JP2013163197A - Device for measuring inside diameter of die and measurement method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管の製造に用いられるダイスのベアリング部の内径を測定する装置およびそれを用いた測定方法に関する。さらに詳しくは、熱間押出製管法に用いるダイスのベアリング部の内径を短時間に高精度で測定できる測定装置およびそれを用いた測定方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring an inner diameter of a bearing portion of a die used for manufacturing a pipe, and a measurement method using the apparatus. More specifically, the present invention relates to a measuring apparatus capable of measuring the inner diameter of a bearing portion of a die used in a hot extrusion pipe manufacturing method with high accuracy in a short time and a measuring method using the same.
ユジーン・セジュルネ法に代表される熱間押出製管法は、ダイスとマンドレルとで形成される隙間から材料である中空ビレットを押出して成形することにより継目無管を製造する方法である。熱間押出製管法は、中空ビレットに比較的高加工度を加えることができ、製管性に優れることから、高合金等の難加工材を素材とする継目無鋼管の製造で多用されている。 The hot extrusion pipe making method typified by the Eugene Sejurune method is a method for producing a seamless pipe by extruding and forming a hollow billet as a material from a gap formed by a die and a mandrel. The hot-extrusion pipe manufacturing method can add a relatively high degree of workability to the hollow billet and is excellent in pipe forming performance, so it is frequently used in the manufacture of seamless steel pipes made of difficult-to-process materials such as high alloys. Yes.
このような熱間押出製管法に用いられるダイスは、一般的に、材料の入側から出側に向かってアプローチ部、ベアリング部および逃げ部の順で設けられる。アプローチ部は、中空ビレットをベアリング部に案内するために出側に近づくに伴い内径が小さくなり、ベアリング部は内径が一定である。押出成形された継目無管の外径は、主にダイスのベアリング部の内径により決定される。このため、ダイスのベアリング部の内径は、熱間で押出成形した継目無管が常温に冷却される過程で収縮する量を考慮しつつ継目無管に要求される外径に応じて適宜設計される。 In general, a die used in such a hot extrusion pipe making method is provided in the order of an approach portion, a bearing portion, and a relief portion from the entry side to the exit side of the material. The approach portion has a smaller inner diameter as it approaches the exit side to guide the hollow billet to the bearing portion, and the bearing portion has a constant inner diameter. The outer diameter of the extruded seamless pipe is mainly determined by the inner diameter of the bearing portion of the die. For this reason, the inner diameter of the bearing portion of the die is appropriately designed according to the outer diameter required for the seamless pipe while taking into account the amount of shrinkage in the process of cooling the seamless pipe extruded in the hot state to room temperature. The
このようなダイスを用いて熱間押出製管法により継目無管を製造する場合、ダイスの原単位を抑える観点から、ダイスを繰り返し使用(再利用)する。しかし、ダイスを押出成形に再利用すると、徐々にダイスが摩耗してベアリング部の内径が大きくなる場合や、使用中に潤滑不良や押出速度の急激な上昇が発生して突発的にベアリング部の内径が大きくなる場合がある。ダイスのベアリング部の内径が大きくなると、押出成形した継目無管は、その外径が増大して不良品となる。 In the case of producing a seamless pipe using such a die by the hot extrusion pipe making method, the die is repeatedly used (reused) from the viewpoint of suppressing the basic unit of the die. However, if the die is reused for extrusion molding, the die gradually wears out and the inner diameter of the bearing portion increases, or during use the lubrication failure or sudden increase in the extrusion speed occurs suddenly and the bearing portion suddenly increases. The inner diameter may increase. When the inner diameter of the die bearing portion is increased, the outer diameter of the extruded seamless pipe increases and becomes a defective product.
この管外径が増大する製造時の不良を抑制するため、押出成形の前にダイスのベアリング部の内径を測定して、ベアリング部の内径の変化を確認する必要がある。通常、ベアリング部の内径は、ノギスを用いて測定されるが、ノギスを用いた測定は、作業者の手作業になることから、時間を要するとともに作業者等によって結果がばらつく。 In order to suppress this manufacturing defect in which the outer diameter of the pipe increases, it is necessary to measure the inner diameter of the bearing portion of the die before the extrusion to confirm the change in the inner diameter of the bearing portion. Usually, the inner diameter of the bearing portion is measured using a caliper. However, since the measurement using the caliper is an operator's manual operation, it takes time and results vary depending on the operator.
部品の形状測定に関して、フェルールの穴径および同芯度を自動的に測定する方法が、特許文献1に開示されている。この穴径測定方法は、ベルトを用いてフェルールをV字ブロックに押さえ付けことにより、フェルールを回転可能に保持する。このフェルールの穴全体をCCDカメラにより1画面で取り込み、射影処理を行うことにより、仮想穴中心位置を求めるとともに穴の外周を等分割して複数の測定点を設定し、その測定点毎に外周境界点を求め円の式に近似することにより穴の半径を測定する。 A method of automatically measuring the hole diameter and concentricity of a ferrule for measuring the shape of a component is disclosed in Patent Document 1. In this hole diameter measuring method, the ferrule is rotatably held by pressing the ferrule against the V-shaped block using a belt. The entire hole of this ferrule is captured on a single screen by a CCD camera, and projection processing is performed to obtain the center position of the virtual hole and equally divide the outer periphery of the hole to set a plurality of measurement points. Measure the radius of the hole by finding the boundary point and approximating it to a circle equation.
ここで、特許文献1に提案される穴径測定方法が対象とするフェルールは穴径が126μm程度であるのに対し、本願の対象である熱間押出製管法に用いるダイスは、ベアリング部の内径が33.7〜280.0mmの範囲である。このため、ダイスのベアリング部を1画面で取り込むと分解能が低下するので、特許文献1で提案される穴径測定方法を、そのままダイスのベアリング部の内径測定に適用することはできない。 Here, the ferrule targeted by the hole diameter measuring method proposed in Patent Document 1 has a hole diameter of about 126 μm, whereas the die used for the hot extrusion pipe manufacturing method, which is the subject of the present application, The inner diameter is in the range of 33.7 to 280.0 mm. For this reason, since the resolution decreases when the bearing portion of the die is captured on one screen, the hole diameter measuring method proposed in Patent Document 1 cannot be directly applied to the inner diameter measurement of the bearing portion of the die.
本発明は、前述のような状況に鑑みてなされたものであり、熱間押出製管法に用いるダイスのベアリング部の内径を短時間に高精度で測定できるダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the situation as described above, and uses a die inner diameter measuring device capable of measuring the inner diameter of a bearing portion of a die used in a hot extrusion pipe manufacturing method with high accuracy in a short time. An object is to provide a measurement method.
本発明の要旨は、次の通りである:
(1)ダイス内径測定装置は次の構成を備える。
a)被測定材であるダイスを保持し、そのダイスの周方向に揺動可能であるテーブル
b)前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラ
c)前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構
d)前記テーブルの揺動および前記送り機構を制御する制御手段
e)前記カメラで撮像された前記ダイスの画像を解析し、前記ダイスのベアリング部の位置を検出する画像解析手段
f)前記画像解析手段により検出した前記ダイスのベアリング部の位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出手段
g)前記テーブルを揺動させて所定の角度ごとに前記カメラで画像が撮像された際に前記テーブルを揺動させた角度のデータ、並びに、前記所定の角度ごとに撮像された画像に基いて前記画像解析手段および前記半径算出手段を用いて求められた半径のデータで構成される点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出手段
The gist of the present invention is as follows:
(1) The die inner diameter measuring device has the following configuration.
a) A table that holds a die that is a material to be measured and is swingable in the circumferential direction of the die b) A camera that captures an image of the die held by the table from its end surface side c) The camera is placed on the table A feed mechanism for moving the die held in the radial direction; d) control means for controlling the swing of the table and the feed mechanism; e) analyzing an image of the die imaged by the camera; Image analysis means for detecting the position of the die f) Radius calculation means for calculating the radius of the bearing portion of the die from the position of the bearing portion of the die detected by the image analysis means and the position of the camera in the feed mechanism g) Data on the angle at which the table is swung when the table is swung and images are taken by the camera at predetermined angles; and An inner diameter for calculating the inner diameter of the bearing portion of the die from point cloud data composed of radius data obtained by using the image analysis means and the radius calculation means based on images taken at every predetermined angle. Calculation means
(2)上記(1)に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する角度データおよび半径データを補正する補正手段を備え、前記g)の内径算出手段が、前記補正手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。 (2) The die inner diameter measuring apparatus according to (1) further calculates a center position from the point group data, and corrects angle data and radius data constituting the point group data using the center position. The inner diameter calculating means of g) calculates the inner diameter of the bearing portion of the die from the point cloud data processed by the correcting means.
(3)上記(1)に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備え、前記g)の内径算出手段が、前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。 (3) The die inner diameter measuring apparatus according to (1) further includes a replacement unit that replaces radius data that exceeds a predetermined range in the point cloud data, and the inner diameter calculating unit in g) includes: The inner diameter of the bearing portion of the die is calculated from the point cloud data processed by the replacement means.
(4)上記(1)に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正する補正手段と、前記点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備え、前記g)の内径算出手段が、前記補正手段および前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。 (4) The die inner diameter measuring apparatus according to the above (1) further calculates a center position from the point group data, and corrects radius data constituting the point group data using the center position. And replacement means for replacing radius data exceeding a predetermined range in the point cloud data, and the inner diameter calculation means in g) is configured to obtain the dice from the point cloud data processed by the correction means and the replacement means. Calculate the inner diameter of the bearing.
(5)さらに、ダイス内径測定方法が次の構成を含む。
h)被測定材であるダイスを保持し、該ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルと、前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラと、前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構とを備えた内径測定装置を用いる。
i)前記テーブルに保持した前記ダイスのベアリング部の一部が前記カメラの視野内に収まるように前記送り機構を動作させて前記カメラを移動する移動工程
j)前記移動工程の後で前記テーブルを揺動して所定の角度ごとに前記カメラで画像を撮像する撮像工程
k)前記所定の角度ごとにおいて、前記撮像工程で撮像した画像を解析することにより前記ダイスのベアリング部の位置を検出し、該検出した位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出工程
l)得られた角度データおよび半径データで構成される点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出工程
(5) Further, the die inner diameter measuring method includes the following configuration.
h) A table that holds a die that is a material to be measured and is swingable in the circumferential direction of the die; a camera that images the die held by the table from its end surface; and An inner diameter measuring device having a feed mechanism for moving in the radial direction of the die to be held is used.
i) a moving step of moving the camera by operating the feed mechanism so that a part of the bearing portion of the die held by the table is within the field of view of the camera; j) the table after the moving step An imaging step of swinging and taking an image with the camera at every predetermined angle k) detecting the position of the bearing portion of the die by analyzing the image taken at the imaging step at every predetermined angle; Radius calculation step of calculating the radius of the bearing portion of the die from the detected position and the position of the camera in the feed mechanism l) Bearing of the die based on the obtained point data including the angle data and the radius data Inner diameter calculation step for calculating the inner diameter of the part
(6)上記(5)に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データの角度データおよび半径データを補正する補正処理を行い、該補正処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。 (6) When the inner diameter measurement method of the die according to (5) described above calculates the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data, the center position is calculated from the point cloud data, and the center position is calculated. And correcting the angle data and the radius data of the point group data, and calculating the inner diameter of the bearing portion of the die based on the corrected point group data.
(7)上記(5)に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、前記点群データのうちで所定の範囲を超える半径データを置き換える置換処理を行い、該置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。 (7) When the inner diameter measurement method of the die according to (5) described above calculates the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data, the radius data exceeding a predetermined range is included in the point cloud data. A replacement process is performed, and the inner diameter of the bearing portion of the die is calculated based on the point group data subjected to the replacement process.
(8)上記(5)に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、補正処理および置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出し、前記補正処理で前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正し、前記置換処理で前記点群データのうちで所定の範囲を超える半径データを置き換える。 (8) When the inner diameter measurement method of the die according to (5) above calculates the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data, the die of the die is corrected based on the point cloud data subjected to correction processing and replacement processing. An inner diameter of the bearing portion is calculated, a center position is calculated from the point cloud data in the correction process, radius data constituting the point cloud data is corrected using the center position, and the point cloud data is corrected in the replacement process. The radius data exceeding the predetermined range is replaced.
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法は、下記の顕著な効果を有する。
(1)ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルとともにダイスの径方向にカメラを移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して高精度で画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる
(2)制御手段、画像解析手段および算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
The die inner diameter measuring apparatus and the measuring method using the same according to the present invention have the following remarkable effects.
(1) A feed mechanism that moves the camera in the radial direction of the die along with a table that can be swung in the circumferential direction of the die, so that it can capture images with high resolution and high accuracy, and supports various internal diameters. (2) Since the control means, the image analysis means and the calculation means are provided, the measurement can be saved and the time required for the measurement can be shortened.
以下に、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a die inner diameter measuring apparatus and a measuring method using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のダイス内径測定装置の構成例を説明する模式図である。同図には、ダイス内径測定装置10と、被測定材であるダイス50とを示す。同図に示すダイス内径測定装置10は、ダイス50を保持するテーブル20と、ヘッド30と、図示しない制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a die inner diameter measuring apparatus according to the present invention. In the figure, a die inner
同図に示すダイス内径測定装置10では、ヘッド30に、カメラ31と、発光する照明32と、ハーフミラー33とが装着される。このように構成されたヘッド30では、照明からの光をハーフミラーで反射することによりダイス50およびテーブル20に照射するとともに、ダイス50およびテーブル20が反射した光はハーフミラーを介してカメラ31により検知される。このようにしてカメラ31は、ダイス50を端面側から撮像する。
In the die inner
また、同図に示すダイス内径測定装置10では、ヘッド30がダイス50の径方向(同図の実線矢印参照)に案内するガイド(図示なし)に装着され、このガイドはヘッド30を移動させる送り機構(図示なし)を備える。このようなガイドおよび送り機構により、ヘッド30に装着されたカメラ31が、テーブル20に保持されたダイスの径方向に移動可能となる。
Further, in the die inner
ダイス50を保持するテーブル20は、保持されるダイス50の周方向(同図の破線で示す矢印参照)に揺動可能であり、テーブル20が揺動するのに伴って保持されたダイス50も周方向に揺動する。
The table 20 holding the
このため、送り機構によりカメラ31を径方向に移動させてダイス50のベアリング部の一部をカメラ31の視野内に収めた状態でテーブル20を揺動させれば、ダイスのベアリング部の全周を複数の画像に分けて撮像できる。これにより、分解能を確保して画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる。
For this reason, if the table 31 is swung while the
また、本発明のダイス内径測定装置は、画像解析手段を備えることから、カメラ31で撮像した画像を解析することによってダイス50のベアリング部の位置を検出できる。この画像解析手段で検出したダイス50のベアリング部の位置および送り機構におけるカメラ31の位置から、半径算出手段により、ダイス50のベアリング部の半径を算出できる。本発明のダイス内径測定装置は、前述の通り、テーブル20でダイス50を周方向に揺動可能に保持することから、テーブル20を所定の角度ごとに揺動させればダイスのベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出できる。そして、テーブル20の揺動およびカメラ31の移動を制御する制御手段を備えるので、ダイス50のベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出する処理を省力化できる。
In addition, since the die inner diameter measuring device of the present invention includes the image analysis means, the position of the bearing portion of the die 50 can be detected by analyzing the image captured by the
このようにテーブル20を所定の角度ごとに揺動させることによりダイスのベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出すれば、その角度データおよび半径データで構成される点群データを得ることができる。この点群データは、ダイスのベアリング部の形状を示す。 In this way, if the radius is calculated by imaging the bearing portion of the die over the entire circumference by swinging the table 20 at every predetermined angle, point cloud data composed of the angle data and the radius data can be obtained. it can. This point cloud data indicates the shape of the bearing portion of the die.
本発明のダイス内径測定装置は、得られた角度データおよび半径データで構成される点群データからベアリング部の内径を算出する内径算出手段を備えることから、ベアリング部の内径を測定することができる。 The die inner diameter measuring apparatus of the present invention includes an inner diameter calculating means for calculating the inner diameter of the bearing portion from the point cloud data composed of the obtained angle data and radius data, and therefore can measure the inner diameter of the bearing portion. .
このように本発明のダイス内径測定装置は、ダイス50の周方向に揺動可能であるテーブルとともにカメラ31をダイス50の径方向に移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して画像を撮像でき、その結果、ダイスのベアリング部の内径を高精度で測定できる。また、制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
As described above, the die inner diameter measuring apparatus according to the present invention includes a feed mechanism that moves the
本発明のダイス内径測定装置は、さらに、角度データおよび半径データで構成される点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データを構成する角度データおよび半径データを補正する補正手段(図示なし)を備えるのが好ましい。これにより、ダイスをテーブルに保持する際にテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置を合わせる芯出し作業を簡略化でき、テーブルの揺動中心とダイスの中心とに位置ずれが発生している場合でも高精度にダイスのベアリング部の内径を測定することができる。このため、内径測定処理前に行うる芯出し作業に要する時間を抑制し、効率よくベアリング部の内径を測定できる。 The die inner diameter measuring apparatus of the present invention further calculates a center position from point cloud data composed of angle data and radius data, and corrects angle data and radius data constituting the point cloud data using the center position. It is preferable to provide correction means (not shown). This simplifies the centering operation to align the position of the table swing center with the center of the die when the die is held on the table, resulting in misalignment between the table swing center and the die center. Even when it is, the inner diameter of the bearing portion of the die can be measured with high accuracy. For this reason, the time required for the centering operation performed before the inner diameter measurement process can be suppressed, and the inner diameter of the bearing portion can be measured efficiently.
ここで、押出成形でダイスを使用すると、潤滑材として使用される潤滑ガラスや中空ビレットの表面に形成されたスケールがダイスの表面に付着して残存する場合がある。また、ダイスと材料との接触や手入れによりダイス表面に疵が形成され、この疵は削られた凹部と、削られた部分が塊となって表面に付着した凸部とからなる。このような疵の凸部は、いわゆる「かえり」である。このようにダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていると、算出される半径が変動し、測定されるダイスのベアリング部の内径も変動する。 Here, when a die is used for extrusion molding, a scale formed on the surface of a lubricating glass used as a lubricant or a hollow billet may remain attached to the surface of the die. In addition, a wrinkle is formed on the surface of the die by contact or care of the die and the material, and this wrinkle is composed of a cut-out concave portion and a convex portion in which the cut portion is agglomerated and adhered to the surface. Such a convex portion of the ridge is a so-called “kaeri”. When lubricating glass or scale adheres to the surface of the die in this way or burr is generated, the calculated radius changes, and the inner diameter of the bearing portion of the die to be measured also changes.
しかし、ダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていても、そのダイスを用いて押出成形された継目無管の外径にほとんど影響を与えることがない。このため、ダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていても、その影響を除いたベアリング部の内径を測定することが重要となる。 However, even if lubricating glass or scale adheres to the surface of the die or burr is produced, the outer diameter of the seamless tube extruded using the die is hardly affected. For this reason, it is important to measure the inner diameter of the bearing portion excluding the influence even if lubricating glass or scale adheres to the surface of the die or burr is generated.
この潤滑ガラスやスケール、かえりによる問題に対応するため、本発明のダイス内径測定装置は、さらに、角度データおよび半径データで構成される点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備えるのが好ましい。これにより、潤滑ガラスやスケール、かえりにより測定されたダイスのベアリング部の半径が局所的に変動している場合にその値が置き換えられることから、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてダイスのベアリング部の内径を測定することができる。 In order to cope with the problem caused by the lubricating glass, scale, and burr, the die inner diameter measuring device of the present invention further replaces radius data exceeding a predetermined range among point cloud data composed of angle data and radius data. It is preferable to provide replacement means. As a result, when the radius of the bearing portion of the die measured by the lubricating glass, scale, or burr is locally fluctuating, the value is replaced. The inner diameter of the bearing part can be measured.
本発明のダイスの内径測定装置は、内径算出手段が、補正手段および置換手段により処理された点群データからダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。これにより、事前の芯出し作業を簡略化できるとともに、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてベアリング部の内径を高精度に測定することができる。 In the die inner diameter measuring apparatus of the present invention, the inner diameter calculating means preferably calculates the inner diameter of the bearing portion of the die from the point cloud data processed by the correcting means and the replacing means. As a result, the pre-centering operation can be simplified, and the inner diameter of the bearing portion can be measured with high accuracy by removing the influence of the lubricating glass, scale, and burr.
以上のような本発明のダイス内径測定装置を用いる本発明のダイス内径測定方法について、熱間押出製管法に用いられたダイスの再利用方法に言及しながら説明する。 The die inner diameter measuring method of the present invention using the die inner diameter measuring apparatus of the present invention as described above will be described with reference to the die reuse method used in the hot extrusion pipe manufacturing method.
図2は、本発明のダイス内径測定方法を用いたダイスの再利用方法を示す図であり、同図(a)は測定開始時の装置状態、同図(b)は撮像時の装置状態、同図(c)はダイスの撮像箇所、同図(d)は撮像した画像を2値化した画像、同図(e)はテーブル揺動中心からカメラ中心までの距離d1と、カメラ中心からベアリング部までの距離d2との関係をそれぞれ示す図である。同図により説明する再利用方法(測定手順)では、前記図1に示すダイス内径測定装置を用いる。 2A and 2B are diagrams showing a die reuse method using the die inner diameter measuring method of the present invention, in which FIG. 2A is a device state at the start of measurement, FIG. 2B is a device state during imaging, (C) is an imaged portion of the die, (d) is an image obtained by binarizing the captured image, (e) is a distance d1 from the table swing center to the camera center, and a bearing from the camera center. It is a figure which shows the relationship with the distance d2 to a part, respectively. In the reuse method (measurement procedure) described with reference to FIG. 1, the die inner diameter measuring apparatus shown in FIG. 1 is used.
本発明のダイス内径測定方法を用いたダイスの再利用方法では、同図(a)に示すように、被測定材であるダイスを周方向に揺動可能にしてテーブルに保持する。ダイスとして、熱間押出製管法に用いられたダイスを水冷し、その後、ブラシや圧縮空気の噴射で表面を手入れすることにより、表面に付着した潤滑ガラスやスケールの大部分を除去したものを用いることができる。 In the die reuse method using the die inner diameter measuring method of the present invention, as shown in FIG. 5A, a die as a material to be measured is made swingable in the circumferential direction and held on a table. As a die, the die used in the hot extrusion pipe making method is water-cooled, and then the surface is cleaned by spraying with a brush or compressed air to remove most of the lubricating glass and scale attached to the surface. Can be used.
続いて、送り機構を動作させてヘッド30に装着されたカメラ31をダイス50の径方向に移動させ、同図(b)に示すように、ダイスのベアリング部の一部をカメラ31の視野内に収める。この状態で、カメラ31により画像を撮像する。
Subsequently, the feed mechanism is operated to move the
カメラ31により画像を撮像した後、テーブル20を揺動し、ベアリング部の別の部分についてカメラ31により画像を撮像する。このようにテーブル20の揺動と、カメラ31による画像の撮像を繰り返し、所定の角度ごとにベアリング部の全周にわたって画像を撮像する。同図(c)は、被測定材であるダイス50を示す上面図であり、同図(c)に示すように、撮像箇所51がベアリング部の全周に分布するようにカメラで撮像を行う。
After an image is captured by the
撮像した画像を画像解析手段により解析し、ダイスのベアリング部の位置を検出する。同図(d)は、撮像した画像を輝度を基準に2値化した画像40を示し、ダイス50とテーブル20とで照明から照射された光の反射が異なることから、ダイスは黒色、テーブルは白色となる。このため、黒色の部分と白色の部分との境界がダイスのベアリング部の位置となり、この位置を画像解析手段により検出する。具体的には、事前にカメラの中心位置31aを定め、このカメラの中心31aと検出したダイスのベアリング部の位置との距離d2を画素数に基づいて測定(算出)すればよい。
The captured image is analyzed by image analysis means, and the position of the bearing portion of the die is detected. FIG. 4D shows an image 40 obtained by binarizing the captured image with reference to luminance. Since the reflection of light irradiated from the illumination is different between the die 50 and the table 20, the die is black and the table is It turns white. For this reason, the boundary between the black portion and the white portion is the position of the bearing portion of the die, and this position is detected by the image analysis means. Specifically, the
この画像解析手段により検出したダイス50のベアリング部の位置および送り機構におけるカメラ31の位置からダイス50のベアリング部の半径を算出する。具体的には、テーブルの揺動中心20aからカメラの中心31aまでの距離d1に、カメラ31の中心31aから検出したダイス50のベアリング部の位置までの距離d2を加えることにより、画像を撮像したテーブル20の揺動角度におけるダイス50のベアリング部の半径を算出できる。
The radius of the bearing portion of the die 50 is calculated from the position of the bearing portion of the die 50 detected by the image analysis means and the position of the
このように画像を解析して半径を算出する処理を所定の角度ごとに撮像した複数の画像について行うことにより、角度データおよび半径データで構成される点群データを得ることができる。同図(e)は、テーブルの揺動中心からカメラの中心までの距離d1と、カメラの中心からダイスのベアリング部までの距離d2と、これらから算出されるダイスのベアリング部の半径(d1+d2)との関係を示す模式図である。同図(e)は、横軸をテーブルの揺動角度、縦軸を距離とするグラフである。同図(e)に示すように、テーブルの揺動中心20aからカメラの中心31aまでの距離は一定となり、カメラの中心31aから検出したダイス50のベアリング部の位置までの距離が変動する。
By performing the process of analyzing the image and calculating the radius in this way for a plurality of images captured at predetermined angles, point cloud data composed of angle data and radius data can be obtained. FIG. 5 (e) shows a distance d1 from the center of table swing to the center of the camera, a distance d2 from the center of the camera to the bearing portion of the die, and a radius (d1 + d2) of the bearing portion of the die calculated from these. It is a schematic diagram which shows the relationship. FIG. 4E is a graph with the horizontal axis representing the table swing angle and the vertical axis representing the distance. As shown in FIG. 4E, the distance from the
このような角度データおよび半径データで構成される点群データに基づいてダイスのベアリング部の内径を算出する。内径の算出は、例えば、点群データの半径の平均値を算出し、その平均値を直径に換算することにより算出できる。 The inner diameter of the bearing portion of the die is calculated on the basis of point group data composed of such angle data and radius data. The inner diameter can be calculated, for example, by calculating an average value of the radius of the point cloud data and converting the average value into a diameter.
測定されたベアリング部の内径が許容範囲内であるかを評価する。ベアリング部の内径が許容範囲の下限を超えて小さい場合、ダイスに切削等の除去加工を施すことによりベアリング部の内径を調整して許容範囲内とする。一方、ベアリング部の内径が許容範囲の上限を超えて大きい場合、ダイスのベアリング部に肉盛溶接を施すことによりベアリング部の内径を調整して許容範囲内とする。ベアリング部の内径が許容範囲内である場合、除去加工や肉盛熔接を施すことなく、ダイスを熱間押出製管法に再び使用する。ここで、ベアリング部の内径の許容範囲は、製造される継目無管に要求される寸法範囲やダイスのベアリング部の設計寸法に基づいて適宜設定することができる。 Evaluate whether the measured inner diameter of the bearing is within the allowable range. When the inner diameter of the bearing portion is smaller than the lower limit of the allowable range, the inner diameter of the bearing portion is adjusted to be within the allowable range by performing removal processing such as cutting on the die. On the other hand, when the inner diameter of the bearing portion is larger than the upper limit of the allowable range, the inner diameter of the bearing portion is adjusted to be within the allowable range by performing overlay welding on the bearing portion of the die. When the inner diameter of the bearing portion is within the allowable range, the die is again used in the hot extrusion pipe making method without performing removal processing or overlay welding. Here, the allowable range of the inner diameter of the bearing portion can be appropriately set based on the size range required for the seamless pipe to be manufactured and the design size of the bearing portion of the die.
本発明のダイス内径測定方法は、ダイス50の周方向に揺動可能であるテーブルとともにカメラ31をダイス50の径方向に移動させる送り機構を用いてダイス50のベアリング部の一部をカメラ31で撮像することから、分解能を確保して画像を撮像でき、その結果、ダイス50のベアリング部の内径を高精度で測定できる。また、ダイス内径測定装置10が備える制制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段を用いれば、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
In the method for measuring the inside diameter of a die according to the present invention, a
本発明のダイス内径測定方法は、カメラ31で画像を撮像する際に撮像箇所がテーブル20の揺動中心に対して対称(点対称)となるように所定の角度を定め、点群データに基づいてダイスのベアリング部の内径を算出する際にある角度について算出された半径に、揺動中心に対して対称となる角度における半径を加えて直径を算出し、算出される直径の平均値をダイスのベアリング部の内径とするのが好ましい。ここで、撮像箇所がテーブル20の揺動中心に対して対称(点対称)となるように所定の角度を定めるとは、所定の角度(°)をθ1、θ2、・・・、θiとした場合、|θj−θ2j|=180°を満たすことを意味する。ただし、iは偶数であり、jは1〜i/2の整数である。また、ある角度をθj(°)とした場合に揺動中心に対して対称となる角度とは(θj+180°)を意味する。
In the die inner diameter measuring method of the present invention, when an image is picked up by the
本発明のダイス内径測定方法は、ダイス50を保持するテーブル20が揺動することから、保持されるダイス50の中心とテーブル20の揺動中心とにずれがあると、下記図3に示すように算出される半径に誤差が生じる。 In the die inner diameter measuring method of the present invention, since the table 20 holding the die 50 swings, if there is a deviation between the center of the die 50 held and the swing center of the table 20, as shown in FIG. An error occurs in the calculated radius.
図3は、テーブルの揺動角度と算出されるダイスのベアリング部の半径との関係を示す図である。同図に示すように、保持されるダイスの中心とテーブルの揺動中心とが一致して位置ずれがないと、通常、算出される半径はほぼ一定となる。このような半径がほぼ一定であるダイスであっても、保持されるダイスの中心とテーブルの揺動中心とにずれが生じていると、角度によって半径が変動して増減する。 FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the swing angle of the table and the calculated radius of the bearing portion of the die. As shown in the figure, if the center of the held die coincides with the swing center of the table and there is no positional deviation, the calculated radius is usually substantially constant. Even with such a die having a substantially constant radius, if there is a deviation between the center of the held die and the rocking center of the table, the radius fluctuates depending on the angle and increases or decreases.
このような半径の変動によってベアリング部の内径の測定結果に誤差が生じるのを防止するには、ダイスの中心とテーブルの揺動中心とを一致させる芯出し作業が事前に必要となる。しかし、継目無管の製造ラインにおいて、ダイスを再利用する際に行うダイスの内径測定では、生産性を確保するため、ダイスの内径測定を短い時間で行うことが要求され、芯出し作業を簡略化してそれに要する時間を削減することが必須となる。 In order to prevent an error in the measurement result of the inner diameter of the bearing portion due to such a variation in radius, a centering operation for matching the center of the die with the center of rocking of the table is required in advance. However, in the seamless pipe production line, when measuring the inner diameter of a die when reusing the die, it is required to measure the inner diameter of the die in a short time to ensure productivity and simplify the centering operation. It is essential to reduce the amount of time required.
このため、本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データの半径を補正する補正処理を行い、該補正処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。これにより、ダイスの中心とテーブルの揺動中心とにずれが生じることによる誤差を抑制でき、事前に行う芯出し作業を簡略化できる。 For this reason, the die inner diameter measuring method of the present invention calculates the center position from the point group data when calculating the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point group data, and uses the center position to calculate the radius of the point group data. It is preferable to perform a correction process to correct, and calculate the inner diameter of the bearing portion of the die based on the corrected point cloud data. As a result, an error caused by a deviation between the center of the die and the swing center of the table can be suppressed, and the centering operation performed in advance can be simplified.
カメラで画像を撮像する際に撮像箇所がテーブル20の揺動中心に対して対称(点対称)となるように所定の角度を定める場合、例えば、以下の手順により点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データの半径を補正する補正処理を行うことができる。 When a predetermined angle is determined so that the imaging location is symmetric (point symmetry) with respect to the swing center of the table 20 when an image is captured by the camera, for example, the center position is calculated from the point cloud data by the following procedure. Then, a correction process for correcting the radius of the point cloud data can be performed using the center position.
図4は、補正処理の手順を説明する図であり、同図(a)は中心位置を算出する手順を、同図(b)は算出した中心位置を用いて補正する手順をそれぞれ示す。同図(a)には点群データにより描かれる曲線60と、テーブルの揺動中心20aとを示す。曲線60は、ダイスのベアリング部の位置を検出して得られた点群データであることから、同図(a)に示すように円状となる。
4A and 4B are diagrams for explaining the procedure of the correction process. FIG. 4A shows a procedure for calculating the center position, and FIG. 4B shows a procedure for correcting using the calculated center position. FIG. 4A shows a
このような点群データのi番目の点をpiとし、その半径をri、揺動角度をθiとする。また、点群データの中で半径が最大である点をpmaxとし、その点の半径をrmax、揺動角度をθmaxとするとともに、半径が最小である点をpminとし、その点の半径をrmin、揺動角度をθminとする。この場合、曲線60の中心位置Cとテーブルの揺動中心との距離である偏心量wは下記(1)式で算出された値、テーブルの揺動中心に対する曲線60の中心位置Cの角度はθmaxによってそれぞれ近似することができる。
w=(rmax−rmin)/2 ・・・(1)
The i-th point of such point cloud data is denoted by p i , its radius is r i , and the swing angle is θ i . In the point cloud data, the point having the maximum radius is set to p max , the radius of the point is set to r max , the swing angle is set to θ max, and the point having the minimum radius is set to p min , Let r min be the radius and θ min be the rocking angle. In this case, the amount of eccentricity w, which is the distance between the center position C of the
w = (r max −r min ) / 2 (1)
ここで、テーブルの揺動中心を原点(0,0)とするxy座標を設定すると、点piの座標は(ricosθi,risinθi)となり、同様に、曲線60の中心位置Cの座標(xc,yc)は、上述の偏心量wおよびその角度θmaxを用いて下記(2)式および(3)式により算出できる。
xc=w×cosθmax ・・・(2)
yc=w×sinθmax ・・・(3)
Here, when the xy coordinates with the table swing center as the origin (0, 0) are set, the coordinates of the point p i are (r i cos θ i , r i sin θ i ), and similarly, the center position of the
x c = w × cos θ max (2)
y c = w × sin θ max (3)
このように点群データから算出された中心位置を原点として角度および半径を求めることにより補正を行う。同図(b)は算出された中心位置Cと、点群データにより描かれる曲線60とを示す。同図(b)に示すようにテーブル揺動中心を原点とするxy座標を設定し、そのxy座標における点piの座標を(xi,yi)とすると、算出した中心位置Cを原点とするx’y’座標における点piの座標、すなわち、補正後の点piの座標は((xi−xc),(yi−yc))となる。したがって、補正後の半径ri’および中心位置Cに対する角度θi’は、下記(4)式および(5)式で算出できる。
ri’=((xi−xc)2+(yi−yc)2)1/2 ・・・(4)
θi’=tan-1((yi−yc)/(xi−xc)) ・・・(5)
In this way, correction is performed by obtaining the angle and radius with the center position calculated from the point cloud data as the origin. FIG. 5B shows the calculated center position C and the
r i ′ = ((x i −x c ) 2 + (y i −y c ) 2 ) 1/2 (4)
θ i ′ = tan −1 ((y i −y c ) / (x i −x c )) (5)
本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、点群データのうちで所定の範囲を超える半径データを置き換える置換処理を行い、該置換処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。前述の潤滑ガラスやスケール、かえりによる問題に対応するためであり、この置換処理について下記図5を参照しながら説明する。 In the die inner diameter measuring method of the present invention, when calculating the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data, the substitution processing is performed to replace the radius data exceeding a predetermined range in the point cloud data. It is preferable to calculate the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data. This is to cope with the problems caused by the above-described lubricating glass, scale, and burr. This replacement process will be described with reference to FIG.
図5は、本発明の置換処理を説明する図であり、同図(a)は複数の半径データが連続して所定の範囲を超える場合、同図(b)は1点のみの半径データが所定の範囲を超える場合をそれぞれ示す。同図には、テーブル20の揺動中心に対する角度と算出された半径との関係を示す。潤滑ガラスやスケールが付着すると、同図(a)に示すように複数の半径データが連続して変動する傾向がある。置換処理では、所定の範囲を超える半径データを、別の点であって所定の範囲内である半径に置き換える。また、かえりが生じると、同図(b)に示すように1点のみの半径データが変動する傾向がある。置換処理では、所定の範囲を超える半径データを、別の点であって所定の範囲内である半径データに置き換える。 FIG. 5 is a diagram for explaining the replacement processing of the present invention. FIG. 5A shows a case where a plurality of radius data continuously exceed a predetermined range, and FIG. Each case exceeds a predetermined range. The figure shows the relationship between the angle of the table 20 with respect to the swing center and the calculated radius. When lubricating glass or scale adheres, a plurality of radius data tend to continuously vary as shown in FIG. In the replacement process, radius data exceeding a predetermined range is replaced with a radius that is another point and within the predetermined range. Further, when burr occurs, the radius data of only one point tends to fluctuate as shown in FIG. In the replacement process, radius data that exceeds a predetermined range is replaced with radius data that is another point and within the predetermined range.
置換処理における「所定の範囲」は、ダイスを用いて押出成形される継目無管で要求される寸法許容範囲に基づいて適宜設定すればよい。具体的には、ダイスのベアリング部の設計寸法(半径)を基準として、±0.05mmを「所定の範囲」とすることができる。また、所定の範囲を超える場合、例えば、所定の範囲内であった直近の半径データに置き換ればよい。具体的には半径データが所定の範囲であるか確認し、範囲内であった場合にその値を記憶し、範囲を超えた場合に記憶されている値に置き換える。この処理をi個の点群データの半径r1からriまで順に行えばよい。 The “predetermined range” in the replacement process may be set as appropriate based on a dimensional tolerance range required for a seamless pipe that is extruded using a die. Specifically, ± 0.05 mm can be set as the “predetermined range” on the basis of the design dimension (radius) of the bearing portion of the die. Further, when the predetermined range is exceeded, for example, the latest radius data that was within the predetermined range may be replaced. Specifically, it is confirmed whether the radius data is within a predetermined range. If the radius data is within the range, the value is stored, and if the radius data exceeds the range, the stored value is replaced with the stored value. This process may be performed in order from the radii r 1 to r i of the i point group data.
本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、前述の補正処理および置換処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。点群データに補正処理とともに置換処理を行うことにより、事前の芯出し作業を簡略化できるとともに、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてベアリング部の内径を高精度に測定することができる。 In the die inner diameter measuring method of the present invention, when calculating the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point cloud data, the inner diameter of the bearing portion of the die is calculated based on the point cloud data subjected to the correction processing and the replacement processing described above. preferable. By performing the replacement process together with the correction process on the point cloud data, the prior centering operation can be simplified, and the inner diameter of the bearing portion can be measured with high accuracy by removing the influence of the lubricating glass, scale, and burr.
所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、テーブルを揺動した後、揺動を停止して静止した状態で撮像する方式と、テーブルの揺動を停止させることなく、揺動している状態で撮像する方式とが考えられる。しかし、揺動を停止して静止した状態で撮像する方式では、テーブルの揺動と停止とを繰り返すことから、測定に要する時間が増加する。このため、本発明のダイス内径測定方法は、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、テーブルの揺動を停止させることなく、揺動している状態で撮像するのが好ましい。これにより、測定に要する時間を短くすることができる。 When taking an image with a camera at every predetermined angle, after the table is swung, the swinging is stopped and the image is taken in a stationary state, and the table is swung without being stopped. A method for imaging in a state is conceivable. However, in the method of taking an image in a stationary state with the swinging stopped, the time required for measurement increases because the table swings and stops repeatedly. For this reason, in the die inner diameter measuring method of the present invention, when the table is swung and an image is taken with a camera at every predetermined angle, the image is picked up without stopping the swinging of the table. Is preferred. Thereby, the time required for measurement can be shortened.
本発明のダイス内径測定方法は、処理方式として、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式(以下、単に「前者の方式」ともいう)と、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式(以下、単に「後者の方式」ともいう)とが考えられる。どちらの方式も、理論上の測定に要する時間は同じとなる。しかし、複数のダイスについて測定を行う場合、後者の方式では、撮像と解析・算出とが分離していることから、例えば、一つのダイスについて画像を撮像した後、そのダイスについて一旦保存された画像を解析して算出しつつ、別のダイスについて画像を撮像する処理を行うことができる。 The die inner diameter measuring method according to the present invention includes a method of calculating a radius by analyzing an image each time an image is captured by a camera (hereinafter, also simply referred to as “the former method”), A method of calculating a radius by analyzing an image once stored after completion of image capturing (hereinafter also simply referred to as “the latter method”) can be considered. Both methods have the same theoretical measurement time. However, when measuring a plurality of dice, the latter method separates imaging and analysis / calculation. For example, after taking an image of one die, the image once saved for that die It is possible to perform processing for capturing an image of another die while calculating and analyzing the above.
このため、本発明のダイス内径測定方法は、後者の方式を採用するのが好ましく、具体的には、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する工程が完了した後、画像を解析して半径を算出する工程を開始するのが好ましい。 For this reason, the die inner diameter measuring method of the present invention preferably adopts the latter method. Specifically, after the step of swinging the table and capturing an image with a camera at every predetermined angle is completed, It is preferable to start the process of analyzing the image and calculating the radius.
本発明のダイス内径測定方法は、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、画像を撮像する間隔を小さくして連続的に撮像してもよく、一定の等角度間隔で撮像してもよい。しかし、撮像する間隔を小さ過ぎると測定処理や画像解析に要する時間が問題となる一方で、撮像する間隔が大きくなり過ぎると測定精度が低下する懸念がある。本発明のダイス内径測定方法は、高精度を確保しつつ処理に要する時間を短くするため、テーブルを揺動してカメラで画像を撮像する角度間隔を1〜5°とするのが好ましく、3〜5°とするのがより好ましい。 In the die inner diameter measuring method of the present invention, when images are taken with a camera at predetermined angles by swinging a table, images may be taken continuously with a small interval, and a constant equiangularity may be taken. Images may be taken at intervals. However, if the image capturing interval is too small, the time required for measurement processing and image analysis becomes a problem. On the other hand, if the image capturing interval becomes too large, there is a concern that the measurement accuracy may be lowered. In the die inner diameter measuring method of the present invention, in order to shorten the time required for processing while ensuring high accuracy, it is preferable that the angle interval at which the table is swung and the image is taken by the camera is 1 to 5 °. More preferably, it is set to ˜5 °.
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法による効果を検証するため、熱間押出製管法に用いられるダイスのベアリング部の内径を測定する試験を行った。 In order to verify the effect of the die inner diameter measuring apparatus of the present invention and the measuring method using the same, a test was performed to measure the inner diameter of the bearing portion of the die used in the hot extrusion pipe manufacturing method.
[試験方法]
本発明例1では、前記図1に示すダイス内径測定装置を用い、前記図2で説明した手順によりベアリング部の内径が50mmである校正用ダイスのベアリング部の内径を測定した。この際、カメラによる撮像は、2°ごとに180箇所で行い、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式を採用した。
[Test method]
In Example 1 of the present invention, the inner diameter of the bearing part of the calibration die having an inner diameter of 50 mm was measured by the procedure described in FIG. 2 using the die inner diameter measuring apparatus shown in FIG. At this time, the camera was picked up at 180 positions every 2 °, and a method of calculating the radius by analyzing the image every time the image was picked up by the camera was adopted.
本発明例2では、カメラによる撮像を4°ごとに90箇所で行い、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式を採用した。また、算出された半径および角度で構成される点群データに置換処理を行った後、前記図4を用いて説明した手順で補正処理を行った。置換処理では、半径が50±0.05mmの範囲であるか確認し、範囲内であった場合にその値を記憶し、範囲を超えた場合に記憶されている値に置き換える処理を点p1〜p90について順に行った。これら以外の測定条件は、本発明例1と同じとした。 In the second example of the present invention, a method is employed in which imaging by the camera is performed at 90 positions every 4 °, and after the imaging of a plurality of images by the camera is completed, the temporarily stored images are analyzed to calculate the radius. In addition, after the replacement process was performed on the point cloud data composed of the calculated radius and angle, the correction process was performed according to the procedure described with reference to FIG. The replacement process, radius and confirm that it is the range of 50 ± 0.05 mm, and stores that value in the case which was within the range, the point processing for replacing the stored values in the case of exceeding the range p 1 We went to order for ~p 90. The other measurement conditions were the same as those of Example 1 of the present invention.
本発明例3では、ベアリング部の内径が50mmであって、熱間押出製管法に用いられて摩耗が生じているダイスについて、ベアリング部の内径を測定した。これ以外の条件は、本発明例2と同じとした。 In Example 3 of the present invention, the inner diameter of the bearing portion was measured for a die having an inner diameter of the bearing portion of 50 mm and being used in the hot extrusion pipe manufacturing method. The other conditions were the same as Example 2 of the present invention.
本試験では、内径測定を10回繰り返して行った。本発明例1〜3ともに、ダイスの外径に応じたダイスプレートをテーブル上に固定し、そのダイスプレートが上部に備えている3つのストッパでダイスの外周を締め付けることにより、テーブルでダイスを保持した。また、カメラとしてCCDカメラを用い、分解能が0.01mm、すなわち、撮影された画像における1画素が実長さで0.01mmとなるように調整した。 In this test, the inner diameter measurement was repeated 10 times. In both the inventive examples 1 to 3, the die plate corresponding to the outer diameter of the die is fixed on the table, and the die plate is held on the table by tightening the outer periphery of the die with the three stoppers provided on the upper part of the die plate. did. Further, a CCD camera was used as the camera, and the resolution was adjusted to 0.01 mm, that is, one pixel in the photographed image was adjusted to 0.01 mm in actual length.
[試験結果]
図6は、実施例の試験結果を示す図である。同図より、本発明例1では、補正処理および置換処理を行うことなく内径を測定し、測定結果が±30μmを超えてばらついた。また、カメラによる撮像を2°ごとに180箇所で行い、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式を採用したので、1回の測定に要する時間は25秒となった。
[Test results]
FIG. 6 is a diagram showing test results of the examples. As shown in the figure, in Example 1 of the present invention, the inner diameter was measured without performing the correction process and the replacement process, and the measurement results varied over ± 30 μm. In addition, since a camera is used to capture images at 180 points every 2 ° and each time an image is captured by the camera, the radius is calculated by analyzing the image, so the time required for one measurement is 25 seconds. became.
一方、本発明例2では、補正処理および置換処理を行い、測定結果がいずれも±30μmの範囲内となり良好であった。また、本発明例2では、カメラによる撮像を4°ごとに90箇所で行い、本発明例1と比べて撮像箇所を半減させたが、その影響による測定精度の低下は確認できなかった。また、本発明例2では、カメラによる撮像を4°ごとに90箇所で行うとともに、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式を採用したので、1回の測定に要する時間も10秒となり良好であった。 On the other hand, in Inventive Example 2, the correction process and the replacement process were performed, and the measurement results were all in the range of ± 30 μm, which was good. Further, in Example 2 of the present invention, imaging by the camera was performed at 90 locations every 4 °, and the number of imaged locations was halved compared to Example 1 of the present invention, but a decrease in measurement accuracy due to the influence could not be confirmed. In addition, the second example of the present invention employs a method of performing imaging with a camera at 90 positions every 4 °, and calculating a radius by analyzing images once stored after completing imaging of a plurality of images with the camera. Therefore, the time required for one measurement was 10 seconds, which was good.
ここで、本発明例1で測定結果がばらついたのは、局所的な寸法変動のない校正用ダイスが被測定材であることから、ダイスをテーブルに保持する際にテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置がずれたことが原因である。このため、ダイスをテーブルで保持する際にマイクロメータ等を用いてテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置ずれを確認する芯出し作業を行えば、測定結果をいずれも±30μmにできる。 Here, the measurement results varied in Example 1 of the present invention because the calibration die having no local dimensional variation is the material to be measured, so that when the die is held on the table, the table swing center and the die This is because the position of the center is shifted. For this reason, when the centering operation for confirming the positional deviation between the center of rocking of the table and the center of the die is performed using a micrometer or the like when the die is held on the table, the measurement results can both be ± 30 μm.
本発明例3では、熱間押出製管法に用いられて摩耗が生じているダイスについてベアリング部の内径を測定し、測定結果がいずれも±30μmの範囲内となり良好であった。 In Example 3 of the present invention, the inner diameter of the bearing portion was measured for a die that was used in the hot extrusion pipe manufacturing method and was worn, and all the measurement results were in the range of ± 30 μm, and were good.
これらから、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法により、ダイスのベアリング部の内径を高精度で測定できるとともに、測定時間を短くできることが明らかになった。 From these results, it has been clarified that the inner diameter of the die bearing portion can be measured with high accuracy and the measuring time can be shortened by the die inner diameter measuring apparatus and the measuring method using the same.
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法は、下記の顕著な効果を有する。
(1)ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルとともにダイスの径方向にカメラを移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して高精度で画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる
(2)制御手段、画像解析手段および算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
The die inner diameter measuring apparatus and the measuring method using the same according to the present invention have the following remarkable effects.
(1) A feed mechanism that moves the camera in the radial direction of the die along with a table that can be swung in the circumferential direction of the die, so that it can capture images with high resolution and high accuracy, and supports various internal diameters. (2) Since the control means, the image analysis means and the calculation means are provided, the measurement can be saved and the time required for the measurement can be shortened.
したがって、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法を、熱間押出製管法による継目無管の製造で行われるダイスの再利用に適用すれば、ダイスの管理精度を高めることができるとともに、処理時間を短くすることができる。このため、継目無管の品質向上や使用するダイス数を低減することによる工具コストの削減に大きく寄与することができる。 Therefore, if the die inner diameter measuring device of the present invention and the measuring method using the same are applied to die reuse performed in the manufacture of seamless pipes by the hot extrusion pipe making method, the die management accuracy can be improved. In addition, the processing time can be shortened. For this reason, it can greatly contribute to the reduction of the tool cost by improving the quality of the seamless pipe and reducing the number of dies used.
10:内径測定装置、 20:テーブル、 20a:テーブルの揺動中心、
30:ヘッド、 31:カメラ、 31a:カメラの中心、 32:照明、
33:ハーフミラー、 40:2値化した画像、 50:ダイス(被測定材)、
50a:ダイスの中心、 51:撮像箇所、 60:点群データによる曲線、
d1:テーブルの揺動中心からカメラの中心までの距離、
d2:カメラの中心からダイスのベアリング部までの距離
10: Inner diameter measuring device, 20: Table, 20a: Oscillation center of table,
30: Head, 31: Camera, 31a: Center of camera, 32: Lighting,
33: half mirror, 40: binarized image, 50: dice (material to be measured),
50a: center of the die 51: imaging location 60: curve by point cloud data,
d1: Distance from the center of table swing to the center of the camera,
d2: Distance from the center of the camera to the bearing of the die
Claims (8)
前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラと、
前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構と、
前記テーブルの揺動および前記送り機構を制御する制御手段と、
前記カメラで撮像された前記ダイスの画像を解析し、前記ダイスのベアリング部の位置を検出する画像解析手段と、
前記画像解析手段により検出した前記ダイスのベアリング部の位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出手段と、
前記テーブルを揺動させて所定の角度ごとに前記カメラで画像が撮像された際に前記テーブルを揺動させた角度のデータ、並びに、前記所定の角度ごとに撮像された画像に基いて前記画像解析手段および前記半径算出手段を用いて求められた半径のデータで構成される点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出手段とを備えることを特徴とするダイス内径測定装置。 A table that holds a die that is a material to be measured and can swing in the circumferential direction of the die;
A camera that captures images of the dice held by the table from its end surface side;
A feed mechanism for moving the camera in the radial direction of the die held by the table;
Control means for controlling swinging of the table and the feed mechanism;
Image analysis means for analyzing the image of the die imaged by the camera and detecting the position of the bearing portion of the die;
Radius calculating means for calculating the radius of the bearing portion of the die from the position of the bearing portion of the die detected by the image analyzing means and the position of the camera in the feed mechanism;
The image is based on the data of the angle at which the table is swung when the table is swung and an image is captured by the camera at every predetermined angle, and the image is captured at every predetermined angle. A die inner diameter measuring device comprising: an analyzing means and an inner diameter calculating means for calculating an inner diameter of a bearing portion of the die from point cloud data composed of radius data obtained by using the radius calculating means.
前記内径算出手段が、前記補正手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出することを特徴とするダイス内径測定装置。 The die inner diameter measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a correction unit that calculates a center position from the point group data, and corrects angle data and radius data constituting the point group data using the center position. Prepared,
The die inner diameter measuring device, wherein the inner diameter calculating means calculates the inner diameter of the bearing portion of the die from the point cloud data processed by the correcting means.
前記内径算出手段が、前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出することを特徴とするダイス内径測定装置。 The inside diameter measuring device for a die according to claim 1, further comprising replacement means for replacing radius data exceeding a predetermined range in the point cloud data,
The die inner diameter measuring device, wherein the inner diameter calculating means calculates the inner diameter of the bearing portion of the die from the point cloud data processed by the replacing means.
前記内径算出手段が、前記補正手段および前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出することを特徴とするダイス内径測定装置。 The die inner diameter measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a correction unit that calculates a center position from the point group data and corrects radius data that constitutes the point group data using the center position; A replacement means for replacing radius data exceeding a predetermined range in the group data is provided,
The die inner diameter measuring device, wherein the inner diameter calculating means calculates the inner diameter of the bearing portion of the die from the point cloud data processed by the correcting means and the replacing means.
前記テーブルに保持した前記ダイスのベアリング部の一部が前記カメラの視野内に収まるように前記送り機構を動作させて前記カメラを移動する移動工程と、
前記移動工程の後で前記テーブルを揺動して所定の角度ごとに前記カメラで画像を撮像する撮像工程と、
前記所定の角度ごとにおいて、前記撮像工程で撮像した画像を解析することにより前記ダイスのベアリング部の位置を検出し、該検出した位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出工程と、
得られた角度データおよび半径データで構成される点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出工程とを含むことを特徴とするダイス内径測定方法。 A table that holds a die that is a material to be measured and is swingable in the circumferential direction of the die, a camera that images the die held by the table from the end surface side, and the camera that is held by the table A method of measuring the inner diameter of a die using an inner diameter measuring device provided with a feed mechanism for moving the die in the radial direction,
A movement step of moving the camera by operating the feed mechanism so that a part of the bearing portion of the die held on the table is within the field of view of the camera;
An imaging step of swinging the table after the moving step and capturing images with the camera at predetermined angles;
At each predetermined angle, the position of the bearing portion of the die is detected by analyzing the image captured in the imaging process, and the position of the bearing portion of the die is detected from the detected position and the position of the camera in the feed mechanism. A radius calculating step for calculating a radius;
A die inner diameter measuring method, comprising: an inner diameter calculating step of calculating an inner diameter of the bearing portion of the die based on the obtained point group data composed of angle data and radius data.
前記補正処理で前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正し、
前記置換処理で前記点群データのうちで所定の範囲を超える半径データを置き換えることを特徴とする請求項5に記載のダイス内径測定方法。 When calculating the inner diameter of the bearing portion of the die based on the point group data, the inner diameter of the bearing portion of the die is calculated based on the corrected and replaced point group data,
A center position is calculated from the point cloud data in the correction process, and radius data constituting the point cloud data is corrected using the center position,
6. The die inner diameter measuring method according to claim 5, wherein radius data exceeding a predetermined range is replaced in the point cloud data in the replacement processing.
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