JP2600567B2

JP2600567B2 - 管端加工部寸法測定装置

Info

Publication number: JP2600567B2
Application number: JP34527892A
Authority: JP
Inventors: 政義塚本; 隆司太田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JPH06167310A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原油や液化天然ガス
を輸送するラインパイプの管端ベベル加工された開先形
状ならびに寸法の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原油や液化天然ガスを輸送するラインパ
イプは、製管されたのち精整工程において熱処理、矯正
され、所定寸法に切断されたのち、ベベル加工等の面取
加工される。ラインパイプは、現地において溶接により
接続して敷設されるが、ベベル加工におけるルートフェ
イス寸法、ベベル角度に誤差があると、溶接部の強度、
欠陥の原因となる。このため、ラインパイプの面取りベ
ベル加工においては、開先精度が面取り後の品質上の重
要事項となっている。通常、ベベル角度は３０〜３５
°、ルートフェイス２．４ｍｍ以下または０．８〜２．
４ｍｍが多い。

【０００３】従来、ラインパイプの管端開先形状ならび
に寸法の測定は、作業員が専用ゲージを用いて目視計測
するのが主流であるが、ゲージの当て方等個人差があ
り、計測誤差の原因となっている。また、被測定管の管
端部ルートフェイス面に対応する第１のカメラと、光軸
を第１のカメラの光軸に交叉させて配置され、管端部の
外周面に対応する第２のカメラと、前記両カメラの光軸
を含む平面が前記被測定管の軸心をも含むこととなる位
置に前記両カメラを位置決めする第１の位置決め機構
と、前記第１のカメラの光軸が被測定管の軸心と平行に
なりかつ前記第２のカメラの光軸が前記軸心と直交する
こととなる位置にまで前記両カメラを前記平面に沿って
傾動させて位置決めする第２の位置決め機構と、前記第
１、第２のカメラからの出力画像を処理して被測定管の
管端部の寸法の測定を行う画像処理手段とを具備してな
る管用測寸装置（実開昭５８−１８２１０８号公報）、
被検査鋼管の面取端面からの反射光に基づき、前記面取
端面の残肉寸法および外径寸法を一定時間間隔で電気信
号として検出するための撮影装置と、前記電気信号を予
め設定した設定値と比較すると共に、前記残肉寸法を示
す電気信号と外径寸法を示す電気信号の何れか１つが前
記設定値と異なる場合に信号を出す信号処理装置と、前
記信号に基づき前記被検査鋼管にマークを施すマーキン
グ装置とからなる鋼管端部の面取検査装置（実開昭５８
−１６２０１１号公報）が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記実開昭５８−１８
２１０８号公報に開示の管用測寸装置は、計測時カメラ
が被測定管の管端面を円弧状に動くため、カメラの焦点
ずれやカメラに付帯する配線に支障を来す恐れがある。
また、管端加工部は、管端面を正面方向からカメラで撮
像した場合、ルートフェイス部とベベル面の加工後は共
に金属光沢があり、明暗差が小さいため、ルートフェイ
スとベベル面との境界が鮮明に写し出されないため、ル
ートフェイス寸法の確認が困難である。しかも、この管
用測寸装置は、カメラを回転させる機構が大がかりとな
り、周辺設備との寸法制約や、設備費が嵩むという欠点
を有している。また、実開昭５８−１６２０１１号公報
に開示の鋼管端部の面取検査装置は、反射光を利用して
いるため、外乱光の影響を受け易いばかりでなく、被検
査鋼管の管端鼻曲り等により計測精度が低下するという
問題点がある。この被検査鋼管の管端鼻曲り等により計
測精度の低下は、上記実開昭５８−１８２１０８号公報
についても同様である。

【０００５】この発明の目的は、被測定管の管端鼻曲り
にも自動追従して計測可能で、ルートフェイス寸法なら
びにベベル角度を正確に測定できる管端加工部寸法測定
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。その結果、被測定
管を円周方向に回転させ、その最下端を被測定管長手方
向と直交する方向に固定した撮像装置で、反対方向から
光を照射してそのシルエットを撮像し、かつ倣いローラ
ーを用いて被測定管内面位置を検出することによって、
管端鼻曲りにも自動追従してルートフェイス寸法ならび
にベベル角度を正確に測定できることを究明し、この発
明に到達した。

【０００７】すなわちこの発明は、管端面取り加工部の
ルートフェイス寸法ならびにベベル角度を測定する管端
加工部寸法測定装置において、被測定管を円周方向に回
転させる回転ローラーと、被測定管の長手方向と直交す
る方向の管端位置に設置した上下位置調整機構を付加し
た撮像装置と、被測定管を挟んで前記撮像装置の反対側
に設置した光照射装置と、撮像装置で撮影したシルエッ
ト映像信号を記憶するビデオメモリと、該ビデオメモリ
からの静止映像信号を処理してルートフェイス寸法なら
びにベベル角度を演算する画像処理装置と、被測定管の
管端内面位置検出用の倣いローラーからなることを特徴
とする管端加工部寸法測定装置である。

【０００８】

【作用】この発明においては、被測定管を円周方向に回
転させる回転ローラーによって、小径サイズから大径サ
イズまでの被測定管を回転させるから、被測定管の最下
端部は被測定管径によって上下するが、撮像装置に上下
位置調整機構を付加したから、常に被測定管の最下端部
を撮像することができる。これによって撮像装置を被測
定管の円周線上を移動させることなく、ルートフェイス
寸法ならびにベベル角度を計測することができる。ま
た、この発明においては、被測定管を挟んで前記撮像装
置の反対側に光照射装置を設置し、撮像装置でシルエッ
トを撮像するから、ルートフェイスとベベル面との境界
が鮮明に写し出すことができる。

【０００９】さらに、この発明においては、被測定管の
管端内面位置検出用の倣いローラーを設けたから、被測
定管の管端鼻曲りがあっても、自動追従計測が可能であ
ると共に、被測定管の管端内面位置を正確に確認するこ
とができる。管端内面位置検出用の倣いローラーの形状
は、円錐型とし、その角度は測定対象管の予想される最
大鼻曲りに対応した角度とする。なお、測定対象管が鼻
曲り角を無視できる電縫鋼管等の場合は、倣いローラー
は円筒ローラーでも特に支障はない。なお、測定対象管
に管端鼻曲りがある場合は、倣いローラーとして円筒ロ
ーラーを使用すると、図３に示すとおり、シルエット形
状において、倣いローラーと管端内面間に隙間が生じ、
正確な測定が不可能となる。

【００１０】この発明で使用する撮像装置としては、電
子シャッター付きＣＣＤカメラ、半導体位置検出装置
（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｖｉｃ
ｅ以下ＰＳＤという）を用いることができる。撮像装
置は、撮影視野が広ければ１台で十分であるが、ルート
フェイス部撮影用とベベル部撮影用の２台設置するの
が、測定精度の面から有利である。被測定管を挟んで前
記撮像装置の反対側に設置する光照射装置としては、ス
トロボ照明、蛍光灯照明等いかなるものでもよい。

【００１１】この発明の管端加工部寸法測定装置を用
い、管端加工部寸法を測定する場合は、被測定管を計測
ラインに搬入して回転ローラー上にセットしたのち、管
端位置検出を行って撮像装置位置を被測定管の管端にセ
ットする。次いで倣いローラーを被測定管の管端内面最
下端に押付けシリンダーで接触させてセットする。そし
て計測開始指令により、回転ローラーを起動すると共
に、撮像装置の反対側の光照射装置から光を照射して撮
像装置により測定対象管の管端のシルエットを、被測定
管の外径に応じて設定された周期で撮像し、撮影したデ
ータをビデオメモリに記憶し、静止画像に基づき画像処
理装置でルートフェイス寸法とベベル角度を演算する。
なお、画像処理装置に予め許容寸法値を設定しておき、
その値と計測値とを比較し、許容寸法値を外れている場
合は、警報を発し、計測データをＣＲＴ画面に表示する
と共に、プリンターに出力する。

【００１２】

【実施例】

実施例１以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図
４に基づいて説明する。図１はこの発明のルートフェイ
ス部撮影用とベベル部撮影用の２台のＣＣＤカメラを用
いた場合の全体システム構成図、図２は倣いローラーと
して円錐状ローラーを使用した場合の状況説明図、図３
は被測定管に鼻曲りがあり、倣いローラーとして円筒ロ
ーラーを使用した場合の状況説明図、図４は画像処理機
能の説明図である。図１ないし図３において、１は被測
定管２を円周方向に回転させる回転ローラー、３はルー
トフェイス部撮影用のＣＣＤカメラ、４はベベル部撮影
用のＣＣＤカメラ、５はＣＣＤカメラ３、４の上下左右
位置調整用のアクチェータ、６、７はＣＣＤカメラ３、
４の撮影した映像を記憶するビデオメモリで、ビデオメ
モリ６、７の映像信号は画像処理装置８に入力される。

【００１３】画像処理装置８は、画像処理部と演算部と
制御部からなる演算制御部９と、ＣＲＴ１０、キーボー
ド１１および画像表示モニター１２からなり、制御部に
より回転ローラー１の起動、停止、コントローラ１３を
介してアクチェータ５の制御、およびビデオメモリ６、
７を介してＣＣＤカメラ３、４の撮影周期が制御され
る。また、演算制御部９の画像処理部は、ＣＣＤカメラ
３、４により撮影され、ビデオメモリ６、７に記憶した
静止画像信号に基づいてルートフェイス寸法およびベベ
ル角度を演算すると共に、前記静止画像信号を画像表示
モニター１２に表示するよう構成されている。１４は被
測定管２を挟んでＣＣＤカメラ３、４と反対側に設置し
たストロボ照明で、ビデオメモリ６、７からの発光トリ
ガーによってＣＣＤカメラ３、４の撮影時に発光するよ
う構成されている。１５は被測定管２の管端内面最下点
に接触させる円錐状の倣いローラーで、演算制御部９の
制御部によって制御されるシリンダー１６によってガイ
ド枠１７に沿って上下動するよう構成されている。な
お、円筒状の倣いローラー１８とした場合は、被測定管
２の管端に鼻曲りがあると、被測定管２の管端内面と倣
いローラー１８間に空間１９が生じ、ルートフェイス寸
法を正確に測定できない。

【００１４】上記のとおり構成したことによって、被測
定管２の管端加工部の寸法測定を実施する場合は、図示
しない自動搬送によって計測ラインに被測定管２を搬入
し、回転ローラー１上にセットする。ついでストロボ照
明１４をビデオメモリ６からの発光トリガーによって発
光させてＣＣＤカメラ３で管端部のシルエット形状を撮
影し、ビデオメモリ６に記憶させ、ビデオメモリ６から
入力される静止映像信号を演算制御部９の画像処理部で
２値化処理し、管端ラインＬＥがＣＣＤカメラ３の視野
内Ｘ軸方向のどの位置であるかを判断すると共に、ＣＣ
Ｄカメラ３の視野のＸ軸中心位置との差を算出し、常に
管端ラインＬＥがＣＣＤカメラ３の視野のＸ軸方向中心
になるようにＣＣＤカメラ３、４の移動量（ｍｍ単位）
を演算する。例えば、管端ラインＬＥのＣＣＤカメラ３
の視野のＸ座標がＸｔ（画素単位）、ＣＣＤカメラ３の
視野中心Ｘ座標がＸｃ（画素単位）とすれば、（実寸換
算計数）×（Ｘｔ−Ｘｃ）によってＣＣＤカメラ３、４
の移動量（ｍｍ単位）を演算することができる。演算
制御部９の制御部は、この演算したＣＣＤカメラ３、４
の移動量に基づいてコントローラ１３を介してアクチェ
ータ５を制御し、ＣＣＤカメラ３、４位置を管端部にセ
ットする。そして演算制御部９の制御部は、シリンダー
１６を操作して倣いローラー１５を被測定管２の管端内
面最下端に接触させてセットし、計測準備が完了する。

【００１５】演算制御部９は、計測開始指令がキーボー
ド１１から入力されると、回転ローラー１を起動すると
共に、ビデオメモリ６、７を介して発光トリガーによっ
てＣＣＤカメラ３、４の撮影時にストロボ照明１４を発
光させると共に、被測定管２の管端最下部のシルエット
形状を撮影し、撮影したデータをビデオメモリ６、７に
記憶させる。演算制御部９は、ビデオメモリ６、７に静
止信号を送ってＣＣＤカメラ３、ＣＣＤカメラ４の順に
静止画像信号を取り込み、ＣＣＤカメラ３の静止画像信
号を２値化処理したのち、図４に示すとおり、管端ライ
ンＬＥの直線式を算出し、ベベル部のシルエットライン
ＬＢの直線式を算出する。そして演算制御部９は、算出
した直線ＬＥとＬＢからルートフェイス部とベベル部の
交点Ａの座標（Ｘ１、Ｙ１）を算出し、倣いローラー１
５のシルエットラインＬＮの直線式を算出する。また、
演算制御部９は、ＣＣＤカメラ４の静止画像信号を２値
化処理したのち、ベベル部のシルエットラインＬＢの直
線式算出し、被測定管２外形のシルエットラインＬＰの
直線式を算出し、被測定管２の傾きを直線ＬＰの傾きθ
ｐとする。そして演算制御部９は、直線ＬＰとＬＢのな
す角度からベベル角度θＢを算出すると共に、交点Ａか
ら直線ＬＰの法線方向に延びる直線ＬＲと直線ＬＮとの
交点Ｂを算出し、交点Ａと交点Ｂの距離を実寸換算計数
を用いて算出し、ルートフェイス寸法とする。

【００１６】上記操作は、被測定管２の外径に応じて任
意回数繰り返すことによって、被測定管２の外周任意位
置のルートフェイス寸法およびベベル角度が測定され
る。演算制御部９は、測定した被測定管２の外周任意位
置のルートフェイス寸法およびベベル角度をＣＲＴ１０
画面に表示すると共に、プリントアウトする。また、演
算制御部９は、予め設定されたルートフェイス寸法およ
びベベル角度の許容値と計測値を比較し、計測値が許容
値を外れた場合は、警報を発する。

【００１７】実施例２図５に示すとおり、表面検査スキット２１上にアライニ
ングローラー２２、２本同時搬送の横送りウオーキング
ビーム２３、２組の回転ローラー２４、２５、２組の管
先端側撮影装置２６、２７および画像処理装置２８、ア
ライニングローラー２９、回転ローラー３０、３１、２
組の管後端側撮影装置３２、３３および画像処理装置３
４を配設し、外径１３９．７〜４２６．０ｍｍ、肉厚
４．０〜５０．０ｍｍ、長さ４．５〜１８．３ｍ、全長
管曲り１／１０００、管端管曲り３／１０００の鋼管の
管端をベベル加工したベベル加工鋼管を最小搬送間隔
６．７秒で搬送し、撮影装置としては、ルートフェイス
部撮影用が分解能１０２４ビット、測定視野３０ｍｍ×
２８ｍｍ、ベベル部撮影用が分解能１０２４ビット、測
定視野９６ｍｍ×９０ｍｍのＣＣＤカメラを使用した。
また、回転ローラーによる鋼管の回転周速度は１０４ｍ
ｍ／ｓｅｃ、円周方向画像処理回数８回で、管先端およ
び管後端の図６に示すベベル角度θおよびルートフェイ
ス寸法Ｆを計測した。そして、各鋼管寸法毎の処理本数
とベベル角度θおよびルートフェイス寸法Ｆの計測精度
を求めた。その結果を表１および表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１および表２に示すとおり、この発明の
管端加工部寸法測定装置は、管端鼻曲りにも自動追従し
てベベル加工した鋼管のベベル角度およびルートフェイ
ス寸法を正確に、しかも効率よく測定することができ、
従来の作業員による専用ゲージを用いた目視計測を無く
することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明の管端加工
部寸法測定装置によれば、ベベル加工部のベベル角度お
よびルートフェイス寸法を効率よく、しかも正確に測定
することができ、専用ゲージを用いた目視計測のための
作業員を省力化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のルートフェイス部撮影用とベベル部
撮影用の２台のＣＣＤカメラを用いた場合の全体システ
ム構成図である。

【図２】倣いローラーとして円錐状ローラーを使用した
場合の状況説明図である。

【図３】被測定管に鼻曲りがあり、倣いローラーとして
円筒ローラーを使用した場合の状況説明図である。

【図４】画像処理機能の説明図である。

【図５】表面検査スキットの全体概略平面配置図であ
る。

【図６】実施例２における寸法計測部の説明図である。

【符号の説明】

１、２４、２５、３０、３１回転ローラー２被測定管３、４ＣＣＤカメラ５アクチェータ６、７ビデオメモリ８、２８、３４画像処理装置９演算制御部９１０ＣＲＴ１１キーボード１２画像表示モニター１３コントローラ１４ストロボ照明１５、１８倣いローラー１６シリンダー１７ガイド枠１９隙間２１表面検査スキット２２、２９アライニングローラー２３ウオーキングビーム２６、２７管先端側撮影装置３２、３３管後端側撮影装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管端面取り加工部のルートフェイス寸法
ならびにベベル角度を測定する管端加工部寸法測定装置
において、被測定管を円周方向に回転させる回転ローラ
ーと、被測定管の長手方向と直交する方向の管端位置に
設置した上下位置調整機構を付加した撮像装置と、被測
定管を挟んで前記撮像装置の反対側に設置した光照射装
置と、撮像装置で撮影したシルエット映像信号を記憶す
るビデオメモリと、該ビデオメモリからの静止映像信号
を処理してルートフェイス寸法ならびにベベル角度を演
算する画像処理装置と、被測定管の管端内面位置検出用
の倣いローラーからなることを特徴とする管端加工部寸
法測定装置。