发明创造名称：基于激光测距技术的储罐罐壁变形监测装置
外观设计名称：
决定号：185669
决定日：2019-08-02
委内编号：1F262098
优先权日：
申请（专利）号：201710107354.X
申请日：2017-02-27
复审请求人：中国石油大学（华东）
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：孙晶晶
合议组组长：宋洁
参审员：郭欣悦
国际分类号：G01B11/16
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征中的某部分没有被其他对比文件公开，该最接近的现有技术和其他对比文件也没有给出相应的技术启示，目前也没有证据表明其为本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710107354.X，名称为“基于激光测距技术的储罐罐壁变形监测装置”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国石油大学（华东）。本申请的申请日为2017年02月27日，公开日为2017年06月23日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门于2018年07月24日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定引用了以下对比文件：
1、CN103363918A，公开日为2013年10月23日；
2、CN201811732U，公告日为2011年04月27日。
驳回决定所依据的文本为：申请日2017年02月27日提交的说明书摘要、说明书第1-27段、说明书附图、摘要附图；2018年06月07日提交的权利要求第1-3项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种储罐罐壁变形监测装置，包括：方形有机玻璃管、第一侧板、第二侧板、步进电机、L形支架、齿轮、齿轮、固定板、激光测距模块固定装置、激光测距模块、旋转轴、电路控制板和电源的集成装置；方形有机玻璃管和第一侧板、第二侧板相连接构成外壳，第一侧板、第二侧板的内侧面设有中央盲孔，内设滚动轴承，用于固定旋转轴；步进电机通过L形支架固定在方形有机玻璃管上，步进电机与第一齿轮连接，带动第一齿轮转动；第一齿轮通过齿轮间的啮合带动第二齿轮转动；第二齿轮是半圆形齿轮，旋转轴通过第二齿轮的中央孔，第二齿轮以旋转轴的轴心为中心转动，旋转轴的两端分别固定在第一侧板和第二侧板的中央孔上；第二齿轮的平面与固定板的一面连接，固定板的另一面与激光测距模块固定装置相配合连接，在激光测距模块固定装置中放置三个激光测距模块，当第一齿轮带动第二齿轮转动时，第二齿轮带动激光测距模块转动；其中，激光测距模块固定装置是一个方形盒，方形盒开口的一面的四角上，分别存在一个螺纹孔，用于与固定板的四个沉头孔相对应连接；激光测距模块固定装置开口的对面上有三个圆孔，每一个激光测距模块探头分别对应着一个圆孔，便于发射和接收信号，步进电机通过螺钉连接固定在L形支架上，步进电机与齿轮通过平键联接来传动扭矩，使齿轮转动；齿轮与半齿轮之间通过齿轮啮合相配合，半齿轮相对于齿轮的齿数增加了一倍，半齿轮固定在旋转轴上，旋转轴依次穿过轴套、半齿轮、轴套，两个轴套位于半齿轮的两侧，用于限制半齿轮的轴向运动；半齿轮的平面有上下两个螺纹孔，用于与固定板上的两个螺纹孔相配合连接； 激光测距模块固定装置从预设初始位置向下扫描，逐步产生角位移，激光测距模块固定装置每旋转一个角度，三个激光测距模块分别测量到其自身到储罐罐壁的距离，由电路控制板记录相应角度下对应的位置信息，并通过电路板中的无线传输模块，将记录的数据发送给储罐变形预警系统进行数据储存及处理；当激光到达储罐底部时，激光测距模块旋转的角度超过预设范围，步进电机反向转动，带动激光测距模块反向转动；当激光到达储罐顶端，即激光测距模块回到初始位置时，激光测距模块旋转的角度大于预设范围，一个监测周期结束；方形有机玻璃管是由四面大小相同且互相垂直的板组成的无盖立方体；第一侧板四角分别有一个螺纹孔，用于与方形有机玻璃管连接；第一侧板内面中央有一个盲孔，用于安装滚动轴承，滚动轴承的内孔与旋转轴相配合；第一侧板中的滚动轴承和第二侧板中的滚动轴承都与旋转轴配合，固定旋转轴的位置，第一侧板和第二侧板的大小、形状、结构均相同；方形有机玻璃管两端面的四个角上分别都有一个螺纹孔，两端面分别与第一侧板、第二侧板上的四个螺纹孔通过螺丝相配合连接；方形有机玻璃管的一个板的内壁上固定电路控制板和电源的集成装置，与该板相垂直的一个板上设有四个螺纹孔，用于与L形支架的四个螺纹孔相配合连接，将L形支架固定于方形有机玻璃管上。
2. 根据权利要求1所述的储罐罐壁变形监测装置，其特征在于，L形支架有两个垂直的平面；其中一面有四个通孔，通过4个螺栓将L形支架与方形有机玻璃外壳相连接；另一个面上中间有一圆孔，圆孔周围均匀分布四个通孔，用以固定步进电机。
3. 根据权利要求2所述的储罐罐壁变形监测装置，其特征在于，固定板的内侧面的中央位置上下有两个螺纹孔，用于与齿轮相配合连接；固定板的外侧面上有四个沉头孔，用以与激光测距模块固定装置上的四个螺纹孔相配合。”
驳回决定指出：（1）独立权利要求1请求保护一种基于激光测距技术的储罐罐壁变形监测装置，对比文件1公开了一种海底隧道变形监测装置，权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：还包括方形有机玻璃管、第二侧板、L形支架，方形有机玻璃管和第一侧板、第二侧板相连接构成外壳，步进电机通过L形支架固定在方形有机玻璃管上，第二齿轮是半圆形齿轮，第二齿轮的平面与固定板的一面连接，在激光测距模块固定装置中放置三个激光测距模块；以及方形有机玻璃管的结构和构成及连接关系；步进电机、齿轮等的连接关系；激光测距模块固定装置的具体结构和连接关系。对比文件2公开了一种激光测距仪，其包括扇形齿轮5，扇形齿轮5通过反光板转轴7带动扇形反光板6同步转动。对于本领域的技术人员而言，在对比文件1和2的基础上，关于监测装置封装的其他区别技术特征、特别是关于激光测距模块固定装置的具体结构是本领域的常规技术手段；关于方形有机玻璃管的结构和构成及连接关系和步进电机、齿轮等的连接关系也是本领域的常规技术手段；关于激光测距模块的个数是本领域的常规技术手段和选择，可以根据需要布置个数。在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段，得出该权利要求1的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，权利要求1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。（2）从属权利要求2-3的附加技术特征是本领域的常规技术手段，因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，从属权利要求2-3也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月08日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的全文替换页，该权利要求书与驳回决定所针对的权利要求书的内容相同。复审请求人认为：（1）本申请请求保护的是一种基于激光测距技术的储罐罐壁变形监测装置，而对比文件1公开的是一种海底隧道变形监测装置，对比文件2公开的是一种激光测距仪，本申请与对比文件1、对比文件2的技术应用领域本质不同，其结构要求也不同。（2）对比文件1公开海底隧道变形监测装置记录的是初始距离和后期距离信息，而本申请的储罐罐壁变形监测装置是通过扫描的方式记录角度和距离；对比文件1公开的海底隧道变形监测装置有两个电机，用于改变激光测距仪的位置，而本申请的储罐罐壁变形监测装置有一个电机，电机通过齿轮带动三个激光测距模块旋转，从预设初始位置向下扫描，当激光到达储罐底部时反向转动向上扫描回到初始位置，完成对储罐罐壁的扫描，两者采用的机械结构不同，所实现功能不同。（3）对比文件2的工作原理是电机转动，通过齿轮传动来旋转反光板，通过活动反光板切换两光路，而激光器是固定不动的，激光测距仪增加电机和反光板的设计目的是为了消除电信号的不确定性；本申请中电机通过齿轮带动三个激光测距模块旋转，激光测距模块不是固定的，设计目的是扫描储罐罐壁的变形量。因此，权利要求1具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年10月22日依法受理了该复审请求，并将其转送至专利实质审查部门进行前置审查。
专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
本案合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在2018年10月08日提出复审请求时提交了权利要求书的全文替换页，该权利要求书与驳回决定所针对的权利要求书相同，经审查，修改符合专利法第33条的规定。因此，本复审请求审查决定针对的文本为：申请日2017年02月27日提交的说明书摘要、说明书第1-27段、说明书附图、摘要附图；2018年10月08日提交的权利要求第1-3项。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征中的某部分没有被其他对比文件公开，该最接近的现有技术和其他对比文件也没有给出相应的技术启示，目前也没有证据表明其为本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
1. 权利要求1请求保护一种储罐罐壁变形监测装置。对比文件1公开了一种海底隧道变形监测装置，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0018]-[0030]段，图1-2）：
监测装置包括电机二4、驱动齿轮6（相当于第一齿轮）、转动齿轮7（相当于第二齿轮）、固定板12、激光测距仪13（相当于激光测距模块）、连接轴8（相当于旋转轴）、PLC可编程控制器9（相当于电路控制板）；电机二4通过驱动轴5与驱动齿轮6连接，带动驱动齿轮6转动，驱动齿轮6通过齿轮间的啮合带动转动齿轮7转动，连接轴8通过转动齿轮7的中央孔，连接轴8一端固定在固定板12的一面上，另一端固定有轴承，轴承则设置在转动板3上的圆环形定位槽3a中；固定板12的另一面与激光测距仪13相配合连接；当驱动齿轮6带动转动齿轮7转动时，转动齿轮7带动激光测距仪13以电机二4的输出轴为中心作圆周运动；电机二4的输出轴转动带动驱动轴5转动，驱动轴5再带动驱动齿轮6转动；驱动齿轮6与转动齿轮7之间通过齿轮啮合相配合，转动齿轮7固定在连接轴8上；激光测距仪13测量出相对激光测距仪13所在隧道侧面的另一隧道侧面和激光测距仪13之间的初始距离值，随后一直监测其与该另一隧道侧面的距离值，测量过程中，转动齿轮7通过连接轴8带动激光测距仪13以电机二4的输出轴为中心作圆周运动（由此可知，激光测距仪从预设初始位置扫描，逐步产生角位移，每旋转一个角度，激光测距仪测量其自身到目标处的距离）；激光测距仪13将信息传递给PLC可编程控制器9，PLC可编程控制器9具有用于连接计算机的输出端口，从而再将信息传递给计算机，监控员通过计算机就能得知所测得的距离值，并将该距离值与初始距离值进行比较，从而判断海底隧道的侧壁是否出现变形现象（由此可知，由PLC可编程控制器记录测得的位置信息，并通过PLC可编程控制器的传输模块将记录的数据发送给计算机）。
该权利要求相对于对比文件1的区别在于：
（1）用于监测储罐罐壁的变形，即：激光测距模块测量的是自身到储罐罐壁的距离。
（2）采用步进电机、电路控制板和电源的集成装置；监测装置还包括方形有机玻璃管、第一侧板、第二侧板、L形支架；方形有机玻璃管和第一侧板、第二侧板相连接构成外壳，方形有机玻璃管是由四面大小相同且互相垂直的板组成的无盖立方体，第一侧板四角分别有一个螺纹孔，用于与方形有机玻璃管连接，第一侧板和第二侧板的大小、形状、结构均相同，方形有机玻璃管两端面的四个角上分别都有一个螺纹孔，两端面分别与第一侧板、第二侧板上的四个螺纹孔通过螺丝相配合连接；步进电机通过L形支架固定在方形有机玻璃管上，步进电机通过螺钉连接固定在L形支架上；方形有机玻璃管的一个板的内壁上固定电路控制板和电源的集成装置，与该板相垂直的一个板上设有四个螺纹孔，用于与L形支架的四个螺纹孔相配合连接，将L形支架固定于方形有机玻璃管上；步进电机与齿轮通过平键联接来传动扭矩；监测装置还包括激光测距模块固定装置，在激光测距模块固定装置中放置三个激光测距模块，激光测距模块固定装置是一个方形盒，方形盒开口的一面的四角上，分别存在一个螺纹孔，用于与固定板的四个沉头孔相对应连接，激光测距模块固定装置开口的对面上有三个圆孔，每一个激光测距模块探头分别对应着一个圆孔，便于发射和接收信号；旋转轴依次穿过轴套、第二齿轮、轴套，两个轴套位于第二齿轮的两侧，用于限制第二齿轮的轴向运动；测量时，激光测距模块固定装置从预设初始位置向下扫描，激光测距模块固定装置每旋转一个角度，三个激光测距模块进行分别测量；电路控制板记录相应角度下对应的位置信息，并通过电路板中的无线传输模块，将记录的数据发送给储罐变形预警系统进行数据储存及处理；当激光到达储罐底部时，激光测距模块旋转的角度超过预设范围，步进电机反向转动，带动激光测距模块反向转动，当激光到达储罐顶端，即激光测距模块回到初始位置时，激光测距模块旋转的角度大于预设范围，一个监测周期结束。
（3）第一侧板、第二侧板的内侧面设有中央盲孔，内设滚动轴承，用于固定旋转轴，第一侧板内面中央有一个盲孔，用于安装滚动轴承，滚动轴承的内孔与旋转轴相配合，第一侧板中的滚动轴承和第二侧板中的滚动轴承都与旋转轴配合，固定旋转轴的位置，旋转轴的两端分别固定在第一侧板和第二侧板的中央孔上；第二齿轮是半圆形齿轮，第二齿轮以旋转轴的轴心为中心转动，第二齿轮的平面与固定板的一面连接，固定板的另一面与激光测距模块固定装置相配合连接，半齿轮相对于齿轮的齿数增加了一倍，半齿轮的平面有上下两个螺纹孔，用于与固定板上的两个螺纹孔相配合连接。
对于区别技术特征（1），储罐作为一种常见的石油存储器具，为保障安全，常需监测其罐壁是否变形，而利用激光测距仪器测量储油罐的凸凹、倾斜度等是本领域的公知常识，具体参见文献“《测量数据处理程序设计》，李建章，第127页，国防工业出版社，2012年03月”记载的以下内容：利用激光测距仪器测量储油罐的局部凸凹、倾斜度等情况。本领域技术人员据此容易想到可以将对比文件1所公开的基于激光测距技术的变形监测装置用于储罐罐壁变形的监测。
对于区别技术特征（2），根据实际应用需求，采用步进电机、将电源与PLC可编程控制器集成（即“电路控制板和电源的集成装置”），均为本领域的常规选择；为监测装置设置外壳以增强防护性，这是本领域的常规技术手段，基于此，由方形有机玻璃管（即“由四面大小相同且互相垂直的板组成的无盖立方体”）和相同两侧板（即“大小、形状、结构均相同”的第一侧板和第二侧板）相连接来构成外壳，这是本领域的常规结构设计，此时，适应性地在玻璃管相互垂直的两个板上分别固定步进电机和集成装置、并具体采用L形支架来实现步进电机的固定，这是本领域的常规装配方式，至于两侧板与玻璃管之间的连接形式、L形支架与步进电机及玻璃管之间的连接形式则均为本领域的常规技术手段；对比文件1中电机二通过驱动轴与驱动齿轮连接（参见说明书第[0022]段，图1），然而，平键联接也是本领域常见的传动方式，根据实际应用需求，将上述连接方式调整为“通过平键联接来传动扭矩”是本领域简单的设计变形；根据实际检测需求，选用合适数量的激光测距模块（比如：三个，即：利用三个激光测距模块分别进行测量）是本领域的常规选择，此时，进一步采用一方形盒（即“激光测距模块固定装置”）来容纳前述激光测距模块，并适应性地在与固定板相对的面上设置与激光探头一一对应的圆孔以发射和接收信号，这是本领域的常规结构设计，至于该方形盒与固定板的连接形式则为本领域的常规技术手段；对比文件1中转动齿轮的中部穿设并固定有连接轴，基于此，在转动齿轮的前后两侧分别设置轴套以实现上述固定，从而限制转动齿轮的轴向运动，这是本领域的常规设计；在测量时，根据目标检测区域（比如：储罐顶部至底部的区域），将扫描的预设初始位置设为储罐顶部、通过向下扫描令激光到达储罐底部，并根据储罐顶部和底部位置为旋转角度设置预设范围，从而控制电机的反转和停止（即“当激光到达储罐底部时，激光测距模块旋转的角度超过预设范围，步进电机反向转动，带动激光测距模块反向转动，当激光到达储罐顶端，即激光测距模块回到初始位置时，激光测距模块旋转的角度大于预设范围，一个监测周期结束”），这是本领域技术人员所容易想到的检测方式；根据实际检测需求，在记录位置信息的同时记录下相应的角度信息，以便于后续数据分析，这是本领域的常规选择，此外，采用无线传输模块作为PLC可编程控制器的输出端口、在计算机中采用储罐变形预警系统进行数据储存及处理，这些均为本领域的常规技术手段。
对于区别技术特征（3），关于旋转轴，对比文件1公开了（参见说明书第[0022]-[0023]、[0028]段，图1-2）：连接轴8一端固定在固定板12的一面上，另一端固定有轴承，轴承则设置在转动板3上的圆环形定位槽3a中，驱动齿轮6带动转动齿轮7以电机二4的输出轴为中心作圆周运动，连接轴8和激光测距仪13也随着作圆周运动，这样激光测距仪13可以用来检测不同的位置。关于半圆形齿轮，对比文件2公开了一种激光测距仪，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0002]-[0003]、[0011]-[0040]段，图1-9）：其包括扇形齿轮5，扇形齿轮5与圆柱齿轮4相啮合，圆柱齿轮4安装在微型电机3的输出轴上，扇形齿轮5安装在反光板转轴7的轴端，反光板转轴7安装在活动反光板6的根部，扇形齿轮5通过反光板转轴7带动扇形反光板6同步转动，利用活动反光板6的旋转来切换光路，从而消除电信号的不确定性。
驳回决定及前置意见中指出：关于旋转轴，对比文件1公开了：转动齿轮7以连接轴8的轴心为中心转动，连接轴8的两端分别固定在转动板3和固定板12的中央孔上；关于半圆形齿轮，对比文件2给出了关于包含激光器和半圆形齿轮等及它们的连接关系的技术启示，在对比文件1的基础上结合对比文件2得出该权利要求的技术方案对本领域技术人员来讲是显而易见的。
对此，合议组认为：对比文件1中连接轴一端固定在固定板上，另一端并未固定在转动板上，而是通过轴承设置在转动板上的圆环形定位槽中，基于该结构，在驱动齿轮的带动下，转动齿轮并不能以连接轴的轴心为中心转动，而是以电机二的输出轴为中心作圆周运动。对比文件2公开的是激光测距仪的内部结构，其设置扇形齿轮的目的并不是为了带动激光测距模块旋转，而是为了带动激光测距仪内部的活动反光板旋转，从而通过切换光路来消除电信号的不确定性，而本申请采用半圆形齿轮则是为了带动激光测距模块转动以实现不同位置处的测量，由此可知，两者的作用不同，对比文件2并未给出将上述扇形齿轮相关结构用于对比文件1中以带动激光测距模块转动的技术启示。基于该区别，本申请将旋转轴的两端均固定，半圆形齿轮以旋转轴的轴心为中心转动，从而带动固定在半圆形齿轮平面上的激光测距模块转动，实现激光的上下扫描，而对比文件1中连接轴一端固定，另一端设于环形滑槽中，转动齿轮以电机输出轴为中心作圆周运动，在连接轴的带动下，激光测距仪也随之进行圆周运动，实现的是圆周形式的激光扫描，由此可知，对比文件1与本申请的旋转结构不同，从而导致两者的扫描路径也不同，在监测储罐的顶端至底端（参见区别技术特征2中的“当激光到达储罐底部时，激光测距模块旋转的角度超过预设范围，步进电机反向转动，带动激光测距模块反向转动，当激光到达储罐顶端，即激光测距模块回到初始位置时，激光测距模块旋转的角度大于预设范围，一个监测周期结束”）时，本申请的上下扫描方式显然更为适用。
综上，对比文件1和2都没有公开上述区别技术特征（3），也没有给出相应的技术启示，目前也没有证据表明其为本领域的公知常识，对比文件1中连接轴一端固定，另一端设于环形滑槽中，从而带动激光测距仪进行圆周形式的激光扫描，其技术构思的核心就在于利用上述圆周运动来实现不同位置的检测（参见说明书第[0028]段），若将连接轴调整为两端固定设置，则该连接轴仅能进行自转运动，不能实现上述圆周运动，因此，本领域技术人员在对比文件1的教导下不容易想到将连接轴设于环形滑槽中的一端调整为固定设置，并在此基础上将连接轴上的转动齿轮调整为半圆形齿轮，从而带动固定在半圆形齿轮平面上的激光测距模块进行上下形式的激光扫描。且该区别技术特征为权利要求1请求保护的技术方案带来了如下有益效果：提供一种适用于监测储罐顶端至底端的激光扫描方式。因此，权利要求1所要求保护的技术方案相对于现有证据具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2. 在权利要求1具备创造性的基础上，直接或间接引用权利要求1的从属权利要求2-3也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于以上事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年07月24日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局专利实质审查部门以本复审请求审查决定针对的文本为基础继续进行审批程序。
复审请求人对本决定不服的，可以根据专利法第41条第2款的规定，自收到本复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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