发明创造名称：油气管道红外热波成像检测系统与方法
外观设计名称：
决定号：188675
决定日：2019-08-30
委内编号：1F265242
优先权日：
申请（专利）号：201610190023.2
申请日：2016-03-30
复审请求人：哈尔滨工业大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：范伟
合议组组长：周永恒
参审员：淡美俊
国际分类号：G01N25/72,F17D5/02,G08C17/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术公开的技术方案之间具有区别技术特征，但该区别技术特征属于本领域的惯用技术手段，则该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610190023.2，名称为“油气管道红外热波成像检测系统与方法”的发明专利申请。申请人为哈尔滨工业大学。本申请的申请日为2016年03月30日，公开日为2016年07月13日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门以本申请权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由,于2018年08月15日驳回了本申请。驳回所针对的文本为：申请日2016年03月30日提交的权利要求第1-3项、说明书第1-3页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图。
驳回中引用了如下对比文件：
对比文件1：红外相位法无损检测技术及应用研究，汪子君，《哈尔滨工业大学2009年博士》，2011年第4期，公开日为2013年03月20日；
对比文件2：CN103051871A，公开日为2013年04月17日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种油气管道红外热波成像检测系统，其特征在于所述系统由遥控车、360°旋转平台、红外相机、热源系统、数据采集卡、供电电源、计算机、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块构成，其中：
所述遥控车上挂载供电电源、数据采集卡、红外相机、热源系统、360°旋转平台、车载无线发射/接收模块，红外相机和热源系统固定在360°旋转平台上；
所述供电电源为数据采集卡、红外相机、热源系统、遥控车、360°旋转平台和车载无线发射/接收模块提供工作电源；
所述计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令控制遥控车移动至管道内部的某一具体位置并控制360°旋转平台旋转至某一具体角度；同时，计算机通过无线发射/接收模块发送采集指令，数据采集卡通过车载无线发射/接收模块接收该采集指令，数据采集卡根据采集指令产生激励信号，从而实现对热源系统及红外相机的同步触发，在热源系统对被测管道内壁的主动式热激励的同时用红外相机对热图像序列进行同步采集；
所述红外相机将采集的图像序列反馈至计算机，计算机将采集到的图像序列进行后续图像处理进而对缺陷类型及位置进行诊断与识别。
2. 根据权利要求1所述的油气管道红外热波成像检测系统，其特征在于所述车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块的结构相同，且都设置有天线。
3. 一种油气管道红外热波成像检测方法，其特征在于所述方法步骤如下：
步骤1、确定要测量的油气运输管道；
步骤2、开启遥控车、360°旋转平台、红外相机、热源系统、数据采集卡、供电电源、计算机、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；
步骤3、计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；
步骤4、使用红外相机进行成像；
步骤5、计算机通过外部无线发射/接收模块控制数据采集卡实现热源系统与红外相机的同步触发，在热源系统对管道内壁的主动式热激励的同时用红外相机对热图像序列进行同步采集；
步骤6、计算机将采集到的图像序列进行后续处理实现对缺陷类型及位置的诊断与识别；
步骤7、操控遥控车及360°旋转平台至另一检测位置；
步骤8、重复步骤4—步骤6，完成对管道内表面的全方位检测过程。”
驳回决定的具体理由是：1.权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1相比，其区别在于：待测对象为油气运输管道；系统还包括遥控车、360°旋转平台、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；计算机通过外部无线发射/接收模块控制热源系统与红外相机以及热图像序列同步采集；操控遥控车及360°旋转平台至其余检测位置。对比文件2公开了区别技术特征中“车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控”。而其他区别是本领域的公知常识。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域惯用技术手段得到权利要求1所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2.权利要求2的附加技术特征为本领域的常用技术手段。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也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3.权利要求3所要求保护的技术方案与对比文件1相比，其区别在于：待测对象为油气运输管道；系统还包括遥控车、360°旋转平台、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；计算机通过外部无线发射/接收模块控制热源系统与红外相机以及热图像序列同步采集；操控遥控车及360°旋转平台至其余检测位置。对比文件2公开了区别技术特征中“车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控”。而其他区别是本领域的公知常识。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域惯用技术手段得到权利要求3所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年11月06日向国家知识产权局提出了复审请求，未提交修改文件。复审请求人认为：1、独立权利要求1相对于对比文件1具有区别技术特征。基于区别技术特征，本申请实际解决的问题是提供一种油气管道红外热波成像检测系统，利用该系统对材料进行检测，完全非接触、无操作、效率高且保证了工作人员的安全。关于上述区别技术特征，本申请通过遥控车和360°旋转平台来实现对油气管道全方位的缺陷检测，遥控车集成有供电电源、数据采集卡、红外相机等设备，同时安装有图像发射模块，进而可将红外相机采集到的图像传递到控制端，本申请中，遥控车实现了完全的在线检测，其中360°旋转平台扩大了红外相机检测范围。2、独立权利要求3相对于对比文件1具有区别技术特征。基于区别技术特征本申请实际解决的问题是提供一种油气管道红外热波成像检测方法，可对管道内表面进行主动式激励，分辨率高，能高效准确地实现管道的缺陷检测，保证输油、输气管道的正常运输。油气输送管道在制造过程中可能存在焊接与母材缺陷，且在长距离运输过程中管道外部的环境介质与管道内部输送的介质都会对管道本身造成不同程度的腐蚀，管道在带压运行时可能会造成管道破裂，进而造成巨大的经济损失及严重的环境污染。为了能够及时发现运输管道的内部缺陷，保证输油、输气管道的正常运输，本申请以油气运输管道为待测对象，油气管道空间狭小，无法靠人工检测完成，同时传统的光学检测方法，存在无法检测焊接缺陷等弊端。遥控车的使用更加适用于油气管道内部的实时检测，方便了使用者高效便捷的检测，同时将遥控车与红外检测系统相连，可以发挥红外热波无损检测的优势。3、本申请独立权利要求1和独立权利要求3的技术方案相对于对比文件1和对比文件2的有益效果是：“本申请采用石油管道红外热波检测系统，只要在远处操控遥控车和旋转平台即可实现缺陷类型及位置的诊断与识别，对材料完全非接触、无损伤、效率高且保证了工作人员的安全；本申请采用车载热源系统及红外成像相机，可对管道内表面进行主动式激励，分辨率高，能高效准确地实现管道的缺陷检测，保证输油、输气管道的正常运输；本申请采用360°旋转平台，可对管道内壁实现全方位无死角检测”。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月15日依法受理了该复审请求，并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原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。
合议组于2019年 07月11日向复审请求人发出复审通知书，指出：1.权利要求1与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征在于：（1）该检测系统用于油气管道的检测；（2）该检测系统还包括遥控车、3600旋转平台、数据采集、供电电源、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块构成；遥控车上挂载供电电源、数据采集卡、红外相机、热源系统、3600旋转平台、车载无线发射/接收模块，红外相机和热源系统固定在3600旋转平台上；供电电源还为数据采集卡、遥控车、3600旋转平台、车载无线发射/接收模块提供工作电源；计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令控制遥控车移动至管道内部的某一具体位置并控制3600旋转平台旋转至一具体角度；（3）同时，计算机通过无线发射/接收模块发送采集指令，数据采集卡通过车载无线发射/接收模块接收该采集指令，数据采集卡根据采集指令产生激励信号。然而，上述区别技术特征（1）、（2）、（3）是本领域惯用技术手段。所以，在对比文件1的基础上结合本领域的惯用技术手段，得出该权利要求的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2. 权利要求2的附加技术特征为本领域的常用技术手段。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也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3. 权利要求3的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）该成像检测方法用于油气管道检测；步骤1、确定要测量的油气运输管道；（2）步骤2、开启遥控车、360°旋转平台、数据采集卡、供电电源、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；步骤3、计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；步骤5、计算机通过外部无线发射/接收模块控制数据采集卡实现热源系统与红外相机的同步触发，在热源系统对管道内壁的主动式热激励；步骤7、操控遥控车及360°旋转平台至另一检测位置；步骤8、重复步骤4-步骤6，完成对管道内表面的全方位检测过程。然而，上述区别技术特征（1）、（2）是本领域惯用技术手段。所以，在对比文件1的基础上结合本领域的惯用技术手段，得出该权利要求的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求3不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年08月15日提交了意见陈述书，并提交了经过修改后的权利要求书替换页，具体修改涉及：在权利要求1中增加“所述车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块的结构相同，且都设置有天线。利用上述装置进行检测的方法具体步骤为：
步骤1、确定要测量的油气运输管道；
步骤2、开启遥控车、360°旋转平台、红外相机、热源系统、数据采集卡、供电电源、计算机、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；
步骤3、计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；
步骤4、使用红外相机进行成像；
步骤5、计算机通过外部无线发射/接收模块控制数据采集卡实现热源系统与红外相机的同步触发，在热源系统对管道内壁的主动式热激励的同时用红外相机对热图像序列进行同步采集；
步骤6、计算机将采集到的图像序列进行后续处理实现对缺陷类型及位置的诊断与识别；
步骤7、操控遥控车及360°旋转平台至另一检测位置；
步骤8、重复步骤4—步骤6，完成对管道内表面的全方位检测过程。”删除权利要求2-3。
修改后的权利要求书如下：
“1. 一种油气管道红外热波成像检测系统，其特征在于所述系统由遥控车、360°旋转平台、红外相机、热源系统、数据采集卡、供电电源、计算机、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块构成，其中：
所述遥控车上挂载供电电源、数据采集卡、红外相机、热源系统、360°旋转平台、车载无线发射/接收模块，红外相机和热源系统固定在360°旋转平台上；
所述供电电源为数据采集卡、红外相机、热源系统、遥控车、360°旋转平台和车载无线发射/接收模块提供工作电源；
所述计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令控制遥控车移动至管道内部的某一具体位置并控制360°旋转平台旋转至某一具体角度；同时，计算机通过外部无线发射/接收模块发送采集指令，数据采集卡通过车载无线发射/接收模块接收该采集指令，数据采集卡根据采集指令产生激励信号，从而实现对热源系统及红外相机的同步触发，在热源系统对被测管道内壁的主动式热激励的同时用红外相机对热图像序列进行同步采集；
所述红外相机将采集的图像序列反馈至计算机，计算机将采集到的图像序列进行后续图像处理进而对缺陷类型及位置进行诊断与识别；
所述车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块的结构相同，且都设置有天线；
利用上述装置进行检测的方法具体步骤为：
步骤1、确定要测量的油气运输管道；
步骤2、开启遥控车、360°旋转平台、红外相机、热源系统、数据采集卡、供电电源、计算机、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块；
步骤3、计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令操控遥控车及360°旋转平台至相应的检测位置；
步骤4、使用红外相机进行成像；
步骤5、计算机通过外部无线发射/接收模块控制数据采集卡实现热源系统与红外相机的同步触发，在热源系统对管道内壁的主动式热激励的同时用红外相机对热图像序列进行同步采集；
步骤6、计算机将采集到的图像序列进行后续处理实现对缺陷类型及位置的诊断与识别；
步骤7、操控遥控车及360°旋转平台至另一检测位置；
步骤8、重复步骤4—步骤6，完成对管道内表面的全方位检测过程。”
复审请求人在意见陈述中陈述了修改后的权利要求1具备专利法第22条第3款所规定的创造性的理由。
在上述程序的基础上，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）审查文本的决定
复审请求人在答复复审通知书时修改了申请文件。本复审请求审查决定所针对的文本为：2019年08月15日提交的权利要求第1项，申请日2016年03月30日提交的说明书第1-3页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图。
（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。
如果权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术公开的技术方案之间具有区别技术特征，但该区别技术特征属于本领域的惯用技术手段，则该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
1.权利要求1请求保护一种油气管道红外热波成像检测系统，对比文件1公开了一种红外热波成像检测系统，该检测系统包括（参见说明书第38页第1段至第78页第2段）红外热像仪，用于呈现可见图像（相当于本申请的红外相机），用于热源的红外灯泡（相当于本申请的热源系统），计算机；供电电源为红外热像仪、红外灯泡提供工作电源；检测系统的函数信号发生器根据实验要求产生设定的激励信号，该激励信号最后驱动红外灯泡对被测物体加热，同时将同频同相信号输入数字锁相，数字锁相提取红外热像仪采集的图像中该幅值和相位的信息，即通过激励信号实现红外灯泡及红外热像仪的同步触发；最后将结果以图像形式进行显示并处理，即在红外灯泡对被测物体的主动式热激励的同时用红外热像仪对热图像序列进行同步采集；红外热像仪将采集的图像序列反馈至计算机，计算机将采集到的图像序列进行后续图像处理进而对缺陷类型及位置进行诊断与识别。对于该红外热波成像检测系统，对比文件1还公开了进行检测的方法具体步骤为：开启红外热像仪（相当于本申请的红外相机）、红外灯泡（相当于本申请的热源系统）、计算机；之后使用红外像仪进行成像；检测系统的函数信号发生器根据实验要求产生设定的激励信号，该激励信号最后驱动红外灯泡对被测物体加热，同时将同频同相信号输入数字锁相，数字锁相提取红外热像仪采集的图像中该幅值和相位的信息，即通过激励信号实现红外灯泡及红外热像仪的同步触发；在红外灯泡对试件主动式热激励的同时用红外热对热图像序列进行同步采集；之后红外热像仪将采集的图像序列反馈至计算机，计算机将采集到的图像序列进行后续图像处理进而对缺陷类型及位置进行诊断与识别。
由此可见，权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）该检测系统用于油气管道的检测；检测方法步骤1、确定要测量的油气运输管道；（2）该检测系统还包括遥控车、3600旋转平台、数据采集、供电电源、车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块构成；检测时步骤2、开启上述各部件和模块；遥控车上挂载供电电源、数据采集卡、红外相机、热源系统、3600旋转平台、车载无线发射/接收模块，红外相机和热源系统固定在3600旋转平台上；供电电源还为数据采集卡、遥控车、3600旋转平台、车载无线发射/接收模块提供工作电源；检测时步骤3、计算机通过外部无线发射/接收模块发送位置指令控制遥控车移动至管道内部的某一具体位置并控制3600旋转平台旋转至一具体角度；车载无线发射/接收模块和外部无线发射/接收模块的结构相同，且都设置有天线；（3）同时，计算机通过无线发射/接收模块发送采集指令，数据采集卡通过车载无线发射/接收模块接收该采集指令，数据采集卡根据采集指令产生激励信号，检测时步骤5、计算机通过该外部无线发射/接收模块控制数据采集卡实现热源系统与红外相机的同步触发，在热源系统对管道内壁的主动式热激励；（4）步骤7、操控遥控车及360°旋转平台至另一检测位置；步骤8、重复步骤4-步骤6，完成对管道内表面的全方位检测过程。
然而，对于区别技术特征（1），对比文件1已经公开了红外热波成像检测系统可以用于石化领域，可检测金属、非金属材料内部缺陷（参见说明书第1页第4段）；而石化领域的金属、非金属材料缺陷检测往往集中于油气管道缺陷，因此将对比文件1公开的该检测系统用于油气管道中是本领域的常规选择；而在检测前确定要检测的对象是本领域的常规做法；对于区别技术特征（2），其中使用的“遥控车、3600旋转平台、车载无线发射/接收模块、外部无线发射/接收模块、供电电源、数据采集卡”这些都是管道内部对管道壁检测所使用的常规部件；在用于通信的车载和外部无线发射/接收模块设置天线是本领域的常规作法；区别技术特征（2）中所限定的上述常规部件的工作方式都是为了实现更全面检测管道内壁而做出的常规作法，这些检测方式在本领域中已经有广泛的应用。对比文件1中公开有红外热波成像检测系统，采用区别技术特征（2）的技术手段改进成适合于油气管道的检测，这并不需要付出创造性的劳动；对于区别技术特征（3），记载了指令通过“无线发射/接收模块”发送或接收，然而该通信方式是本领域常规的数据通信方式；此外，对比文件1已经公开有检测的同步使用“激励信号”，本领域技术人员在此基础上选择“激励信号”的产生方式时，也是容易想到使用数据采集卡根据采集指令产生激励信号，这是本领域的常规作法。对于区别技术特征（4），区别技术特征（4）所限定的检测的工作流程步骤是为了实现更全面检测管道内壁而做的常规作法，这些在本领域中已经有广泛的应用；
所以，在对比文件1基础上结合本领域的常用技术手段，得出该权利要求的技术方案，对本技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此该权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：
1.本申请中遥控车实现了完全的在线检测，其中3600旋转平台扩大了红外相机检测范围。对比文件1虽然公开了装置用于石化领域，但是本申请是将系统具体设置在油气管道内部进行检测的，这一点对比文件1中并未提及。
2.油气输送管道存在焊接与母材缺陷，内部输送的介质会对管道本身造成腐蚀，管道在带压运行时会造成管道破裂。本申请以油气运输管道为待测对象，油气管道空间狭小，无法靠人工检测完成，同时传统的光学检测方法在无法检测焊接缺陷等弊端。遥控车的使用更加适用于油气管道内部的实时检测，方便了使用者高效便捷的检测，同时将遥控车与红外检测系统相连，可以发挥红外热波无损检测的优势。
3.本申请采用石油管道红外热波检测系统，只要在远处操控遥控车和旋转平台即可实现缺陷类型及位置的诊断与识别，对材料完全非接触、无损伤、效率高且保证了工作人员的安全；本申请采用车载热源系统及红外成像相机，可对管道内表面进行主动式激励，分辨率高，能高效准确地实现管道的缺陷检测，保证输油、输气管道的正常运输；采用360°旋转平台，可对管道内壁实现全方位无死角检测。
合议组经查认为：
1. 对比文件1已经公开了红外热波成像检测系统可以用于石化领域，可检测金属、非金属材料内部缺陷（参见说明书第1页第4段）。在此情况下本领域技术人员是容易想到将红外热波成像检测系统用于油气管道检测这一石化领域常见金属材料内部缺陷检测领域中去的。
2. 对于遥控车的使用，在本申请技术方案中利用了“遥控车”便于在狭窄空间中行走和控制，这是本领域技术人员公知的基本知识，其达到的技术效果：对管道内可能存在的内部缺陷扫查方便也是本领域技术人员能够预料到的技术效果。即本申请中利用“遥控车”作为红外热波检测系统的移动载体利用本领域公知的移动装备进行的常规检测。虽然对比文件1的技术方案没有公开“遥控车”，但对于本领域技术人员而言，在面对石化领域金属缺陷检测时，想到利用“遥控车”以方便控制在石化管道中扫查，这是容易想到和做到的。
3. 对比文件1公开了红外热波检测系统，其公开的技术方案可对待测表面进行主动式激励，分辨率高，能高效准确地实现缺陷检测。而对于管道内缺陷这一特殊条件下的检测，无论是使用360°旋转平台还是可操纵的遥控车，这些都是利用管道这一特殊检测环境的适应性改进。使用的上述部件都是本领域中常见的，达到的技术效果是本领域技术人员能够预料到的，两者的结合并没有带来出人意料的技术效果。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年08月15日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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