BR112020019350A2

BR112020019350A2 - Aparelho de medição de forma de rosca e método de medição

Info

Publication number: BR112020019350A2
Application number: BR112020019350-0A
Authority: BR
Inventors: Tatsuro Honda; Shinichi Oshima; Yoshito Isei; Kenshiro Oie; Takenori Kuramoto; Takanori Tanaka
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-12-29
Also published as: CN111919085B; CN111919085A; JPWO2019212042A1; EP3789728A1; EP3789728A4; US20210041228A1; US11313675B2; WO2019212042A1; JP6849149B2; EP3789728B1

Abstract

um aparelho de medição de forma de rosca (100) inclui: uma primeira unidade de iluminação (1) que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal a uma seção transversal m incluindo um eixo de rosca a e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma segunda unidade de iluminação (2) que tem um eixo óptico em uma direção formando um ângulo teta maior do que um ângulo de avanço gama da porção de rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma unidade de captura de imagem (3) que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação (1), inclui uma lente telecêntrica (32), tem uma posição de foco correspondente à seção transversal e detecta, fora do luzes paralelas emitidas da primeira unidade de iluminação (1) ou da segunda unidade de iluminação (2), a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada; e uma unidade de operação aritmética (4) que opera aritmeticamente uma forma da porção de rosca com base em uma imagem capturada pela unidade de captura de imagem (3).

Description

APARELHO DE MEDIÇÃO DE FORMA DE ROSCA E MÉTODO DE MEDIÇÃO CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de medição e a um método de medição que mede a forma de forma de rosca de uma porção de rosca.

5 A presente invenção é particularmente adequada para medir a forma de rosca de um tubo roscado com roscas formadas em suas porções de extremidade, como um tubo de poço de petróleo. Além disso, a presente invenção é adequada para medir formas de rosca que são difíceis de serem medidas por um método de silhueta, um método usando uma sonda de contato ou um telêmetro a laser em um sistema de 10 triangulação (o ângulo de uma face de flanco, em particular, o ângulo de uma face de flanco em forma de gancho entre as faces de flanco, o raio de curvatura de uma porção de extremidade inferior de rosca e semelhantes), bem como medir uma forma de rosca que pode ser medida por um método de silhueta convencional.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA 15 [0002] Convencionalmente, no caso de conectar porções de extremidade de tubos, tais como tubos de poços de petróleo entre si, tem sido usado um método de apertar uma junta com uma porção de rosca (uma porção de rosca fêmea) formada em uma superfície periférica interna da mesma a dois tubos roscados, cada um dos quais tem uma porção de rosca (uma porção de rosca macho) formada 20 em uma superfície periférica externa da porção de extremidade do tubo.

Uma baixa precisão dimensional da porção de rosca formada na porção de extremidade do tubo pode afrouxar um estado apertado à junta, resultando em tubos sendo desconectados e saindo ou um fluido que flui dentro dos tubos vazando para o exterior. No caso de tubos de poços de petróleo, em particular, os 25 requisitos para precisões dimensionais ou níveis de garantia de qualidade da porção de rosca estão se tornando rigorosos ano a ano, juntamente com um aumento na aspereza dos ambientes de poços de petróleo nos últimos anos.

[0003] A Fig. 1A e a Fig. 1B são uma vista de extremidade que ilustra esquematicamente um exemplo de uma forma de porção de extremidade de um 30 tubo de poço de petróleo. A Fig. 1A é uma vista de extremidade da porção de extremidade do tubo de poço de petróleo em um lado na direção radial (uma vista de extremidade cortada ao longo de um plano incluindo um eixo de rosca A). A Fig.

1B é uma vista de extremidade ampliada de uma região delimitada por uma linha pontilhada com o símbolo C ilustrado na Fig. 1A.

5 Conforme ilustrado na Fig. 1A, uma porção de extremidade de um tubo de poço de petróleo P consiste em uma porção de rosca fornecida com cristas de rosca P1 e ranhuras de rosca P2, uma porção de chanfro fornecida adjacentemente à porção de rosca no lado da face de extremidade do tubo em relação à porção de rosca e uma porção de lábio contendo uma vedação, e assim por diante, e fornecida 10 adjacentemente à porção de chanfro no lado da face da extremidade do tubo em relação à porção de chanfro.

Recentemente, como o tubo de poço de petróleo P, foi usado um tubo no qual de um par de faces de flanco P3 definindo cada crista de rosca P1 da porção de rosca (faces entre uma face superior P11 da crista de rosca P1 e as faces 15 inferiores P21 da ranhura da rosca P2), por exemplo, a face de flanco P3 localizada no lado oposto ao lado da face da extremidade do tubo é inclinada de modo a ficar mais perto do lado da face da extremidade do tubo à medida que se move a partir da face superior P11 da crista da rosca P1 para a face inferior P21 da ranhura da rosca P2. Além disso, por outro lado, tem havido às vezes um caso de uso de um 20 tubo de poço de petróleo no qual a face de flanco P3 localizada no lado da face da extremidade do tubo é inclinada de modo a ficar mais perto do lado oposto à face da extremidade do tubo conforme ela se move da face superior P11 da crista de rosca P1 para a face inferior P21 da ranhura de rosca P2.

Como acima, a face do flanco que se aproxima do lado oposto ao lado onde 25 a face do flanco 3P está localizada à medida que se move da face superior P11 da crista da rosca P1 para a face inferior P21 da ranhura da rosca P2 é referida como uma “face de flanco em forma de gancho P3h” apropriadamente. No tubo de poço de petróleo P ilustrado na Fig. 1A e Fig. 1B, a face de flanco P3 localizada no lado oposto ao lado da face de extremidade do tubo é a face de flanco em forma de 30 gancho P3h.

[0004] Convencionalmente, um ângulo da face de flanco P3 (um ângulo entre a face de flanco P3 e uma linha perpendicular N ao eixo da rosca A) β e um raio de curvatura de uma porção de extremidade inferior da rosca (uma porção onde a face de flanco P3 cruza com a face inferior P21 da ranhura de rosca P2) P4 são 5 avaliados off-line usando métodos bem conhecidos e se eles são ou não aceitáveis é determinado fazendo comparações com suas faixas de tolerância.

As avaliações acima requerem muito tempo e esforço. Consequentemente, é difícil inspecionar todo o número de tubos de poço de petróleo P, resultando em uma inspeção de amostragem, como uma inspeção sendo realizada para o primeiro 10 e o último tubos de poço de petróleo P no mesmo lote de produção.

Além disso, é difícil avaliar a forma de rosca quantitativamente porque a aceitabilidade é determinada meramente com base nas comparações com os intervalos permitidos.

[0005] A fim de resolver tais problemas, as Literaturas Patentárias 1 a 3, por 15 exemplo, propuseram um método de medição de uma forma externa (uma forma rebaixada e saliente da superfície, um perfil de rosca) da porção de rosca por meio da emissão de luzes paralelas da direção ortogonal à seção transversal incluindo o eixo da rosca A ou ao longo da face inferior P21 da ranhura da rosca P2 e detectar a luz que não foi bloqueada pela porção da rosca (um método de silhueta).

20 Acredita-se que se o perfil da rosca da parte da rosca puder ser medido com precisão por este método de silhueta, o ângulo da face do flanco P3 e o raio de curvatura da porção de extremidade inferior da rosca P4 também podem ser calculados com precisão a partir do perfil da rosca.

No entanto, o método de silhueta para detectar a luz transmitida às vezes 25 falha em detectar com precisão a face do flanco P3 porque a face do flanco P3 fica na sombra de uma linha de crista da crista da rosca P1. Quando a face de flanco P3 é a face de flanco em forma de gancho P3h, em particular, a detecção pelo método de silhueta é impossível. Além disso, o mesmo é verdadeiro para a porção de extremidade inferior da rosca P4 que está localizada na intersecção da face de 30 flanco P3 com a face inferior P21 da ranhura da rosca P2.

[0006] Assim, conforme descrito na Literatura Patentária 4, os presentes inventores propuseram um método para realizar medições relacionadas à face de flanco P3 da porção de rosca usando uma sonda de contato, além da medição pelo método de silhueta.

5 No entanto, a medição é realizada enquanto move-se sequencialmente a sonda de contato para trazer um contator esférico conectado a uma ponta da sonda de contato em contato com a face de flanco P3, resultando inevitavelmente em um longo tempo de medição. Para realizar a medição em uma linha de fabricação do tubo de poço de petróleo P, é necessário encurtar o tempo de medição para um 10 determinado nível ou menos, o que significa que um número suficiente de pontos de medição não pode ser obtido inevitavelmente. Portanto, se partículas finas, como poeira flutuando na atmosfera onde o aparelho de medição está instalado aderirem a qualquer um dos pontos de medição, uma aproximação em linha reta com um pequeno número de pontos de medição pode resultar em um grande erro 15 e o ângulo da face do flanco P3 não pode ser medido com precisão em alguns casos. O mesmo é verdadeiro para o caso em que as partículas aderem ao contator. A fim de evitar que as partículas adiram à porção de rosca do tubo de poço de petróleo P ou ao contator da sonda de contato, é necessário purificar a atmosfera onde o aparelho de medição está instalado, limpar a porção de rosca, 20 limpar o contator e semelhantes e, em alguns casos, substituir ou calibrar o contator, resultando em um problema demorado. Além disso, o contator se desgasta após ser usado repetidamente e, portanto, também há o problema de que a precisão da medição se degrada devido ao desgaste.

Além disso, o diâmetro do contator é de 0,1 mm ou mais (parágrafo 0067 da 25 Literatura Patentária 4), de modo que é difícil medir o raio de curvatura da porção de extremidade inferior da rosca P4 em cerca de várias centenas de μm.

[0007] Além disso, por exemplo, as Literaturas Patentárias 5, 6 propuseram um método para medir a forma de uma rosca usando um telêmetro a laser em um sistema de triangulação.

30 No entanto, a superfície da porção de extremidade do tubo roscado, como um tubo de poço de petróleo, é uma superfície de metal obtida após a usinagem.

Portanto, se um componente de luz refletido especularmente da luz refletida na superfície da porção de extremidade do tubo roscado for muito forte, o telêmetro a laser falha em detectar a luz refletida (um componente de luz espalhada), a 5 precisão da medição é degradada ou a medição se torna impossível em alguns casos. Além disso, em alguns casos, o telêmetro a laser detecta luz refletida (luz refletida múltipla) de um local diferente do local de medição original, resultando em uma diminuição na precisão da medição. Consequentemente, o método de medição da forma de rosca usando o telêmetro a laser tem dificuldade em realizar 10 medições estáveis.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA PATENTÁRIA

[0008] Literatura Patentária 1: Patente Japonesa n° 3552440 Literatura Patentária 2: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 63- 15 212808 Literatura Patentária 3: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2010- 38554 Literatura Patentária 4: Patente Japonesa n° 4486700 Literatura Patentária 5: Patente Japonesa n° 5952269 20 Literatura Patentária 6: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2016- 75502

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0009] A presente invenção foi feita a fim de resolver os problemas nas 25 técnicas anteriores supracitadas e tem o objetivo de fornecer um aparelho de medição de forma de rosca e semelhantes que são capazes de medir formas de rosca que são difíceis de serem medidos por um método de silhueta convencional, um método que usa uma sonda de contato ou um telêmetro a laser em um sistema de triangulação, bem como formas de rosca que podem ser medidas por um 30 método de silhueta convencional.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0010] A fim de resolver os problemas supracitados, os presentes inventores examinaram seriamente a possibilidade de detectar uma face de flanco e uma porção de extremidade inferior de rosca usando um sistema óptico para 5 implementar o método de silhueta. Os presentes inventores examinaram o uso de uma unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal para uma seção transversal a ser medida, a seção transversal incluindo um eixo de rosca de uma porção de rosca e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca.

Além disso, os presentes inventores examinaram o uso de um sistema óptico 10 fornecido com uma unidade de captura de imagem que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da unidade de iluminação, inclui uma lente telecêntrica, tem uma posição de foco combinando com a seção transversal mencionada, e detecta, a partir das luzes paralelas emitidas pela unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada.

15 Neste documento, a posição de foco é uma posição na qual um valor de contraste da borda externa correspondente à face superior da crista da rosca ou a face inferior da ranhura da rosca atinge o pico na seção transversal supracitada a ser medida, ou seja, uma posição na qual a diferença ou razão de sombreamento (claridade e escuridão) entre os dois lados da borda externa mencionada é a maior.

20 Em consequência disto, os presentes inventores descobriram que, deixando a unidade de captura de imagem intacta e inclinando o eixo óptico da unidade de iluminação mais do que um ângulo de avanço da porção e rosca, pode-se obter uma imagem capturada com um padrão de sombreamento, como franjas de interferência geradas em uma região de pixel que corresponde à face de flanco e à 25 porção da extremidade inferior da rosca. Os presentes inventores descobriram que é possível calcular as formas da face do flanco e da porção de extremidade inferior da rosca, extraindo a região de pixel onde o padrão de sombreado é gerado nesta imagem capturada.

[0011] Assim, os presentes inventores descobriram que as formas da face 30 superior da crista de rosca e da face inferior da ranhura de rosca podem ser calculadas usando a imagem capturada obtida usando um sistema óptico comum (o sistema óptico no qual o eixo óptico da unidade de iluminação é paralelo ao eixo visual da unidade de captura de imagem) destinado a conduzir o método de silhueta e as formas da face do flanco e a porção da extremidade inferior de rosca podem 5 ser calculadas usando a imagem capturada obtida usando o sistema óptico no qual o eixo óptico da unidade de iluminação é inclinado. Além disso, uma vez que as unidades de captura de imagem de ambos os sistemas ópticos são comuns (regiões de captura de imagem são comuns), as formas obtidas por ambos os sistemas ópticos podem ser facilmente combinadas, de modo que os presentes 10 inventores descobriram que a forma da rosca pode ser aritmeticamente operado facilmente usando a forma combinada.

[0012] A presente invenção foi feita com base nas descobertas acima dos presentes inventores.

Ou seja, a fim de resolver os problemas supracitados, a presente invenção 15 fornece um aparelho de medição de forma de rosca que inclui: uma primeira unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal a uma seção transversal incluindo um eixo de rosca de uma porção de rosca e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma segunda unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção formando um ângulo maior do que um ângulo 20 de avanço da porção de rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma unidade de captura de imagem que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação, inclui uma lente telecêntrica, tem uma posição de foco correspondente à seção transversal e detecta, a partir das luzes paralelas emitidas da primeira 25 unidade de iluminação ou da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada; e uma unidade de operação aritmética que opera aritmeticamente uma forma de rosca da porção de rosca com base em uma imagem capturada pela unidade de captura de imagem, na qual a unidade de operação aritmética executa o 30 processamento de imagem em uma primeira imagem capturada por detecção, fora das luzes paralelas emitidas a partir da primeira unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca, para assim calcular um primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo de uma direção axial do eixo da rosca na seção transversal, executa o processamento de imagem em uma 5 segunda imagem capturada por detecção, fora das luzes paralelas emitidas a partir da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca, para assim calcular um segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo da rosca na seção transversal e opera aritmeticamente a forma da rosca da porção da rosca com base no primeiro 10 contorno e no segundo contorno que são calculados.

[0013] A primeira unidade de iluminação incluída no aparelho de medição de forma de rosca de acordo com a presente invenção ilumina a porção de rosca e a unidade de captura de imagem detecta a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada, e assim, na primeira imagem 15 capturada obtida, uma região de pixel bloqueada pela porção de rosca torna-se escura e uma região de pixel que não é bloqueada pela porção de rosca torna-se brilhante. Portanto, a unidade de operação aritmética realiza o processamento da imagem, como binarização, por exemplo, na primeira imagem capturada, tornando possível calcular o primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca 20 ao longo da direção axial do eixo de rosca no seção transversal incluindo o eixo de rosca. Neste primeiro contorno, as faces superiores das cristas da rosca e as faces inferiores das ranhuras da rosca estão incluídas, mas as faces de flanco e as porções da extremidade inferior da rosca não estão incluídas.

[0014] Por outro lado, a segunda unidade de iluminação incluída no aparelho 25 de medição da forma de rosca de acordo com a presente invenção ilumina a porção de rosca e a unidade de captura de imagem detecta a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada e, assim, a segunda imagem capturada obtida torna-se uma imagem na qual um padrão de sombreamento, como franjas de interferência, é gerado em uma região de pixel 30 correspondente à face do flanco e à porção de extremidade inferior de rosca.

Portanto, a unidade de operação aritmética realiza, na segunda imagem capturada, o processamento da imagem para extrair a região de pixel em que um padrão de sombreamento, como franjas de interferência, é gerado, possibilitando o cálculo do segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da 5 direção axial do eixo da rosca na seção transversal. Neste segundo contorno, a face do flanco e a porção de extremidade inferior da rosca estão incluídas. Ou seja, a unidade de operação aritmética pode calcular o segundo contorno incluindo os contornos da face de flanco e a porção da extremidade inferior da rosca da porção da rosca.

10 [0015] Então, a unidade de operação aritmética opera aritmeticamente a forma da porção de rosca com base no primeiro contorno e no segundo contorno que são calculados. Por exemplo, a unidade de operação aritmética pode operar aritmeticamente, com base no primeiro contorno, uma fase da crista de rosca correspondente à posição da crista da rosca na direção axial do eixo da rosca, um 15 diâmetro da rosca sendo um diâmetro externo da crista de rosca da face de extremidade do tubo para uma posição predeterminada na direção axial do eixo da rosca, uma forma cônica sendo uma mudança no diâmetro da face inferior da ranhura da rosca ao longo da direção axial do eixo da rosca e assim por diante.

Além disso, por exemplo, a unidade de operação aritmética pode operar 20 aritmeticamente um ângulo da face de flanco e um raio de curvatura da porção de extremidade inferior da rosca com base no segundo contorno. Além disso, a unidade de operação aritmética pode calcular um contorno combinado obtido combinando o primeiro contorno e o segundo contorno e operar aritmeticamente uma largura da crista de rosca e uma largura de um vale de rosca com base no 25 contorno combinado calculado.

[0016] Como acima, de acordo com o aparelho de medição da forma de rosca de acordo com a presente invenção, é possível medir a forma de rosca que pode ser medida por um método de silhueta convencional usando a primeira imagem capturada e medir as formas de rosca que são difíceis de serem medidas 30 por um método de silhueta convencional, um método que usa uma sonda de contato ou um telêmetro a laser em um sistema de triangulação usando a segunda imagem capturada.

[0017] A propósito, a unidade de captura de imagem incluída no aparelho de medição da forma de rosca de acordo com a presente invenção tem sua posição 5 de foco combinando com a seção transversal incluindo o eixo de rosca (uma seção transversal onde a forma de rosca deve ser medida). Ou seja, a posição de foco da unidade de captura de imagem está localizada na face superior da crista de rosca e na face inferior da ranhura da rosca na seção transversal a ser medida.

Incidentalmente, no caso em que a posição de foco da unidade de captura de 10 imagem não corresponde à seção transversal incluindo o eixo da rosca, a unidade de captura de imagem é movida na direção do eixo visual a ser ajustada.

Além disso, a primeira unidade de iluminação e a segunda unidade de iluminação incluídas no aparelho de medição de forma de rosca de acordo com a presente invenção também podem ser unidades de iluminação completamente 15 separadas, mas não estão limitadas a estas. Por exemplo, a primeira unidade de iluminação e a segunda unidade de iluminação podem ser configuradas para alternar entre a função como a primeira unidade de iluminação e a função como a segunda unidade de iluminação, mudando as posições ou inclinações dos membros que compõem a mesma unidade de iluminação ou semelhantes.

20 [0018] De preferência, a unidade de operação aritmética supracitada realiza o processamento de imagem na segunda imagem capturada supracitada, para assim calcular uma medida de foco de pixels que constitui a segunda imagem capturada e calcular o segundo contorno supracitado com base na medida de foco calculada.

25 [0019] Conforme descrito anteriormente, a segunda imagem capturada torna-se uma imagem na qual um padrão de sombreamento, como franjas de interferência, é gerado em uma região de pixel correspondente à face do flanco e à porção de extremidade inferior de rosca. Como um método de extrair uma região na qual este padrão de sombreamento, como franjas de interferência, é gerado, o 30 uso da medida de foco é considerado. Neste documento, a medida de foco significa uma medida que representa o grau de estar em foco. Concretamente, como medida de foco, por exemplo, pode-se usar o contraste ou o desvio da densidade da imagem entre os pixels circundantes. A unidade de operação aritmética pode calcular, como segundo contorno, um pixel com alta medida de foco a partir dos 5 pixels que constituem a segunda imagem capturada.

Por exemplo, na segunda imagem capturada, a direção substancialmente perpendicular ao segundo contorno (a face do flanco e semelhantes) a ser calculada (o eixo desta direção é referido como um “eixo de direção do pixel”) pode ser estimado geometricamente com base no primeiro contorno calculado de 10 antemão ou em um desenho de projeto. A unidade de operação aritmética também pode calcular uma distribuição de medida de foco em que o eixo horizontal é o eixo de direção do pixel e o eixo vertical é a medida de foco, encontrar uma curva aproximada desta distribuição de medida de foco (uma curva tendo um convexo para cima) e empregar o vértice desta curva aproximada como um ponto que 15 constitui o segundo contorno. Desse modo, o segundo contorno que consiste nos pontos com a maior medida de foco é calculado com uma resolução maior do que a resolução de pixel.

[0020] Além disso, a fim de resolver os problemas supracitados, a presente invenção fornece um método de medição de forma de rosca incluindo as seguintes 20 etapas.

(1) Uma primeira etapa de iluminação: iluminar uma porção de rosca por uma primeira unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal a uma seção transversal incluindo um eixo de rosca da porção de rosca e emite luzes paralelas.

25 (2) Uma primeira etapa de captura de imagem: detectar, fora das luzes paralelas emitidas pela primeira unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada por uma unidade de captura de imagem que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação, inclui uma lente telecêntrica e tem uma posição de foco 30 correspondente à seção transversal.

(3) Uma segunda etapa de iluminação: iluminar a porção de rosca por uma segunda unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção que forma um ângulo maior do que um ângulo de avanço da porção de rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal e emite paralelamente luzes.

5 (4) Uma segunda etapa de captura de imagem: detectar, a partir das luzes paralelas emitidas da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada pela unidade de captura de imagem.

(5) Uma primeira etapa de cálculo de contorno: realizar o processamento de 10 imagem em uma primeira imagem capturada pela primeira etapa de captura de imagem, para assim calcular um primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo de uma direção axial do eixo de rosca na seção transversal.

(6) Uma segunda etapa de cálculo de contorno: realizar o processamento de 15 imagem em uma segunda imagem capturada pela segunda etapa de captura de imagem, para assim calcular um segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo de rosca na seção transversal.

(7) Uma etapa de operação aritmética de forma de rosca: operar aritmeticamente uma forma de rosca da porção de rosca com base no primeiro 20 contorno calculado pela primeira etapa de cálculo de contorno e o segundo contorno calculado pela segunda etapa de cálculo de contorno.

[0021] A propósito, não é necessário executar as respetivas etapas incluídas no método de medição da forma da rosca de acordo com a presente invenção na ordem supracitada. No entanto, uma etapa que usa um resultado de execução de 25 outra etapa precisa ser executada depois da etapa em que o resultado da execução é usado.

Também é possível executar a primeira etapa de iluminação e a primeira etapa de captura de imagem nesta ordem depois de executar a segunda etapa de iluminação e a segunda etapa de captura de imagem nesta ordem, por exemplo.

30 Além disso, também é possível executar a segunda etapa de iluminação, a segunda etapa de captura de imagem e a segunda etapa de cálculo de contorno nesta ordem depois de executar a primeira etapa de iluminação, a primeira etapa de captura de imagem e a primeira etapa de cálculo de contorno nesta ordem. Além disso, também é possível executar a primeira etapa de iluminação, a primeira etapa de 5 captura de imagem e a primeira etapa de cálculo de contorno nesta ordem após a execução da segunda etapa de iluminação, a segunda etapa de captura de imagem e a segunda etapa de cálculo de contorno nesta ordem.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0022] De acordo com a presente invenção, é possível medir formas de rosca 10 que são difíceis de serem medidas por um método de silhueta convencional, um método usando uma sonda de contato ou um telêmetro a laser em um sistema de triangulação, bem como formas de rosca que podem ser medidas por um método de silhueta convencional.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 15 [0023] [Fig. 1A]; a Fig. 1A é uma vista de extremidade que ilustra um exemplo de uma forma de porção de extremidade de um tubo de poço de petróleo.

[FIG. 1B] A Fig. 1B é uma vista ampliada de uma porção ampliada da Fig.

1A.

[FIG. 2A] A Fig. 2A é uma vista dianteira que ilustra um exemplo de um 20 aparelho de medição de forma de rosca nesta modalidade.

[FIG. 2B] A Fig. 2B é uma vista lateral que ilustra um exemplo do aparelho de medição de forma de rosca nesta modalidade.

[FIG. 3A] A Fig. 3A é uma vista lateral que ilustra um exemplo de configuração de uma unidade de iluminação 200A.

25 [FIG. 3B] A Fig. 3B é uma vista lateral que ilustra um exemplo de configuração de uma unidade de iluminação 200B.

[FIG. 3C] A Fig. 3C é uma vista lateral que ilustra um exemplo de configuração de uma unidade de iluminação 200C. [FIG. 3D] A Fig. 3D é uma vista lateral que ilustra um exemplo de 30 configuração de uma unidade de iluminação 200D.

[FIG. 4] A Fig. 4 é um diagrama que ilustra um exemplo de uma configuração de uma unidade de operação aritmética 4.

[FIG. 5] A Fig. 5 é um fluxograma que ilustra um exemplo de um método de medição de forma de rosca de acordo com esta modalidade.

5 [FIG. 6A] A Fig. 6A é uma vista que ilustra um exemplo de uma primeira imagem capturada.

[FIG. 6B] A Fig. 6B é uma vista ampliada de uma porção ampliada da Fig.

6A.

[FIG. 7A]; A Fig. 7A é uma vista que ilustra um exemplo de uma segunda 10 imagem capturada.

[FIG. 7B] A Fig. 7B é uma vista ampliada de uma porção ampliada da Fig.

7A.

[FIG. 7C] A Fig. 7C é uma vista ampliada de uma porção ampliada da Fig.

7A.

15 [FIG. 7D] A Fig. 7D é uma vista ampliada de uma porção ampliada da Fig.

7A.

[FIG. 8A] A Fig. 8A é uma vista para explicar a razão pela qual um padrão de sombreamento é gerado na segunda imagem capturada.

[FIG. 8B] A Fig. 8B é uma vista para explicar a razão pela qual o padrão de 20 sombreamento é gerado na segunda imagem capturada.

[FIG. 9] A Fig. 9 é uma vista para explicar um método de cálculo de um desvio de densidade de imagem interpixel.

[FIG. 10] A Fig. 10 é uma vista em que as posições baricêntricas de uma medida de foco são sobrepostas na segunda imagem capturada.

25 [FIG. 11] A Fig. 11 é uma vista que ilustra um exemplo de um contorno combinado de um primeiro contorno e um segundo contorno.

[FIG. 12] A Fig. 12 é uma vista que ilustra os resultados obtidos medindo uma forma de rosca por um método de medição neste exemplo e medindo uma forma de rosca por um método de medição do tipo de contato.

30 [FIG. 13A] A Fig. 13A é uma vista que ilustra uma vista ampliada da vizinhança de uma face de flanco em forma de gancho P3h dos resultados de medição ilustrados na Fig. 12.

[FIG. 13B] A Fig. 13B é uma vista que ilustra uma vista ampliada da vizinhança da face de flanco em forma de gancho P3h fora dos resultados de 5 medição ilustrados na Fig. 12.

[FIG. 14] A Fig. 14 é uma vista que ilustra os resultados de medição de porções correspondentes a uma porção de extremidade inferior de rosca P4 e uma porção de extremidade de crista de rosca fora dos resultados de medição ilustrados na Fig. 12.

10 DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0024] A seguir, será explicado um aparelho de medição de forma de rosca e um método de medição de forma de rosca de acordo com uma modalidade da presente invenção, enquanto se refere apropriadamente aos desenhos anexos. A propósito, nesta modalidade, será explicado o caso de medição de uma forma de 15 rosca de uma porção de rosca formada em uma porção de extremidade de um tubo roscado, mas o caso de medição de outras formas de rosca também é aplicável.

[0025] <Aparelho de medição de forma de rosca> As Fig. 2A e Fig. 2B são vistas que ilustram esquematicamente uma configuração esquemática do aparelho de medição de forma de rosca de acordo 20 com esta modalidade. A Fig. 2A é uma vista frontal vista de uma direção axial de um eixo de rosca A (uma direção X). A Fig. 2B é uma vista lateral vista de uma direção ortogonal ao eixo da rosca A e paralela a uma seção transversal incluindo o eixo da rosca A (um plano horizontal nesta modalidade) M (uma direção Y). A propósito, um eixo óptico localizado à direita da Fig. 2A é ilustrado na Fig. 2B.

25 Conforme ilustrado na Fig. 2A, um aparelho de medição de forma de rosca 100 de acordo com a presente modalidade é um aparelho que mede uma forma de rosca de uma porção de rosca formada em uma porção de extremidade de um tubo roscado P. O aparelho de medição de forma de rosca 100 inclui uma primeira unidade de iluminação 1, uma segunda unidade de iluminação 2, uma unidade de 30 captura de imagem 3 e uma unidade de operação aritmética 4.

A primeira unidade de iluminação 1, a segunda unidade de iluminação 2 e a unidade de captura de imagem 3 são fixadas a um feixe 5 que se estende em uma direção para cima e para baixo (uma direção Z) de modo a ser integralmente móvel na direção para cima e para baixo. Além disso, a primeira unidade de iluminação 5 1 e a segunda unidade de iluminação 2 são formadas, cada uma, por uma unidade de iluminação 200. A unidade de iluminação 200 alterna entre a função como a primeira unidade de iluminação 1 e a função como a segunda unidade de iluminação 2 mudando as posições ou inclinações dos membros que compõem a unidade de iluminação 200. Além disso, o aparelho de medição 100 nesta 10 modalidade inclui dois conjuntos do mesmo sistema óptico (a primeira unidade de iluminação 1, a segunda unidade de iluminação 2 e a unidade de captura de imagem 3) a fim de iluminar e capturar imagens de porções voltadas para o direção Y através do eixo da rosca A do tubo roscado P.

[0026] A propósito, nas Fig. 2A e Fig. 2B, uma parte (cristas de rosca P1 e 15 uma ranhura de rosca P2) da forma de rosca é apenas ilustrada. Além disso, na Fig. 2B, a porção do tubo roscado P que não é hachurada é a porção de extremidade do tubo roscado P. Na porção de extremidade do tubo roscado P, a porção de rosca, uma porção de chanfro e uma porção de lábio são formadas (ver Fig. 1A). O tubo roscado P é fixado por mandris (não ilustrados) ou semelhantes 20 quando o aparelho de medição de forma de rosca 100 mede a forma de rosca.

[0027] A seguir, serão explicados sequencialmente os componentes incluídos no aparelho de medição de forma de rosca 100.

[Primeira unidade de iluminação 1 e segunda unidade de iluminação 2] A primeira unidade de iluminação 1 tem um eixo óptico em uma direção 25 ortogonal à seção transversal M incluindo o eixo da rosca A do tubo roscado P (a direção Z) e emite luzes paralelas L1 (uma seta de linha sólida ilustrada na Fig. 2B) para iluminar a parte final do tubo roscado P.

[0028] A segunda unidade de iluminação 2 tem um eixo óptico em uma direção formando um ângulo θ maior do que um ângulo de avanço γ da porção de 30 rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z) e emite luzes paralelas L2 (uma seta de linha pontilhada ilustrada na Fig. 2B) para iluminar a porção de extremidade do tubo roscado P. A luz paralela L2 reflete em uma face de flanco P3 e a unidade de captura de imagem 3 precisa detectar um componente refletido especularmente da luz refletida para capturar uma imagem do componente 5 refletido especularmente e, assim, o ângulo θ é preferencialmente ajustado para cerca de 2γ.

Na prática, dependendo do tipo de rosca, o ângulo de avanço γ varia (o ângulo de avanço máximo é definido como γmax e o ângulo de avanço mínimo é definido como γmin, abaixo), e assim, o eixo óptico é preferencialmente ajustado 10 de modo que o ângulo θ do eixo óptico da segunda unidade de iluminação 2 satisfaça θ = 2γ de acordo com o ângulo de avanço γ da porção de rosca a ser medida. Na aplicação prática, 2 (γmax - γmin) não é muito grande e, portanto, a luz paralela L2 com o mesmo grau de propagação que 2 (γmax - γmin) pode ser emitida a partir da segunda unidade de iluminação 2 com o ângulo θ do eixo óptico 15 ajustado para o ângulo θ ≒ (γmax + γmin).

Concretamente, o ângulo θ do eixo óptico da segunda unidade de iluminação 2 é de preferência ajustado para θ ≦ 4° dando uma margem a ele enquanto considera as restrições do equipamento, curvatura do tubo roscado P ou semelhante.

20 Incidentalmente, quando visto da direção ortogonal ao eixo da rosca A e paralelo à seção transversal M (a direção Y), o ângulo θ é um ângulo do mesmo lado que o ângulo de avanço γ (anti-horário no exemplo ilustrado na Fig. 2B) com respeito à direção Z.

[0029] A seguir, serão explicados exemplos de configuração concretos da 25 primeira unidade de iluminação 1 e da segunda unidade de iluminação 2 (a unidade de iluminação 200 nesta modalidade) com referência à Fig. 3A, Fig. 3B, Fig. 3C e Fig. 3D. A propósito, na Fig. 3A, Fig. 3B, Fig. 3C e Fig. 3D, a ilustração do tubo roscado P é omitida.

[0030] A Fig. 3A é uma vista lateral que ilustra esquematicamente uma 30 unidade de iluminação 200A de acordo com um primeiro exemplo de configuração.

A unidade de iluminação 200A inclui uma fonte de luz 11 e um estágio goniômetro 12.

Como a fonte de luz 11, por exemplo, é usada uma iluminação de LED acoplada à lente, uma lâmpada de halogênio acoplada à lente, um laser ou 5 semelhante. No entanto, a fonte de luz 11 só precisa ser aquela que emite luzes paralelas e não é limitada.

O estágio goniômetro 12 é acionado de modo a girar um eixo óptico da fonte de luz 11 em torno do eixo na direção Y. A fonte de luz 11 em um estado ilustrado por uma linha sólida na Fig. 3A tem um eixo óptico em uma direção ortogonal à 10 seção transversal M incluindo o eixo de rosca A do tubo roscado P (a direção Z) e emite as luzes paralelas L1 (apenas o eixo óptico da luz paralela L1 é ilustrado na Fig. 3A) para iluminar a porção de extremidade do tubo roscado P. Ou seja, a unidade de iluminação 200A em um estado ilustrado pela linha sólida funciona como uma primeira unidade de iluminação 1A.

15 A fonte de luz 11 em um estado ilustrado por uma linha pontilhada na Fig.

3A tem um eixo óptico em uma direção formando o ângulo θ em relação à direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z) e emite as luzes paralelas L2 (apenas o eixo óptico da luz paralela L2 é ilustrado na Fig. 3A) para iluminar a porção de extremidade do tubo roscado P. Ou seja, a unidade de iluminação 200A em um 20 estado ilustrado pela linha pontilhada funciona como uma segunda unidade de iluminação 2A.

[0031] A Fig. 3B é uma vista lateral que ilustra esquematicamente uma unidade de iluminação 200B de acordo com um segundo exemplo de configuração.

A unidade de iluminação 200B inclui dois LEDs 13a, 13b e uma lente 14.

25 Um LED 13a está disposto em um eixo óptico da lente 14 e o outro LED 13b está disposto em uma posição que se desvia do eixo óptico da lente 14 na direção X. A distância na direção Z entre os LEDs 13a, 13b e a lente 14 é quase igual à distância focal da lente 14. As luzes emitidas a partir do LED 13a tornam-se as luzes paralelas L1 30 (apenas o eixo óptico da luz paralela L1 é ilustrado na Fig. 3B) pela lente 14 e iluminam a porção de extremidade do tubo roscado P da direção ortogonal à seção transversal M incluindo o eixo da rosca A do tubo roscado P (a direção Z). Ou seja, a combinação do LED 13a e da lente 14 funciona como uma primeira unidade de iluminação 1B.

5 As luzes emitidas a partir do LED 13b tornam-se as luzes paralelas L2 (apenas o eixo óptico da luz paralela L2 é ilustrado na Fig. 3B) pela lente 14 e iluminam a porção de extremidade do tubo roscado P na direção que forma o ângulo θ com respeito à direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z). Ou seja, a combinação do LED 13b e da lente 14 funciona como uma segunda unidade de 10 iluminação 2B.

[0032] A Fig. 3C é uma vista lateral que ilustra esquematicamente uma unidade de iluminação 200C de acordo com um terceiro exemplo de configuração.

A unidade de iluminação 200C inclui uma fonte de luz 11 e uma placa difusora 15.

15 A fonte de luz 11 é disposta de modo que seu eixo óptico esteja localizado em uma direção formando o ângulo θ em relação à direção ortogonal à seção transversal M incluindo o eixo de rosca A do tubo roscado P (a direção Z). A propósito, como fonte de luz 11, pode ser usada a mesma fonte de luz 11 explicada na Fig. 3A.

20 A placa difusora 15 tem uma extremidade da mesma fixada a um eixo pivô 16 fornecido no feixe 5 e é capaz de girar em torno do eixo pivô 16 (em torno do eixo na direção Y). A placa difusora 15 é capaz de girar entre a posição iluminada por luzes paralelas emitidas pela fonte de luz 11 (uma posição ilustrada por uma linha sólida na Fig. 3C) e a posição que não é iluminada pelas luzes paralelas 25 emitidas pela fonte de luz 11 (uma posição ilustrada por uma linha pontilhada na Fig. 3C).

[0033] Na Fig. 3C, no caso da placa difusora 15 estar em um estado ilustrado pela linha sólida, as luzes paralelas L2 emitidas a partir da fonte de luz 11 (apenas o eixo óptico da luz paralela L2 é ilustrado na Fig. 3C) são difundidos iluminando a 30 placa difusora 15. Nesta ocasião, fora das luzes difusas, os componentes das luzes paralelas L1 (apenas o eixo óptico da luz paralela L1 é ilustrado na Fig. 3C) tendo um eixo óptico em uma direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z ) são gerados, e esses componentes iluminam a porção de extremidade do tubo roscado P. Ou seja, a combinação da placa difusora 15 em um estado ilustrado pela linha 5 sólida e a fonte de luz 11 funciona como uma primeira unidade de iluminação 1C.

Além disso, na Fig. 3C, no caso da placa difusora 15 em um estado ilustrado pela linha pontilhada, as luzes paralelas 12 emitidas a partir da fonte de luz 11 vão em frente como estão, sem iluminar a placa difusora 15. Assim, a fonte de luz 11 ilumina a porção de extremidade do tubo roscado P pelas luzes paralelas L2 através 10 da direção que forma o ângulo θ em relação à direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z). Ou seja, a combinação da placa difusora 15 em um estado ilustrado pela linha pontilhada e a fonte de luz 11 funciona como uma segunda unidade de iluminação 2C.

A propósito, no lugar da placa difusora 15 incluída na unidade de iluminação 15 200C, pode ser usada uma placa de vidro com uma cunha (uma placa de vidro cujas superfícies dianteira e traseira não são paralelas). Desde que um ângulo de cunha desta placa de vidro (um ângulo formado pela superfície dianteira e pela superfície traseira) seja definido para o ângulo θ, no caso em que as luzes paralelas L2 emitidas a partir da fonte de luz 11 iluminam a superfície dianteira ou o superfície 20 traseira da placa de vidro, as luzes paralelas L2 são refratadas para serem as luzes paralelas L1.

[0034] A Fig. 3D é uma vista lateral que ilustra esquematicamente uma unidade de iluminação 200D de acordo com um quarto exemplo de configuração.

A unidade de iluminação 200D inclui uma fonte de luz 11 e um membro 25 articulado 17.

A fonte de luz 11 é fixada ao membro articulado 17. A propósito, como fonte de luz 11, pode ser usada a mesma fonte de luz 11 explicada na Fig. 3A.

O membro articulado 17 tem uma extremidade do mesmo fixada a um eixo articulado 18 fornecido no feixe 5 e é capaz de girar em torno do eixo articulado 18 30 (em torno do eixo na direção Y).

O membro articulado 17 é girado e, assim, o eixo óptico da fonte de luz 11 gira em torno do eixo na direção Y. A fonte de luz 11 em um estado ilustrado por uma linha sólida na Fig. 3D tem um eixo óptico em uma direção ortogonal à seção transversal M incluindo o eixo de rosca A do tubo roscado P (a direção Z) e emite 5 as luzes paralelas L1 (apenas o eixo óptico da luz paralela L1 é ilustrado na Fig.

3D) para iluminar a porção de extremidade do tubo roscado P. Ou seja, a unidade de iluminação 200D em um estado ilustrado pela linha sólida funciona como uma primeira unidade de iluminação 1D.

A fonte de luz 11 em um estado ilustrado por uma linha pontilhada na Fig.

10 3D tem um eixo óptico em uma direção formando o ângulo θ em relação à direção ortogonal à seção transversal M (a direção Z) e emite as luzes paralelas L2 (apenas o eixo óptico da luz paralela L2 é ilustrado na Fig. 3D) para iluminar a porção de extremidade do tubo roscado P. Ou seja, a unidade de iluminação 200D em um estado ilustrado pela linha pontilhada funciona como uma segunda unidade de 15 iluminação 2D.

[0035] Incidentalmente, seções transversais verticais aos eixos ópticos de fluxos de luz das luzes paralelas L1 e as luzes paralelas L2 emitidas pelas primeiras unidades de iluminação 1 (1A a 1D) e as segundas unidades de iluminação 2 (2A a 2D) das unidades 200 (200A a 200D), respectivamente, cada uma tem uma área 20 suficientemente maior do que uma faixa detectada e capturada pela unidade de captura de imagem 3 (ou seja, um campo visual de captura de imagem).

[0036] [Unidade de captura de imagem 3] A unidade de captura de imagem 3 detecta, a partir das luzes paralelas L1 emitidas pela primeira unidade de iluminação 1 ou das luzes paralelas L2 emitidas 25 da segunda unidade de iluminação 2, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada.

Conforme ilustrado na Fig. 2A e Fig. 2B, a unidade de captura de imagem 3 inclui uma unidade de corpo principal de captura de imagem 31 e uma lente telecêntrica 32 fixada à unidade de corpo principal de captura de imagem 31. A 30 unidade de corpo principal de captura de imagem 31 inclui um sensor de imagem,

como um CCD ou CMOS, dispostos bidimensionalmente. Além disso, a unidade de captura de imagem 3 inclui a lente telecêntrica 32 e, assim, o sensor de imagem na unidade de corpo principal de captura de imagem 31 pode receber facilmente um componente de luz paralelo.

5 A unidade de captura de imagem 3 tem o eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação 1 (ou seja, o eixo visual na direção Z). Ou seja, da unidade de captura de imagem 3, uma superfície de recepção de luz que recebe a luz da primeira unidade de iluminação 1 (uma área de imagem do sensor de imagem) é ortogonal ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação 1. Então, 10 uma vez que a unidade de captura de imagem 3 inclui a lente telecêntrica 32, um ângulo de visão próximo à superfície de um objeto é 0° e a ampliação é constante, o que é adequado para medição dimensional. Além disso, o fato de que o eixo visual está na direção Z tem a vantagem de suprimir o erro causado ao realizar o que é chamado de processamento de subpixel na imagem capturada usada para 15 calcular o primeiro contorno pelo método da silhueta e alcançar uma resolução mais alta. Além disso, a seção transversal M incluindo o eixo de rosca A do tubo roscado P corresponde à posição de foco da unidade de captura de imagem 3.

Concretamente, como descrito anteriormente, a unidade de captura de imagem 3 é móvel na direção para cima e para baixo (a direção Z) no feixe 5 (móvel 20 integralmente com a unidade de iluminação 200) e a posição da unidade de captura de imagem 3 na direção para cima e para baixo é ajustada de modo que sua posição de foco corresponda à seção transversal M.

[0037] [Unidade de operação aritmética 4] A unidade de operação aritmética 4 opera aritmeticamente a forma de rosca 25 da porção de rosca formada na porção de extremidade do tubo roscado P com base na imagem capturada pela unidade de captura de imagem 3.

A unidade de operação aritmética 4 é configurada por uma parte de um dispositivo de processamento aritmético 40, como um computador pessoal. A Fig. 4 é um diagrama que ilustra um exemplo de uma configuração do dispositivo de 30 processamento aritmético 40. O dispositivo de processamento aritmético 40 inclui a unidade de operação aritmética 4, uma unidade de operação 41, uma unidade de exibição 42, uma unidade de armazenamento 43, uma unidade de comunicação 44 e assim por diante.

A unidade de operação aritmética 4 é pelo menos um processador (incluindo 5 circuitos). O processador da unidade de operação aritmética 4 executa programas armazenados na unidade de armazenamento 43 e, assim, a função da unidade de operação aritmética 4 é alcançada. A unidade de operação aritmética 4 inclui uma primeira unidade de aquisição de imagem capturada 45, uma segunda unidade de aquisição de imagem capturada 46, uma primeira unidade de cálculo de contorno 10 47, uma segunda unidade de cálculo de contorno 48, uma unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 e uma unidade de estimativa 50. Além disso, a unidade de operação aritmética 4 controla a unidade de operação 41, a unidade de exibição 42, a unidade de armazenamento 43 e a unidade de comunicação 44.

[0038] A primeira unidade de aquisição de imagem capturada 45 adquire a 15 primeira imagem capturada descrita posteriormente a partir da unidade de captura de imagem 3 por meio da unidade de comunicação 44. A segunda unidade de aquisição de imagem capturada 46 adquire a segunda imagem capturada descrita posteriormente a partir da unidade de captura de imagem 3 por meio da unidade de comunicação 44.

20 A primeira unidade de cálculo de contorno 47 calcula o primeiro contorno da forma de rosca com base na primeira imagem capturada adquirida pela primeira unidade de aquisição de imagem capturada 45. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula o segundo contorno da forma de rosca com base na segunda imagem capturada adquirida pela segunda unidade de aquisição de imagem 25 capturada 46.

A unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 opera aritmeticamente a forma de rosca com base no primeiro contorno calculado pela primeira unidade de cálculo de contorno 47 e o segundo contorno calculado pela segunda unidade de cálculo de contorno 48.

30 A unidade de estimativa 50 estima, da segunda imagem capturada, um intervalo onde o segundo contorno está localizado.

[0039] A unidade de operação 41 é para um medidor inserir instruções para a unidade de operação aritmética 4 e semelhantes, e é, por exemplo, um teclado, um mouse, um painel de toque ou semelhante. A unidade de exibição 42 é para 5 exibir várias informações e é, por exemplo, uma tela de cristal líquido, uma tela de EL orgânica ou semelhante. A unidade de armazenamento 43 destina-se a armazenar várias informações e é, por exemplo, uma RAM, um ROM, uma unidade de disco rígido ou semelhante. Na unidade de armazenamento 43, existem programas armazenados para executar pelo menos peças descritas posteriormente 10 de processamento aritmético (uma primeira etapa de cálculo de contorno S5, uma segunda etapa de cálculo de contorno S6 e uma etapa de operação aritmética de forma de rosca S7). A unidade de comunicação 44 deve comunicar-se com a unidade de captura de imagem 3 e dispositivos externos.

[0040] <Método de medição de forma de rosca> 15 Em seguida, será explicado um método de medição de forma de rosca usando o aparelho de medição de forma de rosca 100 descrito acima. A Fig. 5 é um fluxograma que ilustra as etapas esquemáticas do método de medição da forma de rosca de acordo com a presente modalidade.

O método de medição de forma de rosca de acordo com a presente 20 modalidade inclui: uma primeira etapa de iluminação S1, uma primeira etapa de captura de imagem S2, uma segunda etapa de iluminação S3, uma segunda etapa de captura de imagem S4, uma primeira etapa de cálculo de contorno S5, uma segunda etapa de cálculo de contorno S6 e uma etapa de operação aritmética de forma de rosca S7.

25 As respectivas etapas serão explicadas sequencialmente.

[0041] [Primeira etapa de iluminação S1] Na primeira etapa de iluminação S1, a primeira unidade de iluminação 1 da unidade de iluminação 200 ilumina a porção de extremidade do tubo roscado P. No caso da unidade de iluminação 200B ilustrada na Fig. 3B, por exemplo, um medidor 30 liga o LED 13a (desliga o LED 13b) para fazer a unidade de iluminação 200B funcionar como a primeira unidade de iluminação 1B. Assim, as luzes paralelas L1 do LED 13a iluminam a porção de extremidade do tubo roscado P através da lente

14.

[0042] [Primeira etapa de captura de imagem S2] 5 Na primeira etapa de captura de imagem S2, a unidade de captura de imagem 3 detecta, fora das luzes paralelas L1 emitidas a partir da primeira unidade de iluminação 1, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada. Uma imagem capturada pela primeira etapa de captura de imagem S2 é referida como a primeira imagem capturada. A primeira 10 imagem capturada é equivalente a uma imagem capturada obtida por um método de silhueta convencional. A unidade de captura de imagem 3 pode capturar uma imagem de acordo com uma instrução de captura de imagem do medidor ou pode capturar automaticamente uma imagem de acordo com uma quantidade de luz detectada. A unidade de captura de imagem 3 transmite a primeira imagem 15 capturada para a unidade de operação aritmética 4.

[0043] A Fig. 6A e a Fig. 6B são vistas que ilustram um exemplo da primeira imagem capturada pela primeira etapa de captura de imagem S2. A Fig. 6A é uma vista que ilustra toda a primeira imagem capturada. A Fig. 6B é uma vista que ilustra uma vista ampliada da vizinhança da face de flanco P3 (uma face de flanco em 20 forma de gancho P3h).

Conforme ilustrado na Fig. 6A e Fig. 6B, na primeira imagem capturada, uma região de pixel bloqueada pela porção de rosca é escura e uma região de pixel não bloqueada é brilhante. Além disso, na primeira imagem capturada, uma região de pixel correspondente à face superior P11 da crista de rosca P1 e a face inferior P21 25 da ranhura de rosca P2 tem um alto contraste. Portanto, como será descrito mais tarde, a unidade de operação aritmética 4 realiza processamento de imagem como, por exemplo, binarização na primeira imagem capturada, tornando assim possível calcular os contornos da face superior P11 da crista de rosca P1 e da face de fundo P21 da ranhura da rosca P2.

30 Por outro lado, conforme ilustrado na Fig. 6A e Fig. 6B, na primeira imagem capturada, uma região de pixel correspondente à face de flanco P3 tem um baixo contraste porque a face de flanco P3 fica na sombra de uma linha de crista da crista de rosca P1. Portanto, mesmo quando o processamento da imagem, como binarização, é executado na primeira imagem capturada, é impossível calcular o 5 contorno da face de flanco P3. Além disso, também é impossível calcular o contorno da porção de extremidade inferior da rosca P4.

[0044] [Segunda etapa de iluminação S3] Na segunda etapa de iluminação S3, a segunda unidade de iluminação 2 da unidade de iluminação 200 ilumina a porção de extremidade do tubo roscado P. No 10 caso da unidade de iluminação 200B ilustrada na Fig. 3B, por exemplo, o medidor liga o LED 13b (desliga o LED 13a) para fazer a unidade de iluminação 200B funcionar como a segunda unidade de iluminação 2B. Assim, as luzes paralelas L2 do LED 13b iluminam a porção de extremidade do tubo roscado P através da lente

14.

15 [0045] [Segunda etapa de captura de imagem S4] Na segunda etapa de captura de imagem S4, a unidade de captura de imagem 3 detecta, fora das luzes paralelas L2 emitidas a partir da segunda unidade de iluminação 2, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada. Neste momento, a unidade de captura de imagem 20 3 captura uma imagem enquanto mantém as condições de captura de imagem na primeira etapa de captura de imagem S2, ou seja, enquanto mantém a posição da unidade de captura de imagem 3. A imagem capturada pela segunda etapa de captura de imagem S4 é referida como a segunda imagem capturada. A unidade de captura de imagem 3 pode capturar uma imagem de acordo com uma instrução 25 de captura de imagem do medidor ou pode capturar automaticamente uma imagem de acordo com uma quantidade de luz detectada. A unidade de captura de imagem 3 transmite a segunda imagem capturada para a unidade de operação aritmética 4.

[0046] Fig. 7A a Fig. 7D são vistas que ilustram um exemplo da segunda imagem capturada pela segunda etapa de captura de imagem S4. A Fig. 7A é uma 30 vista ampliada da vizinhança da face de flanco P3 (a face de flanco em forma de gancho P3h) da segunda imagem capturada. A Fig. 7B é uma vista ampliada da face de flanco (a face de flanco em forma de gancho P3h) que é ainda mais ampliada da vista ampliada ilustrada na Fig. 7A. A Fig. 7C é uma vista ampliada da porção de extremidade inferior da rosca P4 que é ainda mais ampliada da vista 5 ampliada ilustrada na Fig. 7A. A Fig. 7D é uma vista ampliada de uma porção de extremidade da crista roscada (uma porção onde a face de flanco P3 se cruza com a face superior P11 da crista roscada P1) que é ainda mais ampliada da vista ampliada ilustrada na Fig. 7A.

Conforme ilustrado nas Fig. 7A a 7D, na segunda imagem capturada, um 10 padrão de sombreamento (ver a região delimitada por uma linha pontilhada D ilustrada na Fig. 7A), como franjas de interferência, é gerado na região de pixel correspondente à face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4 (e ainda, a porção de extremidade do crista da rosca). Nesse ínterim, nenhuma forma, cor ou textura que reflita tal padrão de sombreamento pode ser encontrada 15 na superfície real da rosca, mesmo quando observada por um método de observação convencional bem conhecido. Uma vez que o padrão de sombreamento é gerado na segunda imagem capturada como acima, como será descrito mais adiante, a unidade de operação aritmética 4 realiza o processamento de imagem na segunda imagem capturada, para assim calcular a medida de 20 focagem dos pixels que constituem a segunda imagem capturada, e com base na medida de focagem calculada, os contornos da face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4 podem ser calculados.

[0047] Em seguida, será explicada a razão pela qual o padrão de sombreamento supracitado, como franjas de interferência, é gerado, que é 25 considerado pelos presentes inventores, com referência à Fig. 8A e Fig. 8B.

A Fig. 8A e a Fig. 8B são vistas que explicam esquematicamente a razão pela qual o padrão de sombreamento, como franjas de interferência, é gerado na segunda imagem capturada (vistas da direção Y). Conforme ilustrado nas Fig. 8A e Fig. 8B, será considerado o caso em que das luzes paralelas L2 emitidas a partir 30 da segunda unidade de iluminação 2, uma luz paralela L21 e uma luz paralela L22

(luzes paralelas presentes entre elas) são refletidas na face de flanco P3 (a face de flanco em forma de gancho P3h) e uma imagem das luzes paralelas refletidas é formada por um sensor de imagem 3a da unidade de captura de imagem 3.

Conforme descrito anteriormente, uma vez que a segunda unidade de iluminação 5 2 tem o eixo óptico em uma direção formando o ângulo θ maior do que o ângulo de avanço γ da porção de rosca em relação à direção Z, a luz paralela L21 e a luz paralela L22 alcançam a face de flanco P3 a ser refletida na face de flanco P3.

Incidentalmente, na Fig. 8A e Fig. 8B, para conveniência de explicação, o ângulo de avanço γ e o ângulo θ são ilustrados como sendo maiores do que os ângulos 10 reais.

[0048] Conforme ilustrado na Fig. 8A, se a face de flanco P3 é uma linha reta vista da direção Y, não há diferença de caminho óptico entre a luz paralela L21 e a luz paralela L22 porque o comprimento de um segmento de linha AB no caminho óptico da luz paralela L21 é igual ao comprimento de um segmento de linha CD no 15 caminho óptico da luz paralela L22. Também não há diferença de caminho óptico em relação às luzes paralelas L2 presentes entre a luz paralela L21 e a luz paralela L22 (luzes paralelas iluminando um segmento de linha BC da face de flanco P3) de forma semelhante. Além disso, também não há diferença de caminho óptico em relação às luzes paralelas L2 iluminando a porção diferente do segmento de linha 20 BC da face de flanco P3 (luzes paralelas cujas imagens são formadas por sensores de imagem diferentes do sensor de imagem 3a) de forma semelhante.

Consequentemente, no caso ilustrado na Fig. 8A, o padrão de sombreado, como franjas de interferência, não é gerado na região de pixel correspondente à face de flanco P3 na segunda imagem capturada.

25 [0049] No entanto, a face de flanco real P3 torna-se uma curva suave vista da direção Y, conforme ilustrado na Fig. 8B, devido ao efeito de seu ângulo β ou ângulo de avanço γ. Portanto, o comprimento do segmento de linha AB no caminho óptico da luz paralela L21 é diferente da soma do comprimento de um segmento de linha CC' e o comprimento de um segmento de linha C'D' no caminho óptico da luz 30 paralela L22, resultando em que a diferença de caminho óptico é gerada entre a luz paralela L21 e a luz paralela L22. Quanto a esta diferença de caminho óptico, uma diferença de caminho óptico também é gerada em relação às luzes paralelas L2 presentes entre a luz paralela L21 e a luz paralela L22 (luzes paralelas iluminando uma curva BC' da face de flanco P3) de forma semelhante. Além disso, uma 5 diferença de caminho óptico é gerada em relação às luzes paralelas L2 iluminando a porção diferente da curva BC' da face de flanco P3 (luzes paralelas cujas imagens são formadas por sensores de imagem diferentes do sensor de imagem 3a) de forma semelhante. As diferenças de caminho óptico geradas não são fixas e, portanto, no caso da face de flanco real P3 ilustrada na Fig. 8B, o padrão de 10 sombreamento, como franjas de interferência, é considerado gerado na região de pixel correspondente à face de flanco P3 na segunda imagem capturada.

[0050] Em seguida, a primeira etapa de cálculo de contorno S5 para a etapa de operação aritmética de forma de rosca S7 será explicada. Estas etapas são implementadas pela unidade de operação aritmética 4 executando os programas 15 armazenados na unidade de armazenamento 43. A unidade de operação aritmética 4 começa a executar o programa em resposta a uma instrução para iniciar a medição do medidor.

[Primeira etapa de cálculo de contorno S5] Na primeira etapa de cálculo de contorno S5, a primeira unidade de 20 aquisição de imagem capturada 45 na unidade de operação aritmética 4 adquire a primeira imagem capturada pela unidade de captura de imagem 3 na primeira etapa de captura de imagem S2 da unidade de captura de imagem 3 através da unidade de comunicação 44. Por exemplo, a primeira unidade de aquisição de imagem capturada 45 processa, como a primeira imagem capturada, a primeira imagem 25 capturada adquirida desde o início da medição (a execução do programa começa).

Em seguida, a primeira unidade de cálculo de contorno 47 na unidade de operação aritmética 4 executa o processamento de imagem na primeira imagem capturada, para assim calcular o primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo de rosca A na seção transversal M. Por 30 exemplo, a primeira unidade de cálculo de contorno 47 binariza a primeira imagem capturada com um valor de limite predeterminado, para assim extrair uma região de pixel brilhante (uma região de pixel não bloqueada pela porção de rosca), ou executa o processamento de imagem para extrair uma região de pixel escuro (uma região de pixel bloqueada pela porção de rosca) e detecta bordas da região de pixel 5 extraída, para assim calcular o primeiro contorno. A propósito, a extração de uma região de pixel não está limitada ao caso de realmente extrair uma região de pixel e significa que também inclui o processamento de separação de uma região de pixel da primeira imagem capturada.

Neste documento, o primeiro contorno inclui a face superior P11 da crista da 10 rosca P1 e a face inferior P21 da ranhura da rosca P2, mas não inclui a face do flanco P3 ou a porção de extremidade inferior da rosca P4. A primeira unidade de cálculo de contorno 47 armazena o primeiro contorno calculado na unidade de armazenamento 43 em associação com a informação de identificação indicando que é o primeiro contorno. Incidentalmente, a primeira unidade de cálculo de 15 contorno 47 pode exibir a primeira imagem capturada e o primeiro contorno calculado na unidade de exibição 42 de modo a permitir que o medidor os verifique.

[0051] [Segunda etapa de cálculo de contorno S6] Na segunda etapa de cálculo de contorno S6, a segunda unidade de aquisição de imagem capturada 46 na unidade de operação aritmética 4 adquire a 20 segunda imagem capturada pela unidade de captura de imagem 3 na segunda etapa de captura de imagem S4 da unidade de captura de imagem 3 através da unidade de comunicação 44. Por exemplo, a segunda unidade de aquisição de imagem capturada 46 processa, como a segunda imagem capturada, a imagem capturada adquirida em segundo lugar desde o início da medição (a execução do 25 programa começa). Em seguida, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 na unidade de operação aritmética 4 realiza o processamento de imagem na segunda imagem capturada, para assim calcular o segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo de rosca A na seção transversal M. Por exemplo, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula 30 uma medida de foco de pixels que constitui a segunda imagem capturada e, com base na medida de foco calculada, calcula o segundo contorno. Mais concretamente, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula o segundo contorno com base nas posições baricêntricas na direção X e na direção Y da medida de foco calculada. Neste documento, o segundo contorno inclui a face de 5 flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 armazena o segundo contorno calculado na unidade de armazenamento 43 em associação com a informação de identificação indicando que é o segundo contorno. Incidentalmente, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode exibir a segunda imagem capturada e o segundo contorno 10 calculado na unidade de exibição 42 de modo a permitir que o medidor os verifique.

[0052] Como medida de foco, por exemplo, um contraste ou um desvio de densidade de imagem entre pixels circundantes pode ser usado. Nesta modalidade, como a medida de foco, o desvio de densidade de imagem entre os pixels circundantes (a ser referido como um “desvio de densidade de imagem 15 interpixel” abaixo) é usado. Neste documento, a densidade da imagem significa um valor de pixel. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula o pixel com um alto desvio de densidade de imagem entre pixels fora dos pixels que constituem a segunda imagem capturada como o segundo contorno.

[0053] Concretamente, uma densidade de imagem de cada pixel que 20 constitui a segunda imagem capturada é definida como I(x, y) e um desvio de densidade de imagem interpixel de cada pixel é definido como ML(x, y). O desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) é expresso pela seguinte equação (1) usando a densidade de imagem de cada pixel e a densidade de imagem de quatro pixels circundantes, por exemplo. Incidentalmente, x significa uma coordenada X 25 de cada pixel na segunda imagem capturada (ver Fig. 7A) expressa em um plano XY. Além disso, y significa uma coordenada Y de cada pixel na segunda imagem capturada expressa no plano XY. Incidentalmente, (x, y) pode ser considerado como um vetor que representa posições em um plano bidimensional de um sensor de imagem bidimensional, como um CCD ou CMOS, usado como o sensor de 30 imagem da unidade de captura de imagem 3 em um unidade de pixel.

[0054] [Equação matemática 1]

[0055] Alternativamente, o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) é expresso pela seguinte equação (2) usando a densidade de imagem de cada 5 pixel e a densidade de imagem de oito pixels circundantes.

[0056] [Equação matemática 2]

[0057] A propósito, p na equação (1) e na equação (2) é um número natural arbitrário e, por exemplo, p = 2 é estabelecido.

10 A Fig. 9 é uma vista para explicar um método de cálculo do desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y). Neste documento, o caso de cálculo do desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) do pixel central de 5 × 5 pixels é assumido.

No caso em que P = 2 é definido e o desvio de densidade de imagem 15 interpixel ML(x, y) do pixel central é calculado pela equação (1), o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) é calculado com base na densidade da imagem I(x, y) do pixel central e na densidade da imagem de quatro pixels 60a ao pixel 60d.

Além disso, no caso em que P = 2 é definido e o desvio de densidade de 20 imagem interpixel ML(x, y) do pixel central é calculado pela equação (2), o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y ) é calculado com base na densidade da imagem I(x, y) do pixel central, na densidade da imagem dos quatro pixels 60a ao pixel 60d e na densidade da imagem de quatro pixels 70a ao pixel 70d.

[0058] Além disso, o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) 25 pode ser calculado para todos os pixels que constituem a segunda imagem capturada ou pode ser calculado apenas para os pixels na posição e no intervalo da região de pixel correspondendo à face de flanco P3 e à porção de extremidade inferior da rosca P4 na segunda imagem capturada.

Concretamente, a unidade de estimativa 50 na unidade de operação aritmética 4 estima o intervalo onde o segundo contorno está localizado, concretamente, o intervalo da região de pixel incluindo a face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4, a

5 partir da primeira imagem capturada pela primeira unidade de aquisição de imagem capturada 45 ou o primeiro contorno calculado pela primeira unidade de cálculo de contorno 47. Por exemplo, a unidade de estimativa 50 estima, como a faixa da região de pixel incluindo a face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4, a faixa que está longe de uma linha virtual conectando, do

10 primeiro contorno, a porção de extremidade do face superior P11 da crista de rosca P1 e a porção de extremidade da face inferior P21 da ranhura roscada P2 para cada lado da face de extremidade do tubo na direção x e o lado oposto a esta por uma distância predeterminada.

Como a distância predeterminada, por exemplo, pode-se usar uma distância de 1/8 a 1/16 do intervalo na direção X onde

15 aparece a porção de extremidade, da crista de rosca, do primeiro contorno no lado da face da extremidade do tubo ou semelhante.

Além disso, a unidade de estimativa 50 pode ler dados de desenho de projeto da porção de rosca armazenada na unidade de armazenamento 43 para estimar a faixa da região de pixel incluindo a face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior de rosca P4

20 com base nos dados de desenho de projeto.

Por exemplo, a unidade de estimativa 50 move os dados de desenho paralelamente à primeira imagem capturada relativamente de modo a fazer os dados de desenho concordarem substancialmente com o primeiro contorno.

Em seguida, a unidade de estimativa

50 estima a região da primeira imagem capturada correspondente a uma região

25 periférica incluindo a face do flanco e a porção da extremidade inferior de rosca nos dados da tela como o intervalo da região do pixel incluindo a face do flanco

P3 e a porção da extremidade inferior da rosca P4. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode acelerar a velocidade de processamento calculando o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) apenas para os pixels dentro da faixa

30 da região de pixel estimada pela unidade de estimativa 50.

[0059] Depois de calcular o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) de todos os pixels (ou os pixels dentro do intervalo estimado da região de pixel), a segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula um valor médio FM(x, y) dos desvios de densidade de imagem interpixel ML(x, y) de (2N + 1) × (2M + 1) 5 pixels circundantes de cada pixel, por exemplo. Este valor médio FM(x, y) dos desvios de densidade de imagem interpixel pode ser usado como a medida de foco de cada pixel. N e M são números naturais arbitrários e N = M = 2, por exemplo, é estabelecido. Incidentalmente, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode alterar o valor de N, M de acordo com uma imagem, ou pode 10 usar o valor de N, M obtido procurando o valor de N, M a partir do qual uma medida de foco de um valor predeterminado ou mais é calculado.

Neste documento, concretamente, no caso em que N = M = 2 é estabelecido e o valor médio FM(x, y) do pixel central dos 5 × 5 pixels ilustrados na Fig. 9 é calculado, os desvios de densidade de imagem interpixel ML de 25 15 pixels são adicionados para serem divididos por 25, para assim calcular o valor médio FM(x, y) do pixel central. Da mesma maneira, o valor médio FM(x, y) de todos os pixels (ou os pixels dentro do intervalo estimado da região de pixels) é calculado.

Incidentalmente, no caso de usar o contraste no lugar do desvio de 20 densidade de imagem interpixel, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 só precisa usar valores expressos como (Imax - Imin)/(Imax + Imin) e Imax/Imin para calcular a medida de foco quando em uma região de pixel local, a densidade máxima da imagem é definida como Imax e a densidade mínima da imagem é definida como Imin.

25 Além disso, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode usar o valor obtido dividindo o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y) expresso pela equação (1) pelo valor médio da densidade de imagem de cada pixel e a densidade de imagem dos quatro pixels circundantes para calcular a medida de foco. Além disso, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode 30 usar o valor obtido dividindo o desvio de densidade de imagem interpixel ML(x, y)

expresso pela equação (2) pelo valor médio da densidade de imagem de cada pixel e a densidade de imagem dos oito pixels circundantes para calcular a medida de foco.

[0060] Finalmente, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 calcula, 5 da medida de foco FM(x, y), a posição baricêntrica na direção X e a posição baricêntrica na direção Y, por exemplo, tornando assim possível calcular o posições baricêntricas como o segundo contorno. Concretamente, uma posição baricêntrica Xg na direção X é expressa pela seguinte equação (3) e uma posição baricêntrica Yg na direção Y é expressa pela seguinte direção (4). Tanto a 10 equação (3) quanto a equação (4) podem ser usadas para calcular o segundo contorno.

A segunda unidade de cálculo de contorno 48 determina um padrão e uma faixa de cálculo de pixels na direção X em uma coordenada Y específica. Por exemplo, o pixel com o valor máximo da medida de foco fora dos pixels na 15 direção X é determinado como o padrão e um intervalo predeterminado ao longo da direção X do pixel padrão (por exemplo, ± 20 pixels) é determinado como o intervalo de cálculo. Então, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 usa a equação (3) para calcular a posição baricêntrica Xg na direção X dentro do intervalo de cálculo. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 realiza 20 repetidamente o processamento para calcular a posição baricêntrica Xg na direção X para cada mudança na coordenada Y específica dentro do intervalo onde a medida de foco é calculada da mesma maneira e, em seguida, conecta as posições baricêntricas calculadas Xg para calcular o segundo contorno.

Além disso, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 determina um 25 padrão e uma faixa de cálculo de pixels na direção Y em uma coordenada X específica. Por exemplo, o pixel com o valor máximo da medida de foco fora dos pixels na direção Y é determinado como o padrão e um intervalo predeterminado ao longo da direção Y do pixel padrão (por exemplo, ± 30 pixels) é determinado como o intervalo de cálculo. Então, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 30 usa a equação (4) para calcular a posição baricêntrica Yg na direção Y dentro do intervalo de cálculo. A segunda unidade de cálculo de contorno 48 realiza repetidamente o processamento para calcular a posição baricêntrica Yg na direção Y para cada mudança na coordenada X específica dentro do intervalo onde a medida de foco é calculada da mesma maneira e, em seguida, conecta as 5 posições baricêntricas calculadas Yg para calcular o segundo contorno.

[0061] [Equação matemática 3]

[0062] A Fig. 10 é uma vista onde as posições baricêntricas calculadas da medida de foco FM(x, y) são sobrepostas na segunda imagem capturada 10 anteriormente descrita ilustrada na Fig. 7A. Conforme ilustrado na Fig. 10, verificou-se que o contorno da face de flanco P3 e a porção de extremidade inferior da rosca P4 foram calculados com precisão.

À propósito, o método de calcular o segundo contorno não é limitado ao método supracitado. Por exemplo, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 15 calcula uma distribuição de medida de foco em que o eixo do horizonte é o eixo de direção do pixel e o eixo vertical é a medida de foco. Em seguida, a segunda unidade de cálculo de contorno 48 pode encontrar uma curva aproximada desta distribuição de medida de foco (uma curva tendo um convexo para cima) para empregar o vértice desta curva aproximada como um ponto que constitui o segundo 20 contorno (o que é chamado de processamento de subpixel).

[0063] [Etapa de operação aritmética da forma de rosca S7] Na etapa de operação aritmética de forma de rosca S7, a unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 na unidade de operação aritmética 4 opera aritmeticamente a forma de rosca da porção de rosca com base no primeiro 25 contorno calculado pela primeira etapa de cálculo de contorno S5 e o segundo contorno calculado pela segunda etapa de cálculo de contorno S6.

Concretamente, a unidade de operação aritmética da forma de rosca 49 pode operar aritmeticamente, com base no primeiro contorno, a fase da crista de rosca P1 correspondendo à posição da crista de rosca P1 na direção axial do eixo da rosca A, sendo o diâmetro da rosca o diâmetro externo da crista da rosca P1 da 5 face de extremidade do tubo para uma posição predeterminada na direção axial do eixo da rosca A, o diâmetro da face inferior P21 da ranhura da rosca P2 ao longo da direção axial do eixo da rosca A, uma forma de cone sendo uma mudança no diâmetro, e assim por diante.

Além disso, por exemplo, a unidade de operação aritmética de forma de 10 rosca 49 pode operar aritmeticamente o ângulo da face de flanco P3 e o raio de curvatura da porção de extremidade inferior da rosca P4 com base no segundo contorno.

Como acima, a unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 opera aritmeticamente a forma de rosca da porção de rosca e, assim, a forma de rosca é 15 medida. A unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 pode exibir valores medidos da porção de rosca na unidade de exibição 42 ou pode armazená-los na unidade de armazenamento 43.

[0064] Além disso, a unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 pode calcular tal contorno combinado obtido combinando o primeiro contorno e o 20 segundo contorno como ilustrado na Fig. 11. O contorno ilustrado por uma linha sólida na Fig. 11 é o primeiro contorno e o contorno ilustrado por uma linha pontilhada na Fig. 11 é o segundo contorno. Uma vez que a primeira imagem capturada usada para calcular o primeiro contorno e a segunda imagem capturada usada para calcular o segundo contorno são capturadas usando a unidade de 25 captura de imagem comum 3, o primeiro contorno e o segundo contorno podem ser combinados facilmente.

A unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 pode operar aritmeticamente a largura da crista da rosca e a largura do vale da rosca com base no contorno combinado calculado.

30 A unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 pode exibir o contorno combinado calculado na unidade de exibição 42 ou pode armazená-lo na unidade de armazenamento 43. Neste momento, como ilustrado na Fig. 11, a unidade de operação aritmética de forma de rosca 49 exibe de preferência o primeiro contorno e o segundo contorno de modo que eles possam ser distinguidos 5 alterando o tipo de linha, a espessura da linha, a cor da linha, ou semelhantes, por exemplo.

[0065] Como acima, de acordo com o aparelho de medição de forma de rosca 100 e o método de medição de acordo com esta modalidade, é possível medir a forma de rosca que pode ser medida por um método de silhueta convencional 10 usando a primeira imagem capturada e medir as formas de rosca que são difíceis de serem medidas por um método de silhueta convencional, um método usando uma sonda de contato ou um telêmetro a laser de um método de triangulação usando a segunda imagem capturada.

[0066] A seguir, será explicado um exemplo de resultados obtidos medindo 15 a forma da rosca do mesmo tubo roscado (tubo de poço de petróleo) pelo método de medição da forma da rosca de acordo com esta modalidade e um método de medição da forma da rosca do tipo de contato.

Como método de medição do forma de rosca do tipo contato, foi utilizado o método de medição do tipo agulha com um Contracer fabricado pela Mitutoyo 20 Corporation (ângulo de ponta de 20° e raio de ponta de 25 μm de uma agulha).

A Fig. 12 é uma vista que ilustra os resultados obtidos medindo um ciclo da crista de rosca P1 para a ranhura de rosca P2 da porção de rosca do mesmo tubo roscado por cerca de dois ciclos pelo método de medição da forma de rosca de acordo com esta modalidade e o método de medição de forma de rosca tipo 25 contato. Na Fig. 12, o resultado medido pelo método de medição da forma de rosca de acordo com a presente modalidade (a ser referido como um “exemplo” apropriadamente) é ilustrado por uma linha grossa e o resultado medido pelo método de medição da forma de rosca do tipo contato (a ser referido como um “tipo de contato” apropriadamente) é ilustrado por uma linha fina. O mesmo é verdade 30 para as Fig. 13A, Fig. 13B e Fig. 14 que serão descritas mais adiante. Como fica claro na Fig. 12, o resultado da medição no exemplo e o resultado da medição no tipo de contato quase se sobrepõem.

[0067] A Fig. 13A e a Fig. 13B ilustram uma vista ampliada da vizinhança da face de flanco em forma de gancho P3h do resultado da medição ilustrado na Fig.

5 12. A Fig. 13A é uma vista ampliada da vizinhança da face de flanco em forma de gancho P3h. A Fig. 13B é uma vista que ilustra o resultado obtido pela extração do resultado da medição da porção correspondente à face de flanco em forma de gancho P3h no resultado da medição no exemplo do resultado da medição ilustrado na Fig. 13A.

10 No resultado da medição no exemplo ilustrado na Fig. 13A, do resultado da medição no exemplo ilustrado na Fig. 12, a face superior P11 da crista da rosca P1 e a face inferior P21 da ranhura da rosca P2 são aproximadas por uma linha reta substancialmente na direção X dos respectivos resultados de medição e as porções correspondentes a essas linhas retas aproximadas são excluídas do resultado de 15 medição no exemplo ilustrado na Fig. 12. Além disso, no resultado da medição no exemplo ilustrado na Fig. 13B, do resultado da medição no exemplo ilustrado na Fig. 13A, a porção de extremidade inferior da rosca P4 e a porção de extremidade da crista da rosca são aproximadas por um círculo a partir dos respectivos resultados de medição e as porções correspondentes a estes círculos aproximados 20 são excluídas do resultado da medição no exemplo ilustrado na Fig. 13A.

[0068] A face de flanco em forma de gancho P3h no exemplo extraído como ilustrado na Fig. 13B foi aproximada por uma linha reta, a face de flanco em forma de gancho P3h no tipo de contato extraído de forma semelhante foi aproximada por uma linha reta e uma comparação em uma inclinação da linha reta aproximada da 25 face do flanco em forma de gancho P3h (um ângulo formado entre a face inferior P21 da ranhura da rosca P2 e a linha reta aproximada) foi feito entre o resultado da medição no exemplo e o resultado da medição no tipo de contato. Quanto à inclinação da linha reta aproximada da face do flanco em forma de gancho P3h no exemplo ilustrado à esquerda na Fig. 12, um valor médio das inclinações 30 resultantes de quatro medições contínuas foi de 84,71° (um desvio padrão foi de

0,024°) e a inclinação da linha reta aproximada da face do flanco em forma de gancho P3h no tipo de contato foi de 84,44°. O desvio entre as duas foi de -0,27°.

Além disso, o desvio entre a inclinação da linha reta aproximada da face de flanco em forma de gancho P3h no exemplo ilustrado à direita na Fig. 12 (o valor médio 5 das inclinações resultantes de quatro medições contínuas) e a inclinação da linha reta aproximada da face de flanco em forma de gancho P3h no tipo de contato era de 0,15° de forma semelhante. Um desvio padrão das quatro medições foi de 0,018°. Ou seja, o resultado da medição da face de flanco em forma de gancho P3h no exemplo e o resultado da medição da face de flanco em forma de gancho 10 P3h no tipo de contato estavam em boa concordância um com o outro.

[0069] A Fig. 14 é uma vista que ilustra os resultados obtidos pela extração do resultado da medição das porções correspondentes à porção de extremidade inferior da rosca P4 e a porção de extremidade da crista da rosca do resultado da medição ilustrado na Fig. 12.

15 Quanto ao raio de curvatura de um círculo aproximado da porção de extremidade inferior da rosca P4 no exemplo ilustrado à esquerda na Fig. 14, um valor médio dos raios de curvatura resultantes de quatro medições contínuas foi de 0,327 mm (um desvio padrão foi de 0,00096 mm) e um raio de curvatura de um círculo aproximado da porção de extremidade inferior da rosca P4 no tipo de 20 contato era de 0,362 mm. O desvio entre os dois foi de 0,035 mm. Além disso, quanto a um raio de curvatura de um círculo aproximado da porção de extremidade inferior da rosca P4 no exemplo ilustrado à direita na Fig. 14, um valor médio dos raios de curvatura resultantes de quatro medições contínuas foi de 0,339 mm (um desvio padrão foi 0,00052 mm) e um raio de curvatura de um círculo aproximado 25 da porção de extremidade inferior da rosca P4 no tipo de contato era 0,368 mm. O desvio entre os dois foi de 0,029 mm. Ou seja, o resultado da medição da porção da extremidade inferior da rosca P4 no exemplo e o resultado da medição da porção da extremidade inferior da rosca P4 no tipo de contato estavam em boa concordância um com o outro. O mesmo acontecia com a extremidade da crista 30 de rosca.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0070] A presente invenção pode ser usada ao medir uma forma de rosca de uma porção de rosca.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de medição de forma de rosca, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal a uma seção transversal incluindo um eixo de rosca de uma porção de rosca e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma segunda unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção formando um ângulo maior do que um ângulo de avanço da porção de rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal e emite luzes paralelas para iluminar a porção de rosca; uma unidade de captura de imagem que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação, inclui uma lente telecêntrica, tem uma posição de foco correspondente à seção transversal e detecta, a partir das luzes paralelas emitidas da primeira unidade de iluminação ou da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada; e uma unidade de operação aritmética que opera aritmeticamente uma forma de rosca da porção de rosca com base em uma imagem capturada pela unidade de captura de imagem, em que a unidade de operação aritmética realiza processamento de imagem em uma primeira imagem capturada detectando, fora das luzes paralelas emitidas pela primeira unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca, para assim calcular um primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo de uma direção axial do eixo da rosca na seção transversal, executa o processamento de imagem em uma segunda imagem capturada detectando, fora das luzes paralelas emitidas a partir da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca, para assim calcular um segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo da rosca na seção transversal, e opera aritmeticamente a forma da rosca da porção da rosca com base no primeiro contorno e no segundo contorno que são calculados.

2. Aparelho de medição de forma de rosca de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de operação aritmética realiza processamento de imagem na segunda imagem capturada, para assim calcular uma medida de foco de pixels que constituem a segunda imagem capturada e, com base na medida de foco calculada, calcula o segundo contorno.

3. Aparelho de medição de forma de rosca de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de operação aritmética calcula o segundo contorno com base nas posições baricêntricas na direção X e na direção Y da medida de foco.

4. Aparelho de medição de forma de rosca de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de operação aritmética estima, na segunda imagem capturada, uma faixa onde o segundo contorno está localizado e calcula a medida de foco dos pixels na faixa estimada.

5. Aparelho de medição de forma de rosca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de operação aritmética calcula o segundo contorno incluindo contornos de uma face de flanco da porção de rosca e uma porção de extremidade inferior de rosca da porção de rosca.

6. Aparelho de medição de forma de rosca de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a porção de rosca é uma porção de rosca formada em uma porção de extremidade de um tubo roscado.

7. Método de medição de forma de rosca, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma primeira etapa de iluminação que ilumina uma porção de rosca por uma primeira unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção ortogonal a uma seção transversal incluindo um eixo de rosca da porção de rosca e emite luzes paralelas; uma primeira etapa de captura de imagem que detecta, fora das luzes paralelas emitidas pela primeira unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada por uma unidade de captura de imagem que tem um eixo visual paralelo ao eixo óptico da primeira unidade de iluminação, inclui uma lente telecêntrica e tem uma posição de foco correspondente à seção transversal; uma segunda etapa de iluminação que ilumina a porção de rosca por uma segunda unidade de iluminação que tem um eixo óptico em uma direção que forma um ângulo maior do que um ângulo de avanço da porção de rosca em relação à direção ortogonal à seção transversal e emite paralelamente luzes; uma segunda etapa de captura de imagem que detecta, a partir das luzes paralelas emitidas da segunda unidade de iluminação, a luz que não foi bloqueada pela porção de rosca para capturar uma imagem da luz detectada pela unidade de captura de imagem; uma primeira etapa de cálculo de contorno que realiza o processamento de imagem em uma primeira imagem capturada pela primeira etapa de captura de imagem, para assim calcular um primeiro contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo de uma direção axial do eixo de rosca na seção transversal; uma segunda etapa de cálculo de contorno que realiza o processamento de imagem em uma segunda imagem capturada pela segunda etapa de captura de imagem, para assim calcular um segundo contorno sendo um contorno parcial da porção de rosca ao longo da direção axial do eixo de rosca na seção transversal; e uma etapa de operação aritmética de forma de rosca que opera aritmeticamente uma forma de rosca da porção de rosca com base no primeiro contorno calculado pela primeira etapa de cálculo de contorno e o segundo contorno calculado pela segunda etapa de cálculo de contorno.