JP2501237B2 - 鋼管端部の外径・肉厚測定装置 - Google Patents
鋼管端部の外径・肉厚測定装置Info
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- JP2501237B2 JP2501237B2 JP30895089A JP30895089A JP2501237B2 JP 2501237 B2 JP2501237 B2 JP 2501237B2 JP 30895089 A JP30895089 A JP 30895089A JP 30895089 A JP30895089 A JP 30895089A JP 2501237 B2 JP2501237 B2 JP 2501237B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、鋼管の端部における外径と肉厚を測定する
装置に関する。
装置に関する。
＜従来の技術＞ 従来から材料の厚さを非接触で測定する方式として
は、例えば超音波厚さ計とか放射線厚さ計を用いるなど
公知の方法が数多くある。また、平板のような形状の材
料については、例えばレーザ式距離計などを用いて、単
純に表面と裏面の変位を測定してその厚みを算出するこ
ともできる。
は、例えば超音波厚さ計とか放射線厚さ計を用いるなど
公知の方法が数多くある。また、平板のような形状の材
料については、例えばレーザ式距離計などを用いて、単
純に表面と裏面の変位を測定してその厚みを算出するこ
ともできる。
ところで、鋼管の端部の肉厚を測定する場合は、例え
ば特開昭57−12307号公報に開示されているような放射
線厚さ計を用いる方法や、特開昭61−219810号公報に開
示されているような超音波厚さ計を用いる方法などが提
案されているが、これらはいずれも設備が大規模でかつ
複雑となり、したがって高価になってしまう。
ば特開昭57−12307号公報に開示されているような放射
線厚さ計を用いる方法や、特開昭61−219810号公報に開
示されているような超音波厚さ計を用いる方法などが提
案されているが、これらはいずれも設備が大規模でかつ
複雑となり、したがって高価になってしまう。
そこで、入手によりマイクロメータなどを管端部に挿
入して実施するとか、あるいは、例えば実開昭61−1316
10号公報に開示されているような管の内外面に検出ロー
ラを接触させてロータリエンコーダで電気信号に変換す
る肉厚測定装置なども提案され、使用されている。
入して実施するとか、あるいは、例えば実開昭61−1316
10号公報に開示されているような管の内外面に検出ロー
ラを接触させてロータリエンコーダで電気信号に変換す
る肉厚測定装置なども提案され、使用されている。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記のような内挿式や接触式の測定装
置を用いて管が連続して搬送される自動処理ラインなど
において測定する場合には、肉厚を測定するのに例えば
１本当たり３〜５秒程度の高速性を要求されるにもかか
わらず、実際にはより多くの時間を要したり、あるいは
搬送される管に衝突して故障するなど能率面や安全面な
どに問題がある。また、本発明の目的の一つである管端
部の外径を測定することは困難である。
置を用いて管が連続して搬送される自動処理ラインなど
において測定する場合には、肉厚を測定するのに例えば
１本当たり３〜５秒程度の高速性を要求されるにもかか
わらず、実際にはより多くの時間を要したり、あるいは
搬送される管に衝突して故障するなど能率面や安全面な
どに問題がある。また、本発明の目的の一つである管端
部の外径を測定することは困難である。
本発明は、上記のような課題を解決すべくなされたも
のであって、非接触式でかつ安価な鋼管端部の外径・肉
厚測定装置を提供することを目的とする。
のであって、非接触式でかつ安価な鋼管端部の外径・肉
厚測定装置を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の要旨とするところは、スキッド上を転動しな
がら移送される測定すべき鋼管の管端から管壁内面に沿
って所定の位置に所定の角度でレーザ光を照射する第１
の光学式距離計と、該第１の光学式距離計の照射位置に
対応した管壁外面に前記第１の光学式距離計から所定の
距離離れた位置でかつ所定の角度でレーザ光を照射する
第２の光学式距離計と、該第２の光学式距離計の照射位
置に対向した管壁外面に前記第２の光学式距離計から所
定の距離離れた位置でかつ所定の角度でレーザ光を照射
する第３の光学式距離計とからなる外径・肉厚測定セン
サと、前記第２の光学式距離計の測定信号を用いて鋼管
の端曲がりによる変位量を演算する変位量演算手段と、
前記第１の光学式距離計の信号と前記第２の光学式距離
計の信号とから肉厚を演算する肉厚演算手段と、前記第
２の光学式距離計の信号と前記第３の光学式距離計の信
号とから外径を演算する外径演算手段と、前記変位量演
算手段で求められた変位量に基づいて得られる端曲がり
補正値を用いて前記肉厚値と外径値とを補正して真の肉
厚値と外径値とを求める補正演算手段とからなる演算処
理装置と、該演算処理装置で得られた真の肉厚値と外径
値とを表示する表示装置と、から構成されることを特徴
とする鋼管端部の外径・肉厚測定装置である。
がら移送される測定すべき鋼管の管端から管壁内面に沿
って所定の位置に所定の角度でレーザ光を照射する第１
の光学式距離計と、該第１の光学式距離計の照射位置に
対応した管壁外面に前記第１の光学式距離計から所定の
距離離れた位置でかつ所定の角度でレーザ光を照射する
第２の光学式距離計と、該第２の光学式距離計の照射位
置に対向した管壁外面に前記第２の光学式距離計から所
定の距離離れた位置でかつ所定の角度でレーザ光を照射
する第３の光学式距離計とからなる外径・肉厚測定セン
サと、前記第２の光学式距離計の測定信号を用いて鋼管
の端曲がりによる変位量を演算する変位量演算手段と、
前記第１の光学式距離計の信号と前記第２の光学式距離
計の信号とから肉厚を演算する肉厚演算手段と、前記第
２の光学式距離計の信号と前記第３の光学式距離計の信
号とから外径を演算する外径演算手段と、前記変位量演
算手段で求められた変位量に基づいて得られる端曲がり
補正値を用いて前記肉厚値と外径値とを補正して真の肉
厚値と外径値とを求める補正演算手段とからなる演算処
理装置と、該演算処理装置で得られた真の肉厚値と外径
値とを表示する表示装置と、から構成されることを特徴
とする鋼管端部の外径・肉厚測定装置である。
また、前記外径・肉厚測定センサを複数台前記スキッ
ドに並行に設置し、該外径・肉厚測定センサに対応して
それぞれの測定信号を演算処理してそれぞれの真の肉厚
値と外径値を求めて出力する演算処理装置を設け、該演
算処理装置から出力される真の肉厚値と外径値と、外径
・肉厚基準値設定器から与えられる外径・肉厚基準値と
を比較演算して鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量を求め
る偏肉量、・偏平量演算手段を備えるようにしたことを
特徴とする鋼管端部の外径・肉厚測定装置である。
ドに並行に設置し、該外径・肉厚測定センサに対応して
それぞれの測定信号を演算処理してそれぞれの真の肉厚
値と外径値を求めて出力する演算処理装置を設け、該演
算処理装置から出力される真の肉厚値と外径値と、外径
・肉厚基準値設定器から与えられる外径・肉厚基準値と
を比較演算して鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量を求め
る偏肉量、・偏平量演算手段を備えるようにしたことを
特徴とする鋼管端部の外径・肉厚測定装置である。
＜作 用＞ 以下に、本発明の原理を第３図に基づいて説明する。
図に示すように、鋼管１の管端1aに、管内壁を臨むよ
うに光学式距離計Ａを、また対向する管外壁に臨むよう
に光学式距離計B,Cをそれぞれ配置し、管端部1aから管
壁に沿って距離ｌの位置D,E,Fに、それぞれθ1,θ2,θ
３の角度でレーザビームを照射して、そのレーザスポッ
トから反射する反射光を検出する。
うに光学式距離計Ａを、また対向する管外壁に臨むよう
に光学式距離計B,Cをそれぞれ配置し、管端部1aから管
壁に沿って距離ｌの位置D,E,Fに、それぞれθ1,θ2,θ
３の角度でレーザビームを照射して、そのレーザスポッ
トから反射する反射光を検出する。
このときの光学的距離計Ｂから光学式距離計Ａまでの
間隔をL1とし、光学式距離計Ｂから光学式距離計Ｃまで
の間隔をL2とする。また、光学式距離計Ａから点Ｄまで
の距離をr1,光学式距離計Ｂから点Ｅまでの距離をr2,光
学式距離計Ｃから点Ｆまでの距離をr3とすると、測定す
べき管壁1bの肉厚ｔに相当するtDEと外径ｄに相当するd
EFは、三角測量方式の原理を用いることにより下記
（１），（２）式で算出することができる。
間隔をL1とし、光学式距離計Ｂから光学式距離計Ｃまで
の間隔をL2とする。また、光学式距離計Ａから点Ｄまで
の距離をr1,光学式距離計Ｂから点Ｅまでの距離をr2,光
学式距離計Ｃから点Ｆまでの距離をr3とすると、測定す
べき管壁1bの肉厚ｔに相当するtDEと外径ｄに相当するd
EFは、三角測量方式の原理を用いることにより下記
（１），（２）式で算出することができる。
tDE＝L1−r1cos θ１−r2cos θ２ ……（１） dEF＝L2−r2cos θ２−r3cos θ３ ……（２） いま、鋼管１を第４図に示すようにスキッド２上を転
がりながら流れていくものとすると、各光学式距離計A,
B,Cによる鋼管１本毎の各位置D,E,Fでの出力信号は、第
５図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように凹状あるいは
凸状の曲線として得られる。そこで、これらの出力信号
を上記（１），（２）式で演算することにより、tDEは
第６図（ａ）に示すような凹状の波形曲線が、またdEF
は第６図（ｂ）に示すような凸状の曲線が得られ、それ
ぞれの極値が肉厚と外径の真の値t,dとして求められ
る。
がりながら流れていくものとすると、各光学式距離計A,
B,Cによる鋼管１本毎の各位置D,E,Fでの出力信号は、第
５図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように凹状あるいは
凸状の曲線として得られる。そこで、これらの出力信号
を上記（１），（２）式で演算することにより、tDEは
第６図（ａ）に示すような凹状の波形曲線が、またdEF
は第６図（ｂ）に示すような凸状の曲線が得られ、それ
ぞれの極値が肉厚と外径の真の値t,dとして求められ
る。
なお、光学式距離計B,Cのレーザビームの照射角度
θ2,θ３は０゜〜20゜の範囲が望ましい。また、管肉壁
のＤ点までの距離を測定する光学式距離計Ａは下向きと
しているが、上向きでも構わないし、方角式距離計の数
は４個でもかまわない。
θ2,θ３は０゜〜20゜の範囲が望ましい。また、管肉壁
のＤ点までの距離を測定する光学式距離計Ａは下向きと
しているが、上向きでも構わないし、方角式距離計の数
は４個でもかまわない。
つぎに、鋼管１に端曲がりが生じている場合の補正に
ついて説明すると、第７図に示すように、転がる鋼管１
の下面が接するスキッド２の上面を基準面Ｇとして、鋼
管１の管端1aでの基準面Ｇからの絶対変位量をδｔとす
ると、スキッド２からｍの距離における端曲がり角度δ
θは下記（３）式で表される。
ついて説明すると、第７図に示すように、転がる鋼管１
の下面が接するスキッド２の上面を基準面Ｇとして、鋼
管１の管端1aでの基準面Ｇからの絶対変位量をδｔとす
ると、スキッド２からｍの距離における端曲がり角度δ
θは下記（３）式で表される。
δθ＝tan-1（δt/m） ……（３） なお、上記絶対変位量δｔは、曲がりのない鋼管の下
面位置を基準値とすることにより、容易に決定すること
ができる。
面位置を基準値とすることにより、容易に決定すること
ができる。
それ故、肉厚と外径の真の値t,dは下記（４），
（５）のように補正することによって求めることができ
る。
（５）のように補正することによって求めることができ
る。
ｔ＝tDEcos（δθ） ……（４） ｄ＝dEFcos（δθ） ……（５） このようにして、レーザビームの角度θｉ（ただし、
ｉ＝１〜３）の変動量δθが、測定対象である鋼管１の
スキッド２上での基準ラインからの変動に対応している
ことに着目し、その補正を加えることにより、精度のよ
い肉厚測定を実現するとともに、外径をも同時に測定し
得るのである。
ｉ＝１〜３）の変動量δθが、測定対象である鋼管１の
スキッド２上での基準ラインからの変動に対応している
ことに着目し、その補正を加えることにより、精度のよ
い肉厚測定を実現するとともに、外径をも同時に測定し
得るのである。
なお、必ずしも鋼管の管端部の外径と肉厚とを同時に
測定しないで、必要に応じて外径のみあるいは肉厚のみ
を測定するようにしてもよい。
測定しないで、必要に応じて外径のみあるいは肉厚のみ
を測定するようにしてもよい。
また、外径・肉厚測定センサを複数台スキッドに並行
にかつ等間隔に設置して、各演算処理装置によって演算
された真の肉厚値と外径値と外径・肉厚基準値と比較演
算することによって、鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量
とを求めることもできる。
にかつ等間隔に設置して、各演算処理装置によって演算
された真の肉厚値と外径値と外径・肉厚基準値と比較演
算することによって、鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量
とを求めることもできる。
＜実施例＞ 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図は、傾斜配置されるスキッド２上を鋼管１が自
転しながら、例えばレーザ式変位センサなどの光学式距
離計A,B,Cからなる測定装置３の前を通過する際の測定
例を示したものである。
転しながら、例えばレーザ式変位センサなどの光学式距
離計A,B,Cからなる測定装置３の前を通過する際の測定
例を示したものである。
測定装置３に組み込まれた光学式距離計A,B,Cからの
距離信号は演算装置４の入力回路５に入力される。そし
て、変位量演算回路６において、光学式距離計Ｂからの
信号は基準信号としてそのまま変位量として端曲がり補
正値が演算される。また肉厚演算回路７には、光学式距
離計Ｂからの信号と光学式距離計Ａからの信号が入力さ
れて肉厚値が演算される。さらに外径演算回路８には光
学式距離計Ｂからの信号と光学式距離計Ｃからの信号が
入力されて外径値が演算される。これらの演算された肉
厚値および外径値は補正演算回路９において端曲がり補
正値によって真の肉厚値および外径値に補正され、表示
装置10に出力して表示される。
距離信号は演算装置４の入力回路５に入力される。そし
て、変位量演算回路６において、光学式距離計Ｂからの
信号は基準信号としてそのまま変位量として端曲がり補
正値が演算される。また肉厚演算回路７には、光学式距
離計Ｂからの信号と光学式距離計Ａからの信号が入力さ
れて肉厚値が演算される。さらに外径演算回路８には光
学式距離計Ｂからの信号と光学式距離計Ｃからの信号が
入力されて外径値が演算される。これらの演算された肉
厚値および外径値は補正演算回路９において端曲がり補
正値によって真の肉厚値および外径値に補正され、表示
装置10に出力して表示される。
なお、測定装置３の測定開始は、近接スイッチ11から
の検出信号によって演算装置４が作動するように構成し
てもよく、また、この検出信号は光学式距離計の変位出
力がある測定範囲内に入った可測定の状態を用いてもよ
い。
の検出信号によって演算装置４が作動するように構成し
てもよく、また、この検出信号は光学式距離計の変位出
力がある測定範囲内に入った可測定の状態を用いてもよ
い。
第２図は、４個の測定装置31,32,33,34を傾斜配置さ
れるスキッド２に並列にかつ等間隔L3で設置しておき、
スキッド２上を一定速度で転動するときの鋼管１の円周
方向の肉厚および外径の測定例を示したものである。な
お、各測定装置31,32,33,34には、前記実施例Ｉと同様
に３個の光学式距離計A,B,Cが組み込まれている。ま
た、測定装置間の間隔L3の大きさは、鋼管１の外径に応
じて設定するようにし、測定装置を４個用いる場合は鋼
管１の円周の1/4の間隔とするとよい。
れるスキッド２に並列にかつ等間隔L3で設置しておき、
スキッド２上を一定速度で転動するときの鋼管１の円周
方向の肉厚および外径の測定例を示したものである。な
お、各測定装置31,32,33,34には、前記実施例Ｉと同様
に３個の光学式距離計A,B,Cが組み込まれている。ま
た、測定装置間の間隔L3の大きさは、鋼管１の外径に応
じて設定するようにし、測定装置を４個用いる場合は鋼
管１の円周の1/4の間隔とするとよい。
測定装置31,32,33,34での測定信号は、それぞれ演算
装置41,42,43,44において、前記実施例Ｉと同様に肉
厚，外径が演算され、かつ端曲がりの補正が施されて、
その演算結果が演算装置12に入力される。
装置41,42,43,44において、前記実施例Ｉと同様に肉
厚，外径が演算され、かつ端曲がりの補正が施されて、
その演算結果が演算装置12に入力される。
この演算装置12には、外径・肉厚基準値設定器13から
外径・肉厚基準値が設定されており、その外径・肉厚基
準値を基にして演算装置41,42,43,44で演算された外径
値および肉厚値と比較することにより、鋼管１の円周方
向での偏肉量と偏平量との分布が演算される。その演算
結果は、表示装置10に出力表示される。
外径・肉厚基準値が設定されており、その外径・肉厚基
準値を基にして演算装置41,42,43,44で演算された外径
値および肉厚値と比較することにより、鋼管１の円周方
向での偏肉量と偏平量との分布が演算される。その演算
結果は、表示装置10に出力表示される。
なお、外径基準値としては、最初の測定装置31による
測定値を用いるようにしてもよい。
測定値を用いるようにしてもよい。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、少なくとも３
個の光学式距離計を用いるようにしたので、オンライン
で非接触式でかつ管内部に挿入することなく、管端部の
外径および肉厚を連続的にかつ高速で自動測定を行うこ
とができる。
個の光学式距離計を用いるようにしたので、オンライン
で非接触式でかつ管内部に挿入することなく、管端部の
外径および肉厚を連続的にかつ高速で自動測定を行うこ
とができる。
また、これによって、従来の接触式や内挿式にありが
ちな装置の破損などのトラブルを解消することができ
る。
ちな装置の破損などのトラブルを解消することができ
る。
第１図は、本発明に係る第１の実施例の模式的に示す斜
視図、第２図は、本発明に係る第２の実施例を模式的に
示す斜視図、第３図は、本発明の測定原理を模式的に示
す説明図、第４図は、鋼管の移送状態を示す側面図、第
５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各光学式距離計の出力
信号の分布を示す特性図、第６図（ａ），（ｂ）は、外
径と肉厚の演算値を示す特性図、第７図は、端曲がりの
補正の原理を模式的に示す説明図である。 １……鋼管,2……スキッド,3……外径・肉厚測定セン
サ,4……演算処理装置,5……入力回路,6……変位量演算
回路（変位量演算手段）,7……肉厚演算回路（肉厚演算
手段）,8……外径演算回路（外径演算手段）,9……補正
演算回路（補正演算手段）,10……表示装置,12……偏肉
量・偏平量演算装置,31,32,33,34……外径・肉厚測定セ
ンサ,41,42,43,44……演算処理装置， A,B,C……光学式距離計。
視図、第２図は、本発明に係る第２の実施例を模式的に
示す斜視図、第３図は、本発明の測定原理を模式的に示
す説明図、第４図は、鋼管の移送状態を示す側面図、第
５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各光学式距離計の出力
信号の分布を示す特性図、第６図（ａ），（ｂ）は、外
径と肉厚の演算値を示す特性図、第７図は、端曲がりの
補正の原理を模式的に示す説明図である。 １……鋼管,2……スキッド,3……外径・肉厚測定セン
サ,4……演算処理装置,5……入力回路,6……変位量演算
回路（変位量演算手段）,7……肉厚演算回路（肉厚演算
手段）,8……外径演算回路（外径演算手段）,9……補正
演算回路（補正演算手段）,10……表示装置,12……偏肉
量・偏平量演算装置,31,32,33,34……外径・肉厚測定セ
ンサ,41,42,43,44……演算処理装置， A,B,C……光学式距離計。
Claims (2)
- 【請求項１】スキッド上を転動しながら移送される測定
すべき鋼管の管端から管壁内面に沿って所定の位置に所
定の角度でレーザ光を照射する第１の光学式距離計と、 該第１の光学式距離計の照射位置に対応した管壁外面に
前記第１の光学式距離計から所定の距離離れた位置でか
つ所定の角度でレーザ光を照射する第２の光学式距離計
と、 該第２の光学式距離計の照射位置に対向した管壁外面に
前記第２の光学式距離計から所定の距離離れた位置でか
つ所定の角度でレーザ光を照射する第３の光学式距離計
とからなる外径・肉厚測定センサと、 前記第２の光学式距離計の測定信号を用いて鋼管の端曲
がりによる変位量を演算する変位量演算手段と、 前記第１の光学式距離計の信号と前記第２の光学式距離
計の信号とから肉厚を演算する肉厚演算手段と、 前記第２の光学式距離計の信号と前記第３の光学式距離
計の信号とから外径を演算する外径演算手段と、 前記変位量演算手段で求められた変位量に基づいて得ら
れる端曲がり補正値を用いて前記肉厚値と外径値とを補
正して真の肉厚値と外径値とを求める補正演算手段とか
らなる演算処理装置と、 該演算処理装置で得られた真の肉厚値と外径値とを表示
する表示装置と、 から構成されることを特徴とする鋼管端部の外径・肉厚
測定装置。 - 【請求項２】前記外径・肉厚測定センサを複数台前記ス
キッドに平行に設置し、 該外径・肉厚測定センサに対応してそれぞれの測定信号
を演算信号してそれぞれの真の肉厚値と外径値を求めて
出力する演算処理装置を設け、 該演算処理装置から出力される真の肉厚値と外径値と、
外径・肉厚値基準設定器から与えられる外径・肉厚基準
値とを比較演算して鋼管の円周方向の偏肉量と偏平量を
求める偏肉量・偏平量演算手段を備えるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の鋼管端部の外径・肉厚測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30895089A JP2501237B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 鋼管端部の外径・肉厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30895089A JP2501237B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 鋼管端部の外径・肉厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170808A JPH03170808A (ja) | 1991-07-24 |
| JP2501237B2 true JP2501237B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17987204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30895089A Expired - Lifetime JP2501237B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 鋼管端部の外径・肉厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501237B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103759663A (zh) * | 2014-01-28 | 2014-04-30 | 杭州浙大精益机电技术工程有限公司 | 无缝钢管端部几何量在线检测装置 |
| CN111521122A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-08-11 | 南京航空航天大学 | 一种基于光电传感的管壳件外径测量方法及装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010216927A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼管の肉厚測定装置および肉厚測定方法 |
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1989
- 1989-11-30 JP JP30895089A patent/JP2501237B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH03170808A (ja) | 1991-07-24 |
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