JP2015087302A - 配管形状測定装置および配管形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置および配管形状測定方法を提供する。【解決手段】配管１２の軸線Ｘ方向に直交する平面内に配置され、配管１２の外径よりも大径で略円形状の案内路２０ａが設けられたリング部材２０と、案内路２０ａに沿って案内される検出面を有し、検出面と配管１２の外周面との離間距離Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３を検出するレーザ測定器３０と、レーザ測定器３０の案内路２０ａ上の存在位置Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３を検出するロータリエンコーダと、ロータリエンコーダが検出する存在位置Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３と、存在位置Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３においてレーザ測定器３０が検出する離間距離Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３とに基づいて、配管１２の外周面の形状を測定する測定部と備える配管形状測定装置１００を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、配管形状測定装置および配管形状測定方法に関する。

従来、横断面が略円筒形状の配管の外周面の形状を測定する測定装置が知られている（例えば、特許文献１,２参照。）。
特許文献１には、配管（鋼管）を軸線回りに回転させながら、配管の半径方向に向かいあって設けられた距離検出器の距離検出信号を演算することにより、配管の外周面の形状を測定する測定装置が開示されている。特許文献１に記載の測定装置は、配管自体を回転させるものであるので、プラント設備に既設された配管を測定対象とすることができない。
一方、特許文献２には、測定対象の配管の軸線方向に直交する平面内にリング部材を配置し、リング部材の外周面の全周に等間隔で設けられた測定用孔にダイヤルゲージを挿入して配管の外周面の形状を測定する測定装置が開示されている。

特開平６−１８５９２４号公報 特開２０１３−１５６１１８号公報

しかしながら、特許文献２に開示された測定装置は、プラント設備に既設された配管を測定対象とすることができるものの、リング部材の外周面に設けられた測定用孔の位置においてのみ配管の外周面の形状が計測される。そのため、測定用孔が無くダイヤルゲージが挿入できない位置における配管の外周面の形状を計測することができない。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置および配管形状測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る配管形状測定装置は、複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定装置であって、前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置され、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材と、前記案内路に沿って案内される検出面を有し、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第１検出部と、前記第１検出部の該案内路上の存在位置を検出する第２検出部と、前記第２検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定部とを備える。

本発明に係る配管形状測定装置によれば、被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置された案内路に沿って第１検出部が有する検出面を移動させることにより、検出面と被測定配管の外周面との離間距離が連続的に検出される。案内路は、被測定配管の周囲に設けられており、その案内路にそって検出面を有する第１検出部が移動するので、被測定配管自体を回転させる必要は無い。したがって、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を測定することができる。
このように、本発明に係る配管形状測定装置によれば、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置を提供することができる。

本発明の第１態様の配管形状測定装置は、前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、前記測定部が、前記第２検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第１直線に直交する第２直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第２位置を特定し、該特定した前記一対の第１位置から該一対の第１位置間の距離を測定し、該特定した前記一対の第２位置から該一対の第２位置間の距離を測定し、該一対の第１位置間の距離と該一対の第２位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を算出する。

本発明の第１態様の配管形状測定装置によれば、被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置を特定した上で、被測定配管の横断面の長軸長（一対の第１位置間の距離）と被測定配管の横断面の短軸長（一対の第２位置間の距離）を測定して、被測定配管の扁平率を算出する。このように、第１検出部が検出する検出面と被測定配管の外周面の離間距離を、被測定配管の横断面の長軸長と短軸長に変換した上で扁平率を算出するので、リング部材が被測定配管と同軸に設置されずに軸がずれてしまう場合であっても、扁平率を正確に測定することができる。したがって、被測定配管の同一箇所の外周面の形状を複数回に渡って計測する場合、被測定配管に対するリング部材の設置位置の誤差によらず、正確に被測定配管の外周面の形状を計測することができる。

本発明の第２態様の配管形状測定装置は、接地面に対して前記リング部材を固定するとともに、該接地面に対する該リング部材の設置高さおよび設置角度を調整可能な支持部を備える。
このようにすることで、接地面に対して配管形状測定装置を設置する場合に、被測定配管に対するリング部材の設置高さおよび設置角度を適切に調整することができる。

本発明の第３態様の配管形状測定装置は、前記リング部材の内周面に接続され、該内周面から前記被測定配管の中心に向けて突出する複数の支持部材を備え、前記リング部材は、該リング部材の内周面と前記被測定配管の外周面との間に前記支持部材の長さに応じた隙間が設けられた状態で前記被測定配管の外周面に固定される。
このようにすることで、複数の支持部材を用いてリング部材が被測定配管の外周面に対して直接的に固定されるので、接地面を必要とせずに、配管形状測定装置のリング部材を被測定配管の外周面に対して適切に固定することができる。

本発明の第４態様の配管形状測定装置は、前記軸線方向に交差する平面に対する前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第３検出部を備える。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向に交差する平面に案内路が適切に配置されていないことを検出し、リング部材を適切に設置するべき旨を、配管形状測定装置の操作者に伝達することができる。

本発明の第５態様の配管形状測定装置は、前記リング部材が、周方向に沿って分割された複数の円弧部材を組み合わせて形成されている。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向の任意の位置に、複数の円弧部材を組み合わせて形成されたリング部材を配置することができる。

本発明の配管形状測定方法は、複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定方法であって、前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材が配置されており、前記案内路に沿って案内される検出面を有する距離検出部により、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第１検出工程と、前記距離検出部の該案内路上の存在位置を検出する第２検出工程と、前記第２検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定工程とを備える。

本発明に係る配管形状測定方法によれば、被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置された案内路に沿って第１検出部が有する検出面を移動させることにより、検出面と被測定配管の外周面との離間距離が連続的に検出される。案内路は、被測定配管の周囲に設けられており、その案内路にそって検出面を有する第１検出部が移動するので、被測定配管自体を回転させる必要は無い。したがって、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を測定することができる。
このように、本発明に係る配管形状測定装置によれば、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定方法を提供することができる。

本発明の第１態様の配管形状測定方法は、前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、前記測定工程が、前記第２検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第１直線に直交する第２直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第２位置を特定し、該特定した前記一対の第１位置から該一対の第１位置間の距離を測定し、該特定した前記一対の第２位置から該一対の第２位置間の距離を測定し、該一対の第１位置間の距離と該一対の第２位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を測定する。

本発明の第１態様の配管形状測定方法によれば、被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置を特定した上で、被測定配管の横断面の長軸長（一対の第１位置間の距離）と被測定配管の横断面の短軸長（一対の第２位置間の距離）を測定して、被測定配管の扁平率を算出する。このように、第１検出部が検出する検出面と被測定配管の外周面の離間距離を、被測定配管の横断面の長軸長と短軸長に変換した上で扁平率を算出するので、リング部材が被測定配管と同軸に設置されずに軸がずれてしまう場合であっても、扁平率を正確に測定することができる。したがって、被測定配管の同一箇所の外周面の形状を複数回に渡って計測する場合、被測定配管に対するリング部材の設置位置の誤差によらず、正確に被測定配管の外周面の形状を計測することができる。

本発明の第２態様の配管形状測定方法は、前記軸線方向に交差する平面に対する、前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第３検出工程を備える。
このようにすることで、被測定配管の軸線方向に交差する平面に案内路が適切に配置されていないことを検出し、リング部材を適切に設置するべき旨を、操作者に伝達することができる。

本発明によれば、プラント設備等に既設された配管の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置および配管形状測定方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態の配管形状測定装置を示す正面図である。 図１に示す配管形状測定装置を示す左側面図である。 図１に示すレーザ測定器を示す正面図である。 図３に示すレーザ測定器のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の第１実施形態の配管形状測定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の演算部が実行する測定工程における配管形状の座標を示す図であり、（ａ）が座標変換前の配管形状の座標を示す図であり、（ｂ）が回転角度の変換処理後の座標を示す図である。 本発明の第１実施形態の演算部が実行する測定工程における配管形状の座標を示す図であり、（ａ）がＹ軸方向のずれの変換処理後の配管形状の座標を示す図であり、（ｂ）がＸ軸方向のずれの変換処理後の配管形状の座標を示す図である。 本発明の第１実施形態の配管形状測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の配管形状測定装置を示す左側面図である。 本発明の第２実施形態の配管形状測定装置を示す正面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の配管形状測定装置１００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の配管形状測定装置１００を示す正面図である。図２は、図１に示す配管形状測定装置を示す左側面図である。図１において、配管部材１０,１１により形成される配管１２は、図２のＡ−Ａ矢視断面図となっている。また、図５は、本発明の第１実施形態の配管形状測定装置１００の構成を示すブロック図である。

図１に示す配管形状測定装置１００は、配管部材１０,１１を溶接して形成された横断面が略円筒形状の配管１２（被測定配管）の外周面の形状を測定する装置である。
配管形状測定装置１００は、図１に示すように、配管１２の軸線Ｘ方向に直交する平面内に配置されたリング部材２０と、配管１２の外周面との離間距離を検出するレーザ測定器３０と、接地面Ｇに対してリング部材２０を固定する支持部４０,４１を備える。また、配管形状測定装置１００は、図５に示すように、配管１２の外周面の形状を測定する測定部５０を備える。

リング部材２０には、配管１２の外径よりも大径で略円形状の案内路２０ａが設けられている。後述するように、レーザ測定器３０は、案内路２０ａに沿って案内される検出面３３ａを有する検出器３３（第１検出部）と、検出器３３の案内路２０ａ上の存在位置を検出するロータリエンコーダ３１（第２検出部）を備えている。

本実施形態の配管１２は、横断面が半円筒形状で軸線Ｘ方向に延在する一対の配管部材１０,１１により構成される。半円筒形状の配管部材１０,１１は、軸線Ｘ方向に延在する端面同士が溶接されている。この溶接された部分が、配管の長手方向（軸線Ｘ方向）に延在する一対の溶接部１３,１４となっている。端面同士が溶接された配管部材１０,１１により配管１２が形成されている。一対の溶接部１３,１４は、図１に示すように、配管１２の横断面の対向する位置に存在している。
配管１２の外径としては種々のサイズが採用可能であるが、例えば、４００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度のものを採用することができる。

支持部４０は、高さ調整部４２と角度調整部４４を備えている。高さ調整部４２は、接地面Ｇに対するリング部材２０の設置高さを調整する機構である。また、支持部４１は、高さ調整部４３と角度調整部４５を備えている。高さ調整部４３は、接地面Ｇに対するリング部材２０の設置高さを調整する機構である。

リング部材２０は、図１に示すように、角度調整部４４に含まれる棒状部材と、角度調整部４５に含まれる棒状部材によって、略円形状のリング部材２０の中心を通過する直径の両端部に対応する２箇所で揺動可能に支持されている。図２に示すように、リング部材２０を揺動させると実線に示す位置から点線で示す位置に移動する。

角度調整部４４,４５は、リング部材２０を棒状部材回りに適宜揺動させ、配管１２の軸線Ｘ方向に直交する平面内に案内路２０ａが配置されるように調整された後に、リング部材２０が棒状部材回りに揺動しないようにロックするロック機構を備えている。ロック機構によりロックすることで、配管１２の軸線Ｘ方向に直交する平面内に案内路２０ａが配置される状態を維持することができる。

次に、図３および図４を用いてレーザ測定器３０をより詳細に説明する。図３は、図１に示すレーザ測定器３０を示す正面図である。図４は、図３に示すレーザ測定器３０のＢ−Ｂ矢視断面図である。
図３に示すように、レーザ測定器３０は、回転軸３５回りに回転可能なロータリエンコーダ３１と、回転軸３６回りに回転可能な従動ローラ３２と、回転軸３５および回転軸３６を介してロータリエンコーダ３１と従動ローラ３２を一定間隔に保持して連結する連結部材３４と、連結部材３４の長手方向の中央部に固定された検出器３３を備える。

検出器３３の配管１２の外周面と対向する面は、検出面３３ａとなっている。検出面３３ａは、レーザ測定器３０が備えるレーザ光源（不図示）から発光され、配管１２の外周面にて反射した反射光の強度を検出する面となっている。検出面３３ａが検出する反射光の強度により、検出面３３ａと配管１２の外周面との離間距離を検出することができる。
検出器３３は、ロータリエンコーダ３１と従動ローラ３２を連結する連結部材３４に固定されているため、検出面３３ａの法線方向に軸線Ｘが存在する状態に維持される。したがって、レーザ測定器３０は、案内路２０ａ上の位置に拘わらず、検出面３３ａと配管１２の外周面を常に平行に保った状態で、配管１２の外周面にて反射した反射光の強度を検出する。

図４に示すように、リング部材２０の案内路２０ａの横断面は、ロータリエンコーダ３１が移動可能に案内される溝形状となっている。図４に示すように、リング部材２０は、ロータリエンコーダ３１の接地面の上部と下部が案内路２０ａから外れないような構造となっている。検出器３３は、案内路２０ａから軸線Ｘ方向に突出した位置に配置されている。突出した位置に配置されているので、検出器３３の検出面３３ａと配管１２の外周面の間には他の部材等が存在しない状態に維持されている。

リング部材２０は、周方向に沿って分割された円弧部材２１,２２を組み合わせて形成されている。円弧部材２１,２２は、円環形状のリング部材２０に直径部分で半分にした形状となっており、締結部２３,２４において締結ボルトにより締結されている。このように、リング部材２０は、分割された円弧部材２１,２２を組み合わせて形成されているので、円弧部材２１,２２を配管１２の左右両側から近接させて組み合わせ、締結部２３,２４により締結することにより、プラント設備等に既設の配管１２に容易にリング部材２０を装着することができる。

ロータリエンコーダ３１は、回転軸３５回りに回転するのに応じてパルスを出力するセンサである。例えば、ロータリエンコーダ３１として、回転軸３５回りに回転するのに応じて３６０パルスを出力するセンサを用いることができる。ロータリエンコーダ３１が出力するパルス数は、レーザ測定器３０が案内路２０ａ上のどの位置（存在位置）に存在するかを示す値となる。したがって、ロータリエンコーダ３１は、案内路２０ａに沿って移動することによってレーザ測定器３０の案内路２０ａ上の位置を検出することができる。

ロータリエンコーダ３１が出力するパルスは測定部５０に入力され、演算部５２によってカウントされる。演算部５２は、ロータリエンコーダ３１が出力するパルス数をカウントすることにより、レーザ測定器３０が案内路２０ａ上のどの位置（存在位置）に存在するかを検出することができる。

レーザ測定器３０は、ロータリエンコーダ３１と従動ローラ３２がリング部材２０の案内路２０ａに沿って移動することにより、検出面３３ａと配管１２の外周面の各所との離間距離を検出する。図１に示すように、例えば、Ｐ１を始点として、Ｐ２,Ｐ３へとレーザ測定器３０を移動させる場合、レーザ測定器３０は、位置Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３における離間距離Ｄをそれぞれ距離Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３として検出する。図１では、位置Ｐ１を始点とした場合、位置Ｐ２,Ｐ３の軸線Ｘ回りの角度αは、それぞれ角度α１,α２となっている。

レーザ測定器３０は、案内路２０ａに沿って軸線Ｘ回りに１周回る際に、等間隔の複数位置Ｐで、離間距離Ｄを検出する。離間距離Ｄは、案内路２０ａに沿って多くの箇所で離間距離Ｄを検出するのが、精度良く配管１２の形状を計測するという点で望ましい。レーザ測定器３０は、例えば、軸線Ｘ回りに０．１°ピッチで離間距離Ｄを検出する。この場合、案内路２０ａの全周の、３６００箇所において離間距離Ｄを検出することとなる。

ロータリエンコーダ３１は移動距離に応じたパルス数を出力するので、０．１°ピッチの移動距離に対応するロータリエンコーダ３１のパルス数ｎを予め計測しておくものとする。レーザ測定器３０は、ロータリエンコーダ３１がｎパルス出力する毎に離間距離Ｄの検出を行うことにより、軸線Ｘ回りに０．１°ピッチで離間距離Ｄを検出することができる。

本実施形態において、レーザ測定器３０は、配管形状測定装置１００の操作者によって、手動により案内路２０ａに沿って案内される。ロータリエンコーダ３１のパルス数によってレーザ測定器３０の存在位置Ｐが認識できるので、レーザ測定器３０は、レーザ測定器３０が一定の速度で案内路２０ａに沿って案内されない場合であっても、等間隔の複数位置Ｐで、離間距離Ｄを検出することができる。

図５に示すように、配管形状測定装置１００は、検出器３およびロータリエンコーダ３１を含むレーザ測定器３０と、記憶部５１および演算部５２を含む測定部５０を備えている。測定部５０は、ロータリエンコーダ３１が出力するパルスと、検出器３３が出力する反射光の強度を示す出力信号とを受信する。演算部５２は、計測開始の時点からロータリエンコーダ３１から出力されたパルスの合計値を演算する。

そして、測定部５０は、検出器３３が出力する出力信号と、演算部５２が演算するパルス数の合計値を対応づけて、記憶部５１に記憶させる。ここで、演算部５２により演算されるパルス数の合計値は、計測開始の時点におけるレーザ測定器３０の案内路２０ａ上の位置から現在のレーザ測定器３０の位置までの距離に対応している。したがって、演算部５２が演算するパルス数の合計値と検出器３３が出力する出力信号とを対応付けて記憶することにより、レーザ測定器３０の複数の存在位置Ｐにおける検出面３３ａと配管１２の外周面の離間距離Ｄが連続的に記憶される。軸線Ｘ回りに０．１°ピッチで離間距離Ｄを検出する場合、案内路２０ａの１周分で等間隔の３６００箇所における離間距離Ｄが記憶部５１に記憶される。

測定部５０は、レーザ測定器３０とは異なる場所に設け、ケーブル（不図示）によりレーザ測定器３０と接続されるようにするが、他の態様も可能である。例えば、測定部５０は、レーザ測定器３０とは異なる場所に設け、無線通信によりレーザ測定器３０と各種のデータの送受信を行うようにしてもよい。また、例えば、レーザ測定器３０自体に、測定部５０を組み込むように構成してもよい。

記憶部５１に存在位置Ｐと離間距離Ｄを対応付けたデータが記憶された後、演算部５２は、記憶部５１に記憶されたデータに基づいて、配管１２の外周面の形状を演算する。演算部５２が実行する演算処理の詳細について、図６および図７を用いて以下で説明する。
以下で説明する演算部５２が実行する演算処理は、後述する図８で説明するステップＳ８０５の測定工程に対応している。

図６は、本発明の第１実施形態の演算部が実行する測定工程における配管形状の座標を示す図であり、（ａ）が座標変換前の配管形状の座標を示す図であり、（ｂ）が回転角度の変換処理後の座標を示す図である。図７は、（ａ）がＹ軸方向のずれの変換処理後の配管形状の座標を示す図であり、（ｂ）がＸ軸方向のずれの変換処理後の配管形状の座標を示す図である。

第１に、演算部５２は、記憶部５１に記憶された存在位置Ｐと離間距離Ｄを対応付けたデータを、配管１２の外周面の形状を示す座標データに変換する。具体的には、図６（ａ）に実線６４で示す座標データに変換する。図６（ａ）に示す実線６４は、複数の座標点を結んだ状態を示しており、本実施形態では３６００箇所の座標点を結んだ状態を示している。

図６は、配管１２の軸線Ｘを原点とした座標を示しており、リング部材２０の案内路２０ａを示す座標が鎖線６３で示されている。この鎖線上の座標はレーザ測定器３０の検出面３３ａの位置を示している。記憶部５１に記憶された３６００組のデータ（１〜３６００までのパルス数の合計値と、各パルス数に対する離間距離Ｄのデータ）のうち、パルス数の合計値は、鎖線６３上を等分した３６００箇所のいずれかの位置に対応している。また、記憶部５１に記憶された３６００組のデータのうち、離間距離Ｄのデータは、鎖線６３上の各位置から原点Ｏに向けた距離に対応している。演算部５２は、記憶部５１に記憶された存在位置Ｐと離間距離Ｄを対応付けたデータを変換することにより、図６（ａ）に実線６４で示す座標データを生成する。

図６（ａ）に示すように、略円形状の実線６４の２箇所には、配管１２の溶接部１３,１４に対応する突起部６１,６２が存在している。これら突起部６１,６２は、溶接部１３,１４が配管１２の外周面に対して訥形状となっているために、座標上に存在している。突起部６１,６２を結んだ直線は、配管１２の溶接部１３,１４を結んだ配管１２の長軸に対応している。演算部５２には、一対の突起部６１,６２に対応する一対の位置を座標データから特定する処理プログラムが予め組み込まれている。演算部５２は、この予め組み込まれた処理プログラムを実行することにより、一対の突起部６１,６２に対応する一対の位置を特定する。

演算部５２は、一対の突起部６１,６２に対応する一対の位置を特定した後、それら一対の位置を結んだ直線と、座標軸Ｘとがなす角θを算出する。この角度θが０°ではない場合、演算部５２は角度θが０°となるように、図６（ａ）の実線６４で示す座標データの回転角度を変換する変換処理を実行する。

図６（ｂ）に示す実線６５は回転角度の変換処理後の座標を示している。実線６５は、図６（ｂ）に点線で示される変換処理前の座標に対して、一対の突起部６１,６２に対応する位置を結ぶ直線が座標軸Ｘとなす角度θが０°となるように変換されている。
演算部５２は、回転角度の変換処理を実行した後、一対の突起部６１,６２に対応する位置を結ぶ直線が座標軸Ｙの原点Ｏと一致していない場合に、Ｙ軸方向のずれの変換処理を実行する。

図７（ａ）に示す実線６６はＹ軸方向のずれの変換処理後の座標を示している。実線６６は、図７（ａ）に点線で示される変換処理前の座標に対して、一対の突起部６１,６２に対応する位置を結ぶ直線が座標軸Ｙの原点Ｏと一致するように変換されている。
演算部５２は、Ｙ軸方向のずれの変換処理を実行した後、実線６６で示す略円形状の配管１２の短軸が座標軸Ｘの原点Ｏと一致していない場合に、Ｘ軸方向のずれの変換処理を実行する。演算部５２は、実線６６で示す座標のＹ座標の値が最も大きい座標と、Ｙ座標の値が最も小さい座標とを抽出し、それらの座標を結ぶ直線がＸ軸と交差する位置のＸ座標の値を特定することにより、配管１２の短軸が座標軸Ｘの原点Ｏと一致していないかどうかを判定する。

図７（ｂ）に示す実線６６はＸ軸方向のずれの変換処理後の座標を示している。実線６７は、図７（ｂ）に点線で示される変換処理前の座標に対して、配管１２の短軸が座標軸Ｘの原点Ｏと一致するように変換されている。

図７（ｂ）の実線６７で示す座標データでは、配管１２の横断面の対応する位置に存在する一対の溶接部１３,１４に対応する位置（一対の第１位置）が、実線６７と座標軸Ｘが交差する位置における座標として特定される。演算部５２は、特定された座標から一対の溶接部１３,１４に対応する位置間の距離Ｌ１を測定する。距離Ｌ１は、実線６７で示される配管１２の外周面の形状の長軸の距離を示している。

また、図７（ｂ）の実線６７で示す座標データでは、配管１２の一対の溶接部１３,１４間を結ぶ直線（第１直線）に直交する直線（第２直線）が通過する配管１２の外周面上の位置（一対の第２位置）が、実線６７と座標軸Ｙが交差する位置における座標として特定される。演算部５２は、特定された座標から一対の溶接部１３,１４間を結ぶ直線に直交する直線が通過する配管１２の外周面上の位置間の距離Ｌ２を測定する。距離Ｌ２は、実線６７で示される配管１２の外周面の形状の短軸の距離を示している。

そして、演算部５２は、距離Ｌ１と距離Ｌ２とに基づいて、以下の式（１）により扁平率Ｆを算出する。
Ｆ＝（Ｌ１-Ｌ２）／Ｌ１ （１）
扁平率Ｆは、Ｌ１＝Ｌ２となる場合は値が０となり、配管１２の外周面の形状が真円であることを示す。扁平率Ｆが大きくなるにつれ、配管１２の外周面の形状が真円から変形し、長軸の長さと短軸の長さの差異が大きい楕円形上になる。測定部５０が扁平率Ｆの値を測定することにより、配管形状測定装置１００の操作者は、配管１２に亀裂等の損傷が生じる可能性が高いかどうかを判別することができる。

測定部５０が測定した扁平率Ｆは、表示部（不図示）に表示して操作者が認識できるようになっている。また、扁平率Ｆは、予め定められた値を上回る場合に、表示部（不図示）に表示して操作者が認識できるようにしてもよい。なお、演算部５２は、最終的に算出された扁平率Ｆを記憶部５１に記憶させるだけでなく、図７（ｂ）に実線６７で示す座標データも記憶部５１に記憶させる。記憶部５１に記憶された変換処理後の座標データは、配管１２の外周面の形状そのものの測定結果となっている。また、扁平率Ｆは、配管１２の外周面の形状に対応する値となっている。

次に、図８を用いて、本発明の第１実施形態の配管形状測定方法について説明する。図８は、本発明の第１実施形態の配管形状測定方法を示すフローチャートである。
図８に示す各処理は、演算部５２が予めＲＯＭ（不図示）あるいは記憶部５１に記憶された処理プログラムを読み出して実行することにより行われる。

ステップＳ８０１で、演算部５２は、レーザ測定器３０の検出器３３により検出される離間距離Ｄの出力信号を受信する（第１検出工程）。
ステップＳ８０２で、演算部５２は、レーザ測定器３０のロータリエンコーダ３１により検出される存在位置Ｐを示すパルス信号を受信し、受信済みのパルスの総数を示すカウント値に加算する（第２検出工程）。
ステップＳ８０３で、演算部５２は、ステップＳ８０１で検出した離間距離Ｄの出力信号と、ステップＳ８０２で算出したカウント値（パルスの総数）とを対応付けて、記憶部５１に記憶させる（記憶工程）。

ステップＳ８０４で、演算部５２は、案内路２０ａの１周分の離間距離Ｄの検出が行われたかどうかを判断し、検出が完了していればステップＳ８０５に処理を進め、そうでなければステップＳ８０１に処理を進める。例えば、案内路２０ａの１周分で０．１°ピッチで離間距離Ｄを検出する場合、３６００箇所分の離間距離Ｄを検出した場合にステップＳ８０５に処理を進める。

ステップＳ８０５で、演算処理は、記憶部５１に対応付けて記憶された離間距離Ｄを示す出力信号の値と存在位置Ｐを示すカウント値の値に基づいて、配管１２の外周面の形状を測定する（測定工程）。
なお、配管１２の外周面の形状を測定する測定工程において演算部５２が実行する演算処理は、前述した図６および図７において説明した処理と同様であるので、ここでの説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態の配管形状測定装置１００によれば、配管１２（被測定配管）の軸線Ｘ方向に直交する平面内に配置された案内路２０ａに沿って検出器３３（第１検出部）が有する検出面３３ａを移動させることにより、検出面３３ａと配管１２の外周面との離間距離Ｄが連続的に検出される。案内路２０ａは、配管１２の周囲に設けられており、その案内路２０ａにそって検出面３３ａを有する検出器３３（第１検出部）が移動するので、配管１２自体を回転させる必要は無い。したがって、プラント設備等に既設された配管１２の外周面の形状を測定することができる。
このように、本実施形態の配管形状測定装置１００によれば、プラント設備等に既設された配管１２の外周面の形状を外周面に沿って連続的に測定可能な配管形状測定装置１００を提供することができる。

また、本実施形態の配管形状測定装置１００は、配管１２の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部１３,１４の一対の第１位置を特定した上で、配管１２の横断面の長軸長（一対の第１位置間の距離）と配管１２の横断面の短軸長（一対の第２位置間の距離）を測定して、配管１２の扁平率Ｆを算出する。このように、検出器３３（第１検出部）が検出する検出面３３ａと配管１２の外周面の離間距離Ｄを、配管１２の横断面の長軸長と短軸長に変換した上で扁平率Ｆを算出するので、リング部材２０が配管１２と同軸に設置されずに軸がずれてしまう場合であっても、扁平率Ｆを正確に測定することができる。したがって、配管１２の同一箇所の外周面の形状を複数回に渡って計測する場合、配管１２に対するリング部材２０の設置位置の誤差によらず、正確に配管１２の外周面の形状を計測することができる。

また、本実施形態の配管形状測定装置１００は、接地面Ｇに対してリング部材２０を固定するとともに、接地面Ｇに対するリング部材２０の設置高さおよび設置角度を調整可能な支持部４０,４１を備える。
このようにすることで、接地面Ｇに対して配管形状測定装置１００を設置する場合に、配管１２に対するリング部材２０の設置高さおよび設置角度を適切に調整することができる。

また、本実施形態の配管形状測定装置１００は、リング部材２０が、周方向に沿って分割された複数の円弧部材２１,２２を組み合わせて形成されている。
このようにすることで、配管１２の軸線Ｘ方向の任意の位置に、複数の円弧部材２１,２２を組み合わせて形成されたリング部材２０を配置することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態の配管形状測定装置２００を示す左側面図である。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、同一の符号を付したものは同一の機能および構成を備える。以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
第２実施形態の配管形状測定装置２００は、リング部材２０の頂部に、距離検出部２０ｂ,２０ｃ（第３検出部）が設けられている点が、第１実施形態の配管形状測定装置１００と異なる。

図９に示すように、リング部材２０の頂部には、距離検出部２０ｂ,２０ｃが軸線Ｘ方向に一定距離を隔てた位置に配置されている。距離検出部２０ｂ,２０ｃは、配管１２の外周面との離間距離を検出するセンサである。距離検出部２０ｂ,２０ｃが軸線Ｘ方向に一定距離を隔てた位置に配置されているので、距離検出部２０ｂ,２０ｃが検出する距離が異なる場合、軸線Ｘ方向に直交する平面に対して、案内路２０ａが配置される平面が傾いていることを示す。

距離検出部２０ｂ,２０ｃが検出する離間距離は、それぞれ図５に示す演算部５２に入力される。演算部５２は、距離検出部２０ｂ,２０ｃが検出する離間距離が異なる場合に、離間距離の差分を表示部（不図示）に表示させる。配管形状測定装置１００の操作者は、表示部に表示された離間距離の差分を見ながら角度調整部４４,４５により適切にリング部材２０の設置角度を調整することができる。演算部５２は、離間距離の差分を表示部（不図示）に表示させるものとしたが、離間距離の差分から演算した軸線Ｘ方向に直交する平面に対する案内路２０ａが配置される平面の傾きを示す値を表示させるようにしてもよい。

以上説明したように本実施形態の配管形状測定装置２００は、軸線Ｘ方向に直交する平面に対する案内路２０ａが配置される平面の傾きを検出する距離検出部２０ｂ,２０ｃ（第３検出部）を備える。
このようにすることで、配管１２の軸線Ｘ方向に直交する平面に案内路２０ａが適切に配置されていないことを検出し、リング部材２０を適切に設置するべき旨を、配管形状測定装置２００の操作者に伝達することができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第３実施形態の配管形状測定装置３００を示す左側面図である。
第３実施形態は第１実施形態の変形例であり、同一の符号を付したものは同一の機能および構成を備える。以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
第３実施形態の配管形状測定装置３００は、第１実施形態の支持部４０,４１に替えて、支持部材６０,６１,６２,６３によりリング部材２０を配管１２の外周面に固定する点が異なる。

図１０に示すように、本実施形態の配管形状測定装置３００は、支持部材６０,６１,６２,６３を備える。支持部材６０,６１,６２,６３は、リング部材２０の内周面の等間隔の４箇所において、それぞれ締結ボルト（不図示）により締結されている。支持部材６０,６１,６２,６３は、棒状の部材であり、リング部材２０の内周面から配管１２の中心に向けて突出している。
リング部材２０は、リング部材２０の内周面と配管１２の外周面との間に、それぞれ同一の長さの支持部材６０,６１,６２,６３の長さに応じた隙間が設けられた状態で、配管１２の外周面に固定される。

以上説明した本実施形態の配管形状測定装置３００によれば、支持部材６０,６１,６２,６３を用いてリング部材２０が配管１２の外周面に対して直接的に固定されるので、接地面を必要とせずに、配管形状測定装置３００のリング部材２０を配管１２の外周面に対して適切に固定することができる。

〔他の実施形態〕
第１実施形態において、レーザ測定器３０は、配管形状測定装置１００の操作者によって、手動により案内路２０ａに沿って案内されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、レーザ測定器３０に案内路２０ａに沿って自走する機構を設けるようにしてもよい。

１２ 配管
１３,１４ 溶接部
２０ リング部材
２０ａ 案内路
２０ｂ,２０ｃ 距離検出部（第３検出部）
２１,２２ 円弧部材
３０ レーザ測定器
３３ 検出器（第１検出部）
３３ａ 検出面
３１ ロータリエンコーダ（第２検出部）
４０,４１ 支持部
４２,４３ 高さ調整部
４４,４５ 角度調整部
５０ 測定部
６０,６１,６２,６３ 支持部材
１００,２００,３００ 配管形状測定装置

Claims (9)

1. 複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定装置であって、
   前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に配置され、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材と、
   前記案内路に沿って案内される検出面を有し、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部の該案内路上の存在位置を検出する第２検出部と、
   前記第２検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定部とを備える配管形状測定装置。
2. 前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、
   前記測定部が、
   前記第２検出部が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出部が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第１直線に直交する第２直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第２位置を特定し、
   該特定した前記一対の第１位置から該一対の第１位置間の距離を測定し、
   該特定した前記一対の第２位置から該一対の第２位置間の距離を測定し、
   該一対の第１位置間の距離と該一対の第２位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を算出する請求項１に記載の配管形状測定装置。
3. 接地面に対して前記リング部材を固定するとともに、該接地面に対する該リング部材の設置高さおよび設置角度を調整可能な支持部を備えた請求項１または請求項２に記載の配管形状測定装置。
4. 前記リング部材の内周面に接続され、該内周面から前記被測定配管の中心に向けて突出する複数の支持部材を備え、
   前記リング部材は、該リング部材の内周面と前記被測定配管の外周面との間に前記支持部材の長さに応じた隙間が設けられた状態で前記被測定配管の外周面に固定される請求項１または請求項２に記載の配管形状測定装置。
5. 前記軸線方向に交差する平面に対する前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第３検出部を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管形状測定装置。
6. 前記リング部材が、周方向に沿って分割された複数の円弧部材を組み合わせて形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配管形状測定装置。
7. 複数の配管部材を溶接して形成された横断面が略円筒形状の被測定配管の外周面の形状を測定する配管形状測定方法であって、
   前記被測定配管の軸線方向に交差する平面内に、前記被測定配管の外径よりも大径で略円形状の案内路が設けられたリング部材が配置されており、
   前記案内路に沿って案内される検出面を有する距離検出部により、該検出面と前記被測定配管の外周面との離間距離を検出する第１検出工程と、
   前記距離検出部の該案内路上の存在位置を検出する第２検出工程と、
   前記第２検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の外周面の形状を測定する測定工程とを備える配管形状測定方法。
8. 前記被測定配管が、横断面が半円筒形状の一対の前記配管部材の軸線方向に延在する端面同士を溶接して形成されており、
   前記測定工程が、
   前記第２検出工程が検出する前記存在位置と、該存在位置において前記第１検出工程が検出する前記離間距離とに基づいて、前記被測定配管の横断面の対向する位置に存在する一対の溶接部の一対の第１位置と、該一対の溶接部間を結ぶ第１直線に直交する第２直線が通過する前記被測定配管の前記外周面上の一対の第２位置を特定し、
   該特定した前記一対の第１位置から該一対の第１位置間の距離を測定し、
   該特定した前記一対の第２位置から該一対の第２位置間の距離を測定し、
   該一対の第１位置間の距離と該一対の第２位置間の距離とに基づいて、前記被測定配管の扁平率を測定する請求項７に記載の配管形状測定方法。
9. 前記軸線方向に交差する平面に対する、前記案内路が配置される平面の傾きを検出する第３検出工程を備える請求項７または請求項８に記載の配管形状測定方法。
   

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