CN101909802A - 焊接状态监视装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种焊接状态监视装置和方法，其用于使得能够在线且比以往更准确地监视熔融状态、对接状态等的电阻焊接管的状态。即，设置在收容体(21)内的顶端部的镜体(23)使圆筒状带钢(1)的焊接部分(5)自发光产生的光经由耐热玻璃(22)从侧方向进入，向设置在中继透镜单元(13)内的基端侧的中继透镜(24)的方向，映出圆筒状带钢(1)的焊接部分(5)的图像。中继透镜(24)将圆筒状带钢(1)的焊接部分(5)的图像传递到变换透镜(12)，变换透镜(12)使该图像成像于CCD相机(11)的拍摄面。因此，能够对圆筒状带钢(1)的焊接部分5从其侧方向以与CCD相机(11)的分辨率相应的分辨率进行拍摄，能够比以往更准确且在线地得到圆筒状带钢(1)的焊接部分(5)的信息。

Description

焊接状态监视装置和方法
技术领域
本发明涉及电阻焊接管的制造状态监视装置和电阻焊接管的制造状态监视方法，特别适用于在线监视电阻焊接管的状态。
背景技术
在制造电阻焊接管(electric resistance welded pipe)的情况下，首先，使用多个成形辊，将带状钢板制成圆筒状，使得带状钢板的两端部相互对向。然后，由与该圆筒状的带状钢板大致同轴地配设的感应线圈或作为电极的接触片(contact chip)，对制成圆筒状的带状钢板的两端部(焊接面)通以高频电流，通过由该高频电流在带状钢板的两端部产生的焦耳热，加热熔融焊接面。然后，通过用挤压辊对加热熔融了的部分进行加压来进行接合。
在如以上那样地制造电阻焊接管的情况下，从焊接面的边缘部分开始熔融。因此，焊接面的中央部分的熔融状态成为问题。即，当焊接面的中央部分不熔融时，则即使用挤压辊加压，焊接面也不会接合，制造出的电阻焊接管的强度会不足。另一方面，当焊接面的中央部分过度熔融时，则从焊接面挤出的鳞皮(scale，氧化物)由电磁力引入焊接面，该鳞皮成为缺陷的要因。
因此，准确监视电阻焊接管制造生产线中的电阻焊接管的焊接状况是极为重要的。
因此，在日本特开平5-123874号公报中公开了如下技术：使用设置在制造中的电阻焊接管的焊接点的正上方的相机(camera，照相机)，拍摄焊接点的周边的静止图像，将拍摄到的静止图像作为数字图像取入，进行图像处理，由此求出焊接点的位置。
另外，在日本特开昭62-203680号公报中公开了如下技术：在制造中的电阻焊接管的管内通过传像光纤(image fiber；纤维镜)，对由该传像光纤得到的焊接部分的图像进行图像处理，推定电阻焊接管的对接状态。
发明内容
但是，在日本特开平5-123874号公报所记载的技术中，从制造中的电阻焊接管的焊接点的正上方拍摄焊接点的周边的图像，因此，例如当从电阻焊接管的轴方向观察到的对接状态为倒V型、且为低热输入的状态(焊接面没有充分熔融的状态)时，则有可能会判断为处于适当(恰当、合理)的状态。因此，存在极难把握包含了焊接面的对接状态的热输入状态(熔融状态)这样的问题。
另外，在日本特开昭62-203680号公报所记载的技术中，由传像光纤得到图像，因此，为了把握焊接面的状态而无法以足够的分辨率进行拍摄。另外，不能得到构成传像光纤的各光纤之间(间隙)的部分的图像，整体的图像会成所谓的网状。因此，存在极难准确地把握焊接面的状态这样的问题。
本发明是鉴于这样的问题而做出的发明，使得能够在线且比以往更准确地监视焊接部分的钢板的熔融状态和钢板的对接状态等的电阻焊接管的焊接状态。
用于解决本发明的课题的方案如下。
本发明的电阻焊接管的制造状态监视装置是在为了制造电阻焊接管而加热焊接形成为圆筒状的钢板的两端部时，在线监视焊接部分的状态的电阻焊接管的制造状态监视装置，作为具体的方式，其特征在于，具有：传递基于从上述焊接部分辐射的光的图像的中继透镜、收容上述中继透镜且至少一部分为非导电体制的收容体、对由上述中继透镜传递的图像进行拍摄的拍摄单元；或用于使得能够放大上述焊接部分来进行拍摄的透镜、从制造生产线的上游侧对基于透过上述透镜的光的图像进行拍摄的拍摄单元；和基于由这些拍摄单元得到的图像数据来解析上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态的解析单元、将由该解析单元解析得到的结果显示在显示装置的显示单元，对焊接部分的板厚方向的信息进行收集和处理。而且，其要旨如下。
(1)一种电阻焊接管的制造状态监视装置，在为了制造电阻焊接管一边将钢板形成为圆筒状、一边加热焊接该钢板的两端部时，在线监视该焊接部分的状态，具有：拍摄单元，其从该焊接工序的上游侧对从该焊接部分的该钢板的对接面辐射的光进行拍摄；解析单元，其基于由该拍摄单元得到的图像数据，对上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态进行解析；以及显示单元，其将由该解析单元解析得到的结果显示在显示装置。
(2)根据上述(1)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述拍摄单元具有：中继透镜，其传递基于从上述焊接部分辐射的光的图像；收容该中继透镜、至少一部分为非导电体制的收容体；以及拍摄元件，其对由该中继透镜传递的上述图像进行拍摄，并将其转换为图像数据。
(3)根据上述(2)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，在上述收容体的内部具有对基于从上述焊接部分辐射的光的图像进行反射的镜体，由上述中继透镜传递由上述镜体映出的图像。
(4)根据上述(2)或(3)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，在上述收容体具有使从上述焊接部分辐射的光透射至上述收容体的内部的透射部件。
(5)根据上述(2)～(4)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，在上述收容体的表面安装非导电体制的管，具有向该管的内部供给气体或液体的供给单元。
(6)根据上述(5)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，供给到上述管的内部的气体或液体被排出到上述透射部件上。
(7)根据上述(2)～(4)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，在上述收容体的外侧具有与上述收容体平行且保持空间而设置的非导电体制的第二收容体，具有向上述收容体和该第二收容体之间供给气体或液体的供给单元。
(8)根据上述(7)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，供给到上述第二收容体的内部的气体或液体被排出到上述透射部件上。
(9)根据上述(1)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述拍摄单元具有：透镜，其用于使得能够对基于从上述焊接部分辐射的光的图像进行放大拍摄；和拍摄元件，其从制造生产线的上游侧对该图像进行拍摄，并将其转换为图像数据。
(10)根据上述(9)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述透镜在从上述焊接部分的对接面的板厚方向的各位置辐射的光能够进入的位置、被设置在能够使该透镜的焦点对准该焊接部分的位置。
(11)根据上述(10)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述透镜设置在从上述焊接部分的中心部分观察该透镜的光轴方向时的仰角为负20°以上且20°以下的位置。
(12)根据上述(1)～(11)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述拍摄单元的拍摄分辨能力为0.2mm以下。
(13)根据上述(1)～(12)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述解析单元基于由上述拍摄单元得到的图像数据，求出上述焊接部分的钢板的板厚方向上的亮度信息或温度信息，使用求出的亮度信息或温度信息，解析该焊接部分的钢板的熔融状态和钢板的对接状态。
(14)根据上述(1)～(13)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述解析单元对基于由上述拍摄单元在不同时间得到的多个图像数据的亮度信息或温度信息进行比较，解析上述焊接部分的氧化物的状态。
(15)根据上述(13)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述解析单元具有对上述焊接部分的钢板的板厚方向上的亮度信息或温度信息与预先设定的第一阈值和第二阈值进行比较、在上述亮度信息或温度信息为第一阈值以下的情况下对上述焊接部分是否处于低热输入状态进行解析的第一判断单元和在上述亮度信息或温度信息为第二阈值以上的情况下判断为上述焊接部分处于过热输入状态的第二判断单元。
(16)根据上述(13)或(15)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，具有第三判断单元，该第三判断单元在上述亮度信息或温度信息的饱和区域位于预定的范围的情况下判断为上述焊接部分的对接角异常。
(17)根据上述(14)所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，上述解析单元，具有：差分图像生成单元，其生成由上述拍摄单元在不同的时间得到的2个图像数据的差分数据；和变化判定单元，其基于由上述差分图像生成单元生成的差分数据，判定在上述焊接部分是否发生了预先设定的阈值以上的亮度变化或温度变化；在由上述变化判定单元判定为在上述焊接部分发生了上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分存在氧化物，在由上述变化判定单元判定为在上述焊接部分没有发生上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分不存在氧化物。
本发明的电阻焊接管的制造状态监视方法是在线监视为了制造电阻焊接而形成为圆筒状的钢板的焊接部分的状态的电阻焊接管的制造状态监视方法，关于上述电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，具有：拍摄步骤，对从该焊接部分辐射的光进行拍摄，将其转换为图像数据；解析步骤，基于该图像数据，解析上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态；显示步骤，将上述解析得到的结果显示在显示装置。
(18)一种电阻焊接管的制造状态监视方法，该方法是关于上述(1)～(17)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置的、在为了制造电阻焊接管一边将钢板形成为圆筒状、一边加热焊接该钢板的两端部时在线监视该焊接部分的状态的电阻焊接管的制造状态监视方法，具有：拍摄步骤，对从该焊接部分辐射的光进行拍摄，将其转换为图像数据；解析步骤，基于该图像数据，解析上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态；显示步骤，将上述解析得到的结果显示在显示装置。
(19)根据上述(18)所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，上述解析步骤中，基于上述图像数据，求出上述焊接部分的钢板的板厚方向的亮度信息或温度信息，使用求出的亮度信息或温度信息，解析上述焊接部分的钢板和焊接材料的熔融状态和钢板的对接状态。
(20)根据上述(18)或(19)所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，上述解析步骤中，对基于在不同的时间拍摄得到的多个上述图像数据的亮度信息或温度信息进行比较，解析上述焊接部分的氧化物的状态。
(21)根据上述(18)～(20)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，上述解析步骤具有对上述焊接部分的钢板的板厚方向的亮度信息或温度信息与预先设定的第一阈值和第二阈值进行比较、在该亮度信息或温度信息为第一阈值以下的情况下对上述焊接部分是否处于低热输入状态进行解析的第一判断步骤和在上述亮度信息或温度信息为第二阈值以上的情况下判断为上述焊接部分处于过热输入状态的第二判断步骤。
(22)根据上述(19)或(21)所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，具有第三判断步骤，该第三判断步骤在上述亮度信息或温度信息的饱和区域位于预定的范围的情况下，判断为上述焊接部分的对接角异常。
(23)根据上述(18)～(20)中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，上述解析步骤，具有：差分图像生成步骤，生成由上述拍摄单元在不同的时间得到的2个图像的差分数据；和变化判定步骤，基于由上述差分图像生成步骤生成的差分数据，判定在上述的焊接部分是否发生了预先设定的阈值以上的亮度变化或温度变化，在由上述变化判定步骤判定为在上述焊接部分发生了上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分存在氧化物，在由上述变化判定步骤判定为在上述焊接部分没有发生上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分不存在氧化物。
在此，所谓在上述(17)、(23)中提到的“在不同的时间得到的2个图像”为隔着时间间隔拍摄到的2个图像，优选是以30msec以内的时间间隔拍摄到的2个图像。
采用本发明，能得到如下的效果。即，能够对从为了制造电阻焊接管而形成为圆筒状的钢板的焊接部分辐射的光进行高精细拍摄，能够将其转换成图像数据，并加以解析和显示，由此，能够实现高精度的解析和由图像加工和/或数据加工得到的容易理解的显示。这些高精度的解析结果和容易理解的显示从结果上来说，使得高精度、响应性好的控制成为可能，不仅有助于品质的稳定和生产率的提高，而且，显著改善操作员的作业性、监视性。
另外，在使光进入至少一部分为非导电体制的收容体的内部，由中继透镜传递基于进入的光的图像，用拍摄单元对其进行拍摄时，通过使收容体为非导电体制，不仅能够防止收容体因电磁噪声而发生熔损，而且，能够将拍摄单元设置在远离作为电磁噪声源的感应线圈或接触片的位置，因此，能够抑制噪声的影响，能够对焊接部分从其侧方以与拍摄单元的分辨率相应的分辨率进行拍摄，因此，能够比以往更准确且在线地得到焊接部分的信息。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
图2是表示本发明的第一实施方式、表示CCD相机、变换透镜和中继透镜单元的详细结构的一个例子的图。
图3是表示本发明的第一实施方式、表示信息处理装置的功能性结构的一个例子的图。
图4是表示本发明的第一实施方式、表示圆筒状带钢的两端部(焊接部分)的状况的一个例子的图。
图5是表示本发明的第一实施方式、表示对接角为0[°]的情况下的“圆筒状带钢的焊接部分的图像”的一个例子的图。
图6是表示本发明的第一实施方式、表示对接角不同的情况下的“圆筒状带钢的焊接部分的图像”的一个例子的图。
图7是表示本发明的第一实施方式、说明圆筒状带钢的两端部的对接角的图。
图8是表示本发明的第一实施方式、表示第一测定区域的一个例子的图。
图9是表示本发明的第一实施方式、表示R成分的亮度分布的一个例子的图。
图10是表示本发明的第一实施方式、表示B成分的亮度分布的第一例的图。
图11是表示本发明的第一实施方式、表示B成分的亮度分布的第二例的图。
图12是表示本发明的第一实施方式、表示第二测定区域的一例子的图。
图13是表示本发明的第一实施方式、示意表示生成差分图像的过程的一个例子的图。
图14是表示本发明的第一实施方式、说明解析圆筒状带钢的焊接部分的“热输入状态及对接状态”时的信息处理装置的动作的一个例子的流程图。
图15是表示本发明的第一实施方式、说明解析圆筒状带钢的焊接部分的鳞皮时的信息处理装置的动作的一个例子的流程图。
图16是表示本发明的第一实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的另一例子的图。
图17是表示本发明的第二实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
图18是表示本发明的第二实施方式、表示由配置在圆筒状带钢的焊接部分的正上方的CCD相机拍摄到的图像的一个例子的图。
图19是表示本发明的第三实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
图20是表示本发明的第三实施方式、表示CCD相机、变换透镜和中继透镜单元的详细结构的一个例子的图。
图21是表示本发明的第一实施方式、表示中继透镜单元的详细结构的一个例子的图。
图22是表示本发明的第四实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
图23是表示本发明的第四实施方式、从横向观察图22所示的电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的图。
图24是表示本发明的第四实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的另一例子的图。
图25是表示本发明的第五实施方式、表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。在图1中，为了便于说明，省略了电阻焊接管制造生产线具有的结构的一部分。另外，图1的(a)为立体图，图1的(b)为从横向观察图1的(a)得到的图。另外，在图1中，设为带状钢板1向箭头的方向(图1的(a)中为从跟前往里面的方向，图1的(b)中为从左向右的方向)前进。
在电阻焊接管制造生产线中，使用未图示的多个成形辊将带状钢板1制成圆筒状，使得带状钢板1的两端部(两侧端部)相互对向。在图1中，示出了这样地使带状钢板1变为了圆筒状之后的状态。在以下的说明中，根据需要，将变为了圆筒状的带状钢板1称为圆筒状带钢1。
使阻抗器2位于圆筒状带钢1的内部。当向接触片3a、3b供给高频电力时，则通过阻抗器2和接触片3a、3b的作用，使高频电流在圆筒状带钢1中流动。高频电流因趋肤效应而集中于圆筒状带钢1的两端部。由此，由焦耳热加热熔融圆筒状带钢1的两端部。在本实施方式中，设为根据需要而向接触片3a、3b供给冷却水。另外，在直接通电加热圆筒状带钢1时的情况下，能够不使用阻抗器2而通过接触片3a、3b的作用使高频电流在圆筒状带钢1中流动。这样，阻抗器2不是必要的结构。
挤压辊4a、4b配置在比圆筒状带钢1的焊接部分5靠后段、且隔着圆筒状带钢1相互对置的位置。通过由该挤压辊4a、4b对加热熔融了的圆筒状带钢1进行加压，使其两端部接合。在由挤压辊4a、4b对加热熔融了的圆筒状带钢1进行加压时，鳞皮(氧化物)与熔融金属的一部分一起从圆筒状带钢1的冲合部(圆筒状带钢1的两端部中最初接合的部分)等被排出。
为了监视如以上那样形成的电阻焊接管6的焊接部分的状态，设有电阻焊接管的制造状态监视装置(以下，根据需要简称为监视装置)。
在图1中，监视装置具有：CCD相机(camera)11、变换透镜12、中继透镜单元13、气泵14、信息处理装置15、显示装置16、控制装置17和电源装置18。
图2是表示CCD相机11、变换透镜12和中继透镜单元13的详细结构的一个例子的图。图2的(a)是表示CCD相机11、变换透镜12和中继透镜单元13的整体结构的图，图2的(b)是表示中继透镜单元13的内部结构的图。
在图2的(a)中，CCD相机11为例如具有VGA以上的分辨率的拍摄装置。变换透镜12为用于使从后述的中继透镜单元13得到的图像在CCD相机11内的拍摄面(CCD)成像的光学组件。在本实施方式中，通过使用CCD相机11和变换透镜12，实现拍摄单元。
另外，中继透镜单元13具有主体部13a和气管13b。主体部13a用于将从其顶端部取入的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”(以原样大小(或放大)地)传递到变换透镜12。另一方面，气管13b为螺旋状地安装在主体部13a的表面的非导电体制的管，在其内部流通从气泵14供给的空气。
如图2的(b)所示，中继透镜单元13的主体部13a具有收容体21、耐热玻璃22、镜体23和中继透镜24。
收容体21为使用由绝缘体(非导电体)或半导体形成的非导电体(优选具有105[Ω·cm]以上的电阻率的绝缘体)形成的圆筒状的管。作为收容体21的材质，可以使用例如陶瓷、树脂或玻璃等。另外，不需要使用非导电体形成收容体21的全部，为了使收容体21不发生熔损，只要使用非导电体形成至少一部分(优选是顶端侧(安装有镜体23的一侧)的部分)即可。
在收容体21的顶端侧的侧面的开口部安装有耐热玻璃22。作为耐热玻璃22，可以使用例如石英玻璃。
镜体23在收容体21的内部，设置在其镜面与耐热玻璃22具有预定的角度而相对的位置。进一步，为了使得向收容体21的管轴方向(中继透镜24的方向)映出经由耐热玻璃22进入的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”，镜体23倾斜。镜体23的材质优选使用高效率反射可见光的电介质多层膜。
中继透镜24在收容体21的内部，设置在与镜体23的镜面具有预定的角度而相对的位置，用于将在镜体23所映出的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”传递到安装在收容体21的基端部的变换透镜12。
如图2的(b)所示，在本实施方式中，以相对于收容体21的管轴方向和经由耐热玻璃22进入的光的方向分别具有45[°]的角度的方式，将镜体23安装在收容体21的内部。
如上所述，在主体部13a的表面，螺旋状地安装有气管13b。因此，通过在气管13b流通例如比常温低的温度的空气，能够抑制主体部13a的温度上升。另外，如图2的(b)所示，通过使来自气管13b的空气25排出到耐热玻璃22上，能够抑制鳞皮等附着于耐热玻璃22。
如以上那样在本实施方式中，通过使用收容体21，实现收容体，通过使用耐热玻璃22，实现透射部件。另外，通过使用气管13b，实现非导电体制的管，通过使用气泵14，实现供给单元。
回到图1的说明，信息处理装置15具备CPU、ROM、RAM、HDD、键盘、鼠标、各种接口和图像输入板等。信息处理装置15，输入使用具有如以上那样的结构的中继透镜单元13、变换透镜12和CCD相机11得到的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据”，并且，从编码器19输入“关于圆筒状带钢1的焊接部分5的位置的位置数据”。而且，信息处理装置15基于输入的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据和位置数据”，对圆筒状带钢1的焊接部分5的熔融状态、对接状态和鳞皮的状态进行解析。
显示装置16具备例如液晶显示器，显示由信息处理装置15进行了的解析的结果(圆筒状带钢1的焊接部分5的熔融状态和对接状态)等。
控制装置17基于由信息处理装置15进行了的解析的结果(圆筒状带钢1的焊接部分5的熔融状态和对接状态)，控制电源装置18和/或未图示的成形辊等的动作。
电源装置18根据由控制装置17进行的控制，向接触片3a、3b供给电力，使高频电流在圆筒状带钢1中流动。
图3是表示信息处理装置15的功能性结构的一个例子的图。
在图3中，图像取得部31从CCD相机11取得圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据，并且，从编码器19取得与此时的圆筒状带钢1的位置有关的位置数据。而且，图像取得部31使这些数据相互关联地存储在HDD等存储介质。
图像取得部31例如能够通过使用图像输入板、与编码器19的接口、CPU、ROM和RAM等来实现。
图4是表示圆筒状带钢1的两端部(焊接部分)的状况的一个例子的图。另外，图5是表示对接角为0[°]的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。具体来说，图5的(a)是表示热输入状态(熔融状态)为正常的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。图5的(b)是表示热输入状态为低热输入的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。图5的(c)是表示热输入状态为过热输入的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。
在热输入状态(熔融状态)为正常的情况下，如图5的(a)所示，焊接部分5(为与图4的区域41对应的部分，在图5(a)中以灰色的纵线显现的部分)的亮度在适当的范围变为大致一定。相对于此，在热输入状态为低热输入的情况下，焊接部分5的热变得不充分，如图5的(b)所示，变为焊接部分5的亮度低暗的图像。另外，在热输入状态为过热输入的情况下，在焊接部分5的两端部产生弧光(arc)，如图5的(c)所示，该焊接部分5的两端部的亮度明显变高(图5的(c)的白色的部分)。
图6是表示对接角不同的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。具体来说，图6的(a)是表示圆筒状带钢1的两端部的对接角为正常(大致0[°])的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。图6的(b)是表示圆筒状带钢1的两端部的对接角为V字形的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。图6的(c)是表示圆筒状带钢1的两端部的对接角为倒V字形的情况下的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的一个例子的图。在图6中，设为圆筒状带钢1的焊接部分5的热输入状态为一定。
在此，所谓圆筒状带钢1的两端部的对接角为正常是指，如图7的(a)所示，圆筒状带钢1的焊接部分5(两端部)相互大致平行。另外，所谓圆筒状带钢1的两端部的对接角为V字形是指，如图7的(b)所示，圆筒状带钢1的焊接部分5(两端部)的外侧比内侧更开放的状态。另外，所谓圆筒状带钢1的两端部的对接角为倒V字形是指，如图7的(c)所示，圆筒状带钢1的焊接部分5(两端部)的内侧比外侧更开放的状态。
在圆筒状带钢1的两端部的对接角为正常的情况下，如图6的(a)所示，焊接部分5的亮度在适当的范围变为大致一定。相对于此，在圆筒状带钢1的两端部的对接角为V字形的情况下，在焊接部分5的内侧端部产生弧光，如图6的(b)所示，该焊接部分5的内侧端部的亮度明显变高(图6的(b)的白色的部分)。另外，在圆筒状带钢1的两端部的对接角为倒V字形的情况下，在焊接部分5的外侧端部产生弧光，如图6的(c)所示，该焊接部分5的外侧端部的亮度明显变高(图6的(c)的白色的部分)。
回到图3的说明，当得到以上那样的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”后，测定区域设定部32在该图像插入与圆筒状带钢1的内侧端部(与图4的区域42、43对应的部分)的形状相匹配的直线，检测该直线的交点作为对接面(焊接部分5)的内侧端部的位置。而且，测定区域设定部32设定以检测出的内侧端部的位置作为下端中央的第一测定区域。图8是表示第一测定区域的一个例子的图。在图8所示的例子中，检测与圆筒状带钢1的内侧端部的形状相匹配地插入的2条直线81、82的交点83，作为对接面(焊接部分5)的内侧端部的位置。而且，设定如下的第一测定区域84：以该对接面(焊接部分5)的内侧端部(交点83)为下端中央，纵向具有与圆筒状带钢1的厚度(板厚)对应的长度，横向具有例如20像素的长度。需说明的是，使第一测定区域84的横向具有某种程度的长度是因为有时如上所述，对接面(焊接部分5)为V字形或为倒V字形等，对接面(焊接部分5)不垂直。
测定区域设定部32例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。
回到图3的说明，亮度提取部33在由测定区域设定部32设定的第一测定区域84中求出每条线的最大亮度(即、求出第一测定区域84的各条线中的最大亮度)。由此，得到一维的亮度信息。然后，将作为每条线的最大亮度的一维的亮度信息分离为R(Red，红色)成分、G(Green，绿色)成分和B(Blue，蓝色)成分，求出R成分、G成分和B成分的亮度分布(第一测定区域84内的RGB各成分的一维的亮度信息)。在本实施方式中，例如，设为：提取具有400[nm]以上且小于500[nm]的波长的成分来作为R成分，提取具有500[nm]以上且小于550[nm]的波长的成分来作为G成分，提取具有550[nm]以上且小于700[nm]的波长的成分来作为B成分。
亮度提取部33例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。
R成分判定部34，参照由亮度提取部33得到的R成分的亮度分布，判定R成分的亮度为预先设定的第一阈值以下的区域是否为一定区域(例如对接部分(中央部分)的60[％])以上。在该判定的结果为R成分的亮度为第一阈值以下的区域为一定区域以上的情况下，判定为圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态。判定的阈值通过解析拍摄到的数据和夏比试验(charpy test)结果的相关关系来确定。此时，为了即使图像整体的亮度水平变化也难以产生误判定，也可以将对接部两端的亮度水平与对接内部的相对的水平变化(例如计算两者的平均值之后，对接内部/对接部两端是否为50％以上)设为阈值。
图9是表示R成分的亮度分布的一个例子的图。在图9所示的例子中，当为如曲线(亮度分布)91那样时，则判定为圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态。在图9中，以越往外侧值越大的方式取横轴的值。
R成分判定部34例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。
当由R成分判定部34判定为R成分的亮度为阈值以下的区域不为一定区域以上时，B成分判定部35阈值参照由亮度提取部33得到的B成分的亮度分布，判定B成分的亮度饱和的区域是否为一定区域(例如对接部分(中央部分)的40[％])以上。该判定的结果，在B成分的亮度为预先设定的第二阈值以上的区域或饱和的区域为一定区域以上的情况下，判定为圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态。
图10是表示B成分的亮度分布的第一例的图。在图10所示的例子中，当为曲线(亮度分布)101那样时，则判定为圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态。与图9同样地，在图10中也以越往外侧值越大的方式取横轴的值。
另一方面，在判定为B成分的亮度饱和的区域不为一定区域以上的情况下，B成分判定部35对B成分的亮度饱和的区域是否仅处于特定的位置进行判定。在此，所谓特定的位置是与对接面(焊接部分5)的外侧端部或内侧端部对应的位置。该判定的结果，在判定为B成分的亮度饱和的区域不是仅处于特定的位置的情况下，B成分判定部35判定为圆筒状带钢1的焊接部分5正常。
另一方面，在B成分的亮度饱和的区域仅处于特定位置的情况下，判定为圆筒状带钢1的焊接部分5的对接角异常。另外，在B成分的亮度饱和的区域处于与对接面(焊接部分5)的外侧端部对应的位置的情况下，判定为对接面(焊接部分5)为倒V字形，在B成分的亮度饱和的区域处于与对接面(焊接部分5)的内侧端部对应的位置的情况下，判定为对接面(焊接部分5)为V字形。
图11是表示B成分的亮度分布的第二例的图。在图11所示的例子中，当为曲线(亮度分布)111那样时，则判定为对接面(焊接部分5)为倒V字形。另外，当为曲线(亮度分布)112那样时，则判定为对接面(焊接部分5)为V字形。需说明的是，与图9和图10同样地，在图11中也以越往外侧值越大的方式取横轴的值。
B成分判定部35例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。
回到图3的说明，上述的测定区域设定部32，在得到圆筒状带钢1的焊接部分5的图像后，除了设定第一测定区域84，还设定第二测定区域。如上所述，第一测定区域84为解析圆筒状带钢1的焊接部分5的熔融状态和对接状态的区域。相对于此，第二测定区域为解析在圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮(氧化物)的混入状态的区域。具体来说，测定区域设定部32将与第一测定区域84相比横向长度更长(例如具有200像素的长度)的测定区域设定作为第二测定区域。这样，使第二测定区域的横向长度比第一测定区域84的横向长度长是为了使得能够尽可能从远方把握鳞皮飞入圆筒状带钢1的焊接部分5的状况。除了横向的长度以外，以与第一测定区域84相同的方法设定第二测定区域，因此，省略第二测定区域的设定方法的详细说明。图12是表示第二测定区域的一个例子的图。如图12所示，第二测定区域121与图8所示的第一测定区域84相比，横向长度更长。
回到图3的说明，差分图像生成部36，在得到2个时间上连续(拍摄时间不同)的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”后，为了对这2个图像进行比较，生成这2个图像的差分图像。在此，设为用于生成差分图像的图像的拍摄间隔为预先确定的间隔。优选为以30msec以内的时间间隔拍摄到的2个图像。例如，能够生成连续拍摄的2个图像的差分图像。图13是示意表示生成差分图像的过程的一个例子的图。图13的(a)示出鳞皮飞入第二测定区域121内之前的图像，图13的(b)示出鳞皮飞入到了第二测定区域121内时的图像。而且，图13的(c)示出图13的(a)所示的图像与图13的(b)所示的图像的差分图像。
差分图像生成部36例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。
状态判定部37基于用以上方式得到的差分图像，对在第二测定区域121内是否发生了阈值以上的亮度变化进行判定。该判定的结果，在判定为在第二测定区域121内没有发生阈值以上的亮度变化的情况下，判定为鳞皮没有飞入圆筒状带钢1的焊接部分5。另一方面，在判定为在第二测定区域121内发生了阈值以上的亮度变化的情况下，判定为鳞皮飞入到圆筒状带钢1的焊接部分5。
状态判定部37例如能够通过使用CPU、ROM和RAM等来实现。在本实施方式中，设为基于时间上连续的2个图像的差分图像来判定为鳞皮飞入到圆筒状带钢1的焊接部分5，但并不一定需要这样。例如，也可以设为基于连续得到的多个差分图像来判定为鳞皮飞入到圆筒状带钢1的焊接部分5。
判定结果输出部38基于由R成分判定部34得出的判定结果(圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态这样的判定结果)、由B成分判定部35得出的判定结果(圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态这样的判定结果、焊接部分5为V字形或倒V字形这样的判定结果、圆筒状带钢1的焊接部分5正常这样的判定结果)以及由状态判定部37得出的判定结果(圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮的状态的判定结果)，生成用于在显示装置16显示圆筒状带钢1的焊接部分5的状态的显示数据，输出到显示装置16。由此，能够在线同时监视圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”和、圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮的有无(在有鳞皮的情况下为鳞皮的位置和大小)。
另外，判定结果输出部38将表示由R成分判定部34、B成分判定部35以及状态判定部37得出的判定结果的信息输出到控制装置17。由此，控制装置17能够根据圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”和、圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮的有无，控制电阻焊接管制造生产线的操作。例如，在圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态的情况下，控制装置17增大供给到接触片3a、3b的电力。相反地，在圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态的情况下，控制装置17减少供给到接触片3a、3b的电力。另外，在焊接部分5为V字形或倒V字形的情况下，控制装置17与焊接部分5的对接状态相匹配地控制未图示的成形辊。进一步，在鳞皮飞入了圆筒状带钢1的焊接部分5的情况下，控制装置17控制供给到接触片3a、3b的电力和/或辊(未图示的成形辊、挤压辊4a、4b等)，调整鳞皮的产生量等。
判定结果输出部38例如能够通过使用CPU、ROM、RAM、影像(video)RAM、图像处理装置、与显示装置16的接口以及与控制装置17的接口等来实现。
接着，参照图14的流程图，对解析圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”时的信息处理装置15的动作的一个例子进行说明。
首先，在步骤S1，图像取得部31待机直到从CCD相机取得圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据、且从编码器19取得与此时的圆筒状带钢1的位置有关的位置数据。然后，在取得这些数据之后，进入步骤S2。
进入步骤S2后，图像取得部31使在步骤S1取得的图像数据和位置数据相关联地存储在存储介质。
接着，在步骤S3，测定区域设定部32读出在步骤S2存储的图像数据。然后，测定区域设定部32使用读出的图像数据，在圆筒状带钢1的焊接部分5的图像插入与圆筒状带钢1的内侧端部的形状相匹配的直线81、82。
接着，在步骤S4，测定区域设定部32检测在步骤S3插入的直线81、82的交点83，作为对接面(焊接部分5)的内侧端部的位置。然后，测定区域设定部32设定以该对接面的内侧端部(交点83)为下端中央的第一测定区域84(参照图8)。
接着，在步骤S5，亮度提取部33在步骤S4设定的第一测定区域84中求出每条线的最大亮度。
接着，在步骤S6，亮度提取部33将在步骤S5中求出的“每条线的最大亮度”分离为R成分、G成分和B成分，求出R成分、G成分和B成分的亮度分布。
接着，在步骤S7，R成分判定部34参照在步骤S6求出的R成分的亮度分布，判定R成分的亮度为第一阈值以下的区域是否为一定区域(例如对接部分的60[％]的区域)以上。该判定的结果，在R成分的亮度为第一阈值以下的区域为一定区域以上的情况下，进入步骤S8。进入步骤S8后，判定结果输出部38认定圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S2存储的图像数据和、表示圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。另外，判定结果输出部38将表示圆筒状带钢1的焊接部分5处于低热输入(冷接)状态的数据输出到控制装置17。控制装置17基于该数据来控制电源装置18等的动作。然后，结束基于图14的流程图的动作。
另一方面，在R成分的亮度为第一阈值以下的区域不为一定区域以上的情况下，进入步骤S9。进入步骤S9后，B成分判定部35判定在步骤S6求出的B成分的亮度饱和的区域是否为一定区域以上。该判定的结果，在B成分的亮度饱和的区域为一定区域以上的情况下，进入步骤S10。进入步骤S10后，判定结果输出部38认定圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S2存储的图像数据和、表示圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。另外，判定结果输出部38将表示圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态的数据输出到控制装置17。控制装置17基于该数据来控制电源装置18等的动作。然后，结束基于图14的流程图的动作。
另一方面，在B成分的亮度饱和的区域不为一定区域以上的情况下，进入步骤S11。进入步骤S11后，B成分判定部35判定在步骤S6求出的B成分的亮度饱和的区域是否仅处于特定位置。该判定的结果，在B成分的亮度饱和的区域仅处于特定位置的情况下，进入步骤S12。进入步骤S12后，判定结果输出部38认定圆筒状带钢1的焊接部分5处于过热输入状态，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S2存储的图像数据、表示圆筒状带钢1的焊接部分5的对接角异常的数据和表示对接面(焊接部分5)的形状(V字形或倒V字形)的数据或表示对接角度(图7的角度θ)的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。另外，判定结果输出部38将表示对接角(图7的角度θ)的数据输出到控制装置17。控制装置17基于该数据来控制辊等的动作。然后，结束基于图14的流程图的动作。
另一方面，B成分的亮度饱和的区域不是仅处于特定位置的情况下，进入步骤S13。进入步骤S13后，判定结果输出部38认定圆筒状带钢1的焊接部分5处于正常状态，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S2存储的图像数据和、表示圆筒状带钢1的焊接部分5处于正常状态的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。然后，结束基于图14的流程图的动作。
如以上所述，在图14所示的流程图中，通过进行步骤S3～S7、S9、S11的处理，实现解析单元。另外，通过进行步骤S8、S10、S12、S13的处理，实现显示单元。
接着，参照图15的流程图，对解析圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮时的信息处理装置15的动作的一个例子进行说明。
首先，在步骤S21，图像取得部31待机直到从CCD相机取得圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据、且从编码器19取得与此时的圆筒状带钢1的位置有关的位置数据。然后，在取得这些数据后，进入步骤S22。
进入步骤S22后，图像取得部31使在步骤S21取得的图像数据和位置数据相关联地存储在存储介质。
接着，在步骤S23，测定区域设定部32读出在步骤S22存储的图像数据。然后，测定区域设定部32使用读出的图像数据，在圆筒状带钢1的焊接部分5的图像插入与圆筒状带钢1的内侧端部的形状相匹配(配合)的直线81、82。
接着，在步骤S24，测定区域设定部32检测在步骤S23插入的直线81、82的交点83，作为对接面(焊接部分5)的内侧端部的位置。然后，测定区域设定部32设定以该对接面(焊接部分5)的内侧端部(交点83)为下端中央的第二测定区域121(参照图12)。
接着，在步骤S25，差分图像生成部36判定是否得到了2个时间上连续的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”。该判定的结果，在没有得到2个时间上连续的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的情况下，回到步骤S21。
另一方面，在得到了2个时间上连续的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”的情况下，进入步骤S26。进入步骤S26后，差分图像生成部36生成这2个图像的差分图像。
接着，在步骤S27，状态判定部37基于在步骤S26生成的差分图像，判定在第二测定区域121内是否发生了阈值以上的亮度变化。该判定的结果，在第二测定区域121内发生了阈值亮度变化的情况下，进入步骤S28。
进入步骤S28后，判定结果输出部38认定鳞皮飞入了圆筒状带钢1的焊接部分5，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S26生成的差分图像的数据、表示鳞皮飞入了圆筒状带钢1的焊接部分5的数据和表示鳞皮的位置和大小的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。另外，判定结果输出部38将表示鳞皮的位置和大小的数据输出到控制装置17。控制装置17基于该数据来控制辊等的动作。然后，结束基于图15的流程图的动作。
另一方面，在第二测定区域121内没有发生阈值亮度变化的情况下，进入步骤S29。进入步骤S29后，判定结果输出部38认定在圆筒状带钢1的焊接部分5没有鳞皮飞入，生成用于显示该状态的显示数据，并输出到显示装置16。在该显示数据中，包含有在步骤S26生成的差分图像的数据和、表示在圆筒状带钢1的焊接部分5没有鳞皮飞入的数据。显示装置16显示基于该显示数据的图像。然后，结束基于图15的流程图的动作。
如以上所述，在图15所示的流程图中，通过进行步骤S23～S27的处理，实现解析单元。另外，通过进行步骤S28、29的处理，实现显示单元。
如以上所述，在本实施方式中，设为：在由非导电体形成的收容体21内设置镜体23和中继透镜24，该镜体23用于从侧方向观察圆筒状带钢1的焊接部分5，该中继透镜24用于将映出在镜体23的图像传递到变换透镜12。这样，通过用非导电体构成收容体21，即便使收容体21接近圆筒状带钢1的焊接部分5(接触片3a、3b)，也能够降低收容体21受在接触片3a、3b的周围产生的电磁噪声的影响，能够防止收容体21发生熔损。另外，能够将收容体21插入到比接触片3a、3b更靠近焊接部分5的位置，因此，能够尽可能不受接触片3a、3b的冷却水的影响地观察圆筒状带钢1的焊接部分5。
而且，设置在这样的收容体21内的顶端侧的镜体23使圆筒状带钢1的焊接部分5自发光产生的光经由耐热玻璃22从侧方向进入，向设置在中继透镜单元13内的基端侧的中继透镜24的方向，映出圆筒状带钢1的焊接部分5的图像。中继透镜24将圆筒状带钢1的焊接部分5的图像传递到变换透镜12，变换透镜12使该图像在CCD相机11的拍摄面成像。因此，能够对圆筒状带钢1的焊接部分5从其侧方向以与CCD相机11的分辨率相应的分辨率进行拍摄，能够比以往更加准确且在线地得到圆筒状带钢1的焊接部分5的信息。对接面的板厚方向的发光部分实测为约0.1[mm]，根据采样定理，对其进行拍摄时优选需要0.05[mm]的CCD相机的分辨能力。另一方面，实验确认了：该部位的发光亮度高，结果，只要CCD相机的分辨能力为0.2[mm]，就能识别焊接状态。
而且，通过处理以这样的方式用CCD相机11拍摄到的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据”，能够在线且比以往更准确地解析圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”和、圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮的有无(有鳞皮的情况下为鳞皮的位置和大小)。另外，根据圆筒状带钢1的焊接部分5的拍摄图像，测定对接上部的焊道(bead，焊缝)宽度，由此，也能够容易地判定熔融部分5的排出状态是否得当。
而且，通过显示解析得到的信息，能够在线地监视电阻焊接管的品质，并且，即使不破坏检查已制造出的电阻焊接管，也能够在更换带状钢板用品时，进行辊的操作条件的设定。
另外，在中继透镜单元13的主体部13a的表面安装呈螺旋状安装了的金属制的气管13b，使得在气管13b流通低温的空气，使该空气排出到耐热玻璃22上。因此，能够抑制中继透镜单元13的主体部13a(收容体21等)的温度上升，并且抑制鳞皮等附着于耐热玻璃22。
在本实施方式中，以设为使用与用CCD相机11拍摄到的图像的亮度有关的数据进行处理的情况为例进行了说明，但并不一定需要这样。例如，在使用了预先进行了温度较正(温度和亮度的相关关系的设定)的CCD相机的情况下，能从CCD相机得到与圆筒状带钢1的焊接部分5的温度有关的数据(温度信息)，因此，也可以设为使用关于该温度的数据来进行处理。另外，拍摄装置不限于CCD相机，也可以是例如具有CMOS传感器的相机。
另外，在本实施方式中，设为在呈螺旋状安装的金属制的气管13b中流通低温的空气(air)，但并不一定需要这样。例如，也可设为流通惰性气体等气体。另外，也可向气管13b供给水等液体。另外，气管13b也可不为螺旋状，例如，只要安装成使来自气管的空气排出到耐热玻璃22上，则气管也可为直线状，也并不一定需要为管。例如，图21为未使用管的中继透镜单元13的构造图的一个例子。将收容中继透镜的收容体21设为2重结构，在内侧的收容体21和外侧的收容体21b之间设置数毫米的间隙，使得能够通风。除了连接到泵的空气的插入口和排出口以外，设为密封状态，将空气高效地喷出到耐热玻璃22表面。另外，为了集中对容易受到来自钢材的热辐射的顶端部进行冷却，也可以容易地在内侧的收容体21和外侧的收容体21b之间安装隔离物(spacer)，形成将空气引导向顶端部的路径。
另外，在本实施方式中，以相对于圆筒状带钢1的轴向垂直地插入中继透镜单元13的结构为例进行了说明，但插入中继透镜单元13的角度并不限定于此。另外，在本实施方式中，设为使镜体23的安装角度固定，但也可以设为能够调整镜体23的安装角度。需说明的是，不论是使镜体23的安装角度固定的情况，还是在能够调整镜体23的安装角度的情况，都是根据插入中继透镜单元13的角度、作为观察对象的焊接部分5的大小和位置等，确定镜体23的安装角度。
另外，在本实施方式中，以使用R成分和B成分进行处理的情况为例进行了说明，但并不一定需要这样。例如，在仅通过使用了R成分和B成分的处理无法可靠地判别圆筒状带钢1的焊接部分5的状态的情况下，可设为：也使用G成分进行处理、对该处理的结果也加以考虑地解析圆筒状带钢1的焊接部分5的状态。
另外，在本实施方式中，以使用接触片3a、3b制造电阻焊接管的情况为例进行了说明。但是，并不一定需要这样。图16是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的另一个例子的图。如图16所示，也可设为使用工作线圈(work coil，感应线圈)161代替接触片3a、3b。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在本实施方式中，除了在上述的第一实施方式中说明了的结构之外，设为还使用通过从正上方对圆筒状带钢1的焊接部分5进行拍摄而得到的图像数据来对圆筒状带钢1的焊接部分5进行解析。这样在本实施方式中，相对于上述的第一实施方式，附加了从正上方对圆筒状带钢1的焊接部分5进行拍摄并进行处理的结构。因此，在本实施方式的说明中，通过对与上述的第一实施方式相同的部分标记与在图1～图16中标记的标号相同的标号等，从而省略详细的说明。
图17是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。在图17中，CCD相机171以其拍摄面与圆筒状带钢1的焊接部分5正对的方式配置在圆筒状带钢1的焊接部分5的正上方。图18是表示由CCD相机171拍摄到的图像的一个例子的图。如图18所示，对圆筒状带钢1的焊接部分5从其正上方进行拍摄时，能够得到关于V角(图18的角度φ，从正上方观察时的圆筒状带钢1的开放角)的信息。
因此，信息处理装置15能够设为从CCD相机11得到与圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”有关的信息，并且从CCD相机171得到关于V角的信息。需说明的是，本实施方式的信息处理装置15具有同步电路，该同步电路用于得到在CCD相机11、171中以相同定时拍摄到的图像，通过该同步电路的动作，使得能够在相同时刻取得圆筒状带钢1的焊接部分5的“从侧方向观察到的图像”和“从正上方观察到的图像”。
如以上所述，在本实施方式中，设为不仅得到从侧方向观察圆筒状带钢1的焊接部分5得到的图像，还得到从正上方观察圆筒状带钢1的焊接部分5得到的图像，因此，能够更加准确地得到圆筒状带钢1的焊接部分5的信息，另外，也能够使用V角来作为用于决定控制装置17的控制的内容的指标。
需说明的是，在本实施方式中，也能够采用在上述的第一实施方式中说明了的各种变形例。
(第三实施方式)
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。在上述的第一和第二实施方式中，设为了在中继透镜单元13的收容体21的内部设置镜体23。相对于此，在本实施方式中，对不设置镜体23而构成中继透镜单元的情况进行说明。这样，本实施方式与上述的第一和第二实施方式主要是中继透镜单元的结构的一部分不同。因此，在本实施方式的说明中，对与上述的第一和第二的实施方式相同的部分，通过标记与在图1～图17中标记的标号相同的标号等，省略详细的说明。
图19是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。
如图19所示，在本实施方式中，使中继透镜单元191的轴向与带状钢板1前进的方向(电阻焊接管6的管轴方向，图中的箭头的方向)大致平行，使中继透镜单元191的顶端面与焊接部分5大致正对。
图20是表示CCD相机11、变换透镜12和中继透镜单元191的详细结构的一个例子的图。
在图20的(a)中，中继透镜单元191具有主体部191a和气管191b。主体部191a用于将从其顶端面取入的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”(以原样大小(或放大))传递到变换透镜12。另一方面，气管191b为在主体部191a的表面安装成螺旋状的非导电体制的管，在其内部使从气泵14供给的空气流通。
如图20的(b)所示，中继透镜单元191的主体部191a具有收容体201、耐热玻璃22和中继透镜24。
收容体201使用与在第一实施方式中说明了的收容体21同样的材料来形成。在收容体201的顶端面的开口部安装有耐热玻璃22。
中继透镜24在收容体201的内部沿着收容体201的管轴方向设置，将透过耐热玻璃22的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像”传递到安装在收容体201的基端部的变换透镜12。
在主体部191a的表面以螺旋状安装有气管191b。因此，通过在气管191b中使例如比常温低的温度的空气流通，能够抑制主体部191a的温度上升。另外，如图19的(b)所示，通过使来自气管191b的空气25排出到耐热玻璃22上，能够抑制鳞皮等附着于耐热玻璃22。
如以上所述，在本实施方式中，通过使用收容体201，实现收容体，通过使用气管191b，实现非导电体制的管。
如以上那样地进行构成，也能够得到与第一和第二实施方式同等的效果。如本实施方式所述，不需要设置镜体，因此，与第一和第二实施方式的中继透镜单元13相比，能够简化中继透镜单元191的结构。
在上述的各实施方式中，使用耐热玻璃22，能够保护收容体21、201的内部，防止异物(尘埃、鳞皮等)混入收容体21、201的内部，因此是优选的，但并不一定需要设置耐热玻璃22。
(第四实施方式)
以下，参照附图对本发明的第四实施方式进行说明。
图22是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。图22示出了如下方式：虽然电阻焊接管制造生产线自身为与图1所示的第一实施方式同样的制造生产线，但采用下述的拍摄单元代替第一～第三实施方式中的基于中继透镜的拍摄单元，所述拍摄单元具有用于使得能够对基于从焊接部分辐射的光的图像进行放大来进行拍摄的透镜(拍摄透镜12b)和、从制造生产线的上游侧拍摄该图像并将其转换成图像数据的拍摄元件。
在图22中，监视装置(电阻焊接管的制造状态监视装置)具有：CCD相机11、拍摄透镜12b、信息处理装置15、显示装置16、控制装置17和电源装置18。
图23为从横向观察图22所示的电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的图。
在图22和图23中，CCD相机11为例如具有XGA的分辨率的1/3型的拍摄装置，例如，使用焦距50[mm]的透镜从距对接面的距离为0.5[m]的位置对纵向30[mm]、横向45[mm]的矩形区域的图像进行拍摄时，则得到0.05[mm]左右的分辨能力。对接面的板厚方向的发光部分实测为约0.1[mm]，根据采样定理，对其进行拍摄时优选需要0.05[mm]的分辨能力。另一方面，实验确认了：该部位的发光亮度高，只要分辨能力为0.2[mm]，就能识别焊接状态。
拍摄透镜12b在能够使从焊接部分5整体辐射的光从焊接部分5的对接面(正面)进入的位置被设置在使焦点对准焊接部分5的位置。即，将拍摄透镜12b的位置确定成为拍摄透镜12b的透镜面与焊接部分5相互对向、且从焊接部分5离开了与拍摄透镜12b的焦距相应的距离的量的位置。具体来说，使得从焊接部分5的中心部分观察拍摄透镜12b的光轴方向时的仰角δ为负20°以上且20°以下，优选为负10°以上且10°以下。在电焊焊接中，在焊接部分5附近从钢材的端部加热，因此，成为越靠近板厚中心则对接面越往下游侧移动的状态，上述仰角δ的范围是包含板厚中心、拍摄对接面整体所需的角度条件。另外，为了回避电磁噪声，焊接部分5和拍摄透镜12b的透镜面的水平方向上的距离x优选是设置为距离0.5[m]以上。另一方面，当从2[m]以上的距离以高倍率进行拍摄时，则也存在变得难以得到覆盖焊接部分5的变动的程度的景深的问题，因此，优选从0.5[m]以上且2[m]以下的距离进行拍摄。
透过了具有如以上的结构的拍摄透镜12b的光进入CCD相机11(CCD)。
在本实施方式中，通过使用CCD相机11，实现拍摄单元，通过使用拍摄透镜12b，实现透镜。在本实施方式中，将拍摄透镜12b和CCD相机11做成了分开的结构，但CCD相机11和拍摄透镜12b也可使用一体的结构。另外，作为拍摄透镜12b也可以不使用放大透镜(放大专用的透镜)、而使用例如变焦透镜(兼有望远透镜、标准透镜和广角透镜的功能的透镜)。
对于解析单元和显示单元，与第一实施方式相同，因此省略说明。
如以上所述，在本实施方式中，在比焊接部分5更靠制造生成线的上游一侧，配置拍摄透镜12b和CCD相机11，使得从焊接部分5的中心部分观察拍摄透镜12b的光轴方向时的仰角δ变小(使得变为低角度)。拍摄透镜12b具有用于对焊接部分5进行放大拍摄的透镜，经由该透镜将从焊接部分5的对接面辐射的光传递到CCD相机11。此时，调整焊接部分5与拍摄透镜12b之间的距离(焊接部分5与拍摄透镜12b的水平方向上的距离x和从焊接部分5的中心部分观察拍摄透镜12b时的仰角δ)和/或透镜的焦距(倍率)，使得拍摄透镜12b的焦点对准焊接部分5。
通过如以上那样地构成，能够以与CCD相机11的分辨率相应的分辨率对焊接部分5的对接面的图像进行拍摄。由此，能够比以往更准确且在线地得到焊接部分5的信息，且能够不使用特别的装置而用简易的结构来实现。
而且，通过对以这样的方式用CCD相机11拍摄到的“圆筒状带钢1的焊接部分5的图像数据”进行处理，能够在线且比以往更准确地解析圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”和、圆筒状带钢1的焊接部分5的鳞皮的有无(有鳞皮的情况下，为鳞皮的位置和大小)。另外，根据圆筒状带钢1的焊接部分5的拍摄图像，测定对接上部的焊道宽度，由此也能够容易地判定焊接部分5的排出状态是否得当。
而且，通过显示解析得到的信息，能够在线地监视电阻焊接管的品质，并且，即使不破坏检查已制造出的电阻焊接管，也能够在更换带状钢板用品时，进行辊的操作条件的设定。
与第一实施方式同样地，在本实施方式中，也使用与用CCD相机11拍摄到的图像的亮度有关的数据来进行处理，但这并不是一定需要的。例如，与第一实施方式同样地，可以设为使用关于温度的数据来进行熔融温度处理，另外，温度较正也可以为由信息处理装置15来进行，拍摄装置也可以是具有CMOS传感器的相机。
另外，在本实施方式中，设为了在比焊接部分5更靠上一侧配置CCD相机11和拍摄透镜12b，但也可设为在与焊接部分5相同高度或比焊接部分5更靠下一侧配置CCD相机11和拍摄透镜12b。在与焊接部分5相同的高度配置CCD相机11和拍摄透镜12b的情况下，从焊接部分5的中心部分观察拍摄透镜12b时的仰角δ为0[°]。另外，在比焊接部分5更靠下一侧配置CCD相机11和拍摄透镜12b的情况下，仰角δ为负的值。在该情况下，结果与使用从焊接部分5的中心部分观察拍摄透镜12b时的仰角来确定CCD相机11和拍摄透镜12b的位置的情况相同。
另外，在本实施方式中，以使用R成分和B成分进行处理的情况为例进行了说明，但并不一定需要这样。例如，在仅通过使用了R成分和B成分的处理无法准确地判别圆筒状带钢1的焊接部分5的状态的情况下，可以设为：也使用G成分进行处理、对该处理的结果也加以考虑地解析圆筒状带钢1的焊接部分5的状态。
另外，在本实施方式中，以使用接触片3a、3b制造电阻焊接管的情况为例进行了说明。但是，并不一定需要这样。图24是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的另一例子的图。如图24所示，也可以设为使用工作线圈(感应线圈)161代替接触片3a、3b。
(第五实施方式)
接着，对本发明的第五实施方式进行说明。在本实施方式中，除了在上述的第四实施方式中说明了的结构之外，设为还使用通过从正上方对圆筒状带钢1的焊接部分5进行拍摄而得到的图像数据来对圆筒状带钢1的焊接部分5进行解析。这样在本实施方式中，相对于上述的第四实施方式，附加了从正上方对圆筒状带钢1的焊接部分5进行拍摄并进行处理的结构。因此，在本实施方式的说明中，对与上述的第四实施方式相同的部分，通过标记与在图22～图24中标记的标号相同的标号等，省略详细的说明。
图25是表示电阻焊接管制造生产线(电阻焊接管制造系统)的结构的一个例子的图。在图25中，CCD相机171的拍摄面配置在圆筒状带钢1的焊接部分5的正上方。图18是表示由CCD相机171拍摄得到的图像的一个例子的图。如图18所示，对圆筒状带钢1的焊接部分5从其正上方进行拍摄时，则能够得到关于V角(图18的角度φ，从正上方观察时的圆筒状带钢1的开放角)的信息。
因此，信息处理装置15能够设为从CCD相机11得到与圆筒状带钢1的焊接部分5的“热输入状态及对接状态”有关的信息，并且从CCD相机171得到关于V角的信息。本实施方式的信息处理装置15具有同步电路，该同步电路用于得到在CCD相机11、171中以相同的定时拍摄到的图像，通过该同步电路的动作，使得能够在相同时刻取得圆筒状带钢1的焊接部分5的“从侧方向观察到的图像”和“从正上方观察到的图像”。
如以上所述，在本实施方式中，设为不仅得到对圆筒状带钢1的焊接部分5从其对接面观察得到的图像，还得到从正上方观察圆筒状带钢1的焊接部分5得到的图像，因此，能够更加准确地得到圆筒状带钢1的焊接部分5的信息，另外，还能够使用V角作为用于决定控制装置17的控制的内容的指标。
在本实施方式中，也能够采用在上述的第四实施方式中说明了的各种变形例。
以上说明了的本发明的实施方式能够通过计算机执行程序来实现。另外，作为本发明的实施方式，也能够应用用于将程序供给到计算机的单元、例如存储了相关程序的CD-ROM等计算机能够读取的存储介质或传输相关程序的传输介质。另外，作为本发明的实施方式，也能够应用存储了上述程序的计算机能够读取的存储介质等的程序产品。上述的程序、计算机能够读取的存储介质、传输介质和程序产品包含在本发明的范畴内。
另外，上述的实施方式都只是表示实施本发明时的具体化的例子，并不由它们对本发明的技术范围做限定性解释。即，本发明能够不脱离其技术思想或其主要特征地以各种形式来实施。
产业上的利用可能性
如上所述，根据本发明，能够高清晰度地对从为了制造电阻焊接管而形成为圆筒状的钢板的焊接部分辐射的光进行拍摄，能够将其转换为图像数据来进行解析、显示。由此，能够实现高精度的解析和、由图像加工和/或数据加工得到的容易理解的显示。结果，这些高精度的解析结果、容易理解的显示能够使高精度、高响应的控制成为可能，不仅有助于品质的稳定和生产率的提高，还显著改善操作人员(operator)的作业性、监视性，因此，确信其有助于电阻焊接钢管的制造工艺的飞跃性发展。

Claims (23)

1.一种电阻焊接管的制造状态监视装置，在为了制造电阻焊接管一边将钢板形成为圆筒状、一边加热焊接该钢板的两端部时，在线监视该焊接部分的状态，具有：
拍摄单元，其从该焊接工序的上游侧对从该焊接部分的该钢板的对接面辐射的光进行拍摄；
解析单元，其基于由该拍摄单元得到的图像数据，对上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态进行解析；以及
显示单元，其将由该解析单元解析得到的结果显示在显示装置。
2.根据权利要求1所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述拍摄单元具有：
中继透镜，其传递基于从上述焊接部分辐射的光的图像；
收容该中继透镜、至少一部分为非导电体制的收容体；以及
拍摄元件，其对由该中继透镜传递的上述图像进行拍摄，并将其转换为图像数据。
3.根据权利要求2所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
在上述收容体的内部具有对基于从上述焊接部分辐射的光的图像进行反射的镜体，由上述中继透镜传递由上述镜体映出的图像。
4.根据权利要求2或3所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
在上述收容体具有使从上述焊接部分辐射的光透射至上述收容体的内部的透射部件。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
在上述收容体的表面安装非导电体制的管，具有向该管的内部供给气体或液体的供给单元。
6.根据权利要求5所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
供给到上述管的内部的气体或液体被排出到上述透射部件上。
7.根据权利要求2～4中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
在上述收容体的外侧具有与上述收容体平行且保持空间而设置的非导电体制的第二收容体，具有向上述收容体和该第二收容体之间供给气体或液体的供给单元。
8.根据权利要求7所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
供给到上述第二收容体的内部的气体或液体被排出到上述透射部件上。
9.根据权利要求1所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述拍摄单元具有：
透镜，其用于使得能够对基于从上述焊接部分辐射的光的图像进行放大拍摄；和
拍摄元件，其从制造生产线的上游侧对该图像进行拍摄，并将其转换为图像数据。
10.根据权利要求9所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述透镜在从上述焊接部分的对接面的板厚方向的各位置辐射的光能够进入的位置、被设置在能够使该透镜的焦点对准该焊接部分的位置。
11.根据权利要求10所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述透镜设置在从上述焊接部分的中心部分观察该透镜的光轴方向时的仰角为负20°以上且20°以下的位置。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述拍摄单元的拍摄分辨能力为0.2mm以下。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述解析单元基于由上述拍摄单元得到的图像数据，求出上述焊接部分的钢板的板厚方向上的亮度信息或温度信息，使用求出的亮度信息或温度信息，解析该焊接部分的钢板的熔融状态和钢板的对接状态。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述解析单元对基于由上述拍摄单元在不同的时间得到的多个图像数据的亮度信息或温度信息进行比较，解析上述焊接部分的氧化物的状态。
15.根据权利要求13所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述解析单元具有对上述焊接部分的钢板的板厚方向上的亮度信息或温度信息与预先设定的第一阈值和第二阈值进行比较、在上述亮度信息或温度信息为第一阈值以下的情况下对上述焊接部分是否处于低热输入状态进行解析的第一判断单元和在上述亮度信息或温度信息为第二阈值以上的情况下判断为上述焊接部分处于过热输入状态的第二判断单元。
16.根据权利要求13或15所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
具有第三判断单元，该第三判断单元在上述亮度信息或温度信息的饱和区域位于预定的范围的情况下判断为上述焊接部分的对接角异常。
17.根据权利要求14所述的电阻焊接管的制造状态监视装置，其特征在于，
上述解析单元，具有：
差分图像生成单元，其生成由上述拍摄单元在不同的时间得到的2个图像数据的差分数据；和
变化判定单元，其基于由上述差分图像生成单元生成的差分数据，判定在上述焊接部分是否发生了预先设定的阈值以上的亮度变化或温度变化，
在由上述变化判定单元判定为在上述焊接部分发生了上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分存在氧化物，在由上述变化判定单元判定为在上述焊接部分没有发生上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分不存在氧化物。
18.一种电阻焊接管的制造状态监视方法，该方法是关于上述权利要求1～17中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视装置的、在为了制造电阻焊接管一边将钢板形成为圆筒状、一边加热焊接该钢板的两端部时在线监视该焊接部分的状态的电阻焊接管的制造状态监视方法，具有：
拍摄步骤，对从该焊接部分辐射的光进行拍摄，将其转换为图像数据；
解析步骤，基于该图像数据，解析上述焊接部分的钢板的板厚方向的状态；
显示步骤，将上述解析得到的结果显示在显示装置。
19.根据权利要求18所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，
上述解析步骤中，基于上述图像数据，求出上述焊接部分的钢板的板厚方向的亮度信息或温度信息，使用求出的亮度信息或温度信息，解析上述焊接部分的钢板和焊接材料的熔融状态和钢板的对接状态。
20.根据权利要求18或19所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，
上述解析步骤中，对基于在不同的时间拍摄得到的多个上述图像数据的亮度信息或温度信息进行比较，解析上述焊接部分的氧化物的状态。
21.根据权利要求18～20中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，
上述解析步骤具有对上述焊接部分的钢板的板厚方向的亮度信息或温度信息与预先设定的第一阈值和第二阈值进行比较、在该亮度信息或温度信息为第一阈值以下的情况下对上述焊接部分是否处于低热输入状态进行解析的第一判断步骤和在上述亮度信息或温度信息为第二阈值以上的情况下判断为上述焊接部分处于过热输入状态的第二判断步骤。
22.根据权利要求19或21所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，
具有第三判断步骤，该第三判断步骤在上述亮度信息或温度信息的饱和区域位于预定的范围的情况下，判断为上述焊接部分的对接角异常。
23.根据权利要求18～20中任一项所述的电阻焊接管的制造状态监视方法，其特征在于，
上述解析步骤，具有：
差分图像生成步骤，生成由上述拍摄单元在不同的时间得到的2个图像的差分数据；和
变化判定步骤，基于由上述差分图像生成步骤生成的差分数据，判定在上述的焊接部分是否发生了预先设定的阈值以上的亮度变化或温度变化，
在由上述变化判定步骤判定为在上述焊接部分发生了上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分存在氧化物，在由上述变化判定步骤判定为在上述焊接部分没有发生上述阈值以上的亮度变化或温度变化的情况下，判断为在上述焊接部分不存在氧化物。
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