectos de una de las ruedas que se adhiera o deslice contra la superficie interna de la tubería 100, el aparato de odómetro utiliza un enfoque de "la más rápida de las tres", para reducir los efectos de deslizamiento o adherencia de la rueda. De acuerdo con este enfoque, solamente la rueda que ha girado mediante el mayor ángulo sobre el intervalo más reciente se usa durante este intervalo. Cuando cualquiera de las ruedas ha girado mediante esta cantidad de incremento, el aparato de odómetro genera una señal de espera para un ensamblador de exploración (descrito con referencia a la Figura 4) dentro del sistema de adquisición de datos interno del raspador. El sistema de adquisición de datos interno responde creando un registro de datos, que contiene las lecturas instantáneas de varios sensores internos. Se reconocerá mediante referencia a esta descripción, que la relegación de la señal de espera al aparato de odómetro 304, en lugar del reloj 314, permite que el raspador cree la señal de espera de manera sustancialmente independiente de la velocidad. La generación de la señal de espera en la presente invención, depende de la distancia, en vez de depender de la velocidad Debe observarse también que el odómetro no se usa para medir la velocidad, y que no se hace un registro independiente de la velocidad sobre el intervalo dado. En vez de ello, el aparato de odómetro se usa para medir la distancia desplazada a lo largo de la tubería y se usa para generar señales de espera cada 3.3 milímetros de circunferencia. La velocidad puede usarse para soportar las funciones de dimensionamiento de defecto, para monitorear la velocidad de flujo del producto provista por el operador de tubería durante la corrida de inspección, y como un medio de monitoreo de la inspección de rendimiento mecánico del vehículo. Sin embargo, la velocidad del odómetro no se usa en rutinas de procesamiento posterior. También es importante que no se mida la velocidad o se calcula mediante la IMU o el odómetro. Además, la velocidad no se utiliza de manera redundante con cualquier otra medida. Además, las mejoras adicionales para la precisión de las mediciones de odómetro pueden lograrse tomando en cuenta el efecto del rodamiento de la rueda sobre la medición de la distancia de desplazamiento. Esto se logra utilizando el sistema inercial para calcular el ángulo de rodamiento, el cual puede usarse después para ajusfar las lecturas obtenidas a partir de cada rueda de odómetro. El odómetro 304 también incluye una flecha de pivote, un extremo de barra, un pasador, un tubo de resorte, un retén de brazo, un retén de protuberancia, un retén de resorte, un bloque resiliente de cojinete, una barra de resorte, un cojinete, varios separadores, una pala raspadora, un eje y varios capacitores. ////pag 1-16//// Entre el reloj 314, IMU 306, el odómetro 304 y el dispositivo de grabación 316, un sistema de adquisición de datos que incluye microprocesadores comprende un sistema de adquisición de datos. Haciendo referencia ahora a la Figura 4, la adquisición de datos dentro del raspador 300 está mostrado. Los datos de inspección 332 se obtienen a partir del dispositivo de inspección 312 a una alta velocidad de datos. La inspección por lo tanto es muy sensible; la alta velocidad de datos, en cualquier velocidad de flujo dada a través de la tubería 100, proporciona una alta resolución. El procesador 318 ejecuta el procesamiento de datos a alta velocidad 330. En paralelo, los datos de mapeo 342 y las señales auxiliares 344 son recibidas por el microprocesador 318 a partir de la IMU 306 y se procesan en una rutina de procesamiento de datos de baja velocidad 340. Las diferentes velocidades de datos están provistas por los diferentes cristales del reloj interno 314. Como se describió antes, el dispositivo de inspección 312 proporciona información detallada acerca de una variedad de efectos, incluyendo corrosión, grietas y defectos de soldadura. Como será evidente a partir de la revisión de la Figura 4, los diferentes procesos intercambian datos. El procesamiento de datos a alta velocidad 330 y el procesamiento de datos a baja velocidad 340 intercambian datos 362. El intercambio de los datos 362 no es posible en el sistema de la técnica anterior que incluía solamente un subsistema. Además, las dos rutinas de procesamiento 330 y 340 intercambian datos con un controlador de almacenamiento 360 sobre un colector de alta velocidad. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 4, las señales de avance 352 son recibidas desde el aparato de odómetro 304. Las señales de avance 352 son proporcionadas a una rutina de control de sistema 350. Una señal de actividad y una señal de muestra 366 están incluidas. El procesamiento de datos a alta velocidad 330 recibe los datos desde los sensores de inspección principales, incluyendo varios cientos de sensores de flujo magnético 312. Los sensores de flujo indican defectos en la línea, y son convertidos en señales digitales y después procesados por el procesamiento de datos de alta velocidad del diagrama de bloque funcional 330 y son proporcionados a un colector a alta velocidad 368. Cada vez que el aparato odómetro da un nuevo impulso los datos son presentados al colector de alta velocidad 368. El procesamiento de datos a baja velocidad incluye las señales de mapeo y auxiliares que toman todos los datos ambientales y de posición de los raspadores tales como tiempo, distancia, orientación del raspador en la tubería, la temperatura y la presión. Aunque se describe como un procesamiento de datos de baja velocidad, los datos a partir del sistema de procesamiento de baja velocidad 340 son presentados en el colector de datos de alta velocidad 368. Los datos en el presente se combinan en un controlador de almacenamiento 360. El controlador de almacenamiento 360 incluye un ensamblador de exploración, un almacenamiento de datos, un controlador de almacenamiento y una interface SCSI representada en la casilla descrita como controlador de almacenamiento. El ensamblador de exploración combina los registros a partir del procesamiento de datos de alta velocidad 330 y el procesamiento de datos de baja velocidad 340 en un registro individual. A cada impulso del odómetro, los datos desde los sensores defectuosos 312 y la información auxiliar se combinan juntas en un registro individual. Los registros se colocan secuencialmente en el almacenamiento de registro, por medio del control de almacenamiento. Cuando existen los datos suficientes en el almacenamiento de datos, el almacenamiento de datos coloca los datos del almacenamiento de datos en la interface SCSI, a partir de la cual los datos son archivados por el grabador de cinta. El grabador de cinta es una grabadora de cinta de audio digital. El colector de baja velocidad que se muestra a partir del controlador de sistema 350 establece el reposo del raspador 300 al inicio de la corrida, es decir si el paquete de adquisición se usa a través de un rango de tamaños. Esto permite que el control de sistema envíe el tamaño y un número de otros parámetros al resto de las unidades de procesamiento. Después, durante la operación, el controlador de sistema 350 recibe los mensajes de evento desde las otras partes del sistema y almacena tales mensajes en una bitácora independiente no volátil la cual es examinada al final de la operación. Debido al tamaño de la tubería, son posibles diferentes ganancias, ya que el espesor de pared de tubería puede ser diferente. El colector de datos de baja velocidad 374 es instalado cuando está en el descargador del raspador, es presurizado y se aplica la energía. El colector de datos de baja velocidad 374 se usa para instalar el sistema, y para verificar que todas las partes del sistema estén trabajando. Es un estándar en la seguridad de ingeniería, instalar el sistema y operarlo. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 2 y 3, también dentro del aparato de inspección del raspador 300 está un convertidor de analógico a digital de alta resolución (ADC) que recibe cada señal desde los giroscopios acelerómetros y el reloj 314 y proporciona un valor cronometrado digital de alta resolución por cada señal recibida. El raspador 300 contiene también microprocesadores y otros programas de adquisición de datos de ejecución lógica durante la duración de la energía de la batería. Los microprocesadores ejecutan un número de funciones de análisis en tiempo real internas, incluyendo la selección, formateo, almacenamiento temporal y almacenamiento de datos. Debido a que las fuentes de datos proporcionan señales analógicas en tiempo real en vez de señales digitales listas para el almacenamiento de datos digitales, el ADC cuantifica los datos a partir de los dispositivos de medición internos. El valor digital de alta resolución para cada fuente de datos está provisto al microprocesador interno que ejecuta una rutina de software que lee los valores y crea una estructura de datos dentro del grabador 316. Cuando se inicializa, el programa origina que los microprocesadores muestren varias fuentes de datos internas en intervalos de reloj predeterminados, y para almacenar los datos resultantes en un dispositivo de grabación interno. Durante la operación de campo, la operación normal, el microprocesador 318 dentro del vehículo de inspección crea una estructura de datos dentro del grabador 316. La estructura de datos contiene valores medidos a partir de los giroscopios, los acelerómetros y el aparato de odómetro 304 digitalizado mediante el convertidor analógico a digital y cronometrado por el reloj, según el control del microprocesador 318. La unidad de medición inercial produce datos de acelerómetro y datos de giroscopio; el odómetro produce datos de odómetro; cuando se detecta un defecto, el sensor de defecto produce datos de defecto; y el reloj produce datos de tiempo transcurrido. Cada una de las fuentes de datos presenta una señal representativa de la propiedad correspondiente y en conjunción con un convertidor de analógico a digital interno, presenta datos al dispositivo de grabación interno en una forma adecuada para la grabación. Se recordará que el sistema de adquisición de datos interno está sincronizado a la rueda del odómetro, en vez de al reloj interno. La sincronización del odómetro permite la resolución del dispositivo de inspección de defecto para que sea relativamente constante incluso cuando cambia la velocidad del raspador. El raspador también lleva un reloj interno, que mide el tiempo transcurrido. El reloj interno está sincronizado para trabajar dentro de los registradores magnéticos 200a-200f antes de que el raspador 300 sea insertado en la tubería 100 (Figura 1). Como se describirá con referencia al grabador 316, el reloj interno permite que cada registro de datos esté marcado en tiempo conforme se crea el registro. Cada registro de datos dentro del dispositivo de grabación interno contiene la información actual generada por los sensores internos. Como se describirá adicionalmente con referencia al procesamiento posterior, el marcado en tiempo de los registros de datos permite que cada registro sea asociado dentro de un registro de datos sustancialmente simultáneo creado por los registradores magnéticos. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 2 y 3, un reloj 314 que proporciona el tiempo absoluto preciso para utilizarse en la fase de procesamiento de datos subsecuente, como el medio de sincronización de todas las mediciones internas y externas a partir de un evento de sincronización inicial. El reloj dentro del raspador contiene un cristal de 16.00000 MHz. El cristal es extremadamente preciso y tiene una desviación extremadamente pequeña con respecto al tiempo. La pequeña desviación asegura que el tiempo sea grabado de manera precisa incluso después de una operación de campo de varias horas. El dispositivo de grabación interno agrega un nuevo registro de datos a la estructura de datos interna siempre que el odómetro se desplace 3.3 milímetros adicionales. Se apreciará mediante la referencia a la presente descripción que el uso de odómetro, en vez del reloj, para formar hileras del dispositivo de grabación permite la resolución de los datos dentro de la estructura de datos para que sea sustancialmente independiente de la velocidad. En otras palabras, conforme la velocidad del raspador aumenta o disminuye dentro de la tubería, la velocidad de datos del raspador de acuerdo con la presente invención se incrementa o disminuye en consecuencia, para proporcionar una resolución sustancialmente constante. Como se describió antes, con referencia al odómetro, cada registro de datos creado dentro del dispositivo de grabación es marcado en tiempo. Sin embargo, los datos no son grabados en una manera sincronizada. En vez de ello, los datos son grabados siempre que el aparato de odómetro genera una señal de espera. La señal de espera es generada por el aparato de odómetro siempre que la rueda que gira más rápido describe una rotación de 3.3 milímetros de circunferencia. En consecuencia, cada registro de datos es marcado en tiempo, la grabación del registro de datos se ejecuta cuando el odómetro indica que el raspador sea movido a una distancia predeterminada a lo largo de la tubería. La dependencia del odómetro permite la independencia de velocidad, en que la resolución de los diferentes sensores no se reduce cuando el raspador se mueve más rápidamente.

El raspador también transporta un grabador interno que crea varios registros de datos conforme el raspador se mueve a lo largo de la tubería. El grabador interno es preferiblemente una grabadora de audio digital (DAT) aunque otros dispositivos de almacenamiento de datos tales como la grabadora de vídeo o la ROM-instantánea pueden también utilizarse. El grabador interno recibe los registros de datos por medio del colector SCSI 376 cuando el almacenamiento de datos (dentro del control de almacenamiento 360) está sustancialmente lleno. Cada registro de datos está ya ensamblado mediante el ensamblador de exploración, el cual recibe los datos de sensor a partir del procesamiento de datos de alta velocidad 330 y el procesamiento de datos de baja velocidad 340 por medio del colector 362. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 4, el raspador incluye también un ensamblador de exploración que recibe la señal de reloj, la señal de odómetro, los datos de sensor, y la unidad de medición inercial, y ensambla un registro de datos que contiene los datos y señales recibidos. El registro de datos es marcado en tiempo con una representación del tiempo transcurrido recibida desde el reloj. El dispositivo de grabación almacena el registro de datos ensamblado por el ensamblador de exploración cuando es activado para hacerlo mediante la señal de espera a partir del aparato de odómetro. La marca de tiempo es por lo menos de una precisión de 1/10 de segundo o una presión mayor. Cada registro de datos incluye las lecturas instantáneas de los acelerómetros y los giroscopios, las lecturas instantáneas del sensor de defecto, incluyendo la naturaleza del defecto cuando se detecta un defecto, y la marca de tiempo. La marca de tiempo es la lectura instantánea del reloj interno. Las diferentes fuentes de datos internas proporcionan datos cuantificados, digitalizados para un ensamblador de exploración interno para mareaje de tiempo. Se apreciará que el uso de una marca de tiempo dentro de la estructura de datos internos permite que lo datos internos sean correlacionados en un proceso posterior con los datos obtenidos a partir de otros dispositivos que no están ubicados dentro del raspador, tales como los registradores magnéticos. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 3, el raspador 300 incluye, por supuesto, una batería u otra fuente de energía. En la modalidad incluye una batería fabricada en un tablero de circuito impreso montado sobre una tarjeta madre de computadora dentro del raspador 300. La batería es una batería alcalina de 5v, que tiene suficiente energía para mantener el nivel de voltaje durante 1500 minutos. El raspador 300 incluye también un pequeño panel LED (diodo emisor de luz) que permite que el raspador 300 indique el estado a un programa. El raspador 300 también incluye un pequeño magnetómetro para detectar el estado de defecto de la superficie interna de la tubería 100 durante su operación de campo transversal a la misma. Se muestra también en la Figura 1 varios registradores magnéticos, cada uno colocado en una ubicación externa conocida a, y en estrecha proximidad con, la tubería. Básicamente, los elementos de cada registrador magnético tal como el 200a constan de lo siguiente en cada una de las secuencias de punto de referencia de registrador a lo largo del curso de la red de tubería que se va a estudiar. Un detector magnético de proximidad que tiene un magnetómetro de flujómetro electrónico 202, un convertidor de analógico a digital (ADC) 208, un reloj de registrador magnético 204, un dispositivo de grabación 206 y un microprocesador 210. Asimismo, el registrador magnético 200 tiene una entrada 222 para conectar a un receptor de satélite de colocación global (GPS) 212. El registrador magnético contiene también una fuente de poder tal como una batería 214. El registrador magnético contiene un dispositivo para detectar el paso del raspador a lo largo de la tubería, y genera datos de registrador magnético cuando el paso del raspador a lo largo de la tubería es detectado. Los datos de registrador magnético incluyen un detector magnético tal como un magnetómetro de flujómetro electrónico, o un dispositivo acústico. Antes de la operación de campo, un sistema de cómputo portátil u otro dispositivo que tiene un receptor GPS es transportado hacia la ubicación del registrador magnético y conectado físicamente al registrador magnético. El registrador magnético o el sistema de cómputo graban la ubicación del registrador magnético en las coordenadas GPS, permitiendo la recuperación subsecuente de la ubicación del registrador magnético mediante una rutina de procesamiento posterior. Alternativamente, cada registrador magnético puede tener un receptor de satélite de colocación normal para recibir señales a partir de los satélites de colocación global de manera que la ubicación del registrador magnético se puede determinar en una estructura de coordenada terrestre. Haciendo referencia ahora a las Figuras 5A y 5B, uno de los registradores magnéticos 200 está mostrado con mayor detalle. Debido a que cada uno de los registradores magnéticos 200a-200f es sustancialmente idéntico se explica en detalle un registrador 200. Haciendo referencia a las Figuras 5A y 5B, el detector magnético de proximidad 202 detecta la señal magnética al raspador conforme se aproxima y después retrocede desde el registrador magnético, es decir el punto donde se localiza el punto externo. El detector magnético de proximidad 202 contiene un número de sensores magnéticos, y en particular los magnetómetros de flujómetro electrónico particulares 202 que miden el flujo magnético ambiental general detectado en los sensores magnéticos del registrador magnético. El flujo magnético detectado por el registrador magnético cambia conforme los objetos ferrometálicos tales como el raspador de tubería P pasa la ubicación del registrador magnético. El magnetómetro de flujómetro electrónico 202 proporciona una señal analógica, preferiblemente un voltaje, proporcional al flujo magnético ambiental general detectado en los sensores magnéticos. Se apreciará que la resistencia del campo magnético se incrementa conforme un objeto ferrometálico se aproxima y disminuye conforme retrocede el objeto. El raspador contiene un Polo Norte fuerte en el extremo y un Polo Sur fuerte en el otro extremo, un campo magnético intermedio insignificante entre los dos extremos. Un cruce en cero del flujo magnético es una buena aproximación del paso del objeto ferrometálico. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 5A y 5B, un convertidor de analógico a digital (ADC) 208 recibe la señal analógica y proporciona un valor cuantificado que representa una aproximación altamente precisa de la señal de salida del registrador magnético. El ADC 208 es un convertidor de alta resolución que proporciona hasta 4090 valores que representan el voltaje recibido. El gran número de valores posibles permite la alta precisión y permite los cruces en cero del flujo magnético para ser aislado incluso cuando el flujo magnético ambiental es pequeño. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 5A y 5B, el registrador magnético 200 contiene también un microprocesador 210. El microprocesador 210 puede ser programado, e indica su estado de programa por medio de un diodo emisor de luz (LED) 254. Haciendo referencia nuevamente a las Figuras 5A y 5B, el registrador magnético 200 contiene también un reloj de alta precisión 204, el cual proporciona una medición de tiempo precisa, y está sincronizado con el reloj interno del raspador 300. El reloj de alta precisión 204 dentro del registrador magnético proporciona un tren de impulsos a una velocidad de datos predeterminada al microprocesador 210, el cual también recibe la salida del convertidor de analógico a digital 208. El reloj 204 es derivado a partir de un módulo de oscilador compensado por temperatura 204a que opera a 16.7 MHz, dividido por dos contadores 204b para una frecuencia de operación de 4.0 Hz. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 5A y 5B, el registrador magnético contiene también un dispositivo de grabación 206 que permite que la salida de reloj en el momento del paso del raspador sea grabada para la fase de procesamiento de datos subsecuente. El dispositivo de grabación 206 es una unidad ROM instantánea que tiene características de escritura de celda/borrado de bloque que permiten el almacenamiento de datos no volátiles a largo plazo, y la facilidad de eliminación de bloque. Utilizando RAM 212 el microprocesador 210 ejecuta un proceso de software que crea una estructura de datos dentro del dispositivo de grabación 206. La estructura de datos dentro del dispositivo de grabación 206 puede entenderse como una tabla de datos que graba la salida sincronizada y cuantificada del convertidor de analógico a digital 208. El proceso de software es un proceso de lectura y una escritura simple que recibe los datos desde el ADC 208, incrementa un apuntador de dirección hasta una dirección de memoria no utilizada, y almacena los datos en los dispositivos de grabación 206. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 1 , se graba la posición del registrador magnético 200 en un sistema de cómputo portátil que es llevado hacia el registrador magnético antes de que se inserte el raspador dentro de la tubería. El registrador magnético y el sistema de cómputo portátil son acoplados a un receptor GPS 212. De manera alterna, si se desea, el registrador magnético 200 contiene un puerto configurado para estar configurado a un receptor GPS. El sistema de cómputo portátil ejecuta una rutina que permite que el sistema de cómputo portátil cree un archivo de todas las ubicaciones de registrador magnético a lo largo de la tubería. Como lo reconocerá alguien con experiencia en la técnica, se conocen varios métodos de ubicación GPS diferenciales, y proporcionan una ubicación hasta de unos cuantos centímetros. El receptor GPS y la antena permiten que el registrador magnético 200 reciba la información desde una constelación de satélites. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 1 , una ubicación de referencia que tiene un sensor GPS o receptor 400 define un origen o punto de referencia para la estructura de referencia inercial. La ubicación de referencia 400 es preferiblemente una señal del terreno a partir la cual puede medirse la distancia hacía los puntos a lo largo de la tubería. Las direcciones tales como norte, este y hacia abajo definen una estructura de referencia de lado derecho acerca de la ubicación de referencia 108 y proporcionan una nomenclatura simple para describir los puntos a lo largo de la tubería. Ubicado en la ubicación de referencia 400, un receptor GPS similar a los receptores GPS 212 utilizados para ubicar los registradores magnéticos 200 también recibe señales a partir de los satélites de colocación global. El receptor GPS en la ubicación de referencia registra las señales y las veces en que se reciben las señales. Consecuentemente, los procedimientos de procedimiento posterior subsecuente analizan los datos GPS a partir de la ubicación de referencia 400 y a partir de los registradores magnéticos 200 que pueden usarse para determinar los retardos cronológicos de acuerdo con los diferentes métodos GPS diferenciales, esos retardos que pueden utilizarse para triangular con gran precisión la ubicación de cada uno de los registradores magnéticos, ya que las señales son recibidas a una velocidad conocida (es decir, la velocidad de la luz) El GPS diferencial permite un punto de referencia en una ubicación conocida con precisión (por ejemplo, el sensor GPS fijo en la ubicación 400) y un segundo receptor GPS ambulante (por ejemplo el receptor GPS 108) para ser conectado sobre un enlace UHF para eliminar el ruido y para proporcionar una estimación muy precisa de la ubicación del receptor GPS ambulante. Tales técnicas son conocidas y no se describirán en la presente con mayor detalle. Haciendo referencia ahora a la Figura 6, se muestra el sistema de cómputo fuera de sitio 400. El sistema de cómputo fuera de sitio 400 incluye un microprocesador 402, memoria de acceso aleatorio (RAM) 404 y dispositivos de entrada/salida 406. Los dispositivos de entrada/salida 406 incluyen puertos de entrada para recibir datos desde el grabador 316 dentro del aparato de inspección 302, y a partir del dispositivo de grabación 206 dentro de los registradores magnéticos 200. Consecuentemente, los puertos de entrada sobre el sistema de cómputo fuera del sitio están configurados en consecuencia. Otros dispositivos sobre el sistema de cómputo 400 incluyen conectores de sincronización de reloj configurados para ser acoplados al reloj 314 en el aparato de inspección 302, y a los relojes 204 dentro de los diferentes registradores magnéticos 200a-200f. los puertos de salida del sistema de computo 400 por lo tanto permiten la sincronización entre varios relojes en el ensamble de campo de raspador de la tubería mostrado en la Figura 1. El sistema de cómputo fuera del sitio preferiblemente incluye un despliegue gráfico de vídeo 408 para presentar los resultados del análisis de los datos grabados obtenidos a partir del grabador 316 y el dispositivo de grabación 206. El sistema de cómputo fuera de sito 400 incluye también una memoria solo de lectura (ROM) 410, que contiene un conjunto de instrucciones para procesar datos y para presentar el análisis resultante de los datos analizados. El conjunto de instrucciones se describen además a continuación con referencia a las Figuras 7 y 8. Haciendo referencia ahora a la Figura 7, se muestra un proceso para instalar una tubería y ensamble de campo de raspador (de la Figura 1). Un conjunto de instrucciones para ejecutar las etapas indicadas en la Figura 7 está almacenado dentro de la ROM 410 del sistema de cómputo fuera de sitio 400, descrito en la Figura 6. Se asume que un mapa de estudio de la tubería se creo cuando la tubería fue colocada en su lugar. En la etapa 602, la ubicación de una tubería está determinada a partir de los datos de estudio grabados anteriores. Varias ubicaciones de identificación de personal a lo largo de la trayectoria de la tubería, separan de manera suficiente, en qué registradores magnéticos estarán ubicadas. En la etapa 604, un conjunto de registradores magnéticos está sincronizados. Cada registrador magnético a su vez está conectado al sistema de cómputo 400 y corre un programa de sincronización especial. El sistema de cómputo 400 contiene un reloj interno, y el programa de sincronización lee un valor de reloj a partir del reloj interno y proporciona el valor de reloj para cada uno de los registradores magnéticos. El valor de reloj proporciona un punto de arranque inicial para los relojes 204 dentro de los diferentes registradores magnéticos 200a-200f. si se desea, los registradores magnéticos 200a-200f pueden ser conectados simultáneamente a puertos diferentes del sistema de cómputo 400, o pueden conectarse cada uno a su vez. Posteriormente, todos los registradores magnéticos tiene relojes sincronizados. En la etapa 608, el aparato de inspección 302 es acoplado al sistema de cómputo 400. Un valor de reloj es descargado nuevamente desde el sistema de cómputo 400, sincronizando el reloj 414 sobre el aparato de inspección 302 para los relojes 204 dentro de los registradores magnéticos 200a-200f. Si se desea, el aparato de inspección 302 puede ser conectado simultáneamente con los registradores magnéticos o puede ser conectado subsecuente o previamente.

Continuando la referencia con la Figura 4, en la etapa 610, cada uno de los registradores magnéticos son colocados en una ubicación predefinida a lo largo de la trayectoria de la tubería 100. Los registrados magnéticos están ubicados por lo menos a una distancia predeterminada uno del otro. En la etapa 612, un receptor GPS 212 es registrado desde un transportador magnético y conectado a su vez. El receptor (GPS) 212 recibe una señal a partir de los satélites de colocación global GPS en órbita alrededor de la tierra. Cada uno de los registradores magnéticos 200 registra la señal GPS recibida a partir de los satélites de comunicación global, y el momento en el que se recibió el GPS. Debido a que los registradores magnéticos no se mueven una vez que se descargó la información de posición a partir del receptor GPS 212, todos los datos grabados por el dispositivo de grabación de registrador magnético 206 so identificados con la información de posición. De manera alternativa, si se desea, cada registrador magnético 200a-200f puede contener un receptor GPS para recibir señales a partir del sistema GPS. En la etapa 614, un raspador 300 que contiene al aparato de inspección 302 es insertado dentro de la tubería 100 y se permite que sea transportado a lo largo de la tubería 100 mediante el gas de hidrocarburo u otro fluido que pasa a través de la tubería 100. El aparato de inspección 302, como se estableció previamente contiene una batería 326 que proporciona la energía suficiente para permitir que los diferentes dispositivos de sensor sobre el aparato de inspección 302 operen durante un tiempo suficiente. El grabador 316 graba los datos conforme el aparto de inspección se mueve a lo largo de la tubería. Continuando la referencia a la Figura 7, en la etapa 616 el raspador 300 contiene el aparato de inspección 302 que se aproxima a un primer registrador magnético 200a. el magnetómetro del flujométro electrónico 202 dentro del registrador magnético 200a está configurado para medir el flujo magnético ambiental en la proximidad del registrador magnético 200a. En consecuencia, el enfoque del raspador 300 que tiene una estructura ferromagnética, es detectado por el registrador magnético 200. Además, en la modalidad alterna en la que un generador de impulso magnético 312 dentro del aparato de inspección 302 produce un impulso magnético sustancial siempre que el odómetro 304 reporta una distancia recorrida que es un múltiplo de 3.3 metros, el instante en el que el impulso magnético es detectado el magnetómetro de flujométro electrónico 202 dentro del registrador magnético 200a es grabado. Se recordará que el reloj 204 dentro del registrador magnético 200a está sincronizado con el reloj 314 dentro del aparato de inspección 302. En consecuencia, el odómetro 304 reporta una distancia recorrida que puede ser correlacionada con la ubicación de registrador magnético conocido. En la etapa 618, el raspador 300 se mueve en alejamiento desde el primer registrador magnético 200a y se aproxima al segundo registrador magnético 200b.

Consecuentemente, los resultados en el flujo magnético detectado por el primer registrador magnético 200a disminuyen, en tanto que el flujo magnético grabado por el segundo registrador magnético 200b se incrementa. Cada uno de los registrados 200a-200f determina la resistencia del flujo magnético y determina un punto de cruce en cero, para generar un valor instantáneo de la aproximación más cercana de los raspadores. Cada uno de los raspadores registra el instante en el que se detecto el raspador para tener un enfoque más cercano, de acuerdo con el reloj 204 dentro del registrador magnético 200. En la etapa 620, los datos a partir del raspador 300 son transferidos al sistema de cómputo 400. Los medios de almacenamiento masivo tales como cintas u otro dispositivo de almacenamiento de datos magnético, son transferidos desde el raspador 300 al sistema de cómputo 400. Alternativamente, un sistema de cómputo portátil puede ser conectado al raspador y los datos de raspador descargados, y el sistema de cómputo portátil transportado al sistema de cómputo 400 y conectado al mismo para que se descarguen los datos. Otros medios de transferencia de datos pueden utilizarse en la alternativa o en conjunción con lo anterior. En la etapa 622, los datos grabados dentro del grabador 316 son descargados dentro de RAM 410 dentro del sistema de cómputo 400. En la etapa 624, cada uno de los registradores magnéticos 200a-200f es recuperado a partir de la ubicación predeterminada en el ensamble de campo de tubería de la Figura 1 , y recolectado a su vez al sistema de cómputo 400. En la etapa 852 los datos son descargados desde los dispositivos de grabación 206 de cada uno de los registradores magnéticos 200a-200f dentro del RAM 410 dentro del sistema de cómputo 400. En la etapa 628, un conjunto de procesamiento posterior de las instrucciones es ejecutado. La derivación de las posiciones de punto de referencia de registrador asume que el sistema de información GPS ha sido procesado en la manera más precisa posible. La derivación de la posición de cada punto de referencia de registrador a lo largo de la tubería se llevaría a cabo normalmente mediante la utilización de un enfoque diferencial en el que la información obtenida a partir de un conjunto de mediciones GPS es procesado como un lote. Al hacerlo, todos los errores comunes (por ejemplo, aquellos debidos a la refracción ionosférica y troposférica), que pueden ser esencialmente los mismos en cada punto, pueden hacerse para cancelar el calculo de la posición de cada punto de referencia con relación a todos los demás en la rejilla de puntos de referencia derivados GPS. El concepto de procesamiento de información utilizado para derivar la posición del raspador con precisión en todos los puntos a lo largo del curso de la red de tubería se muestra en la Figura 2. El esquema de procesamiento de información utiliza las salidas de la I M U y el sistema de odómetro grabados durante la fase de tiempo real desde el estudio de tubería, en combinación con las posiciones de punto de referencia derivadas a partir de las mediciones GPS obtenidas durante el estudio de tubería, y el tiempo de paso del raspador en cada punto de referencia. Como se indicó, la operación del sistema tiene lugar en dos fases: la recolección de datos en tiempo real y la fase de almacenamiento, y la fase de procesamiento de datos fuera de línea. La recolección de datos en tiempo real y la fase de almacenamiento, como se ilustra en la Figura 6 se llevan a cabo conforme el raspador atraviesa la red de tuberías. Durante este tiempo los datos son recolectados a partir de la unidad de medición ¡nercial y el odómetro y son grabados por el dispositivo de grabación. Asimismo, durante este tiempo, el tiempo de paso del raspador en cada punto de referencia del registrador es grabado por medio de un reloj y dispositivos de grabación en cada posición, con cada reloj que es sincronizado con aquel del interior del raspador. Todos los datos son marcados en tiempo utilizando el reloj interno para permitir la sincronización posterior durante la fase de procesamiento posterior de datos. La reducción fuera de línea de los datos de registro, junto con las posiciones estudiadas GPS (latitud, longitud, altitud) de cada uno de los registradores conduce á un conjunto de cuatro archivos (archivo designado 2, archivo 3, y archivo 4 en la Figura 7). Esos archivos proporcionan las entradas necesarias para la fase de procesamiento posterior. La Figura 7 muestra el esquema de procesamiento de datos que convierte los datos grabados y almenados durante el estudio de la tubería en un conjunto continuo de posiciones tridimensionales contra el tiempo. Esta posición contra los datos de tiempo está correlacionada con los datos de inspección de tubería magnético grabados también durante la fase de tiempo real para permitir que las características de tubería y los errores sean ubicados en forma precisa con el propósito de catalogar las características, o para propósitos de mantenimiento de la tubería. Haciendo referencia ahora a la Figura 8, se muestra un diagrama de bloque de varias etapas dentro de la fase de procesamiento posterior. Las salidas de triplete del acelerómetro y las salidas de triplete del giroscopio almacenadas, archivos 3 y 4 respectivamente, son descargadas a partir del dispositivo de grabación dentro del raspador 300 dentro del sistema de cómputo 400. El sistema de cómputo deriva una solución de navegación inercial 810 que comprende una matriz de altitud, y un vector de velocidad para el raspador 300 en cada punto de datos dentro de los archivos 1 y 2. La matriz de plano de la solución de navegación inercial 810 representa la relación entre la estructura coordenada centrada del raspador y un sistema de estructura de coordenada Norte/Este/Hacía abajo. Se observará que la solución de navegación inercial no se apoya en los datos de velocidad externos, por ejemplo a partir del odómetro; en vez de ello, el vector de velocidad y la matriz de plano generadas por el proceso de solución de navegación inercial 810 depende completamente de los datos IMU, es decir los datos de giroscopio y ios datos de acelerómetro. La información de velocidad es derivada exclusivamente a partir de la unidad de medición inercial (IMU). Las mediciones de odómetro, las cuales son almacenadas dentro del dispositivo de registro 316 del raspador 300, son descargadas dentro del RAM del sistema de cómputo fuera de línea 400 como el archivo 1. Los datos a partir del archivo 1 incluyen mediciones de odómetro, marcadas mediante marcas de tiempo de reloj. Las mediciones de odómetro y la matriz de plano dentro del sistema de cómputo 400, están provistas para un proceso de determinación de posición estimada 820. El proceso de determinación de posición estimada 820 determina un vector de posición 822. El encabezado de raspador inicial permite que el raspador sea insertado dentro de la tubería 100 sin un tiempo de instalación sustancial. Un proceso "de giroscopio direccional" o "búsqueda del norte" se ejecuta en el filtrado óptimo de las rutinas de procesamiento posterior, como parte del filtrado óptimo, por tanto, se ahorra tiempo y energía de batería ya que gran parte del tiempo de instalación antes de que el raspador sea insertado a la tubería es eliminado. Como lo apreciarán aquellos con experiencia en la técnica, las unidades de medición inercial tienen giroscopios que requieren cantidades sustanciales de tiempo de hasta una hora, para que la solución inercial establezca una orientación precisa en el espacio inercial antes de que el raspador 300 pueda ser insertado dentro de la tubería. Ese tiempo de instalación ha sido proporcionado típicamente en la energía de batería, reduciendo la cantidad de energía disponible para los raspadores que atraviesan la tubería 100. Permitiendo que el raspador 100 sea insertado sin los requerimientos de tiempo de instalación nocivos se permite por tanto que el raspador 300 se desplace a una distancia mucho mayor a lo largo de una tubería mucho más larga 100. Aunque las orientaciones de giroscopio tienen condiciones iniciales desconocidas cuando se insertan en la tubería 100, las condiciones iniciales pueden calcularse mediante el filtrado óptimo en el procesamiento posterior. Como se muestra además en la Figura 8, las posiciones de registrados dentro de los registradores magnéticos grabadas 214 son descargadas dentro de la RAM del sistema de cómputo fuera del sitio 400 como el archivo 2. Las posiciones de registrador, el vector de posición 822 y el vector de velocidad 814, así como las mediciones de odómetro del archivol, son proporcionadas para un proceso de filtrado óptimo 830. El proceso de filtrado óptimo 830 determina una mejor estimación de la matriz de plano contra el tiempo y el factor de escala de odómetro y los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas. Como se describió antes, el factor de escala de odómetro es provocado por el desgaste y la corrosión gradual sobre las ruedas del odómetro, reduciendo el radio de las mismas. Los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas son una determinación del ángulo físico de desalineación entre la unidad de medición inercial 306 y el raspador 300. Los resultados del proceso de filtrado óptimo 830 son recolectados como archivo 5 dentro de la RAM del sistema de cómputo fuera del sitio 400. Se muestra también en la Figura 8 un proceso de nivelador óptimo 840 que está incluido. El nivelador óptimo 840 recibe las estimaciones de error del archivo 5, las posiciones de registrador del archivo 2 y las mediciones de odómetro del archivo 1 y calcula una mejor estimación de la posición del raspador contra el tiempo. La mejora estimación de la posición de raspador contra el tiempo se calcula mediante "reembobinado" de los datos de los diferentes archivos y compensando los errores identificados en el archivo 5. Sin embargo, el proceso de nivelación óptimo 840 es capaz de simular una inversión transversal de la tubería, en la que el raspador 300 es simulado matemáticamente para operar en una dirección inversa a partir del punto de recuperación hacia atrás del punto de inserción. La operación hacia atrás permite varios beneficios. Durante un desplazamiento transversal normal de la tubería 100, los errores dentro de la unidad de medición inercial 306 y el aparato de odómetro 304 se acumulan lentamente. La acumulación de esos errores alcanza un máximo inmediatamente antes de que el raspador encuentre el siguiente registrador magnético 200. En cada registrador magnético, la posición verdadera se conoce y pueden eliminarse los errores a partir de ese punto hacia adelante. Se reconocerá por lo tanto, que el error máximo se reconoce inmediatamente antes de que se encuentre el siguiente registrador magnético 200. Sin embargo, de manera ventajosa, la operación de los datos en una operación inversa permite que los errores sean eliminados aproximadamente en un 50%. En una dirección inversa, cada segmento de la tubería 100, entre los registradores magnéticos adyacentes 200 empieza con error mínimo. Por ejemplo, los registradores magnéticos adyacentes 200a y 200b, sincronizan como los registradores magnéticos se mueven desde el registrados magnético 200a registrador magnético 200b, los errores se acumulan y alcanzan un máximo inmediatamente antes de que se encuentre el registrador magnético 200b. Los errores asociados con puntos cercanos al registrador magnético 200a tienen un error mínimo en tanto que los puntos cercanos al registrador magnético 200b tienen un error máximo. Sin embargo, la dirección inversa, el raspador 300 está considerado matemáticamente para haberse movido desde el registrador 200b hacia el registrador magnético 200a. En cada registrador magnético 200b, la posición del raspador puede ser corregida completamente utilizando la ubicación conocida real de registrador magnético 200b, aunque los errores adicionales se considera que se acumulan en la ruta hacia el registrador magnético 200a. combinando las direcciones de avance y reversa, los errores acumulados tienen mucho menor efecto, y alcanzan un máximo en un punto aproximadamente a mitad de la distancia entre los dos registradores magnéticos. En cada dirección, una estimación de la posición de raspador contra el tiempo se calcula mediante el nivelador óptimo 840, los valores estimados son balanceados en un filtro Kalman procesado dentro del nivelador óptimo 840. Por tanto, el filtro Kalman es operador tres veces en sucesión, para permitir la estimación de encabezado de raspador inicial, la estimación de los factores de escala del odómetro del raspador y los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas, y la estimación del plano de raspador como una función del tiempo. Como se muestra además en la Figura 8, el vector de posición 822 (incluyendo latitud) está provisto para el proceso de solución de navegación inicial 810 para permitir la corrección de los efectos de rango terrestre sobre el vector de velocidad. La fase de procesamiento posterior tiene lugar en cinco etapas. Los módulos funcionales que conforman el concepto de procesamiento posterior de datos implícito en la Figura 8 se definen con mayor detalle en los siguientes párrafos. Haciendo referencia ahora a la Figura 8, durante la primera etapa del paso inicial de raspador y ángulos de giro son aproximadamente determinados utilizando un segmento corto de los datos inerciales contenidos en el archivo 4, y la velocidad de raspador inicial determinada aproximadamente utilizando un segmento corto de los datos de odómetro contenidos en el archivo 1. Subsecuentemente, después de reembobinar los archivos 1 y 4, la segunda etapa inicia y se ejecuta una corrida de navegación completamente asistida utilizando las capacidades de ayuda seleccionada. Sin embargo, debido a que el ángulo de encabezado de raspador inicial es reconocido al inicio de la segunda etapa del procesamiento posterior de datos, el filtro Kalman deben ser estructurado durante esta etapa para incluir dos componentes de rango terreno desconocidos O y . Después de procesar en el orden de una hora los datos, las estimaciones de los dos componentes de rango terreno desconocidos se conocerán con suficiente precisión para permitir que el encabezado de raspador inicial sea determinado por medio de la siguiente ecuación: donde ? es el ángulo de encabezado de raspador deseado con relación al Norte al inicio de la fase de grabación de datos en tiempo real. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, la tercera etapa del procesamiento posterior está dedicada a determinar la escala de odómetro y los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas. Esos errores se pueden ver por medio de la medición del odómetro o la medición de cambio de posición estimada entre posiciones de registrador sucesivas. Llevando a cabo una operación de navegación completamente asistida que conduce a un conjunto de estimaciones para esos parámetros que se van a utilizar en el procesamiento posterior de datos subsecuentes, los cuales son almenados para uso subsecuente en el archivo 5. Haciendo referencia de nuevo ala Figura 8, la cuarta etapa del procesamiento posterior de datos se lleva a cabo ejecutando una operación de navegación completamente asistida en la que los datos de odómetro utilizados en la determinación de posición estimada están corregidos antes de ser utilizados mediante la aplicación del factor de escala de odómetro y las correcciones de desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas derivados de la tercera etapa del procesamiento posterior. La operación de navegación asistida produce la mejor estimación de la matriz de plano del raspador en una secuencia de puntos que extienden la red de tubería que se está estudiando, a una separación de una fracción de un metro. La posición estimada es reinicializada utilizando la posición de registrador conocida en cada registrador sucesivo que se alcance. La información de plano está almacenada en el archivo 5 para uso subsecuente en el procesamiento posterior de datos. La quinta etapa del procesamiento posterior de datos se lleva a cabo para cada intervalo de registrador en una sucesión ejecutando un cálculo de posición estimada que inicia a partir de la posición conocida (latitud, longitud, altitud) del primer registrador y avanza hacia el segundo registrador. Después, la inicialización de la posición estimada para esa posición conocida del segundo registrador, el proceso estimado es ejecutado una vez más en un sentido inverso utilizando la matriz de plano almacenada y los datos de odómetro hasta que se alcance el primer punto de registrador. Las posiciones estimadas de avance y retroceso se combinan en el algoritmo de nivelación óptimo para producir la mejor estimación de la posición en todos los puntos internos entre el primero y segundo registradores. Ya que el proceso de nivelación tiene lugar en los datos de posición rectilíneos, la especificación de la latitud y longitud en cada punto interior entre el primero y segundo registradores se llevan a cabo utilizando las siguientes ecuaciones de conversión: ' µ,+h (51) ?„ =A(N-1) + - "* , ( , +/J)COS¿„, (52) en donde n, ??= con los estimados nivelados en forma óptima de la latitud y la longitud en el nth punto interior entre los dos registradores (N-1 )'* yW1" ?(?-1 ),?(?-1 ) = la altitud y longitud conocidas del registrador (N-1 ),h posición norte y este niveladas en forma óptima estimadas en x north (n), x east (n) = posición Este y Norte nivelas en forma óptima estimadas en punto interior nth entre los registradores (N-1)lh y Nth µ? µe = principales radios de curvatura de la tierra en la dirección Norte y Este respectivamente. ?3?9 latitud promedio sobre el intervalo de registrador. Una vez que la latitud, longitud y altitud han sido determinadas en todos los puntos interiores entre los dos registradores, esos valores junto con el tiempo asociado con cada punto se almacenan en el archivo 7. La quinta etapa del procesamiento posterior de datos se repite hasta que todos los intervalos de registradores que extienden el curso de la red de tubería han sido procesados. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, como se estableció previamente, los datos son grabados dentro de los registradores magnéticos y dentro del aparato de inspección dentro del raspador. En la primera fase de las rutina de procesamiento posterior, los datos son descargados en la etapa 852 dentro del computador fuera del sitio y procesados. · Las fuentes de datos incluyen también un reloj que proporciona una medición precisa del tiempo y está sincronizada con el reloj interno del raspador. El reloj es de alta precisión y determina no solamente cuando se detecta el paso del raspador, si no también cuando una señal particular a partir del satélite GPS es recibida. El reloj está presincronízado a un reloj similar dentro del computador fuera del sitio 400. • Las fuentes de datos incluyen también un reloj ubicado dentro del aparato de inspección 302 dentro del raspador 300. El reloj proporciona el tiempo absoluto preciso que se va a utilizar en la fase de procesamiento de datos subsecuente como los medios de sincronización de todas las mediciones internas y externas. • Las fuentes de datos también incluyen un dispositivo de grabación interno del raspador, que permite que la IMU, el odómetro y la salida del reloj sean grabadas a una velocidad suficiente para las necesidades de la fase de procesamientos de datos subsecuentes. El dispositivo de grabación incluye además un puerto de datos para descargar un archivo de datos (o un conjunto de archivos de datos) a partir del aparato de inspección 302 dentro del raspador 300 del sistema de computo fuera del sitio 400.0 · La fuente de datos también incluye un dispositivo de grabación dentro de cada registrador magnético, que permite la salida de reloj en el momento del paso del raspador para que sea grabada para la fase de procesamiento de datos subsecuente. El dispositivo de grabación del aparato de inspección contiene la IMU y los datos de odómetro en uno o más archivos de datos, los cuales son descargados y procesados. El grabador de los registradores magnéticos contiene un archivo de datos que contiene la sincronización del paso del raspador. Cada uno de esos archivos de datos es descargado al sistema de computo fuera del sitio 400 y procesado. • Las fuentes de datos incluyen una Unidad de Medición Inercial (IMU) que consta de una tripleta de giroscopios, una tripleta de acelerómetros y un procesador digital que compensa las salida de sensor, y las convierte en una forma adecuada para el almacenamiento. La IMU esta ubicada dentro del aparato de inspección 302 dentro del raspador 300. Los datos de IMU contienen seis valores de datos para cada ciclo de reloj de datos. Debe recordarse que el ciclo de reloj de datos es de 0.02 segundos, que corresponden a 50 Hz. Los datos de IMU contienen la aceleración en cada una de las tres direcciones medidas, en cada ciclo de reloj. Los datos de aceleración son el conjunto de valores obtenidos a partir de los acelerómetros por medio del analógico a digital dentro del raspador durante su desplazamiento transversal de la tubería. Así mismo, los datos IMU contienen tres ángulos de incremento, que representan el cambio en la orientación del raspador sobre el ciclo de reloj. El último, por ejemplo, sería adecuado para integrar la determinación de la orientación absoluta del raspador. Sin embargo, en vez de ello, los datos de giroscopio originales que representan el ángulo "delta" o de incremento cambian lo que se almacena en el archivo de datos. • Las fuentes de datos también incluyen un odómetro que mide la distancia recorrida por el raspador a lo largo del curso de la tubería. El odómetro esta ubicado dentro del aparato de inspección 302 dentro del raspador 300. Los datos a partir del odómetro son descargados desde el dispositivo de grabación 316, después de que se corrió la prueba de campo en el sistema de computo 400. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 1 mostrada en la Figura 8, como se estableció antes, el odométro es un dispositivo que mide la distancia recorrida por medio de las rotaciones de incremento observadas de un conjunto de ruedas maquinadas con precisión. El sistema de medición esta configurado típicamente utilizando tres ruedas individuales que están en separaciones de 120 grados una con relación a la otra alrededor de la circunferencia del raspador. La disponibilidad de las tres mediciones de la distancia recorrida permite promediar para mejorar la precisión de la medición. Además, las mejoras adicionales a la precisión de las mediciones de odómetro pueden lograrse tomando en cuenta el efecto de giro sobre el eje vertical de la rueda en la medición de la distancia recorrida. Esto se logra utilizando el sistema inercial para calcular el ángulo de arrastre, el cual puede ser utilizado entonces para ajusfar las lecturas obtenidas a partir de cada rueda de odómetro. La rueda giraran sobre un eje vertical en el mismo ángulo que cuando el raspador gira alrededor de su eje de rodamiento. No es difícil mostrar que el ángulo de arrastre esta definido por la siguiente ecuación ? = tan "1 (rp 0/v) (39) en donde ? = ángulo de arrastre 0 = velocidad de rodamiento del raspador rp = radio de la tubería v = velocidad del arrastrador. La velocidad de rodamiento 0, y la velocidad v, del arrastrador necesarias en el cálculo del ángulo de arrastre se obtienen directamente a partir de la solución inercial. Una vez que el ángulo de arrastre es conocido, ¡a distancia de incremento indicada por una rueda de odómetro determinada sobre un intervalo dado puede corregirse de acuerdo con AS =As cosy (40) en donde ?§= es el valor corregido de la distancia incrementada recorrida As= distancia incrementada registrada por la rueda de odómetro Continuando la referencia al archivo 1 de la Figura 8, el odómetro produce directamente una medición de la distancia de incremento recorrida, a lo largo de una longitud de arco de la tubería, sobre durante un intervalo determinado. Sin embargo, las otras dos mediciones implícitas que se utilizan comúnmente en los sistemas en base a odómetro dan cuenta del hecho de que, en un sentido promediado, el vehículo no experimenta movimiento real en las direcciones lateral y normal, si no solamente en la dirección axial. Esas dos medidas de adición están recibidas comúnmente como "mediciones" "deslizamiento lateral cero" y "deslizamiento hacia arriba cero". Para el conjunto de tres mediciones (axial, lateral y normal) la diferencia se forma con respecto a los valores derivados inercialmente de esas mismas cantidades.

El vector de medición de odómetro esta definido explícitamente mediante (41) en donde V es el vector de velocidad derivado en forma inercial, y u¡ son los vectores de unidad que definen los ejes del cuerpo de raspador, y que están directamente definidos por las columnas de la matriz de coseno de dirección C. Cada medición tendrá un valor nominal de cero, aunque en realidad tendrá un valor diferente a cero debido a los errores residuales en la información que entra a la relación de medición, y el ruido de medición mismo. Un conjunto discrecional de ecuaciones de error de medición de edómetro para el uso en el filtro Kalman Filter, que da cuenta de la medición de seguimiento directa de la distancia de incremento recorrida, y las mediciones de deslizamiento lateral cero y deslizamiento hacia arriba cero implícitas, está definida por y, = ? , d V„(j) + s,2 & U) + VrfU) + kAs(j ) + ?,(7) (42) y2 = + ¾2d½ (y) + a As(y) + ?2(7) ÷ ?¾3?? ') + &3?ß0') + SbVtf ( ) (44) en donde el s,v y g,7 están definidas por y en las cuales y-, = error en la medición axial (diferencia entre la velocidad inercial axial integrada la salida de odómetro incremental sobre el intervalo de medición jth ) y2 = error en la medición lateral (diferencia entre la velocidad inercial lateral integrada y el valor nominalmente de cero para está cantidad, sobre el intervalo de medición jth ) y3 = error en la medición normal (diferencia entre la velocidad inercial normal integrada, y el valor nominalmente de cero para esta cantidad, durante el intervalo de medición jth) ?? (j). 2 (j). ¾3 (j)= errores de medición aleatorios en y. y2 y y3 ?p (j). ?? (j). 'd (j) = componentes del vector de error de plano d Vn (j), 5Ve (j), 5Vd (j) = componentes de vector de error de velocidad k = error del factor de escala de odómetro a, (3 = desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas en las direcciones lateral y normal c,7 = elementos de matriz de plano t - tiempo que corresponde a la terminación del intervalo de medición t .¾ = tiempo que corresponde al inicio de la actualización de medición AS = distancia de incremento de seguimiento recorrida durante el intervalo de medición i = velocidad de seguimiento El conjunto de tres mediciones son procesadas por el filtro Kalman filter en un intervalo del orden de 5 segundos, durante cuyo tiempo el raspador habrá recorrido una distancia del orden de 15 a 20 metros.. · Las fuentes de datos también incluyen un receptor GPS y antena dentro de cada registrador magnético para recibir información a partir de una constelación de satélites, la cual es utilizada durante una fase de estudio inicial y después retenida. El receptor GPS esta conectado a cada registrador magnético cuando el registrador magnético esta en una ubicación cercana a la tubería, y graba las señales desde los satélites GPS que tienen órbita alrededor de la tierra, grabando el momento en el que se recibe cada señal. En tanto que el registrador magnético no se mueve, y en tanto que el receptor GPS de referencia es operativo para recibir la misma señal en un punto ligeramente diferente en el tiempo (la diferencia en tiempo que se debe a la distancia entre los receptores GPS), el receptor GPS no necesita ser reconectado al registrador magnético. Los datos del registrador magnético son descargados desde el grabador 216 y el sistema de computo 400 después de que se corre la prueba de campo. • Las fuentes de datos también incluyen un detector magnético de proximidad que detecta la señal magnética al raspador conforme se aproxima y después retrocede a partir del punto donde se localizo el equipo externo. El detector magnético de proximidad indica de manera precisa cuando ocurren el cruce sobre cero del flujo magnético (es decir, la derivada de la resistencia del campo magnético). Los datos de registrado magnético son descargados a partir del registrador 216 en el sistema de computo 400 después de que se corre la prueba de campo. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, y en particular a la Figura 2, como se indico antes, una ubicación de referencia fuera del sitio tiene un receptor GPS que recibe las señales a partir de varios satélites y graba los tiempos en los que se recibe cada señal. Examinando las señales GPS en cada registrador magnético para las señales idénticas, las diferencias en tiempo en las que se reciben las señales pueden ser utilizadas en un algoritmo GPS diferencial para triangular de manera precisa donde se localizo cada registrador magnético. Por tanto, las ubicaciones de registrador magnético son conocidas con alta precisión. La alta precisión del estudio de tubería general dependerá obviamente de la frecuencia y precisión de los datos de posición del registrador. Ya que las precisiones de las posiciones de registrador son críticas para la precisión general que se puede lograr en el estudio de tubería, es importante comprender la naturaleza del error en las posiciones de registrador. Dos componentes del error de posición de registrador pueden distinguirse: El error absoluto y el error relativo. El error absoluto puede definirse como un error común que afecta a cada posición de registrador esencialmente por la misma cantidad (cada registrador en la red esta en error con relación a una estructura absoluta de referencia mediante una cantidad fija), en tanto que el error relativo afecta a cada posición de registrador en la relación a todos los demás registradores mediante una cantidad que es aleatoria y única para este registrador. Esta separación del error total en dos componentes es útil en la definición de una especificación de error para el sistema, y también es compatible con los errores en los que se incurre en un estudio GPS Diferencial de las posiciones de registrador, la cual es la técnica preferida que se va a utilizar. Haciendo referencia de nuevo al archivo 2 mostrado en la Figura 8, las posiciones relativas de las posiciones de registrado pueden establecerse de manera muy precisa (hasta de unos cuantos centímetros) si el estudio GPS es llevado a cabo en un modo diferencial, y se mantienen líneas de base menores de aproximadamente 25 km. Esto puede tomar dos formas: (a) utilizar un receptor móvil y un receptor de referencia fijo, con la radio comunicación entre los elementos fijos y móvil y, (b) recolectar y grabar los datos de satélite a partir de dos puntos de la red de registrador simultáneamente (uno de los cuales ya ha sido estudiado utilizando GPS), haciendo el procesamiento posterior. En ambos casos, los errores de posición debidos al error diario de satélite, y los errores de refracción ionosférico, troposférico que son comunes para ambos receptores y por lo tanto, la determinación de las posiciones relativas entere los receptores serán posible a un muy alto grado de precisión. Si todos los registradores en la red de tubería son estudiados en el modo diferencial, las posiciones relativas de todos los puntos serán conocidas dentro de unos cuantos centímetros. Sin embargo, la precisión de posición absoluta de la red de tubería se conocerá hasta un grado de precisión mucho menor (alrededor de 10-20 metros) a menos que un punto en la red haya sido establecido con mayor precisión. Esto es posible de hecho si un receptor GPS es instalado en un punto de referencia principal, y los datos GPS recolectados durante un número de horas que son y son procesados. Por este medio, la precisión absoluta de la red de tubería puede incrementarse hasta en el orden de unos cuantos décimos de metro o incluso mejor. Un modelo de error de registrador, adecuado para el uso en el proceso de filtrado óptimo, es uno donde cada uno de los tres componentes del error de posición relativo de registrador tridimensional es tratado como un error de medición puramente aleatorio (medias cero) que no esta correlacionado con los otros dos errores de posición relativos. Los métodos distintos para la utilización de la información del registrador son posibles, como se describe a continuación. Haciendo referencia hora a la Figura 8, y en particular a un proceso estimado 820, en la primera realización, la medición tridimensional de registrador de la posición es filtrada con aquella obtenida a partir de la solución estimada para llegar a un conjunto de mediciones de error de posición que se utilizan en el filtro Kalman. Un conjunto de relaciones de medición discrecionales adecuadas para este propósito están definidas en por: (45) en donde Rn (N), Re (N), Rd (N) = componentes de posición NED estimados en la posición de registrador Ntn . posición Xn(N), Xe(N), Xd(N) = componentes de posición NED de la posición de registrador Nth La ecuación de error de medición sigue directamente como. (46) en donde d Rn (?), 5Re (?), 5Rd (?) = componentes del vector de error de posición estimado NED en la posición de registrador Nth ?4 (N), ?5 (N) y ?6 (N) = errores de medición Ned aleatorios en la posición de registrado N,h con relación a la posición de registrador (N-1 ),h Continuando la referencia al proceso 820 de la Figura 8, debido a que la posición estimada se inicia de nuevo en cada registrador sucesivo los errores en el registrador(N-1 )th pueden tratarse como idénticos a cero, con un error residual que es absorbido en el ruido de medición aleatorio, lo cual conduce a una ecuación de error de medición modificada como En la segunda realización, las mediciones de registrador tridimensional de posición se compara con aquella obtenida a partir del cambio derivado inercialmente en la posición entre los registradores sucesivos para llegar a un conjunto de errores de posición que se van a utilizar en el filtro Kalman filter. Un conjunto de relaciones de medición discretas adecuadas para este propósito están definidas por: 1) 1) (47) en donde rn (N), re (N), rd (N) son las posiciones NED derivadas inercialmente en la posición de registrador N,h Los cambios de posición derivada inercialmente son derivados mediante la integración de las velocidades inerciales en tanto que el raspador esta atravesando el segmento de tubería (N-1),h y N,h o, explícitamente.

-G„(?/-1). ¡Vndt La ecuación de error de medición para este conjuntos de mediciones es como sigue . (48) Sin embargo, como resultó cierto para las ecuaciones de medición de cambio de posición estimada, la posición derivada de manera inercial puede ser tratada como se sabe perfectamente en el registrador (N-1)th con cualquier error residual que es absorbido dentro del ruido de medición aleatorio, lo cual conduce a la siguiente ecuación de error de medición y7 5r„(/V) (N) (49) Ya sea para la primera o segunda realización de la medición de posición del registrador, la medición es procesada mediante el Filtro Kalman solamente al alcanzar un registrador, lo cual a velocidad típicas del raspador y separaciones del registrador será en un intervalo del orden de 15 a 20 minutos. Los tres conjuntos de ecuaciones de medición definidas por (42), (43), (44), (46) y (49) pueden definirse cada una en la forma y=HX+t, en donde H es la matriz de medición para el conjunto de mediciones y ? es el vector de ruido de medición que tienen una matriz de covarianza de error, R.

Haciendo referencia ahora al proceso de Navegación Inercial 810 de la Figura 8, los datos del giroscopio IMU 306, y el acelerómetro se integran para proporcionar una solución de navegación inercial en la estructura Norte/Este/Hacia abajo que consiste de una matriz de plano y un vector de velocidad tridimensional. Cada salida de giroscopio consiste de una secuencia de ángulos de plano de incremento, y cada salida de acelerómetro consiste de una secuencia de velocidades de incremento. La posición del raspador en la estructura Norte/Este/Hacia abajo está provista a partir del Módulo de Determinación de Posición Estimada para permitir que la velocidad terrestre y las velocidades de transporte requeridas en la Solución de Navegación Inercial. Esta operación se lleva a cabo a una velocidad de interacción nominal de 50 hz. La función del Módulo de Ecuación de Navegación es convertir los ángulos de incremento grabados y las velocidades a partir de la tripleta de sensor inercial en una matriz de plano de raspador y vector de velocidad. La solución de navegación inercial también requiere un conjunto de condiciones iniciales, y un modelo de gravedad. En términos generales, un sistema de navegación inercial funciona midiendo continuamente los componentes de la aceleración no gravitacional del vehículo y la velocidad angular en tres ejes de referencia de sensor ortogonales y, de manera simultánea integrando el conjunto de ecuaciones diferenciales que definen el plano del vehículo, la velocidad y la posición que tienen esas mediciones como entradas. Los errores en las salidas del navegador surgen principalmente a partir de tres fuentes: errores de condición inicial, errores en las mediciones de sensor inercial y errores asociados con el modelo de gravedad terrestre asumido. En la aplicación de estudio de tubería, la solución sujetada, como se expresa en la estructura de coordenada Norte/Este/Hacia Abajo (NED) está definida por una matriz de plano que proporciona la transformación entre la estructura de referencia del sensor y la estructura NED y un vector de velocidad. Las ecuaciones resueltas en el Módulo de Ecuación de Navegación son las siguientes: C = C{co)-{Cl + p)C (1) V =CA-{2Q + p}V + g (2) en donde C = matriz de transformación a partir de la estructura de referencia de sensor a una estructura NED vertical local, con la condición inicial C(0) V = vector de velocidad en la estructura NED, con condición inicial V(0) O = vector de velocidad angular de la tierra con respecto a la estructura inercial p = velocidad angular de la estructura vertical local con respecto a la estructura de referencia de la tierra ? = vector de velocidad angular de la estructura de referencia de sensor con respecto a la estructura inercial A = vector de aceleración no gravitacional del vehículo g = vector de gravedad de péndulo y la convención se usa aquí y a través de aquella cantidad de la forma, {v} denota la matriz semisimétrica formada a partir de los componentes v¡, del vector incluido, v. El Módulo de Navegación Inercial 810 mostrado en la Figura 8 requiere entradas a partir del odómetro y la información de posición a partir del Módulo de Posición Estimada. Esto permite que se calculen los vectores de velocidad terrestre y de velocidad de transporte por medio de en donde O„ DQ.QJ = componentes de velocidad terrestre en la estructura NED Pn. pe. Pd = componentes de velocidad de transporte en la estructura NED ?ß = velocidad de rotación de la tierra con relación a la estructura inercial de referencia ? = latitud geodésica µ?,µ? = principales radios de curvatura terrestre en las direcciones Norte y Este h = altitud s = velocidad del raspador derivada a partir de sucesivas salidas de odómetro. c¡¡ = elementos de la matriz de referencia de plano, C En la aplicación de inspección de tubería, es deseable eliminar el requerimiento de una fase de alineación de terreno, la cual es una técnica usada comúnmente en las aplicaciones del sistema de navegación inercial para determinar la matriz de plano inicial, C(0)en un ambiente de velocidad cero conocido. Un enfoque alternativo, delineado en la discusión subsecuente, permite que la matriz de plano sea inicializada "sobre la marcha" utilizando la información auxiliar disponible a partir del odómetro y los registradores en un primer paso a través de los datos grabados. El valor inicial desconocido V(0), del vector de velocidad puede ser determinado en una forma similar utilizando la medición de odómetro junto con la salida de la tripleta de acelerometro durante una fase de inicialización ordinaria. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, y en particular al proceso 810, la información del plano derivada en la Solución de Navegación Inercial puede combinarse con los datos de odómetro recolectados y almacenados durante la fase de tiempo real del estudio para derivar la posición de raspador en todos los puntos en la red de tubería. El uso de "estimados" para calcular la posición se lleva a cabo resolviendo el incremento instantánea de desplazamiento de raspador a lo largo del arco de la tubería durante cada pequeño intervalo, utilizando la matriz de plano instantánea, determinando por lo tanto el incremento del desplazamiento del raspador en una estructura de referencia geográfica Norte/Este/Abajo, y después, sumando estos incrementos, se obtiene las coordenadas de posición de raspador en esta estructura de referencia. Esta operación se lleva a cabo a una velocidad de iteración nominal de 50 hz. La función del Módulo de Posición Estimada 820 de la Figura 8 es calcular la ubicación del raspador en una estructura de referencia Norte/Este/Abajo utilizando la información de plano precisa que está disponible a partir del módulo de navegación inercial, junto con la salida del incremento del odómetro. La ecuación diferencial de posición básica está definida por R = Cs (5) en donde R = vector de posición tridimensional, en una estructura Norte/Este/Abajo s = velocidad de cambio de la distancia recorrida. y C es la matriz de plano instantánea disponible a partir de la solución de (1). Una ecuación de actualización discreta para la variación del vector de posición estimada está dada por Ft, =F^, + CnASn (6) en donde Asn es el vector de salida de odómetro incrementado, definido nominalmente por 0 (7) 0 y Rn - vector de posición en la estructura NED al final del intervalo de iteración n'h C„ - matriz del plano al final del intervalo de interacción sn = salida del odómetro al final del intervalo de iteración El vector de salida de odómetro definido nominalmente es modificado de la manera siguiente para dar cuenta de las correcciones conocidas para el factor de escala de odómetro y desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas en donde Asn = el vector de salida de odómetro de incremento corregido k = corrección del factor de escala de odómetro a, ß = correcciones de desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas del odómetro. con el factor de escala de odómetro y las correcciones de desplazamiento lineales entre dos visuales paralelas que han sido derivadas por el proceso de filtración óptima durante un paso preliminar a través de los datos. Ya que la solución de navegación inercial, consiste de la matriz del plano derivada inercialmente 812 y el vector de velocidad 814, y el vector de posición derivada es estimada 822 se degradará con el tiempo debido a las desviaciones de sensor y el ruido aleatorio, y el factor de escala de odómetro y los errores de desplazamiento, ayudando a que la información sea incorporada periódicamente para corregir la solución de navegación inercial. La corrección aplicada a la solución se deriva utilizando un enfoque de -filtrado óptimo, el cual puede utilizar la información desde las posiciones de referencia de registrador y el odómetro. El filtro óptimo 830 produce correcciones para la matriz del plano de raspador 812 y el vector de velocidad 814, y una estimación del factor de escala de odómetro y los errores de desplazamiento lineal visuales paralelas 832. Esta operación se lleva a cabo en un intervalo de iteración nominal de 2 a 5 segundos para el procesamiento de medición de odómetro, y en un intervalo nominal de 15 a 20 minutos para el procesamiento de medición de posición del registrador. La función del Módulo de Filtro Optimo 830 mostrado en la Figura 8 es procesar las mediciones que constan de la diferencia entre las cantidades derivadas a partir de los odómetros y registradores y las cantidades correspondientes derivadas a partir de la solución de navegación inercial. La estructura de filtro Kalman es tal que toda la información es combinada, (es decir integrada) en una forma óptima, y está relacionada estrechamente con el concepto más común de la estimación de mínimos cuadrados recursivos. El uso efectivo del Filtro Kalman requiere el conocimiento de los siguientes elementos importantes: · Un modelo para las variaciones dinámicas en el estado (en nuestro caso, los errores en la solución de navegación inercial para el plano y la velocidad, y la posición estimada). Esto toma la forma de un conjunto de ecuaciones diferenciales o de diferencia • Un modelo para los errores constantes y aleatorios que actúan como las funciones de forzamiento para el estado dinámico (en nuestro caso, las desviaciones de giroscopio y acelerómetro y los errores aleatorios) • Un modelo para los errores constantes y aleatorios que aparecen en la información adicional (en nuestro caso, los errores en la medición de posición obtenidos a partir de los registradores y el factor de escala de odómetro, los errores de desplazamiento lineal entre dos visuales, paralelas, y de deslizamiento aleatorio). El atributo relevante del filtro Kalman es que permite que todos los elementos anteriores sean contabilizados en una forma sistemática y formalizada, lo cual la hace ideal para la implementacion en una computadora digital. La siguiente discusión resume las etapas implícita en la implementacion del Filtro Kalman. Considérese un sistema cuyo comportamiento está definido por el siguiente conjunto de ecuaciones lineales discretas: (9) (9) en donde X - vector de estados ? = vector de secuencias de ruido aleatorio (media cero) F? = matriz de transición de estado a partir de los puntos de actualización {n-1)'h a nf" Bn - matriz de distribución de ruido Para un F dado y B, el estado X tendrá una variación de tiempo determinada por la secuencia de ruido particular, ? y la condición inicial X0, la cual en general se toma para hacer una cantidad distribuida en forma aleatoria. Ya que la secuencia de ruido ? tiene un número infinito de realizaciones, y el error de condición inicial puede asumir un número infinito de valores, el sistema dado por (9) tiene un número infinito de soluciones. Debido a que esto es cierto, debe enfocarse la atención en el comportamiento estadístico de la Ecuación (9) en vez de soluciones específicas La forma más natural y útil de caracterizar el comportamiento de (9) es calcular los parámetros estadísticos que definen los límites del vector de estado, X. Los límites estadísticos de los componentes de X se encuentran solucionando la ecuación de matriz de covarianza asociada con (9), la cual toma la forma recursiva: (10) en donde P es la matriz de covarianza de error del vector de estado, X, definido explícitamente por: y en donde E denota el operador de expectativa. Se observa que las varianzas individuales de los componentes de X están definidos por los elementos de P, con las expectativas de unión que están definidas mediante elementos fuera de diagonal de P. La matriz Q en (10) es la matriz de covarianza del vector de ruido impulsor, ? , definido por: en la cual q¡¡ = ?(?,?,) Considere el caso en donde el proceso discreto definido por (9) representa las características de propagación dinámica reales asociadas con un sistema lineal determinado. Para este caso, asúmase que una medición se hace en el tiempo de actualización de medición n'h empleando un dispositivo de medición externo que permite una combinación lineal específica de los estados que se van a monitorear directamente. Una forma general de establecer esto en términos matemáticos es como sigue: (11) en donde Y„ = vector de mediciones Hn = matriz de medición en el tiempo de actualización de medición nth ?? = vector de ruido de medición aplicable a la medición nlh y se asume que, en el caso general, pueden hacerse disponibles un número de mediciones independientes en forma simultánea. La utilización óptima de la información introducida a través de una serie de mediciones de la forma dada por (11), para estimar el vector de estado X en una forma secuencial, es el principal problema solucionado por la teoría de estimación Kalman, y tiene la siguiente solución. Después de cada medición (de una secuencia de mediciones), la estimación del estado, X, es renovada mediante el procedimiento de dos etapas: (12) X X~ + K [y - H X~] n (13) en donde: Xn = estimación óptima del vector X justo antes de que se procese la medición nth Xn = estimación óptima del vector X inmediatamente después de que se procesa la medición nth Ku - matriz de ganancia Kalman en la actualización de medición n'h con Kn definida por -1 Kn = FrnHnT(HnP H¡ + fi) (14) (14) en donde P~ = matriz de covarianza de error a priori del vector X Rn = matriz de covarianza de error de ruido de medición, y la matriz de covarianza de error a priori, P~ni es calculada a partir de (10) durante el intervalo fn_, a f„. Después de procesar la medición n'h , la matriz de covarianza de error del estado X es modificado para reflejar el beneficio de incorporar nueva información introducida por la medición, por medio de: ?? =(?-???„)?? (15) en donde Pn es la matriz de covarianza de error a posteriori. La forma dada por (15) es aplicable cuando el Filtro Kalman es completamente óptimo; es decir, cuando es un filtro de estado completo en el que los componentes de X están contabilizados totalmente en el modelo matemático y, además, son estimados nuevamente después de que se hace disponible cada medición sucesiva. En la presente invención, después de descargar todas las mediciones a partir de los diferentes archivos de datos dentro del raspador y los registradores magnéticos, las rutinas de procesamiento posterior, procesan las mediciones dentro del filtro Kalman a fin de estimar los errores del sistema, permitiendo que se corrijan las variables de solución de navegación inercial. Las mediciones se procesan mediante el filtro Kalman, los errores del sistema son estimados, y se corrigen las variables de solución de navegación inercial. Un aspecto importante de la definición de un filtro Kalman es la especificación de las matrices de covarianza de transición y de ruido de estado. Estas matrices son únicas para cada aplicación, y caracterizan la dinámica del sistema en términos de su respuesta tanto a los errores constantes (desviaciones de sensor y errores de condición inicial), como a las funciones forzadas aleatorias que se original a partir del ruido de sensor.

Los siguientes párrafos definen los modelos de error para los diversos elementos en el sistema adecuado para ¡mplementar el filtro Kalman utilizado para integrar la información a partir de los diferentes subsistemas en la aplicación de ubicación de raspador de interés en la presente. Los párrafos siguientes tratan con los modelo de error para el sistema inercial, el sistema estimado, y las mediciones de odómetro y las mediciones de posición de registrador. La solución de (1) y (2) serán imperfectas debida a los errores introducidos a través de las entradas de salida (?, A); y los errores en las condiciones iniciales sobre C y V. Los errores asociados con estas cantidades están definidos como las diferencias entre las variables de solución erróneas y sus contrapartes cuando las ecuaciones son resueltas con sensores perfectos y condiciones iniciales exactas. La formulación de modelo de error de "?" para un sistema sujetado pueden mostrarse para consistir del siguiente conjunto de ecuaciones diferenciales de vector: (21) SV = CSA - ?*? -<2O + p)xSV en donde ? = vector de error de plano d V = vector de error de velocidad d? = vector de error de desviación de giroscopio d? = vector de error de desviación de acelerómetro 5O = vector de error de velocidad terrestre (usado para determinar la aleación de acimut inicial del raspador) O = vector de velocidad angular terrestre p = vector de velocidad angular de transporte (debido al movimiento de translación del raspador) A = vector de aceleración no gravitacional C = cuerpo para la matriz de transformación vertical local Las ecuaciones de error del plano y velocidad definidas por (21 ) y (22) proporcionan una descripción de las características de propagación de error del sistema de navegación inercial sujetado. Una importante ecuación de error secundaria define la relación entre el vector de error del plano, ? y el error en la matriz del plano. La relación está definida por (23) en donde 6C es el error en la matriz del plano. Otro conjunto de ecuaciones de error requerido para completar (21 ) es aquel asociado con el vector de error de velocidad terrestre, 5O. Este estado de error, el cual está activo solamente durante la determinación de encabezado inicial del raspador, está definido por el conjunto de ecuaciones 93 dO = 0 <5O.. (24) en donde dO, y dO son errores de velocidad terrestre constantes en una estructura de nivel local que es girada en acimut desde el Norte mediante el encabezado de raspador desconocido en la inicialización del sistema. Los vectores de error, d? y 5A en las ecuaciones de error de navegación inercial dan cuenta de la velocidad angular y los errores de aceleración lineal que se originan a partir de los errores en las salidas de los sensores inercial. Para completar el modelo de error del sistema inercial general, debe proporcionarse un modelo para estos errores. Los errores asociados con los sensores inerciales pueden definirse como aquellos que quedan en dos categorías. La primera categoría, la cual puede ser mencionada como errores de "nivel de sensor", son aquellos errores que no dependen de la posición u orientación del sensor en el sistema. Los errores principales que quedan dentro de esta categoría son los errores de desviación de sensor, de factor de escala y errores de desviación aleatoria. Los errores restantes, los cuales pueden ser referidos como errores a "nivel del sistema", surgen a partir de desalineaciones de los ejes de entrada del sensor cuando son ensamblados en un sistema. Los modelos de error básico aplicables a los errores a niveles de sensor de acelerómetro y al nivel del sistema están dados a continuación. El error en una salida de giroscopio determinada, debida a los errores de desviación, de factor de escala y aleatorios está expresado como (25) en donde 6O = error en la velocidad angular medida ¿>g = error de desviación de giroscopio Kg = error del factor de escala del giroscopio i]g = error de velocidad de desviación aleatoria del giroscopio ? = velocidad angular medida por el giroscopio Para la aplicación de inspección de tubería, las velocidades angulares asociadas con el movimiento del raspador no son excesivamente grandes, de manera que una representación adecuada para el error en el vector de velocidad angular que ignora todo el factor de escala de giroscopio y las desalineaciones del eje de entrada está definida por (26) (26) en donde bs, son las desviaciones asociadas con la tripleta de giroscopio, y el ?9 son los errores de giroscopio aleatorios. La secuencia de ruido no correlacionada aleatoria, ?9, en el modelo de error de giroscopio, está caracterizada por una desviación estándar, o de manera equivalente, por un coeficiente de "trayectoria aleatoria". El último es un parámetro de error usado comúnmente que aplica para el ángulo de salida de giroscopio acumulativo. El error en la salida de ángulo acumulativo, debida a la velocidad de desviación aleatoria, ?3, puede expresarse en la forma en donde oQ = desviación estándar del error en el ángulo acumulativo (rad) Kg = coeficiente de trayectoria aleatoria (rad/seg /2) f = tiempo transcurrido (seg) El coeficiente de trayectoria aleatoria, Kg, expresado en unidades convenientes de deg/hora, ¼ se usa típicamente como una medida de la desviación de ruido del giroscopio. El error de una salida de acelerómetro determinada, debida a los errores de desviación, factor de escala y aleatorio se expresa como SA= ba + kaA + ]a (27) en donde d? = error en la velocidad angular medida ba = error de desviación del acelerómetro k3 - error del factor de escala del acelerometro r\a = error de velocidad aleatoria del acelerometro A = aceleración no gravitacional medida por el acelerometro Ya que las aceleraciones lineales asociadas con el movimiento del raspador no son excesivamente grandes para la aplicación de inspección de tubería, una representación adecuada para el error en el vector de aceleración puede aproximarse de manera precisa ignorando el factor de escala del acelerometro y los errores de desalineación del eje de entrada, lo cual resulta en: en donde ba son las desviaciones asociadas con la tripleta de acelerometro, y ?3, son los errores aleatorios del acelerometro. Al igual que para el giroscopio, el error no correlacionado aleatorio en la salida de acelerometro es definido típicamente por un coeficiente de trayectoria aleatoria que caracteriza el error en la salida acumulativa del sensor. El parámetro de trayectoria aleatoria del acelerometro es expresado usualmente en unidades convenientes de pie/seg/hora1'2. La ecuación de propagación de error para la posición estimada se deriva a partir de la ecuación estimada básica definida por (5). Tomando ambos lados de la diferencial se llega a SR = óCs + CSs (29) en donde 8R es el error en el vector de posición estimada y 5s es el error en la velocidad del raspador a lo largo de la longitud de arco de la trayectoria. Sustituyente por 5C se llega a la expresión SR = - }Cs + CSs (30) Sustituyendo una expresión explícita para <5s en términos del factor de escala de odómetro y los desplazamientos lineales visuales paralelas se llega a El error de factor de escala de odómetro 8k y los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas da y dß están definidas para ser constantes y para tener la ecuación de error. d? = 0 (32) dß Expresado en términos de los componentes en la estructura Norte/Este/Abajo, resulta en el siguiente conjunto de ecuaciones: en donde Vn, Ve, Vü son los componentes de velocidad en la estructura NED y el f¡¡ están definidos por fu = scu Una forma recursiva de la misma ecuación es como sigue -1) 0 -?/¾ ?/¾ " ?? ai S<I2 a3 d¾( ) = d/¾(/· -1) + 0 ?ß + ai ¾3 da 1 -1). 0 _?(?. _ftl a» Sb3_ _5pJ (34) en la cual aplican las siguientes definiciones f, í t 4 ? % = ¡Vndt, ?¾ = f Vedf, ¿f¾ = ¡Vddt, g¡¡ = J f# df (,-, í í La discusión anterior ha definido las ecuaciones matemáticas que sirven como la base para definir la matriz de transición y la matriz de covarianza de ruido de estado requeridas en la especificación del Filtro Kalman para la aplicación de estudio de tubería de interés en la presente. El estado de error para el filtro Kalman consta de: 3 estados de error de plano, 3 estado de error de velocidad, 2 estados de velocidad terrestre, un estado de error del factor de escala de odómetro, 2 estados de error de desplazamiento lineales entre dos visuales paralelas del odómetro, 3 estados de error de desviación de giroscopios, y 3 estados de error del acelerómetro. El vector de estado del Filtro Kalman puede definirse de manera conveniente en forma matemática como sigue: ? = (?,d?,dO, 6k, da, dß,?51?8)t El error para el vector de error del plano ?, y el vector de error de velocidad, 5V, están definidos por (21) y (22) respectivamente. El vector de error de velocidad terrestre está definido por (24). Los estado de error de odómetro están definidos por (32) y los estados de desviación de giroscopio y acelerómetro por (26) y (28). La recolección de las ecuaciones de error proporciona la base para definir la matriz de transición discreta, F requerida en el Filtro Kalman y la matriz de covarianza de ruido de estado Q. El nivelador óptimo definido previamente requiere que una matriz de covarianza de error sea especificada para las posiciones de avance y retroceso estimadas en el punto interior n' entre dos registradores sucesivos. Las matrices de covarianza están determinadas mediante la ejecución de un análisis de error de las dos relaciones aplicables, definidas por (17) y (18) utilizando el mismo enfoque que conduce a (31). Esto resulta en lo siguiente (35) en donde 5xf(n) = error de posición relativa del raspador en el punto interior nth (N-1)th y Nth puntos de registrador calculados en la dirección de avance = error de posición relativa de raspador en el punto interior nth , entre (N-1)th Nth puntos de raspador calculados en la dirección inversa M = número de puntos interiores entre los dos registradores en cuyo plano de raspador y datos de odómetro están disponibles C¡ = mejor estimación de la matriz del plano después del filtrado óptimo As i = mejor estimación del desplazamiento de raspador en incremento después de la aplicación de la corrección para los errores de factor de escala de odómetro y errores de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas estimados. y se asume que los componentes del vector de error del , ? son constantes durante el intervalo del registrador, lo cual es muy razonable dada la velocidad de cambio muy baja de este vector. Obsérvese también la suposición implícita de que los errores de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas son constantes durante el intervalo de registrador. Esto siempre será cierto debido a que esos parámetros son estimados durante paso preeliminar a través de los datos y se usan después en un paso subsecuente que ocasiona la operación de nivelación. Por lo tanto, los errores en los parámetros de odómetro serán constantes, con los mismos valores durante todos los intervalos de registrador. Las matrices de covarianza de error para las posiciones de avance y retroceso estimadas se derivan directamente de (35) y (36) y toman la forma de: Pf(n) = Ebxf(n)6xJ(n)) = Mf(n)E(zzT)M (n) = M f(n)p(N)MTf(n) (37) Pr(n) = Eíbxr{n x (n)] = ?G{?)?(???)? {?) = Mr(n)p(N)M (n) (38) en donde el vector de error, z, consiste de tres errores del plano y tres errores de odómetro, siendo evaluados todos en la posición de registrador Nth o de manera explícita 2= (?„,?ß, ?^,d^,da,dß)7" con las matrices Mf{n) y Mr(n) que son evaluadas en forma numérica a partir de las expresiones de error (35) y (36) y la matriz, p(N) que está definida como la matriz de covarianza de error del vector de error, z.

Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, una vez más la mejor estimación de la matriz del plano de raspador 812 se conoce como una función del tiempo sobre un intervalo de registrador determinado, y las estimaciones están disponibles para los errores de factor de escala de odómetro y los desplazamientos lineales entre dos visuales paralelas, el cálculo de posición estimada sobre el intervalo de registrador puede repetirse. La estimación empieza a partir de una posición conocida en el registrador (N-1){h y termina en una segunda posición conocida con exactitud en el registrador N'h. Generalmente, debido a los errores que se mantienen en la información que sea procesada, la posición calculada al llegar al registrador N'h diferirá de la posición conocida. La posición de raspador estimada puede ser entonces determinada en la dirección inversa empezando a partir de la posición de registrador conocida con precisión N'h y terminando en la posición de registrador (?/-1)"1. El proceso de nivelación, que combina la posición estimada obtenida en la dirección de avance con aquella obtenida en la dirección de reversa elimina las contribuciones sistemáticas a partir del error de matriz del plano y los errores de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas. La posición de raspador resultante representa la mejor estimación del raspador en todos los puntos interiores entre cada par de puntos de referencia de registrador conocidos con precisión. Esta operación se lleva a cabo conforme se llega al punto de registrador en sucesión.

Continuando la referencia a la Figura 8, la función del Módulo de Nivelación Optimo 840 es para refrenar el conocimiento de la posición del raspador en el segmento de la tubería entre los registradores, utilizando toda la información que es disponible sobre el intervalo de registrador completo. El concepto de nivelación es aplicable en situaciones donde está involucrado el procesamiento posterior, y conduce a una estimación mejorada del vector de estado sobre el intervalo fijo, con relación a aquel que resulta a partir de la actividad de filtrado por sí sola. La razón para la precisión mejorada es que el filtrado produce una estimación del estado en cada punto de tiempo, utilizando mediciones que se presentan solamente hasta ese momento; considerando que, la nivelación produce una estimación realizada del estado en cada punto, en base a las mediciones que ocurren después de ese momento. Se ha sugerido un número de conceptos de nivelación desde la introducción del filtro Kalman a principios de los años 60. Un concepto relativamente simple y efectivo para la nivelación utilizado en el estudio actual se define como sigue. Primero, a partir de la teoría de estimación, la mejor estimación de una cantidad (en este caso el vector de estado), dadas dos estimaciones, x, y x2 con matrices de covarianza, P1 y P2 respectivamente está dada por: x = (/»,-' +p;lyl (/»,-'*¦ + "*2) (16) en donde x es la mejor estimación combinada.

En la presente aplicación la estimación es aquella que se deriva a partir de la navegación inercial hacia adelante, y la estimación x2 es aquella que se deriva a partir de la navegación inercial inversa . En la aplicación de inspección de tubería, los dos conjuntos de estimaciones consisten de la posición estimada determinada primero en la dirección de avance a partir de la posición de registrador (A/-1),h hasta la posición de registrador N'h y después en la dirección inversa desde la posición de registrador N'h hasta el registrador (?/-7)"1. Los dos conjuntos de estimaciones están calculados a partir de: x/(n) = X(N-\) + ?CjÁsJ (17) en donde xf{n) = vector de posición del raspador con relación al punto de registrador (N-1)í en el punto interior nth entre los puntos de registrador (/V-1),h y N'h y calculados en la dirección de avance xr(n) = vector de posición de raspador con relación al punto de registrador (A/-1)th en el punto interior nth entre los puntos de registrador (A/-1),h y N'h calculados en la dirección inversa ?(?- ) - vector de posición del registrador (N-1) h X(N) - vector de posición del registrador Nth M = número de puntos interiores entre los dos registradores en los que el plano de raspador y los datos de odómetro están disponibles (típicamente en separaciones e una fracción de un metro) C¡ = mejor estimación de la matriz del plano después del filtrado óptimo As¡ - mejor estimación del vector de salida de odómetro del raspador de incremento después de la aplicación de corrección para los errores de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas. Además de las estimaciones de posición de base y retroceso antes definidas, el algoritmo de nivelación requiere de las matrices de covarianza de error P,(n) y Pr(n) para las estimaciones de avance y retroceso, respectivamente. Las matrices de covarianza de error para los vectores de posición estimada de avance y retroceso están definidas en el punto interior nth entre dos registradores sucesivos como: Pf(n) = %bxt(n)SxJ(n)] = Mf{n)p(N)Mj(n) (19) Pr(n)= ?[d?G(?)?>?^(?)] = Mr(n)p(N)M (n) (20) en donde E denota el valor esperado, d? y d? son los errores respectivos en las posiciones estimadas de avance y retroceso, con las matrices p(N), M, y Mr que están definidas explícitamente en la discusión subsecuente. Haciendo referencia nuevamente a la Figura 8, en la etapa correspondiente a un proceso de navegación inercial 810, los datos obtenidos previamente por los giroscopios y aceierómetros del aparato de inspección 302 son analizados por el proceso de navegación inercial 810 para obtener una solución de navegación inercial, que comprende una matriz del plano 812 y un vector de velocidad 822. La solución de navegación inercial proporciona el plano y la velocidad del raspador en cada intervalo de reloj. La matriz del plano 812, describe la transformación de vectores a partir de una estructura de referencia que tiene una alineación que corresponde al aparato de inspección 302 con relación a la estructura de coordenada Norte/Este/Abajo que tiene una alineación que corresponde a la ubicación de referencia Dentro del proceso de solución de navegación inercial 810, la I M U , el giroscopio, y los datos de acelerómetro están integrados para proporcionar una solución de navegación inercial en la estructura norte/este/abajo de una matriz del plano y un vector de velocidad tridimensional. La matriz de plano es una de 3 x 3 (matriz de 9 elementos) que tiene elementos iguales a los cosenos de varios ángulos del plano. Como lo comprenderá alguien con experiencia en la técnica, la orientación del raspador en cada punto en el tiempo puede describirse en términos de ángulos de orientación entre la línea central del raspador y la dirección de referencia en el espacio inercial. Cada salida de giroscopio consiste de una secuencia de ángulos del plano de incremento, y cada salida de acelerómetro consiste de una secuencia de velocidades de incremento.

Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8, en una etapa que corresponde a un proceso estimado 820, la matriz del plano y los resultados de las mediciones de odómetro 304 obtenidas a partir del grabador 316 del aparato de inspección 302 son recibidos y analizados. El proceso estimado 820 determina un vector de posición tridimensional (en las coordenadas Norte/Este/Abajo) obtenido a partir del vector de velocidad y la matriz del plano determinada por la solución de navegación inercial. El proceso estimado 820 produce una estimación de un vector de posición 822. El vector de posición 822 está provisto para el proceso de solución de navegación inercial 810 para permitir que se calculen los componentes de velocidad terrestre. Dentro del proceso estimado 820, la información del plano derivada en la solución de navegación inercial (es decir, la matriz del plano y el vector de velocidad tridimensional) se combinan con los datos de odómetro recolectados y almacenados durante la fase de tiempo real del estudio para derivar la posición del raspador en todos los puntos de la red de tubería. Cada uno de los incrementos instantáneos del desplazamiento de raspador a lo largo del arco de la tubería durante cada pequeño intervalo utilizando la matriz del plano instantánea obtenida a partir del proceso de solución de navegación 810, se resuelve para determinar el incremento del desplazamiento del raspador en una estructura de referencia Norte/Este/Abajo. El proceso estimado 820 también suma esos incrementos para determinar las coordenadas de posición del raspador en una estructura de referencia Norte/Este/Abajo. Como puede apreciarse mediante referencia a la Figura 8, el vector de velocidad 814 y el vector de posición 822 se obtienen a partir de los datos grabados solamente en el aparato de inspección 302. Sin embargo, el proceso de solución de navegación inercial 810 y el proceso de determinación de posición estimada 820, se ejecutan fuera de línea dentro del procesamiento posterior 800. Haciendo referencia nuevamente a la Figura 8, en una etapa que corresponde al proceso de filtrado óptimo 830 de la computadora fuera de sitio 400 analiza el vector de posición 822, vector de velocidad 814, y la medición de odómetro 802 a la luz de la información de posición de registrador. Como se describió anteriormente, los datos de posición de registrador se obtienen a partir de un análisis de los dos puntos de datos GPS para cada registrador (es decir, los datos GPS grabados en la etapa 612 y los datos GPS grabados simultáneamente en la ubicación de referencia), así como la información pretendida que se obtuvo a partir del estudio. Una estimación altamente precisa de la posición del registrador se obtiene por lo tanto en la estructura de referencia de satélite de colocación global, en términos de longitud, latitud y altitud (es decir, profundidad). La etapa de filtro óptimo 830 provee una mejor estimación de diferentes errores 830 incluyendo el error de matriz del plano de raspador y el error de factor de escala de odómetro y el error de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas. Una vez que se determinan las diferentes estimaciones, esas estimaciones de error se usan para un proceso de nivelador óptimo 830 para determinar una mejor estimación de la posición en cada punto en el tiempo. Dentro del proceso de filtrado óptimo 830, se calculan las fuentes de error. Las desviaciones de sensor, el ruido aleatorio, el factor de escala de odómetro, y los errores de desplazamiento lineales entre dos visuales paralelas, son estimadas utilizando las técnicas de filtrado Kalman. La posición de referencia del registrador y el odómetro son utilizadas. El filtro óptimo produce las correcciones de la matriz del plano del raspador y el vector de velocidad, y una estimación de los errores de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas. Haciendo referencia nuevamente a la Figura 8, dentro del nivelador óptimo 840 una vez que se conoce la mejor estimación de la matriz del plano del raspador como función del tiempo durante un intervalo de registrador determinado, una vez que están disponibles las estimaciones de los errores de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas, se repite el cálculo de posición estimada sobre el intervalo del registrador. El nivelador óptimo ejecuta los mismos pasos que el proceso estimado 820, con la estimación de error que se sustrae a partir de los datos. En otras palabras, el nivelador óptimo 840 utiliza los resultados del filtro óptimo 830, repite ciertos pasos ya ejecutados, si bien sobre datos corregidos. Como se estableció anteriormente, el filtrado óptimo 830 produce la mejor estimación de los errores de desviación de sensor, de factor de escala de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas, y almacena esas estimaciones en el Archivo 5 (mostrado en la Figura 8). El nivelador óptimo 840 se ejecuta un número de pasos sobre los datos utilizando las estimaciones de error en el Archivo 5 para corregir los datos antes de ejecutar cada etapa, el nivelador óptimo 840 sustrae los errores conocidos a partir de los datos, "corrigiendo" de esta manera los datos, (ver ecuación 16). En la etapa 844, el nivelador óptimo vuelve a ejecutar las ecuaciones de proceso estimado para los datos corregidos (ver ecuación 17). En la etapa 846, el nivelador óptimo invierte el orden de los datos para simular el movimiento del raspador en una dirección inversa a través de a tubería, y después vuelve a ejecutar las ecuaciones del proceso estimado para los datos corregidos en la dirección inversa (ver ecuación 18). Las ecuaciones 17 y 18 son ecuaciones estimadas, utilizando C (es decir, la matriz de plano corregida para los errores almacenados en el Archivo 5), en vez de C para la matriz del plano, y utilizando As (es decir la mejor estimación del desplazamiento de incremento de odómetro, corregida para los errores de odómetro y de desplazamiento lineal entre dos visuales paralelas). La ecuación 17 utiliza los datos de dirección de avance, en tanto que la Ecuación 18 utiliza los mismos datos pero en una dirección inversa. Las direcciones de avance y retroceso se combinan para producir una estimación óptima del vector de posición en cada momento del tiempo, que se almacenan en el Archivo 6. Haciendo referencia ahora a la Figura 9, un diagrama muestra un archivo de salida ilustrativo. El diagrama incluye una fila o registro para cada defecto o anomalía encontrado. La primera columna 902 y la segunda columna 904 proporcionan en forma colectiva la ubicación del defecto en un formato útil para que un equipo de reparación que no tiene acceso a un receptor GPS. En la técnica anterior, sin GPS, la ubicación dentro de la tubería fue reportada como un número de soldaduras de una distancia a partir de la soldadura previa. Por ejemplo, "diez pulgadas pasando la soldadura #503" era útil en la ubicación de un punto de interés a lo largo de la tubería. Un equipo de reparación "recorría la tubería" midiendo la distancia hasta que se encontraba la soldadura #503 y midiendo después a lo largo de la sección de soldadura unas diez pulgadas adicionales. Consecuentemente, las primeras dos columnas del diagrama en la Figura 9 proveen esta información. La primera columna 902 provee el conteo de soldadura circular medida a partir del lanzamiento, y la segunda columna 904 provee la distancia a partir de la última soldadura circular para la característica de interés, por ejemplo, un defecto. Por ejemplo, en la primera filtra mostrada en la Figura 9, una característica de interés se encuentra a 1.1 metro a partir de la soldadura circular 1. En una tercera columna 906, la distancia absoluta entre el defecto y el punto de inserción a lo largo de la tubería 100 está indicada. La distancia absoluta es la distancia medida por el odómetro, no a partir de alguna soldadura circular particular, sino desde el inicio de la tubería es decir, la pinta en la que se insertó el raspador dentro de la tubería. En otras palabras, la tercera columna solamente acumula las lecturas de odómetro a partir del punto de lanzamiento hasta el punto de interés. La cuarta columna 908 identifica la característica de interés. Si un defecto es encontrado durante una operación de campo, el tipo de defecto, así como si el defecto es interno o externo a la tubería, se provee en la cuarta columna, así como comentarios adicionales. Cuando tal información no está disponible, la entrada en la columna 908 está en blanco. En la quinta columna 910, está mapeado el tipo de defecto detectado para un comentario explicativo comprensible para un equipo de reparación. El tipo de defecto permite al equipo de reparación preparar la reparación necesaria. En la sexta columna 912, la magnitud de la salida del sensor magnético detectada en la ubicación de defecto por el sensor de inspección de defecto 312 está indicada. En la séptima columna 912 está indicada la longitud axial longitudinal del defecto, en milímetros. En la octava columna 916, se indica el porcentaje de la sección de tubería que está dañada. En la novena columna 918, la orientación se indica de la ubicación del defecto, en grados y minutos. La orientación está provista en horas y minutos. La sección transversal de la tubería puede ser considerada como un cuadrante de un reloj de pulsera o de pared con las "12 en punto" que representan la parte superior de la sección transversal de la tubería, y las "6 en punto" que representa la parte inferior. La dirección de detección está como se ve en la dirección de flujo a través de la tubería, para distinguir las 3 en punto de las 9 en punto. La orientación del defecto es particularmente necesaria cuando el defecto se encuentra sobre la superficie interna de la tubería, invisible para la inspección visual de la superficie externa. Las columnas restantes de 920-924 del diagrama indican la ubicación del defecto en un sistema de coordenada Norte/Este/Abajo, dando longitud, latitud y profundidad de la ubicación del defecto. La longitud y la latitud son reportadas en grados, minutos y segundos, a menos que un usuario indique un formato de salida alterno. La profundidad está provista en metros, a menos que se indique un formato alterno. Un formato alterno que un usuario puede instruir es a partir de un punto de referencia particular, tal como punto de lanzamiento. Otro formato alterno es para proporcionar la ubicación de cada característica de interés en unidades de distancia, tales como metros al norte, metros al este y metros hacia abajo del punto de lanzamiento. Otros formatos serán fácilmente evidentes a la examinación de la descripción anterior. La descripción anterior y la descripción de la invención son ilustrativas y explicativas solamente de la misma, y varios cambios en los detalles del aparato y construcción ilustrados y el método de operación pueden realizarse sin apartarse del espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un sistema para inspeccionar una tubería para mapear un defecto dentro de la tubería, el sistema comprende: un raspador insertable dentro de la tubería, el raspador que tiene un sensor de propiedad cinemática que genera los datos de sensor de propiedad cinemática y una unidad de inspección de defecto/anomalía que genera los datos de inspección de efecto/anomalía; un registrador magnético en una ubicación conocida externa a, y en estrecha proximidad con la tubería, el registrador magnético que contiene un dispositivo para detectar el paso del raspador a lo largo de la tubería, el registrador magnético que genera los datos de registrados magnético; y un sistema de cómputo configurado para recibir los datos de registrados magnético y los datos de sensor de propiedad cinemática y para combinar los datos de registrados magnético con los datos de propiedad cinemática para derivan la ubicación de los defectos detectados.
2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el sensor cinético comprende una unidad de medición inercial para detectar las aceleraciones del raspador, la unidad de medición inercial que contiene una pluralidad de tripletas de acelerómetro y una pluralidad de giroscopios.
3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el sensor cinético comprende un aparato de odómetro para detectar la distancia desplazada por el raspador.
4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: la unidad de inspección de defecto/anomalía, comprende un sensor magnético para detectar las anomalías de la tubería.
5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: el sistema de cómputo está configurado además para procesar los datos de registrador magnético recibidos y los datos de sensor de propiedad cinemática en un orden cronológico inverso, de manera que ios datos recibidos después de que el raspador pasó por un punto dado a lo largo de la tubería son procesados antes de los datos que se recibieron antes de que el raspador pasara el punto determinado.
6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: el raspador incluye además un primer reloj, de manera que cada dato del sensor de propiedad cinemática está marcado en tiempo; el registrador magnético que incluye además un segundo reloj de manera que el dato de registrador magnético que indica el paso del raspador a lo largo de la tubería está marcado en tiempo, el segundo reloj además estando sincronizado con el primer reloj; el sistema de cómputo está configurado para correlacionar los datos de registrador magnético con los datos de sensor de propiedad cinemática el sistema de cómputo que está configurado además para generar un modelo de error que identifica los errores en el sensor de propiedad cinemática.
7. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque; el sistema de cómputo está configurado además para combinar el modelo de error con los datos de sensor de propiedad cinemática, para generar los datos cinéticos mejorados.
8. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque: el sistema de cómputo está configurado además para combinar los datos de registrador magnético con los datos de sensor de propiedad cinemática recibidos para determinar las condiciones iniciales del sensor de propiedad cinemática.
9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el sistema de cómputo está configurado para procesar datos recibidos en múltiples ocasiones, incluyendo un primer proceso en el que los datos son procesados en un orden cronológico hacia adelante para derivar un primer modelo de error y un primer conjunto de condiciones iniciales, un segundo proceso en el que los datos son procesados en un orden cronológico inverso para derivar un segundo modelo de error y un segundo conjunto de condiciones iniciales, y un tercer proceso en combinación con los modelos de error y conjuntos de condiciones iniciales, para derivar una identificación mejorada de la ubicación de los defectos detectados.
10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los procesos del sistema de cómputo contienen filtros Kalman.
11. Un sistema para inspeccionar una tubería y para mapear un defecto dentro de la tubería, el sistema comprende: un sensor de ubicación fija en proximidad con la tubería, el sensor de ubicación fija para proporcionar la ubicación de referencia en una estructura de coordenada terrestre; un vehículo raspador de tubería que tiene un dispositivo detector de defecto para determinar la ubicación de defectos en la tubería en una segunda estructura de coordenada; un dispositivo cinético montado con el dispositivo sensor de defecto, el dispositivo cinético para medir la relación entre la segunda estructura de coordenada y la estructura de coordenada terrestre; un sistema de cómputo configurado para recibir la ubicación de referencia para recibir la ubicación de defectos en la tubería, y para recibir la relación entre la segunda estructura de coordenada y la estructura de coordenada terrestre, el sistema de cómputo que está configurado además para transformar la ubicación de defectos en la tubería en una estructura de coordenada terrestre con respecto a la ubicación fija utilizando señales a partir de los satélites de colocación global.
12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el sensor de ubicación fija comprende además: un registrador magnético externa a, y en estrecha proximidad con la tubería, el registrador magnético que tiene un receptor de satélite de colocación global para recibir las señales desde los satélites de colocación global de manera que la ubicación del registrador magnético es determinable en una estructura de coordenada terrestre.
13. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además un receptor de referencia y un raspador, en donde: el sensor de ubicación fija incluye el receptor de referencia, el receptor de referencia que tiene un receptor satélite de posición global para proveer la ubicación de referencia en la estructura de coordenada terrestre; el raspador que comprende el dispositivo sensor, el dispositivo sensor que proporciona la ubicación de los defectos en la tubería en una estructura coordenada originada en el raspador; el dispositivo cinético incluye una unidad de medición inercial para medir la relación entre la estructura de coordenada originada en el raspador y una estructura interna. por lo menos, uno del registrador magnético y el sistema de cómputo incluye el dispositivo para definir la relación entre la estructura interna y la estructura de coordenada terrestre.
14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: la estructura de coordenada terrestre es una estructura de coordenada de norte/este/a ajo, el dispositivo para definir la relación entre la estructura inercial y la estructura de coordenada terrestre que incluye un dispositivo para compensar la curvatura de la tierra.
15. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: la unidad de medición inercial es una unidad de medición inercial sujetada montada sobre el raspador, la unidad de medición inercial que contiene una tripleta de acelerometros y una tripleta de giroscopios, la unidad de medición inercial que mide la relación entre la estructura de coordenada originada en el raspador y la estructura interna; el dispositivo para definir la relación entre la estructura inercial y la estructura de coordenada terrestre que incluye un dispositivo para compensar por las curvaturas de la tierra.
16. El sistema de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque: el sistema de cómputo está configurado para proveer la ubicación de defectos en la tubería en una estructura de coordenada terrestre con respecto a la ubicación fija en una estructura de coordenada norte/este/abajo, de manera que cualquier defecto detectado en la tubería puede ubicarse como una distancia al norte de la ubicación de referencia, a una distancia al este de la ubicación de referencia; y a una profundidad debajo de la superficie de la tierra.
17. El sistema de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque comprende además: un aparato de odómetro montado con el dispositivo cinético y el dispositivo sensor, el aparato odómetro para medir la distancia curvilínea general recorrida por el aparato de odómetro, el aparato de odómetro que está configurado además para proveer datos de odómetro para el sistema de cómputo.
18. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además: un aparato de odómetro montado con el dispositivo cinético y el dispositivo de sensor, el aparato de odómetro para medir la distancia curvilínea general recorrida por el aparato de odómetro, el aparato de odómetro que es configurado además para proporcionar datos de odómetro para el sistema de cómputo; y un puerto de datos dentro del sistema de cómputo, el puerto de datos configurado para: recibir datos desde el registrador magnético, el registrador magnético que tiene una ubicación determinable en una estructura de coordenada terrestre; recibir datos desde el aparato de odómetro, los datos de aparato de odómetro que identifican una ubicación en una segunda estructura de coordenada; recibir datos a partir de la unidad de medición ¡nercial, los datos de la unidad de medición ¡nercial que son integrables dos veces para identificar una ubicación en la segunda estructura de coordenada, la unidad de medición ¡nercial que relaciona las estructuras de coordenada segunda y terrestre; un aparato de solución de navegación, configurado para recibir datos de la unidad de medición ¡nercial y para generar una matriz del plano y un vector de velocidad para cada dato de unidad de medición ¡nercial; un filtro dentro del sistema de cómputo, el filtro configurado para asociar un dato de registro o magnético y un dato de odómetro con la matriz del plano y con cada vector de velocidad, el filtro proporciona un modelo de error que corresponde al odómetro y un modelo de error que corresponde a la unidad de medición ¡nercial, un nivelador acoplado al filtro dentro del sistema de cómputo, el nivelador configurado para remover los errores a partir de las matrices del plano, el nivelador que procesa las matrices del plano en una dirección hacia adelante y también procesa las matrices del plano en una dirección inversa; y un transformador dentro del sistema de cómputo, el transformador acoplado para recibir las matrices del plano a partir del nivelador y acoplado además para recibir la ubicación de los defectos, el transformador configurado para transformar la ubicación de los defectos en la tubería en una estructura de coordenada terrestre con respecto a la ubicación fija utilizando señales a partir de los satélites de colocación global.
19. Un raspador para inserción dentro de una tubería que transporta fluido, el raspado comprende: un cuerpo de raspador; un sensor de detección, el sensor configurado para recibir una señal determinable y configurada además para generar datos cuando se determina la señal; un aparato de odómetro, que tiene una rueda giratoriamente montada sobre el cuerpo de raspador, la rueda configurada para ser impulsada contra el interior de la tubería, la rueda que tiene un almenado de dentadura fina, el aparato de odómetro configurado para determinar la señal cuando la rueda está en cualquiera de un primer conjunto de orientaciones predefinidas con respecto al cuerpo de raspador y configurado además para no determinar la señal cuando la rueda está en cualquiera de un segundo conjunto de orientaciones predefinidas con respecto al cuerpo de raspador, de manera que la determinación de la señal es sustancialmente dependiente de la distancia recorrida con relación a la tubería y sustancialmente independiente de la velocidad del raspador con relación a la tubería.
20. El raspador de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende además: un reloj configurado para generar una señal de reloj indicativa del tiempo transcurrido; un ensamblador de exploración configurado para recibir la señal de reloj, el ensamblador de exploración que está configurado además para ser accionado mediante la determinación de la señal de odómetro, el ensamblador de exploración que está configurado además para marcar en tiempo los datos a partir del sensor con una representación del tiempo transcurrido.
21. El raspador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además: un sensor cinético para medir la cinemática del raspador en un primer sistema de coordenada, el sensor cinético que está configurado para proveer datos cinéticos ai ensamblador de exploración para enmarcarse en tiempo.
22. El raspador de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque: el sensor cinético comprende una unidad de medición inercial, el primer sistema de coordenada que es una estructura de referencia inercial.
23. Un método para la inspección de una tubería y para mapear un defecto dentro de la tubería, el método comprende las etapas de: insertar un raspador dentro de la tubería, el raspador que tiene un sensor de propiedad cinético que genera datos de sensor de propiedad cinemática y una unidad de inspección de defecto/anomalía que genera los datos de inspección de defecto/anomalía, de manera que el raspador es transportado junto con el fluido en la tubería; colocar un registrador magnético en una ubicación conocida externa a, y en estrecha proximidad con la tubería, el registrador que contiene un dispositivo para detectar el paso del raspador a lo largo de la tubería, el raspador que genera los datos de registrador magnético; en tanto que el raspador es transportado junto con el fluido en la tubería, grabarlo dentro del raspador los datos del sensor de propiedad cinemática y los datos de inspección de defecto/anomalía; cuando el raspador está dentro de una distancia predeterminada a partir del registrador magnético o tiene una velocidad predeterminada con respecto al registrador magnético, graba los datos de registrador magnético dentro del registrador magnético; recuperar los datos a partir del raspador; descargar los datos del sensor de propiedad cinemática a partir del raspador y los datos de registrador magnético a partir del registrador magnético hacia un sistema de cómputo; combinar los datos de registrador magnético con los datos de sensor de propiedad cinemática para derivar una estimación mejorada de la ubicación del raspador; combinar los datos de inspección de defecto/anomalía con la estimación mejorada de la ubicación del raspador para determinar una estimación mejorada de la ubicación de defectos detectados.
24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque: la etapa de grabar los datos del sensor de propiedad cinemática dentro del raspador incluye además una etapa de detectar las aceleraciones del raspador utilizando una unidad de medición inercial que contiene una tripleta de acelerómetro ortogonal y una tripleta de giroscopio ortogonal.
25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque: la etapa de grabar los datos del sensor de propiedad cinemática dentro del raspador Incluye además una etapa de detectar una distancia recorrida por el raspador utilizando un aparato de odómetro.
26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque: la etapa de grabar los datos de inspección de defecto/anomalía dentro del raspador incluyen una etapa de detectar los aspectos físicos de la tubería utilizando un sensor magnético.
27. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además: procesar os datos de registrador magnético recibidos y los datos de sensor de propiedad cinemática en un orden cronológico inverso, de manera que esos datos recibidos después de que el raspador pasa un punto determinado a lo largo de la tubería son procesados antes de los datos son recibidos antes de que el raspador pase por el punto determinado.
28. Un sistema para inspeccionar una tubería y para mapear un defecto dentro de la tubería, el sistema que comprende: un raspador insertable dentro de la tubería, el raspador que tiene un sensor en tiempo real que genera los datos de sensor en tiempo real durante un cruce de la tubería; un sistema de cómputo configurado para recibir los datos de sensor de tiempo real después de que se completa el cruce de la tubería, el sistema de cómputo configurado para ejecutar un proceso transversal posterior después de que se ha completado el cruce, el proceso transversal posterior para calcular la posición del raspador.
29. El aparato de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque incluye además: un sistema de navegación inercial dentro del raspador, el sistema de navegación inercial para determinar el plano del raspador con respecto al sistema de coordenada inercial durante el cruce, el sistema de navegación inercial para determinar además los componentes de velocidad en un sistema de coordenada terrestre durante el cruce.
30. Un sistema para inspeccionar una tubería y para mapear un defecto dentro de la tubería, el sistema que comprende: un raspador insertable dentro de la tubería, el raspador que tiene un sensor de tiempo real interno que genera datos de sensor en tiempo real durante el cruce de la tubería, los primeros datos de sensor de tiempo real que indican la ubicación de raspador instantánea ; un sensor de tiempo real externo ubicado externo al raspador y a la tubería, el sensor de tiempo real externo configurado para medir los datos que pertenecen al raspador durante el cruce de la tubería; un sistema de cómputo para recibir datos desde el sensor de tiempo real interno y el sensor de tiempo real externo, el sistema de cómputo configurado para combinar los datos a fin de producir datos mejorados.
31. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque: los datos de sensor de tiempo real internos son una IMU; el sensor de tiempo real externo es un registrador magnético; y el sistema de cómputo es un sistema de cómputo de procesamiento posterior.
32. El aparato de conformidad con la reivindicación 30, que comprende además: un segundo sensor de tiempo real externo, los sensores de tiempo real externos que están dentro de un conjunto de sensores de tiempo real externos, de manera que cada uno de los sensores de tiempo real externos utilizan los datos de posición derivada GPS, el sistema de cómputo configurado para permitir que los datos del sensor interno sean corregidos mediante comparación con los datos de sensor externos y configurados además para determinar la posición del raspador entre los sensores externos de acuerdo con el proceso de colocación estimada.