JP2773391B2 - 電縫管の入熱制御装置 - Google Patents
電縫管の入熱制御装置Info
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- JP2773391B2 JP2773391B2 JP13924890A JP13924890A JP2773391B2 JP 2773391 B2 JP2773391 B2 JP 2773391B2 JP 13924890 A JP13924890 A JP 13924890A JP 13924890 A JP13924890 A JP 13924890A JP 2773391 B2 JP2773391 B2 JP 2773391B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は電縫管の入熱制御装置に関し、特に真の溶接
温度を推定する手段に特徴をもつものである。
温度を推定する手段に特徴をもつものである。
B.発明の概要 本発明は電縫管の溶接温度を色温度計により計測し、
その計測結果に基づいて入熱制御を行う装置において、 例えばミル速度、板厚あるいは外光等に基づいて温度
計測値の補正値をファジィ推論により求め、この補正値
と温度計測結果との加算値を温度の真値として捉え、こ
の値に基づいて入熱制御を行うことによって、 溶接温度の推定値の信頼性を高め、優れた入熱制御の
実現を図ることにある。
その計測結果に基づいて入熱制御を行う装置において、 例えばミル速度、板厚あるいは外光等に基づいて温度
計測値の補正値をファジィ推論により求め、この補正値
と温度計測結果との加算値を温度の真値として捉え、こ
の値に基づいて入熱制御を行うことによって、 溶接温度の推定値の信頼性を高め、優れた入熱制御の
実現を図ることにある。
C.従来の技術 電縫管溶接は第４図に示すように帯鋼板１を円形に成
形し、Ｖ形状の付き合わせ部分に例えばコンタクトチッ
プ2,2よりの電流を集中させ、ロール3,3で圧接しながら
連続的に造管するものである。従って電縫管における溶
接状態の決定要素としては、投入電力、鋼板の厚さ及び
ライン速度等が挙げられる。
形し、Ｖ形状の付き合わせ部分に例えばコンタクトチッ
プ2,2よりの電流を集中させ、ロール3,3で圧接しながら
連続的に造管するものである。従って電縫管における溶
接状態の決定要素としては、投入電力、鋼板の厚さ及び
ライン速度等が挙げられる。
ここで電縫管の入熱制御については、温度を変化させ
る計測可能な要素即ち板厚、速度、圧力を検出して基準
値と比較し、変化した分に相当する温度変化に応じて変
化をなくすように電力量をフィードフォワード的に制御
する方法と、更に他要因による変化を包括的に温度で捉
えフィードバック的に補償する方法とを組み合わせてい
る。
る計測可能な要素即ち板厚、速度、圧力を検出して基準
値と比較し、変化した分に相当する温度変化に応じて変
化をなくすように電力量をフィードフォワード的に制御
する方法と、更に他要因による変化を包括的に温度で捉
えフィードバック的に補償する方法とを組み合わせてい
る。
このようなことから電縫管溶接を行う場合、溶接温度
は製品の品質に大きく影響を与える。ここに従来温度計
としては、色温度計である二色温度計が使用されてお
り、PI制御に用いる温度計測値としては二色温度計から
の信号を移動平均処理した値を用いている。
は製品の品質に大きく影響を与える。ここに従来温度計
としては、色温度計である二色温度計が使用されてお
り、PI制御に用いる温度計測値としては二色温度計から
の信号を移動平均処理した値を用いている。
D.発明が解決しようとする課題 しかしながら次のような理由により各時点の温度計測
値は信頼性が低い。
値は信頼性が低い。
即ち、第５図に示すように溶接する突き合わせ面の中
心点Ａの温度を計測することが理想であるが、環境上温
度計Ｂの設置位置に制約があり、通常同図のように突き
合わせ部分の上方に温度計を設置しているため、コーナ
Ｃの温度が測定されてしまう。コーナＣの温度は中心点
Ａの温度よりも高く、その差分は板厚に関係しているた
め、この場合温度計測値の信頼性は板厚によって左右さ
れることになる。また板厚の他に電縫管の蛇行、外光、
測定点の位置あるいは外光等の外乱によっても温度計測
値が変わる。例えば測定すべき部位を突き合わせ部分の
Ｖ形状の頂点とすると、被溶接体が蛇行した場合前記部
位が左右に振れてしまい計測値が変化するし、あるいは
天候や作業場所の照明が変わったときにも計測値が変化
する。従って温度計測値に基づいて入熱制御を行うとい
っても、温度計測値そのものの信頼性が低いのでは制御
安定性や再現性が悪く、冷接や過熱によるペネレータ欠
陥を起こすことがあった。
心点Ａの温度を計測することが理想であるが、環境上温
度計Ｂの設置位置に制約があり、通常同図のように突き
合わせ部分の上方に温度計を設置しているため、コーナ
Ｃの温度が測定されてしまう。コーナＣの温度は中心点
Ａの温度よりも高く、その差分は板厚に関係しているた
め、この場合温度計測値の信頼性は板厚によって左右さ
れることになる。また板厚の他に電縫管の蛇行、外光、
測定点の位置あるいは外光等の外乱によっても温度計測
値が変わる。例えば測定すべき部位を突き合わせ部分の
Ｖ形状の頂点とすると、被溶接体が蛇行した場合前記部
位が左右に振れてしまい計測値が変化するし、あるいは
天候や作業場所の照明が変わったときにも計測値が変化
する。従って温度計測値に基づいて入熱制御を行うとい
っても、温度計測値そのものの信頼性が低いのでは制御
安定性や再現性が悪く、冷接や過熱によるペネレータ欠
陥を起こすことがあった。
本発明の目的はこのような課題を解決し、入熱制御に
用いる温度計測値を真値に近づけ、これにより制御安定
性及び制御再現性を確保することにある。
用いる温度計測値を真値に近づけ、これにより制御安定
性及び制御再現性を確保することにある。
E.課題を解決するための手段 本発明は、電縫管の溶接温度を計測する色温度計と、
この色温度計の計測値を変化させる外乱因子について与
えたメンバシップ関数を前件部とし、前記計測値の補正
値について与えたメンバシップ関数を後件部とするファ
ジィルールを備え、前記外乱因子の値を前記ファジィル
ールに適用してファジィ推論を実行し、これにより前記
補正値を推定する温度補正値推定部と、この温度補正値
推定部で推定された補正値と色温度計による計測結果と
を加算し、溶接温度の推定真値として出力する加算部と
を有し、この加算部よりの推定真値に基づいて入熱制御
を行うことを特徴とする。
この色温度計の計測値を変化させる外乱因子について与
えたメンバシップ関数を前件部とし、前記計測値の補正
値について与えたメンバシップ関数を後件部とするファ
ジィルールを備え、前記外乱因子の値を前記ファジィル
ールに適用してファジィ推論を実行し、これにより前記
補正値を推定する温度補正値推定部と、この温度補正値
推定部で推定された補正値と色温度計による計測結果と
を加算し、溶接温度の推定真値として出力する加算部と
を有し、この加算部よりの推定真値に基づいて入熱制御
を行うことを特徴とする。
F.作用 例えば色温度計の計測値の移動平均値を求めると共
に、上記の外乱因子例えば帯鋼板の板厚、ミル速度ある
いは外光の強さ等に基づいてファジィ推論により温度補
正値を求め、この補正値と上記の移動平均値との加算値
を真値の推定値とする。温度計測値は外乱因子の大きさ
に応じて真値から外れるので、その外れた分を補正値と
して求めることによって、推定値が真値に極めて近似し
た値となる。
に、上記の外乱因子例えば帯鋼板の板厚、ミル速度ある
いは外光の強さ等に基づいてファジィ推論により温度補
正値を求め、この補正値と上記の移動平均値との加算値
を真値の推定値とする。温度計測値は外乱因子の大きさ
に応じて真値から外れるので、その外れた分を補正値と
して求めることによって、推定値が真値に極めて近似し
た値となる。
G.実施例 第１図において４は温度補正値推定部であって、入力
処理部５、ルール格納部６、関数格納部７及びファジィ
推定部８よりなり、温度計測値の補正値Δθｗを推定す
る。９は加算部であり、温度計測値の移動平均値θwaと
前記補正値Δθｗとを加算する。10は入熱制御部であ
り、前記加算部９よりの加算値等を入力して電力制御の
ための制御信号を出力する。
処理部５、ルール格納部６、関数格納部７及びファジィ
推定部８よりなり、温度計測値の補正値Δθｗを推定す
る。９は加算部であり、温度計測値の移動平均値θwaと
前記補正値Δθｗとを加算する。10は入熱制御部であ
り、前記加算部９よりの加算値等を入力して電力制御の
ための制御信号を出力する。
次に温度補正値推定部４について詳述する。
前記処理部５は色温度計例えば二色温度計の計測値を
変化させる外乱因子の値を取り込み、後述する各メンバ
シップ関数の横軸に対応した値となるように処理を行
う。この例では外乱因子としてミル速度Vw、板厚Tw、外
乱Rw、視野ズレ、計測点Pw、溶接周波数fwを用いてい
る。ここでミル速度Vw及び板厚Twの値としては夫々ライ
ンに設置された速度計及び板厚計よりの検出値を用いて
いる。また外光Rwとは周囲の明るさに相当するものであ
り、例えば作業場に配置した照度計よりの照度を用いて
いる。視野ズレFwとは、ラインの中心軸に対して電縫管
の中心軸が左右に位置ズレした場合の変位距離であり、
電縫管が左右に振れた場合にこのような中心軸の位置ズ
レが起こる。この視野ズレは、例えばＶ字状の突き合わ
せ部分をカメラで監視し、このカメラよりの信号に基づ
いて求められる。計測点Pwとは、色温度計の計測点が本
来の計測点から入口側あるいは出口側にどれだけ変位し
ているかを示す値であり、例えば圧接ロール3,3の中心
軸を結ぶラインからの変位距離に相当する。このように
計測点Pwが外乱因子となる理由は、圧接ロール3,3の存
在等により色温度計の設置位置が制約されることによ
る。従って計測点Ｐは予め計測しておくことにより得ら
れる。
変化させる外乱因子の値を取り込み、後述する各メンバ
シップ関数の横軸に対応した値となるように処理を行
う。この例では外乱因子としてミル速度Vw、板厚Tw、外
乱Rw、視野ズレ、計測点Pw、溶接周波数fwを用いてい
る。ここでミル速度Vw及び板厚Twの値としては夫々ライ
ンに設置された速度計及び板厚計よりの検出値を用いて
いる。また外光Rwとは周囲の明るさに相当するものであ
り、例えば作業場に配置した照度計よりの照度を用いて
いる。視野ズレFwとは、ラインの中心軸に対して電縫管
の中心軸が左右に位置ズレした場合の変位距離であり、
電縫管が左右に振れた場合にこのような中心軸の位置ズ
レが起こる。この視野ズレは、例えばＶ字状の突き合わ
せ部分をカメラで監視し、このカメラよりの信号に基づ
いて求められる。計測点Pwとは、色温度計の計測点が本
来の計測点から入口側あるいは出口側にどれだけ変位し
ているかを示す値であり、例えば圧接ロール3,3の中心
軸を結ぶラインからの変位距離に相当する。このように
計測点Pwが外乱因子となる理由は、圧接ロール3,3の存
在等により色温度計の設置位置が制約されることによ
る。従って計測点Ｐは予め計測しておくことにより得ら
れる。
ルール格納部６は、各外乱因子について与えたメンバ
シップ関数を前件部とし、温度計測値の補正値について
与えたメンバシップ関数を後件部とするファジィルール
群を格納している。第２図は温度計測値と真値との関係
が外乱因子によって受ける影響を示した図である。なお
同図（ｂ）のソリブルとは電縫管に吹き付ける冷却水で
あり、その水量によって水蒸気の量が変わるので温度計
測値が変わる。ただし第１図の例ではソリブルは考慮し
ていない。以上のように外乱因子の影響を把握し、これ
に基づいて前記ファジィルールが作成されている。
シップ関数を前件部とし、温度計測値の補正値について
与えたメンバシップ関数を後件部とするファジィルール
群を格納している。第２図は温度計測値と真値との関係
が外乱因子によって受ける影響を示した図である。なお
同図（ｂ）のソリブルとは電縫管に吹き付ける冷却水で
あり、その水量によって水蒸気の量が変わるので温度計
測値が変わる。ただし第１図の例ではソリブルは考慮し
ていない。以上のように外乱因子の影響を把握し、これ
に基づいて前記ファジィルールが作成されている。
関数格納部７は、各外乱因子毎に与えられたメンバシ
ップ関数と温度補正値Δθｗに与えられたメンバシップ
関数とを格納している。各メンバシップ関数を第３図
（ａ）〜（ｅ）に示し、各ファジィラベルの意味を以下
に示す。
ップ関数と温度補正値Δθｗに与えられたメンバシップ
関数とを格納している。各メンバシップ関数を第３図
（ａ）〜（ｅ）に示し、各ファジィラベルの意味を以下
に示す。
（１）Δθｗについて NB:Negative Big NS:Negative Small ZZ:Zero PS:Positeve Small PB:Positive Big （２）Vwについて VS:Very Slow SL:Slow MD:Medium FA:Fast VF:Very Fast （３）Twについて VI:Very Thin TN:Thin MD:Medium TK:Thick VK Very Thick （４）Rwについて DA:Dark SD:Sligtly Dark MD:Medium SL:Slightly Li
ght LI:Light （５）Fwについて ZZ:Zero SM:Small BG:big （６）Pwについて IS:Inside CN:Center OS:Outside （７）fwについて VL:Very Low SL:SIightIy Low MD:Medium SH:Slightly High VH:Very High また上記のファジィルールの一例を以下に示す。
ght LI:Light （５）Fwについて ZZ:Zero SM:Small BG:big （６）Pwについて IS:Inside CN:Center OS:Outside （７）fwについて VL:Very Low SL:SIightIy Low MD:Medium SH:Slightly High VH:Very High また上記のファジィルールの一例を以下に示す。
（１）Vwによるファジィルール IF Vw is VS THEN Δθｗ is PB IF Vw is SL THEN Δθｗ is PS IF Vw is MD THEN Δθｗ is ZZ IF Vw is FA THEN Δθｗ is NS IF Vw is VF THEN Δθｗ is NB （２）Twによるファジィルール IF Tw is VI THEN Δθｗ is NB IF Tw is TN THEN Δθｗ is NS IF Tw is MD THEN Δθｗ is ZE IF Tw is TK THEN Δθｗ is PS IF Tw is VK THEN Δθｗ is PB （３）Rwによるファジィルール IF Rw is DA THEN Δθｗ is PB IF Rw is SD THEN Δθｗ is PS IF Rw is MD THEN Δθｗ is ZE IF Rw is SL THEN Δθｗ is NS IF Rw is LI THEN Δθｗ is NB （４）Fwによるファジィルール IF Fw is ZE THEN Δθｗ is ZE IF Fw is SM THEN Δθｗ is PS IF Fw is BG THEN Δθｗ is PB （５）Pwによるファジィルール IF Pw is IN THEN Δθｗ is NS IF Pw is CN THEN Δθｗ is ZZ IF Pw is OS THEN Δθｗ is PS （６）fwによるファジィルール IF fw is VL THEN Δθｗ is NB IF fw is SL THEN Δθｗ is NS IF fw is MD THEN Δθｗ is ZE IF fw is SH THEN Δθｗ is PS IF fw is VH THEN Δθｗ is PB 次に上述実施例の作用について述べる。二色温度計の
計測値が所定間隔で図示しない演算部に取り込まれ、所
定点数の移動平均値θwaが求められる。一方ミル速度
Vw、板厚Tw等の上述した外乱因子の値が入力処理部５に
取り込まれ、ここで第３図に示すメンバシップ関数の横
軸に適合する値となるよう処理される。そしてファジィ
推論部８はルール格納部６内のファジィルールこの例で
は先述した（１）〜（５）に記述した合計26個のルール
を実行し、関数格納部７内のメンバシップ関数を用いて
温度補正値Δθｗを推定する。ファジィルールの実行に
ついては、例えば上記の26個の全ルールに対して最大最
小値法を適用することができる。こうして温度補正値Δ
θｗが推定されると、前記移動平均値θwaに加算されて
溶接温度の推定真値θｗとして入熱制御部10に与えら
れ、これに基づいてフィードバック的に電力が制御され
る。
計測値が所定間隔で図示しない演算部に取り込まれ、所
定点数の移動平均値θwaが求められる。一方ミル速度
Vw、板厚Tw等の上述した外乱因子の値が入力処理部５に
取り込まれ、ここで第３図に示すメンバシップ関数の横
軸に適合する値となるよう処理される。そしてファジィ
推論部８はルール格納部６内のファジィルールこの例で
は先述した（１）〜（５）に記述した合計26個のルール
を実行し、関数格納部７内のメンバシップ関数を用いて
温度補正値Δθｗを推定する。ファジィルールの実行に
ついては、例えば上記の26個の全ルールに対して最大最
小値法を適用することができる。こうして温度補正値Δ
θｗが推定されると、前記移動平均値θwaに加算されて
溶接温度の推定真値θｗとして入熱制御部10に与えら
れ、これに基づいてフィードバック的に電力が制御され
る。
以上において、実施例に示した因子のうち少なくとも
１つのみを外乱因子として温度補正値推定部４に取り込
んでファジィ推論を行うようにしてもよい。
１つのみを外乱因子として温度補正値推定部４に取り込
んでファジィ推論を行うようにしてもよい。
H.発明の効果 本発明は、色温度計の計測値を変化させる外乱因子に
ついてその大きさにより温度計測値と温度真値との関係
がどのように変わってくるのかを把握して、これに基づ
き予め、外乱因子の大きさと温度計測値の真値からのズ
レ分との関係を規定したファジィルールを作成し、この
ルールを適用して求めた温度補正値に例えば温度計測値
の移動平均値を加算してこれを溶接温度の推定真値とし
ている。従って本発明によれば、そのときの外乱に対応
して温度計測値が修正されるので溶接温度の真値を高い
信頼性で推定することができる。この結果制御安定性及
び再現性を確保でき、優秀な電縫管入熱制御を実現で
き、適正温度から外れて冷接や過熱によるペネトレータ
欠陥を起こすおそれがなくなる。このためパイプの継目
欠陥のチェックに要する労力が軽減され、また大幅な保
留まり向上が図れる。
ついてその大きさにより温度計測値と温度真値との関係
がどのように変わってくるのかを把握して、これに基づ
き予め、外乱因子の大きさと温度計測値の真値からのズ
レ分との関係を規定したファジィルールを作成し、この
ルールを適用して求めた温度補正値に例えば温度計測値
の移動平均値を加算してこれを溶接温度の推定真値とし
ている。従って本発明によれば、そのときの外乱に対応
して温度計測値が修正されるので溶接温度の真値を高い
信頼性で推定することができる。この結果制御安定性及
び再現性を確保でき、優秀な電縫管入熱制御を実現で
き、適正温度から外れて冷接や過熱によるペネトレータ
欠陥を起こすおそれがなくなる。このためパイプの継目
欠陥のチェックに要する労力が軽減され、また大幅な保
留まり向上が図れる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は外乱因
子に応じた温度計測値と真値との関係を示すグラフ、第
３図はメンバシップ関数を示すグラフ、第４図は電縫管
溶接の様子を示す斜視図、第５図は色温度計の計測点を
示す説明図である。 １……帯鋼板、３……圧接ロール、４……温度補正値推
定部、８……ファジィ推論部、９……加算部、10……入
熱制御部。
子に応じた温度計測値と真値との関係を示すグラフ、第
３図はメンバシップ関数を示すグラフ、第４図は電縫管
溶接の様子を示す斜視図、第５図は色温度計の計測点を
示す説明図である。 １……帯鋼板、３……圧接ロール、４……温度補正値推
定部、８……ファジィ推論部、９……加算部、10……入
熱制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 6/06
Claims (1)
- 【請求項１】電縫管の溶接温度を計測する色温度計と、 この色温度計の計測値を変化させる外乱因子について与
えらメンバシップ関数を前件部とし、前記計測値の補正
値について与えたメンバシップ関数を後件部とするファ
ジィルールを備え、前記外乱因子の値を前記ファジィル
ールに適用してファジィ推論を実行し、これにより前記
補正値を推定する温度補正値推定部と、 この温度補正値推定部で推定された補正値と色温度計に
よる計測結果とを加算し、溶接温度の推定真値として出
力する加算部とを有し、 この加算部よりの推定真値に基づいて入熱制御を行うこ
とを特徴とする電縫管の入熱制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13924890A JP2773391B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 電縫管の入熱制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13924890A JP2773391B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 電縫管の入熱制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433289A JPH0433289A (ja) | 1992-02-04 |
| JP2773391B2 true JP2773391B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=15240899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13924890A Expired - Lifetime JP2773391B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 電縫管の入熱制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773391B2 (ja) |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP13924890A patent/JP2773391B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0433289A (ja) | 1992-02-04 |
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