JP6156322B2 - Mandrel bar surface crack detection method and surface crack detection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、マンドレルミルで使用するマンドレルバーの表面に生じる割れ（以下、表面割れという）を、オンラインで検出する表面割れ検出方法および表面割れ検出装置に関するものである。 The present invention relates to a surface crack detection method and a surface crack detection apparatus for detecting on-line cracks (hereinafter referred to as surface cracks) generated on the surface of a mandrel bar used in a mandrel mill.
継目無鋼管（いわゆるシームレス鋼管）を製造するための一連の設備の一つにマンドレルミルがある。そのマンドレルミルにてマンドレルバーを循環使用するための搬送ライン（以下、循環搬送ラインという）の配置の一般的な例を図５に示す。マンドレルミル１の入側には、高温の管状素材2a（以下、素管という）がピアサー（図示せず）から送給されて来る。この素管2aは、中実の丸棒鋼（いわゆるビレット）を加熱炉（図示せず）で加熱し、さらにピアサーで穿孔したものである。 One of a series of facilities for producing seamless steel pipes (so-called seamless steel pipes) is a mandrel mill. FIG. 5 shows a general example of the arrangement of a conveyance line (hereinafter referred to as a circulation conveyance line) for circulating and using a mandrel bar in the mandrel mill. At the entrance side of the mandrel mill 1, a high-temperature tubular material 2 a (hereinafter referred to as “element tube”) is fed from a piercer (not shown). The raw tube 2a is obtained by heating a solid round steel bar (so-called billet) in a heating furnace (not shown) and further drilling with a piercer.
そして、マンドレルミル１の入側で素管2aにマンドレルバー３を挿入し、そのままマンドレルミル１にて圧延する。その結果、素管2aの外径と肉厚が絞られて、マンドレルバー３に沿って延伸した管体2bとして出側に排出される（矢印Ａ）。次に、マンドレルバー３を内装した管体2bをストッパー４に当接させ、さらに引抜き装置（図示せず）を用いてマンドレルバー３を管体2bから抜き出す（矢印Ｂ）。このようにして得た管体2bは、後工程（すなわち再加熱炉、レデューサー等）に送給される。 Then, the mandrel bar 3 is inserted into the raw tube 2 a on the entry side of the mandrel mill 1, and the mandrel mill 1 is rolled as it is. As a result, the outer diameter and thickness of the raw tube 2a are reduced, and the tube 2b extending along the mandrel bar 3 is discharged to the outlet side (arrow A). Next, the tube body 2b in which the mandrel bar 3 is housed is brought into contact with the stopper 4, and the mandrel bar 3 is pulled out from the tube body 2b using an extraction device (not shown) (arrow B). The tubular body 2b thus obtained is fed to a subsequent process (that is, a reheating furnace, a reducer, etc.).
一方、管体2bから抜き出されたマンドレルバー３は、潤滑剤塗布装置5aで表面に潤滑剤を塗布し、さらにクーリングタンク６に投入して冷却する（矢印Ｃ）。そして所定の時間が経過した後、マンドレルバー３をクーリングタンク６から排出し、潤滑剤塗布装置5bにて表面に潤滑剤を再び塗布して、素管2aにマンドレルバー３を挿入する（矢印Ｄ）。 On the other hand, the mandrel bar 3 extracted from the tube body 2b is coated with a lubricant on the surface by a lubricant coating device 5a, and is further charged into the cooling tank 6 to be cooled (arrow C). Then, after a predetermined time has elapsed, the mandrel bar 3 is discharged from the cooling tank 6, the lubricant is applied again to the surface by the lubricant applying device 5b, and the mandrel bar 3 is inserted into the base tube 2a (arrow D). ).
このようにしてマンドレルバー３は循環使用される。その循環搬送ラインを図５中に矢印Ａ〜Ｄで示す。 In this way, the mandrel bar 3 is recycled. The circulating conveyance line is indicated by arrows A to D in FIG.
マンドレルバー３は、高温の素管2aに挿入されることによって加熱され、クーリングタンク６に投入されることによって冷却される。したがってマンドレルバー３は、循環使用する間に加熱と冷却の熱サイクルが繰り返し加えられる。しかもマンドレルミル１による圧延で厳しい負荷が作用するので、マンドレルバー３には種々の表面割れ（たとえば円周方向の割れ、その割れを起点とするクラック等）が発生する。これらの表面割れが生じたマンドレルバー３を用いて素管2aを圧延すると、マンドレルバー３に沿って素管2aが延伸することによって、管体2bの内面にすり疵が発生する。 The mandrel bar 3 is heated by being inserted into the high-temperature raw tube 2 a and is cooled by being introduced into the cooling tank 6. Therefore, the mandrel bar 3 is repeatedly heated and cooled during circulation. In addition, since a severe load is applied during rolling by the mandrel mill 1, various surface cracks (for example, circumferential cracks, cracks originating from the cracks, etc.) occur in the mandrel bar 3. When the raw tube 2a is rolled using the mandrel bar 3 in which these surface cracks are generated, the raw tube 2a is stretched along the mandrel bar 3 so that a crack is generated on the inner surface of the tubular body 2b.
管体2bの内面のすり疵は、その後の工程（すなわち再加熱炉、レデューサー等）を経て製造した継目無鋼管にも残留する。すり疵は、継目無鋼管の品質に悪影響を及ぼす因子として、重要な検査項目となっているが、内面に存在するので、検出することが困難であるという問題がある。 The scraps on the inner surface of the pipe body 2b remain in the seamless steel pipe manufactured through the subsequent steps (ie, reheating furnace, reducer, etc.). As for the mortar, which is an important inspection item as a factor that adversely affects the quality of the seamless steel pipe, there is a problem that it is difficult to detect because it exists on the inner surface.
マンドレルミル１による圧延の負荷を軽減して、マンドレルバー３の表面割れを防止するために、潤滑剤塗布装置5aを用いてマンドレルバー３に潤滑剤を塗布（図５参照）しているが、マンドレルバー３の表面割れを十分に防止することは困難である。 In order to reduce the rolling load by the mandrel mill 1 and prevent the surface crack of the mandrel bar 3, a lubricant is applied to the mandrel bar 3 using the lubricant applying device 5a (see FIG. 5). It is difficult to sufficiently prevent the surface crack of the mandrel bar 3.
これに対して、管体2bの内面にすり疵を発生させる原因となる表面割れは、マンドレルバー３の外面に存在するので、比較的容易に検出できる。そこで、マンドレルバー３の表面割れを検出して、表面割れが発生したマンドレルバー３を補修（いわゆる手入れ）する、あるいは新品と交換することによって、管体2b内面のすり疵を防止しているが、そのマンドレルバー３表面の検査は、オペレーターの目視に頼っている。したがって、オペレーターの個人差や見逃し等の様々なリスクを抱えている。 On the other hand, since the surface crack that causes the generation of scum on the inner surface of the tube 2b exists on the outer surface of the mandrel bar 3, it can be detected relatively easily. Therefore, by detecting the surface crack of the mandrel bar 3 and repairing (so-called “care”) the mandrel bar 3 in which the surface crack has occurred, or replacing it with a new one, the internal surface of the tubular body 2b is prevented from being crushed. The inspection of the mandrel bar 3 surface relies on the operator's visual inspection. Therefore, there are various risks such as individual differences of operators and oversight.
そのようなリスクを回避するためには、オペレーターの目視検査に替えて、検査機器を導入する必要がある。たとえば、循環搬送ラインに渦流探傷装置を設置して、管体2bから抜き出したマンドレルバー３表面を探傷する試みがなされた。しかし、十分な探傷精度を確保するために、マンドレルバー３と渦流探傷装置の探触プローブとの距離を100mm以下（好ましくは30mm以下）に設定する必要があるので、搬送中のマンドレルバー３が探触プローブに接触して破壊するというトラブルが頻発した。そのため、渦流探傷によるマンドレルバー３の表面検査は実用化に至っていない。 In order to avoid such risks, it is necessary to introduce inspection equipment instead of visual inspection by the operator. For example, an eddy current flaw detector is installed in the circulation conveyance line, and an attempt has been made to flaw the surface of the mandrel bar 3 extracted from the tube 2b. However, in order to ensure sufficient flaw detection accuracy, it is necessary to set the distance between the mandrel bar 3 and the probe of the eddy current flaw detector to 100 mm or less (preferably 30 mm or less). There were frequent troubles that contacted and destroyed the probe. Therefore, the surface inspection of the mandrel bar 3 by eddy current flaw detection has not been put into practical use.
そこで、検査装置とマンドレルバーとの距離（以下、リフトオフという）を大きく設定することが可能な検査技術が種々検討されている。 Therefore, various inspection techniques capable of setting a large distance between the inspection apparatus and the mandrel bar (hereinafter referred to as lift-off) have been studied.
たとえば特許文献１には、距離測定手段としてレーザ距離計を、マンドレルバーの軸方向に複数台配置して、表面割れに起因する距離の変化を検出する技術が開示されている。この技術は、レーザ距離計を用いることによって、リフトオフを大きく設定することができる。しかし、非常に小さい表面割れ（数100μｍ程度）を検出するためには、リフトオフを30〜80mmの範囲に設定しなければならず、渦流探傷装置と同様に、マンドレルバーがレーザ距離計に接触して破壊するという問題がある。 For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a plurality of laser distance meters are arranged in the axial direction of a mandrel bar as distance measuring means to detect a change in distance due to surface cracks. This technique can set a large lift-off by using a laser distance meter. However, in order to detect very small surface cracks (about several hundreds of micrometers), the lift-off must be set in the range of 30 to 80 mm, and, like the eddy current flaw detector, the mandrel bar contacts the laser rangefinder. There is a problem of destruction.
レーザ距離計の他に、リフトオフを大きく設定して表面割れを検出する手段として、ストロボ光源とカメラを組み合わせた技術が検討されている。具体的には、図４に示すように、マンドレルバー３に対してストロボ光源７を傾けて設置して照明用ストロボ光９を照射する。照明用ストロボ光９がマンドレルバー３表面に照射される位置11（以下、照射点という）にマンドレルバー３の表面割れ12がない場合は、照明用ストロボ光９は照射点11の鉛直線の反対側に反射する。その反射光10aの進行方向と照射点11の鉛直線とのなす角度はβと等しくなる。 In addition to the laser distance meter, a technique combining a strobe light source and a camera is being studied as means for detecting a surface crack by setting a large lift-off. Specifically, as shown in FIG. 4, the strobe light source 7 is inclined with respect to the mandrel bar 3 and irradiated with the strobe light 9 for illumination. When there is no surface crack 12 of the mandrel bar 3 at a position 11 (hereinafter referred to as an irradiation point) where the lighting strobe light 9 is irradiated on the surface of the mandrel bar 3, the lighting strobe light 9 is opposite to the vertical line of the irradiation point 11. Reflect to the side. The angle formed between the traveling direction of the reflected light 10a and the vertical line of the irradiation point 11 is equal to β.
照射点11に表面割れ12がある場合は、照明用ストロボ光９は反射光10b（以下、反射ストロボ光という）として反射する。その反射ストロボ光10bをカメラ８で受光して画像を撮影する。したがって、照射点11の鉛直線の同じ側にストロボ光源７とカメラ８を設置する。なお、上記した反射光10aと区別するために、表面割れによる反射光10bを反射ストロボ光と記す。 When there is a surface crack 12 at the irradiation point 11, the illumination strobe light 9 is reflected as reflected light 10b (hereinafter referred to as reflected strobe light). The reflected strobe light 10b is received by the camera 8 to take an image. Therefore, the strobe light source 7 and the camera 8 are installed on the same side of the vertical line of the irradiation point 11. In order to distinguish from the reflected light 10a described above, the reflected light 10b caused by the surface crack is referred to as reflected strobe light.
このようにして、マンドレルバー３とストロボ光源７との距離、およびマンドレルバー３とカメラ８との距離を、いずれも大きく設定して表面割れを検出することが可能となる。 In this way, it is possible to detect surface cracks by setting both the distance between the mandrel bar 3 and the strobe light source 7 and the distance between the mandrel bar 3 and the camera 8 large.
しかし特許文献１に開示された技術においては、照射点11にマンドレルバー３が存在しない場合には循環搬送ラインのローラによる反射、あるいは照射点11にマンドレルバー３が存在する場合であっても周辺機器による反射を撮像した画像から誤検出するという問題がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when the mandrel bar 3 does not exist at the irradiation point 11, reflection by the roller of the circulating conveyance line or even when the mandrel bar 3 exists at the irradiation point 11 There is a problem of erroneous detection from an image obtained by imaging reflection by the device.
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、マンドレルミルで使用するマンドレルバーの表面割れを、誤検出することなく精度良く循環搬送ライン上で検出する表面割れ検出方法および表面割れ検出装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a surface crack detection method and a surface crack detection device that solves the problems of the prior art and accurately detects surface cracks of a mandrel bar used in a mandrel mill on a circulating conveyance line without erroneous detection. The purpose is to provide.
本発明者は、ストロボ光源とカメラとを組み合わせて、マンドレルバーの表面割れを検出するにあたって、誤検出を防止して検出精度を高める技術について検討した。そして、照明用ストロボ光の照射点におけるマンドレルバーの有無、およびマンドレルバーの直径を検知して、その範囲の画像を解析することによって、表面割れの誤検出を防止できるという知見を得た。 The present inventor examined a technique for preventing detection errors and improving detection accuracy when detecting a surface crack of a mandrel bar by combining a strobe light source and a camera. And the knowledge that the detection of a surface crack could be prevented by detecting the presence or absence of a mandrel bar at the irradiation point of the strobe light for illumination and the diameter of the mandrel bar and analyzing the image of the range was obtained.
そこで、マンドレルバーの有無とマンドレルバーの直径を検知する技術について詳細に研究し、直線状に照射されるレーザ光（以下、スリットレーザ光という）に着目した。スリットレーザ光をマンドレルバーの進行方向（すなわち軸方向）に対して垂直をなすように照射して、その反射光（以下、反射レーザ光という）をカメラで受光すれば、その画像において、反射レーザ光は湾曲した曲線となる。その円弧状の形状からマンドレルバーの直径を検知することができる。そして、反射レーザ光を受光しなければ、マンドレルバーは存在しないことを検知できる。 Therefore, we studied in detail the technology for detecting the presence or absence of the mandrel bar and the diameter of the mandrel bar, and focused on the laser beam (hereinafter referred to as slit laser beam) irradiated in a straight line. When the slit laser light is irradiated so as to be perpendicular to the traveling direction (that is, the axial direction) of the mandrel bar and the reflected light (hereinafter referred to as reflected laser light) is received by the camera, the reflected laser is reflected in the image. The light becomes a curved curve. The diameter of the mandrel bar can be detected from the arc shape. If no reflected laser light is received, it can be detected that no mandrel bar exists.
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on such knowledge.
すなわち本発明は、シームレス鋼管製造用のマンドレルミルで循環使用するマンドレルバーの表面を検査して表面割れを検出する表面割れ検出方法において、マンドレルミルにて圧延された管体からマンドレルバーを引き抜いた後、循環搬送ライン上を搬送中のマンドレルバーにストロボ光源から照明用ストロボ光を複数回照射し、照明用ストロボ光が表面割れで反射した反射ストロボ光をカメラで受光するとともに、カメラの視野内にスリットレーザ光源から線状のスリットレーザ光をマンドレルバーの進行方向に対して垂直をなすように照射し、スリットレーザ光がマンドレルバーの表面で反射した反射レーザ光をカメラで受光して画像を撮像して、その画像を画像処理装置に伝送し画像解析を行ない、画像における反射レーザ光の画像解析によってマンドレルバーの直径を算出し、次いで直径の範囲内の反射ストロボ光の画像解析によって表面割れの有無を判定するマンドレルバーの表面割れ検出方法である。 That is, the present invention is a surface crack detection method for detecting a surface crack by inspecting the surface of a mandrel bar that is circulated and used in a mandrel mill for seamless steel pipe production. After that, the strobe light source irradiates the mandrel bar that is being transported on the circulation transport line multiple times from the strobe light source, and the reflected strobe light reflected by the surface cracks is received by the camera and within the camera's field of view. The slit laser light source is irradiated with a linear slit laser beam perpendicular to the advancing direction of the mandrel bar, and the reflected laser beam reflected by the mandrel bar surface is received by the camera to capture an image. Take an image, transmit the image to the image processing device, perform image analysis, and image of reflected laser light in the image Calculating the diameter of the mandrel bar by analysis, then a surface crack detection method of determining a mandrel bar the presence or absence of surface cracks by image analysis of the reflected strobe light in the range of diameters.
本発明の検出方法においては、マンドレルバーがカメラの視野内にあるときに、カメラが反射レーザ光を受光する一方で、マンドレルバーがカメラの視野内にないときには、循環搬送ラインの関連設備で反射したレーザ光をカメラが受光しない位置にカメラとスリットレーザ光源を配置することが好ましい。また、照明用ストロボ光の進行方向と鉛直方向とのなす角βが25〜50°の範囲内となるようにストロボ光源を設置し、カメラの光軸と鉛直方向とのなす角αが35〜45°の範囲内となるようにカメラを設置することが好ましい。さらに、画像処理装置が反射ストロボ光の画像を解析して、マンドレルバーの進行方向の長さＬ1（mm）とマンドレルバーの直径方向の長さＬ2（mm）とを算出し、Ｌ2／Ｌ1≧４となる画像を表面割れと判定することが好ましい。 In the detection method of the present invention, when the mandrel bar is in the field of view of the camera, the camera receives the reflected laser beam, but when the mandrel bar is not in the field of view of the camera, It is preferable to arrange the camera and the slit laser light source at a position where the camera does not receive the laser beam. In addition, the strobe light source is installed so that the angle β between the traveling direction of the strobe light for illumination and the vertical direction is within a range of 25 to 50 °, and the angle α between the optical axis of the camera and the vertical direction is 35 to 35 °. It is preferable to install the camera so as to be within a range of 45 °. Further, the image processing apparatus analyzes the image of the reflected strobe light, calculates the length L 1 (mm) in the traveling direction of the mandrel bar and the length L 2 (mm) in the diameter direction of the mandrel bar, and calculates L 2 It is preferable to determine an image satisfying / L 1 ≧ 4 as a surface crack.
また本発明は、シームレス鋼管製造用のマンドレルミルで循環使用するマンドレルバーの表面を検査して表面割れを検出する表面割れ検出装置であって、前記マンドレルミルにて圧延された管体から前記マンドレルバーを引き抜いた後、循環搬送ライン上を搬送中の前記マンドレルバーに照明用ストロボ光を複数回照射するストロボ光源と、線状のスリットレーザ光をマンドレルバーの進行方向に対して垂直をなすように照射するスリットレーザ光源と、照明用ストロボ光が表面割れで反射した反射ストロボ光とともにスリットレーザ光がマンドレルバーの表面で反射した反射レーザ光を受光して画像を撮像するカメラと、その画像の画像解析によって表面割れを検出する画像処理装置と、カメラから画像を画像処理装置に伝送する通信手段と、を有するマンドレルバーの表面割れ検出装置である。 The present invention also provides a surface crack detection device for detecting surface cracks by inspecting the surface of a mandrel bar that is circulated and used in a mandrel mill for seamless steel pipe production, wherein the mandrel is formed from a tube rolled by the mandrel mill. After pulling out the bar, strobe light source that irradiates the mandrel bar that is being transported on the circulating transport line with the strobe light for illumination multiple times, and the linear slit laser light to be perpendicular to the traveling direction of the mandrel bar A slit laser light source for irradiating light, a reflected strobe light reflected by the surface crack of the illumination strobe light and a reflected laser light reflected by the surface of the mandrel bar, and a camera for capturing the image, Image processing apparatus for detecting surface cracks by image analysis, and communication means for transmitting an image from the camera to the image processing apparatus A surface crack detection device of a mandrel bar having.
本発明の検出装置においては、表面割れが検出されたマンドレルバーを、循環搬送ラインから排出するための自動制御を行なう演算装置を有することが好ましい。 In the detection apparatus of the present invention, it is preferable to have an arithmetic unit that performs automatic control for discharging the mandrel bar in which the surface crack is detected from the circulation conveyance line.
本発明によれば、照明用ストロボ光をマンドレルバーに照射しながらカメラで画像を撮像すると同時に、スリットレーザ光をカメラの視野内に照射し、反射レーザ光の画像からマンドレルバーの有無のみならず直径を検知し、その直径の範囲内の反射ストロボ光を解析することによって、マンドレルバーが存在しない個所（すなわち循環搬送ラインの関連設備、たとえばローラやその駆動用の周辺機器等）からの反射光を表面割れと誤検出するのを防止することができる。その結果、循環搬送ライン上を走行中のマンドレルバーの表面割れを精度良く検出することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, an image is picked up by a camera while irradiating a strobe light for illumination on a mandrel bar, and at the same time, a slit laser beam is irradiated into the field of view of the camera, and not only the presence or absence of a mandrel bar from the reflected laser beam image. By detecting the diameter and analyzing the reflected strobe light within the range of the diameter, the reflected light from the place where the mandrel bar does not exist (that is, related equipment of the circulating transfer line, such as rollers and peripheral equipment for driving the same) Can be prevented from being erroneously detected as surface cracks. As a result, it becomes possible to detect the surface cracks of the mandrel bar traveling on the circulating conveyance line with high accuracy, and there is a remarkable industrial effect.
図１は、マンドレルバーの循環搬送ラインに本発明を適用する例を示す配置図である。本発明では、ストロボ光源、スリットレーザ光源、カメラを設置する場所は特に限定しないが、図１に示すように、管体2bからマンドレルバー３を抜き出すためのストッパー４と、マンドレルバー３に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布装置5aとの間にストロボ光源７、スリットレーザ光源15とカメラ８を１台ずつ設置するのが好ましい。 FIG. 1 is a layout view showing an example in which the present invention is applied to a circulating conveyance line of a mandrel bar. In the present invention, the place where the strobe light source, the slit laser light source, and the camera are installed is not particularly limited. As shown in FIG. 1, the stopper 4 for extracting the mandrel bar 3 from the tube 2b, and the lubricant on the mandrel bar 3 are used. It is preferable to install one strobe light source 7, one slit laser light source 15 and one camera 8 between the lubricant application device 5a for applying the liquid.
マンドレルバー３を素管2aに挿入するときには、マンドレルバー３の表面に潤滑剤が塗布されているが、高温の素管2aをマンドレルミル１で圧延し、さらに管体2bからマンドレルバー３を抜き出すことによって、マンドレルバー３表面の潤滑剤は消失している。したがって、ストッパー４と潤滑剤塗布装置5aとの間にストロボ光源７、スリットレーザ光源15とカメラ８を設置すれば、マンドレルバー３の表面欠陥を精度良く検出できる。そのストロボ光源７、スリットレーザ光源15、カメラ８、およびマンドレルバー３の配置の例を図２に詳しく示す。 When the mandrel bar 3 is inserted into the base tube 2a, a lubricant is applied to the surface of the mandrel bar 3, but the high temperature base tube 2a is rolled by the mandrel mill 1 and the mandrel bar 3 is extracted from the tube 2b. As a result, the lubricant on the surface of the mandrel bar 3 has disappeared. Therefore, if the strobe light source 7, the slit laser light source 15, and the camera 8 are installed between the stopper 4 and the lubricant application device 5a, the surface defect of the mandrel bar 3 can be detected with high accuracy. An example of the arrangement of the strobe light source 7, the slit laser light source 15, the camera 8, and the mandrel bar 3 is shown in detail in FIG.
図２に示すように、マンドレルバー３に対してストロボ光源７を傾けて設置して照明用ストロボ光９を照射する。照明用ストロボ光９がマンドレルバー３表面に照射される照射点11の鉛直線と照明用ストロボ光９の進行方向とのなす角度β（°）は、表面割れの検出精度を高める観点から、25〜50°の範囲内が好ましい。 As shown in FIG. 2, the strobe light source 7 is inclined with respect to the mandrel bar 3 to irradiate the illumination strobe light 9. The angle β (°) formed between the vertical line of the irradiation point 11 where the illumination strobe light 9 is irradiated onto the surface of the mandrel bar 3 and the traveling direction of the illumination strobe light 9 is 25 from the viewpoint of improving the surface crack detection accuracy. A range of ˜50 ° is preferable.
ストロボ光源７が照明用ストロボ光９を発光する周波数は２〜100Hz、露光時間は10〜100μsecの範囲内とすることによって、表面割れ12の検出精度を高めることができる。 By setting the frequency at which the strobe light source 7 emits the strobe light 9 for illumination within the range of 2 to 100 Hz and the exposure time within the range of 10 to 100 μsec, the detection accuracy of the surface crack 12 can be improved.
照射点11に表面割れ12がない場合は、照明用ストロボ光９はマンドレルバー３の表面で反射する。その反射光10aは、照射点11の鉛直線の反対側に反射する。反射光10aの進行方向と照射点11の鉛直線とのなす角度はβと等しくなる。 When there is no surface crack 12 at the irradiation point 11, the illumination strobe light 9 is reflected by the surface of the mandrel bar 3. The reflected light 10a is reflected to the opposite side of the vertical line of the irradiation point 11. The angle formed by the traveling direction of the reflected light 10a and the vertical line of the irradiation point 11 is equal to β.
照射点11に表面割れ12がある場合は、照明用ストロボ光９は反射ストロボ光10bとして反射する。その反射ストロボ光10bをカメラ８で受光して画像を撮影する。したがって、照射点11の鉛直線の同じ側にストロボ光源７とカメラ８を設置する。なお、照射点11の鉛直線と反射ストロボ光10bの進行方向とのなす角度をα（°）とする。つまり、カメラ８の光軸と照射点11の鉛直線とのなす角がαとなる。 When there is a surface crack 12 at the irradiation point 11, the illumination strobe light 9 is reflected as reflected strobe light 10b. The reflected strobe light 10b is received by the camera 8 to take an image. Therefore, the strobe light source 7 and the camera 8 are installed on the same side of the vertical line of the irradiation point 11. Note that the angle between the vertical line of the irradiation point 11 and the traveling direction of the reflected strobe light 10b is α (°). That is, the angle formed by the optical axis of the camera 8 and the vertical line of the irradiation point 11 is α.
角度βを上記の範囲に設定して照明用ストロボ光９を照射すると、表面割れ12による反射ストロボ光10bは、αが35〜45°で反射する。したがってカメラ８は、αが35〜45°の範囲内で反射ストロボ光10bを受光するように設置することが好ましい。 When the illumination strobe light 9 is irradiated with the angle β set in the above range, the reflected strobe light 10b due to the surface crack 12 is reflected at an angle of 35 to 45 °. Therefore, it is preferable that the camera 8 be installed so as to receive the reflected strobe light 10b within a range of α of 35 to 45 °.
カメラ８は、同期機構を備えており、照明用ストロボ光９が発光するタイミングに合わせて画像を撮像する。 The camera 8 includes a synchronization mechanism and captures an image in accordance with the timing at which the illumination strobe light 9 is emitted.
さらに、照射点11の鉛直線の反対側にスリットレーザ光源15を設置して、カメラ８の視野内にスリットレーザ光16を照射する。そして、マンドレルバー３の表面で反射した反射レーザ光17をカメラ８が受光する。 Further, a slit laser light source 15 is installed on the side opposite to the vertical line of the irradiation point 11 to irradiate the slit laser light 16 in the field of view of the camera 8. The camera 8 receives the reflected laser light 17 reflected from the surface of the mandrel bar 3.
このようにして撮像した画像は、カメラ８から画像処理装置（図示せず）に通信手段を介して伝送される。その画像の例を図３に示す。なお、画像には反射ストロボ光10bも撮像されるが、図３では反射ストロボ光の図示を省略し、反射レーザ光17の画像のみを模式的に示す。 The image thus captured is transmitted from the camera 8 to an image processing apparatus (not shown) via a communication unit. An example of the image is shown in FIG. Although the reflected strobe light 10b is also captured in the image, the illustration of the reflected strobe light is omitted in FIG. 3, and only the image of the reflected laser light 17 is schematically shown.
図３に示すように、反射レーザ光17は円弧状の形状を呈して撮像されており、画像解析によってマンドレルバー３の直径を算出できる。反射レーザ光17の画像解析の手法は特に限定しないが、たとえば、適切な閾値を設定して２値化を行ない、拡張、収縮、フィルタ処理等でノイズを除去した後、ラベリングを行ない、最大幅を求めることによって、マンドレルバー３の直径が得られる。 As shown in FIG. 3, the reflected laser beam 17 is imaged in an arc shape, and the diameter of the mandrel bar 3 can be calculated by image analysis. The method of image analysis of the reflected laser beam 17 is not particularly limited. For example, binarization is performed by setting an appropriate threshold value, and noise is removed by expansion, contraction, filter processing, etc., and labeling is performed. Is obtained, the diameter of the mandrel bar 3 is obtained.
スリットレーザ光16の幅（短径）は、0.1〜２mmの範囲内とすることによって、表面割れ12の検出精度を高めることができる。スリットレーザ光16の長さ（長径）は、マンドレルバー３の直径よりも長くすれば良く、特に限定しない。 The detection accuracy of the surface crack 12 can be increased by setting the width (minor axis) of the slit laser beam 16 within the range of 0.1 to 2 mm. The length (major axis) of the slit laser beam 16 may be longer than the diameter of the mandrel bar 3, and is not particularly limited.
照射点11にマンドレルバー３が存在しない場合は、スリットレーザ光16は循環搬送ラインのローラや周辺機器から反射するが、その反射光がカメラ８に受光されないように、スリットレーザ光源15とカメラ８の位置およびスリットレーザ光16の角度を調整する。したがってカメラ８の画像に反射レーザ光17が撮像されていない時は、マンドレルバー３が存在しないことを意味する。このようにしてマンドレルバー３の有無を検知できる。 When the mandrel bar 3 does not exist at the irradiation point 11, the slit laser light 16 is reflected from the rollers and peripheral devices of the circulating conveyance line, but the slit laser light source 15 and the camera 8 are prevented from receiving the reflected light by the camera 8. And the angle of the slit laser beam 16 are adjusted. Therefore, when the reflected laser beam 17 is not captured in the image of the camera 8, it means that the mandrel bar 3 does not exist. In this way, the presence or absence of the mandrel bar 3 can be detected.
なお、カメラ８はマンドレルバー３を斜め上から撮像しているので、カメラ８の視野内のマンドレルバー３は上側が細く、下側が太くなる。この見掛けの形状は、カメラ８とマンドレルバー３の配置から幾何学的に算出（いわゆる斜影変換）できるので、図３に示すように平行な２直線に変換できる。 Since the camera 8 images the mandrel bar 3 obliquely from above, the mandrel bar 3 in the field of view of the camera 8 is thin on the upper side and thick on the lower side. This apparent shape can be geometrically calculated from the arrangement of the camera 8 and the mandrel bar 3 (so-called oblique transformation), so that it can be converted into two parallel straight lines as shown in FIG.
その２直線の間の反射ストロボ光10bが表面割れ12による照明用ストロボ光９の反射であるから、循環搬送ラインのローラや周辺機器による反射と明確に区別できる。このようにして図３に示す２直線の間の反射ストロボ光の画像解析を行なうことによって、マンドレルバー３の表面割れ12の検出精度を向上することが可能となる。 The reflected strobe light 10b between the two straight lines is the reflection of the strobe light 9 for illumination caused by the surface crack 12, so that it can be clearly distinguished from the reflection by the rollers of the circulating conveyance line and peripheral devices. Thus, by performing image analysis of the reflected strobe light between the two straight lines shown in FIG. 3, it is possible to improve the detection accuracy of the surface crack 12 of the mandrel bar 3.
反射ストロボ光10bの画像も湾曲した線状に撮像される。反射ストロボ光10bの画像解析の手法は特に限定しないが、たとえば、適切な閾値を設定して２値化を行ない、拡張、収縮、フィルタ処理等でノイズを除去した後、ラベリングを行なうことによって、表面割れ12の形状を検出できる。そして、循環使用しているマンドレルバー３のうち、新品と交換するもの、あるいは手入れするものを識別するために、マンドレルバー３の進行方向（すなわち軸方向）の長さＬ1（mm）と直径方向の長さＬ2（mm）がＬ2／Ｌ1≧４を満足する画像を表面割れと判定することが好ましい。 The image of the reflected strobe light 10b is also captured in a curved line. The method of image analysis of the reflected strobe light 10b is not particularly limited. For example, by performing binarization by setting an appropriate threshold, removing noise by expansion, contraction, filtering, etc., and then performing labeling, The shape of the surface crack 12 can be detected. Then, in order to identify the mandrel bar 3 that is used in circulation and that is to be replaced with a new one, or the one to be maintained, the length L 1 (mm) and the diameter of the mandrel bar 3 in the traveling direction (that is, the axial direction) It is preferable to determine an image satisfying L 2 / L 1 ≧ 4 in the direction length L 2 (mm) as a surface crack.
その画像解析において反射レーザ光17を表面割れとして誤検出しないように、スリットレーザ光16は、カメラ８の視野内において、照明用ストロボ光９の照射点11と異なる位置に照射することが好ましい。そして、上記の通り、照射点11の鉛直線の反対側にスリットレーザ光源15を設置することによって、表面割れ12に照射されたスリットレーザ光16をカメラ８の反対側に反射させる。つまり、表面割れ12で反射したスリットレーザ光16は、カメラ８で撮像されないので、このようにスリットレーザ光源15を設置することによって、表面割れ12の検出精度の向上の効果を高めることができる。 In order to prevent erroneous detection of the reflected laser beam 17 as a surface crack in the image analysis, the slit laser beam 16 is preferably irradiated at a position different from the irradiation point 11 of the illumination strobe light 9 within the field of view of the camera 8. Then, as described above, by installing the slit laser light source 15 on the opposite side of the vertical line of the irradiation point 11, the slit laser light 16 irradiated on the surface crack 12 is reflected on the opposite side of the camera 8. That is, since the slit laser light 16 reflected by the surface crack 12 is not imaged by the camera 8, the effect of improving the detection accuracy of the surface crack 12 can be enhanced by installing the slit laser light source 15 in this way.
表面欠陥が検出されたマンドレルバー３は、循環搬送ラインから排出して、搬出スキッド13からクレーン等で保管場所へ搬送する（図１参照）。そして、新品のマンドレルバーを搬入スキッド14から循環搬送ラインに取り入れる。これらの操作は、オペレーターが行なうことが可能である。また、コンピユーター制御によって、オペレーターが介入することなく、自動運転することも可能である。 The mandrel bar 3 in which the surface defect is detected is discharged from the circulation transfer line and transferred from the carry-out skid 13 to a storage place by a crane or the like (see FIG. 1). Then, a new mandrel bar is taken from the carry-in skid 14 into the circulation conveyance line. These operations can be performed by an operator. In addition, it is possible to automatically drive without computer intervention by computer control.
図６(a)は、表面割れ12が３ケ所に存在するマンドレルバー３をカメラ８の位置から見た斜視図である。表面割れはそれぞれ12a、12b、12cとする。このマンドレルバー３に対して、ストロボ光源７、スリットレーザ光源15、カメラ８を図２に示すように配置し、表面割れ12a〜12cを撮像した。なお、ストロボ光源７の周波数を10Hz、露光時間を100μsecとし、角度αは40°、角度βは50°に設定した。 FIG. 6A is a perspective view of the mandrel bar 3 having surface cracks 12 at three positions as viewed from the position of the camera 8. The surface cracks are 12a, 12b, and 12c, respectively. A strobe light source 7, a slit laser light source 15, and a camera 8 are arranged on the mandrel bar 3 as shown in FIG. 2, and surface cracks 12a to 12c are imaged. The frequency of the strobe light source 7 was 10 Hz, the exposure time was 100 μsec, the angle α was set to 40 °, and the angle β was set to 50 °.
そのカメラ８で撮像した画像に適切な閾値を設定して２値化した画像を図６(b)に示す。図６(b)では、単点のノイズが認められる。 FIG. 6B shows an image obtained by setting an appropriate threshold value to an image captured by the camera 8 and binarizing the image. In FIG. 6B, single point noise is observed.
図６(b)の画像に膨張−収縮処理、収縮−膨張処理を施して、ノイズを除去し、孤立点を連結した後、マンドレルバー３の軸方向の長さＬ1（mm）と直径方向の長さＬ2（mm）がＬ2／Ｌ1≧４を満足するものを示した画像が図６(c)である。 6B is subjected to expansion-contraction processing and contraction-expansion processing to remove noise and connect isolated points, and then the axial length L 1 (mm) and diameter direction of the mandrel bar 3 An image showing that the length L 2 (mm) of L 2 / L 1 ≧ 4 is shown in FIG.
図６(c)に示す通り、表面割れを誤検出することなく、精度良く検出できた。 As shown in FIG. 6 (c), surface cracks could be detected with high accuracy without erroneous detection.
１ マンドレルミル
2a 素管
2b 管体
３ マンドレルバー
４ ストッパー
5a 潤滑剤塗布装置
5b 潤滑剤塗布装置
６ クーリングタンク
７ ストロボ光源
８ カメラ
９ 照明用ストロボ光
10a 反射光
10b 反射ストロボ光
11 照射点
12 表面割れ
13 搬出スキッド
14 搬入スキッド
15 スリットレーザ光源
16 スリットレーザ光
17 反射レーザ光
1 Mandrel mill
2a tube
2b Tube 3 Mandrel bar 4 Stopper
5a Lubricant application equipment
5b Lubricant coating device 6 Cooling tank 7 Strobe light source 8 Camera 9 Strobe light for illumination
10a Reflected light
10b Reflected strobe light
11 Irradiation point
12 Surface crack
13 Unload skid
14 Loading skid
15 Slit laser light source
16 Slit laser beam
17 Reflected laser light
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