JP2768053B2 - 電縫鋼管のシーム部位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電縫鋼管におけるシーム
部の位置を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電縫鋼管は、帯鋼を成形ロール群
に通してその両側エッジ部が相対する円筒状に曲成し、
これを前記両側エッジ部の端面に電流を流して両側エッ
ジ部を加熱しながらスクイズロール間に通して両側エッ
ジ部同士を衝合溶接し、その溶接部（以下シーム部とい
う）に形成されたビードを切削除去し、これをサイザロ
ール群により定形して製造される。

【０００３】このようにして製造される電縫鋼管にあっ
ては、そのシーム部に欠陥が発生し易いので、シーム部
を超音波探傷してその品質管理を行っている。前記シー
ム部は一般的にずれ易いため、前記超音波探傷を行う場
合は、シーム部の位置を検出し、検出されたシーム部に
対して超音波探傷を行っていた。

【０００４】従来、電縫鋼管のシーム部の位置を検出す
る方法としては、以下に示すような３種類の方法が開示
されている。従来の第１のシーム部位置検出方法（特開
平2-17041 号公報) では、溶接直後の電縫鋼管の温度分
布においてシーム部の温度が局部的に高温であることを
利用して行う。即ち、溶接直後の電縫鋼管の温度分布を
計測し、この温度分布での、所定温度を超える部分をシ
ーム部の位置として検出していた。

【０００５】従来の第２のシーム部位置検出方法（特開
昭58-41347号公報) では、電磁超音波発振装置によって
電縫鋼管に横波超音波を発生させ、電縫鋼管中を伝播し
た横波超音波の減衰量を計測することによってシーム部
の位置を検出していた。

【０００６】従来の第３のシーム部位置検出方法（特開
平1-302103号公報) では、電縫鋼管のシーム部を挟んで
設けられた２台の投光装置の夫々から、シーム部を含む
電縫鋼管の表面の異なる位置に斜め方向から光を照射
し、夫々の照射位置を１台のテレビカメラにて同時に撮
像し、夫々の照射位置に対応する２つの視野部分の夫々
に存在する一本以上の走査線について、これらの走査線
上の輝度信号を各別に２値化処理して電縫鋼管の周方向
におけるシーム部の１次元的な位置を表す２つの位置信
号を得て、両方の位置信号が一致した部分を電縫鋼管の
周方向における真のシーム部位置として検出していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の第１
のシーム部位置検出方法では、シーム部が高温でなけれ
ばその検出が行えないため、このような検出方法は、シ
ーム部が常温状態であることが必要とされる、品質管理
のための超音波探傷におけるシーム部位置検出には適用
できないという問題があった。

【０００８】また、前述の第２のシーム部位置検出方法
では、横波超音波を発生させるための電磁超音波発振装
置が大型であって高価であり、品質管理のための超音波
探傷を行う装置に組み込むのが困難であるという問題が
あった。

【０００９】さらに、前述の第３のシーム部位置検出方
法では、テレビカメラの撮像結果の信号処理方法が複雑
であり、且つ、シーム部位置の検出結果は１次元的に得
られるようになっているので、測定精度が悪いという問
題があった。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、その装置が小型で安価であり、測定精度が良好
である電縫鋼管のシーム部位置検出装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電縫鋼管の
シーム部位置検出装置は、電縫鋼管の表面に光を照射す
る手段と、該手段によって照射された部分を２次元的に
撮像する撮像手段とを備え、該撮像手段の撮像結果に基
づいて電縫鋼管におけるシーム部の位置を検出する装置
において、前記撮像手段が撮像した２次元画像をシーム
部とそれ以外の部分とに２値化する手段と、該手段によ
って２値化された２次元画像中に定めたシーム部位置検
出のための矩形領域であって、その４隅の座標にて規定
されたウインドウと、該ウインドウに囲われたシーム部
の中心位置を求めるシーム部位置判別手段とを具備する
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明にあっては、光が照射された電縫鋼管の
表面を２次元的に撮像し、撮像した２次元画像をシーム
部とそれ以外の部分とに２値化し、２値化された２次元
画像中に定めた矩形領域であって、その４隅の座標にて
規定されたウインドウ内に囲われたシーム部の中心位置
を求めることで電縫鋼管におけるシーム部の位置が精度
良く求められる。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る電縫鋼管のシ
ーム部位置検出装置（以下本発明装置という）を適用し
た電縫鋼管の製造ラインを示す模式図である。

【００１４】図中１は帯鋼Ｂを円筒状に曲成してオープ
ンパイプＯを得るフォーミングロールであり、該フォー
ミングロール群１のライン下流側には、オープンパイプ
Ｏの両側エッジ部を衝合溶接して電縫鋼管Ｐを得るウエ
ルダ２，衝合溶接されてなる電縫鋼管Ｐを冷却する水冷
槽３，電縫鋼管Ｐを定形するサイザロール群４，電縫鋼
管Ｐのシーム部の位置を検出するシーム部位置検出装置
５，及び電縫鋼管Ｐを所定長に切断するカットオフ機６
がこの順序で配設されている。

【００１５】このように構成された電縫鋼管の製造ライ
ンにおいては、図中白抜き矢符にて示される、ライン上
流側からライン下流側へ向かう方向に帯鋼Ｂが送給さ
れ、該帯鋼Ｂは、フォーミングロール群１に通され、そ
の両側エッジ部が相対する円筒状に曲成されたオープン
パイプＯとなる。そして、オープンパイプＯは、ウエル
ダ２においてその両側エッジ部に電流が流され、抵抗熱
によって両側エッジ部が加熱溶融させられつつ衝合溶接
されて電縫鋼管Ｐとなる。このように衝合溶接された電
縫鋼管Ｐは、水冷槽３にて冷却され、さらに切削装置
（図示せず）によって管内側及び管外側のビードを切削
される。

【００１６】そして、電縫鋼管Ｐは、サイザロール群４
によってその外径変動が抑制されつつ、シーム部位置検
出装置５によってそのシーム部の位置が検出され、検出
されたシーム部が超音波探傷装置（図示せず）によって
探傷される。その後、電縫鋼管Ｐはサイザロール群４に
よって所定の外径に定形され、カットオフ機６によって
所定長に切断される。

【００１７】次に、シーム部位置検出装置５の構成を説
明する。図２はシーム部位置検出装置５の構成を示すブ
ロック図である。電縫鋼管Ｐの上方には、電縫鋼管Ｐの
表面に斜め方向から光を照射する投光装置51及び投光装
置51によって照射された電縫鋼管Ｐの表面を撮像するテ
レビカメラ52が配設されている。テレビカメラ52の撮像
信号は、画像処理等の信号処理を行ってシーム部の位置
を判別する信号処理装置50に与えられるようになってい
る。また、信号処理装置50で判別されたシーム部の位置
を表すデータは、前記超音波探傷装置の制御のための制
御出力として超音波探傷装置に与えられるようになって
いる。

【００１８】信号処理装置50は、テレビカメラ52で撮像
された画像をその輝度によって２値化する２値化処理部
501,前記２値化のための輝度のしきい値を記憶するしき
い値記憶部502,及び２値化された画像から電縫鋼管Ｐの
シーム部の位置の判別を行うシーム部位置判別部503 に
よって構成されている。

【００１９】次に、このように構成されたシーム部位置
検出装置５の動作について説明する。テレビカメラ52の
撮像信号は、信号処理装置50における２値化処理部501
に与えられる。２値化処理部501 には、しきい値記憶部
502 から２値化のための輝度のしきい値が予め与えられ
ており、２値化処理部501 では、テレビカメラ52で撮像
された電縫鋼管Ｐの画像がその輝度により、前記しきい
値に基づいてシーム部とそれ以外の部分とに２値化され
る。

【００２０】図３は２値化処理部501 において２値化さ
れた画像を示す模式図である。図中７は、テレビカメラ
52の撮像領域を表しており、前記２値化によってこの撮
像領域７内にシーム部71が表示される。また、72はシー
ム部71の位置の検出領域を表すウインドウである。この
ウインドウ72は、図３に示される如く撮像領域７中の４
点ａ，ｂ，ｃ，ｄの座標( ｘ₁ ，ｙ₁ ）, ( ｘ₁ ，
ｙ₂ ）, ( ｘ₂ ，ｙ₁ ）,( ｘ₂ ，ｙ₂ ）にて指定され
るようになっている。

【００２１】そして、前述の如く２値化された画像のデ
ータはシーム部位置判別部503 に与えられる。シーム部
位置判別部503 では以下に説明する方法によってシーム
部71の位置を判別する。図４はシーム部71の位置を判別
する方法を説明する模式図である。シーム部71の位置を
判別する場合、まず、ウインドウ72とシーム部71の幅方
向の両端部との４つの交点ｐ，ｑ，ｒ，ｓの座標(
ｘ₃ ，ｙ₁ ）, ( ｘ₃ ，ｙ₂ ）, ( ｘ₄ ，ｙ₁ ）, ( ｘ
₄ ，ｙ₂ ）を求め、求めた座標に基づいて交点ｐ，ｑ，
ｒ，ｓを結ぶ四角形の面積、即ち、ウインドウ72内にお
けるシーム部71の面積を求める。そして、求めた面積に
基づいてウインドウ72内におけるシーム部71の重心ｇの
座標( ｘ₅ ，ｙ₃ ）を求め、この位置をシーム部71の中
心位置と判別する。

【００２２】シーム部位置判別部503 では、判別したシ
ーム部の中心位置を表すデータを前記超音波探傷装置の
制御のための制御信号として超音波探傷装置に与える。
超音波探傷装置では、シーム部位置判別部503 から与え
られたシーム部の中心位置を表すデータに基づいてシー
ム部に対する超音波探傷を行う。

【００２３】次に、前述したような本発明装置を用いて
実際に電縫鋼管のシーム部の位置を検出した場合の結果
について説明する。この場合の検出条件は、電縫鋼管が
外径21.7mm, 肉厚2.5mm の炭素鋼、その送管速度が80ｍ
／min であり、テレビカメラが高速度シャッターカメラ
(1/1400 秒),倍率３倍であり、投光装置が照度約15000
lx（照射角度約45度) であった。

【００２４】図５は前述の如き条件にて本発明装置を用
いて実際に電縫鋼管のシーム部の位置を検出した場合
の、シーム部の管周方向への移動量と、検出誤差との関
係を示すグラフであり、縦軸に計測誤差、横軸にシーム
部の管周方向への移動量を夫々とり、これらの関係を示
している。図５から明らかな如く検出誤差は±0.3mm 以
内に入っている。また、このような条件で一般的な従来
装置を用いてシーム部の位置を検出した場合、次のよう
な検出誤差が得られた。その検出誤差が最も小さい代表
例として、前述した如き従来の第１のシーム部位置検出
方法を実施する装置では、検出誤差が±1.5mm 以内であ
り、また、その検出誤差が最も大きい代表例として、前
述した如き従来の第２のシーム部位置検出方法を実施す
る装置では、検出誤差が±5.0mm 以内であった。以上の
結果から明らかな如く本発明装置では、従来の装置に比
して検出誤差が小さくなり、検出精度が向上した。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明装置において
は、光が照射された電縫鋼管の表面を２次元的に撮像
し、撮像した２次元画像をシーム部とそれ以外の部分と
に２値化し、２値化された２次元画像中に指定された４
隅の座標で規定される矩形領域であるウインドウ内に囲
われたシーム部の中心位置を求めることで、電縫鋼管に
おけるシーム部の位置を迅速に、しかも精度良く求める
ことができ、また、装置は簡略化され、小型化が実現で
きると共に製造費用の低価格化が実現できる等、優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電縫鋼管のシーム部位置検出装置
を適用した電縫鋼管の製造ラインを示す模式図である。

【図２】シーム部位置検出装置の構成を示すブロック図
である。

【図３】２値化処理部において２値化された画像を示す
模式図である。

【図４】シーム部の位置を判別する方法を説明する模式
図である。

【図５】本発明装置を用いて実際に電縫鋼管のシーム部
の位置を検出した場合の、シーム部の管周方向への移動
量と、検出誤差との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

51 投光装置 52 テレビカメラ 71 シーム部 501 ２値化処理部 503 シーム部位置判別部 Ｐ 電縫鋼管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 B23K 9/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電縫鋼管の表面に光を照射する手段と、
   該手段によって照射された部分を２次元的に撮像する撮
   像手段とを備え、該撮像手段の撮像結果に基づいて電縫
   鋼管におけるシーム部の位置を検出する装置において、 前記撮像手段が撮像した２次元画像をシーム部とそれ以
   外の部分とに２値化する手段と、 該手段によって２値化された２次元画像中に定めたシー
   ム部位置検出のための矩形領域であって、その４隅の座
   標にて規定されたウインドウに囲われたシーム部の中心
   位置を求めるシーム部位置判別手段とを具備することを
   特徴とする電縫鋼管のシーム部位置検出装置。