JP7119561B2 - MONITORING METHOD, MONITORING SYSTEM AND MONITORING PROGRAM FOR ERW WELDING - Google Patents

MONITORING METHOD, MONITORING SYSTEM AND MONITORING PROGRAM FOR ERW WELDING Download PDF

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本発明は、電縫溶接(すなわちElectric Resistance Welding、以下、ERWと称する)において、溶接部品質を管理する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for managing welded portion quality in electric resistance welding (hereinafter referred to as ERW).

ERWの技術を用いて製造された鋼管は電縫鋼管と呼ばれる。電縫鋼管は、例えば、石油又は天然ガス用ラインパイプ、油井管の他、原子力発電設備、地熱発電設備、化学プラント、各種機械の配管、及び一般配管に使用されている。電縫鋼管を製造する場合には、帯状の鋼板、例えば、熱延鋼帯を管状に成形する。その際、鋼板の周方向の両端すなわち互いに対向する端面を、径方向から見てV字状になるよう突き合わせる。互いに突き合わされるこれらの両端が衝合(接触)する部分に高周波電流を流すことよって、衝合部を加熱、溶融させて、溶接シームを形成する。 Steel pipes manufactured using ERW technology are called electric resistance welded steel pipes. Electric resistance welded steel pipes are used, for example, for oil or natural gas line pipes, oil well pipes, nuclear power generation facilities, geothermal power generation facilities, chemical plants, piping for various machines, and general piping. When manufacturing an electric resistance welded steel pipe, a strip-shaped steel plate, for example, a hot-rolled steel strip is formed into a tubular shape. At that time, both ends of the steel plate in the circumferential direction, ie, the end surfaces facing each other, are butted against each other so as to form a V shape when viewed from the radial direction. A high frequency current is passed through the abutment (contact) of these abutting ends to heat and melt the abutment to form a weld seam.

ERWでは、溶接欠陥を抑えるために、入熱量(すなわち入力電力)及び溶接速度等を適正な範囲に制御することが求められる。例えば、入熱が不足していたり、溶接速度が速かったりする場合には未溶接部が発生することがある。一方、入熱が過剰であったり、溶接速度が遅かったりする場合には、多量の酸化物が溶接部に残存することがある。 In ERW, in order to suppress welding defects, it is required to control heat input (that is, input power), welding speed, etc. within appropriate ranges. For example, when the heat input is insufficient or the welding speed is high, unwelded portions may occur. On the other hand, if the heat input is excessive or the welding speed is slow, a large amount of oxide may remain in the weld.

一般に、電縫溶接における溶接の状態は、第1種溶接状態と、第2種溶接状態と、第3種溶接状態とに大別される。第1種溶接状態では、鋼板の端面が最初に接触する溶接点の位置変動が非常に小さい。この溶接点の位置変動は、第2種溶接状態、及び第3種溶接状態の順に大きくなる。第2種溶接状態では、衝合部に溶融スリットが発生する。また、溶接速度及び入熱量がある条件を満たす場合に、2段収束を伴う2段収束型第2種溶接状態が出現する。なお、溶接状態は、溶接現象と称されることもある。そのため、第1種溶接状態は第1溶接現象と、第2種溶接状態は第2種溶接現象と、第3種溶接状態は第3種溶接現象と、2段収束型第2種溶接状態は2段収束型第2種溶接現象と称されることもある。 In general, the state of welding in electric resistance welding is roughly classified into a first-class welding state, a second-class welding state, and a third-class welding state. In the first-class welding state, the positional variation of the welding point where the end faces of the steel plates first come into contact is very small. This positional variation of the welding point increases in the order of the second-class welding state and the third-class welding state. In the second-class welding state, molten slits are generated at the abutting portion. In addition, when certain conditions of welding speed and heat input are satisfied, a two-step convergence type second-class welding state with two-step convergence appears. Note that the welding state is sometimes referred to as a welding phenomenon. Therefore, the first-class welding state is the first welding phenomenon, the second-class welding state is the second-class welding phenomenon, the third-class welding state is the third-class welding phenomenon, and the two-stage convergence type second-class welding state is This phenomenon is sometimes referred to as a two-stage convergence Type 2 welding phenomenon.

2段収束型第2種溶接状態では、径方向から見てV字状に収束する鋼板の両端の延長線が交わる点(幾何学的V収束点:V0点)では鋼板の両端(エッジ)が接触しない。鋼板の端面が最初に接触するV収束点(V1点)は、V0点より造管方向の下流側になる。すなわち、鋼板の両端(エッジ)は、径方向から見て2段のテーパー状になる。なお、V収束点(V1点)は、V字状に収束する金属板の周方向の端部が物理的に衝合(接触)する点である。溶接点(W点)は、溶融スリットの終端点すなわち、溶融スリットの造管方向の下流の端である。 In the two-stage convergence type type 2 welding state, at the point where extension lines of both ends of the steel plate converging in a V shape when viewed from the radial direction intersect (geometric V convergence point: V0 point), both ends (edges) of the steel plate no contact. The V convergence point (V1 point) where the end faces of the steel plate first come into contact is downstream of the V0 point in the tube-making direction. That is, both ends (edges) of the steel plate are tapered in two stages when viewed from the radial direction. The V convergence point (V1 point) is the point where the ends of the metal plates converging in the V shape in the circumferential direction physically collide (contact). The welding point (W point) is the terminal point of the fusion slit, that is, the downstream end of the fusion slit in the tube-making direction.

図1は、各種溶接状態と、溶接速度及び入力電力との関係を概念的に示す図である。図1において、領域2001が第1種溶接状態に対応する領域であり、領域2002が第2種溶接状態に対応する領域であり、領域2003が第3種溶接状態に対応する領域であり、領域2004が2段収束型第2種溶接状態に対応する領域である。また、Vmは2段収束型第2種溶接状態が現れる臨界溶接速度であり、Tmは鋼板の融点である。Tは、V0点における鋼板の両端(エッジ)の温度である。T=Tmの線より上の領域では、V0点で鋼板の両端が板厚全体にわたって溶融する。 FIG. 1 is a diagram conceptually showing the relationship between various welding states, welding speed, and input power. In FIG. 1, a region 2001 corresponds to the first-class welding state, a region 2002 corresponds to the second-class welding state, and a region 2003 corresponds to the third-class welding state. A region 2004 corresponds to a two-stage convergence type second welding state. In addition, Vm is the critical welding speed at which a two-stage convergence type 2 welding state appears, and Tm is the melting point of the steel plate. T is the temperature of both ends (edges) of the steel plate at the V0 point. In the region above the T=Tm line, both ends of the steel sheet melt over the entire thickness at point V0.

溶接速度が臨界溶接速度Vm未満の場合であって、入力電力が低い場合には、溶接の状態は第1種溶接状態(領域2001)となる。溶接速度が臨界溶接速度Vm未満であっても、入力電力を増加させると、溶接の状態は第2種溶接状態(領域2002)となり、更に入力電力を増加させると第3種溶接状態(領域2003)に移行する。一方、溶接速度が臨界溶接速度Vm以上の場合、溶接の状態は、入力電力の増加と共に、第1種溶接状態(領域2001)から第2種溶接状態(領域2002)に移行し、更に入力電力を増加させると、2段収束型第2種溶接状態(領域2004)となる。 When the welding speed is less than the critical welding speed Vm and the input power is low, the welding state is the first-class welding state (area 2001). Even if the welding speed is less than the critical welding speed Vm, if the input power is increased, the welding state will be in the second-class welding state (region 2002), and if the input power is further increased, it will be in the third-class welding state (region 2003). ). On the other hand, when the welding speed is equal to or higher than the critical welding speed Vm, the welding state shifts from the first-class welding state (region 2001) to the second-class welding state (region 2002) as the input power increases. is increased, a two-stage convergence type second-class welding state (area 2004) is obtained.

特許第5510615号公報(特許文献1)には、電縫鋼管を製造する際のERWの操業を管理する電縫溶接操業管理装置が記載されている。この電縫溶接操業管理装置は、撮像装置で撮像されたV字収束領域の表面と溶融スリット端および溶接点とを含む領域の画像(V字収束領域の画像)を入力する。電縫溶接操業管理装置は、このV字収束領域の画像に対する処理の結果を用いて、溶接の状態が2段収束型第2種溶接状態となるように、高周波電源から出力される電力量を制御する。 Japanese Patent No. 5510615 (Patent Literature 1) describes an electric resistance welding operation control device that controls the operation of ERW when manufacturing an electric resistance welded steel pipe. This electric resistance welding operation management device receives an image of an area including the surface of the V-shaped convergence area, the edge of the fusion slit, and the welding point (image of the V-shaped convergence area) captured by the imaging device. The electric resistance welding operation management device uses the result of processing the image of the V-shaped convergence area to adjust the amount of electric power output from the high-frequency power source so that the welding state becomes a two-stage convergence type second type welding state. Control.

特許第5510615号公報Japanese Patent No. 5510615

発明者らは、ラボ試験及び実機試験を行い、入力電力(入熱量)と溶接状態(溶接現象)の関係、及び溶接状態と溶接欠陥面積率の関係を明確化し、最適溶接条件を検討した。その結果、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態へ移行する際に遷移領域が出現することがわかった。そして、溶接欠陥面積率が目標値を満足する溶接条件は、遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力SPLcrから10%程度増加した入力電力における2段階収束型第2溶接状態となる場合があることがわかった。 The inventors conducted laboratory tests and actual equipment tests, clarified the relationship between the input power (heat input) and the welding state (welding phenomenon), and the relationship between the welding state and the weld defect area ratio, and examined the optimum welding conditions. As a result, it was found that a transition region appeared when transitioning from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state. Welding conditions that satisfy the target value of the weld defect area ratio may be a two-step convergence type second welding state at an input power increased by about 10% from the reference input power SPLcr determined as the input power in the transition region. It turns out there is.

例えば、上記のように、基準入力電力SPLcrから10%程度増加した入力電力を最適入力電力(目標入力電力)と設定して溶接操業する場合、現在の入力電力が基準入力電力から何%離れているかを監視することが有用である。 For example, as described above, when the input power increased by about 10% from the reference input power SPLcr is set as the optimum input power (target input power) and the welding operation is performed, what percentage difference is the current input power from the reference input power? It is useful to monitor whether

そこで、本発明は、溶接中の入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力からどの程度離れているかを、推定可能にすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to estimate how far the input power during welding is from the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state. and

本発明の実施形態における監視方法は、金属板を搬送方向に搬送して円筒状に成形しつつ、前記金属板の周方向の両端を、径方向外側から見てV字状になるよう互いに対向させ、前記両端が接触する衝合部に交流電流を流すことにより溶融金属を形成して溶接する金属管の製造工程において、前記衝合部の溶融状態を監視する監視方法である。
前記監視方法は、前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する工程と、ある監視対象時点における入力電力(又は入熱量)が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する工程とを有する。
In the monitoring method according to the embodiment of the present invention, while a metal plate is transported in the transport direction and formed into a cylindrical shape, both ends of the metal plate in the circumferential direction face each other so as to form a V shape when viewed from the outside in the radial direction. A monitoring method for monitoring the molten state of the abutting portion in a manufacturing process of a metal pipe in which molten metal is formed and welded by applying an alternating current to the abutting portion where both ends are in contact with each other.
The monitoring method is based on an image of the abutting portions at both ends of the metal plate and its peripheral portion photographed from the radial direction, and an extension line of the both ends of the metal plate before contact upstream of the abutting portions at both ends of the metal plate. a step of detecting a distance (LV0-LV1) between a geometrical V convergence point V0, which is a geometrical intersection point of the metal plate, and a V convergence point V1, which is an abutment point where both ends of the metal plate start to come into contact; The input power (or heat input) at a certain monitoring target time is set to SPLcr, which is a value indicating the reference input power determined as the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state. On the other hand, the power evaluation value ξ, which is a value indicating how far apart, is obtained by using the distance (LV0-LV1) at the time of the monitoring target, the thickness t of the metal plate, and the diameter D of the metal tube to be formed. , and calculating.

本発明によれば、溶接中の入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力からどの程度離れているかを、容易に推定することができる。 According to the present invention, how far the input power during welding is from the reference input power determined as the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state, can be easily estimated.

図1は、各種溶接状態と、溶接速度及び入力電力との関係を概念的に示す図である。FIG. 1 is a diagram conceptually showing the relationship between various welding states, welding speed, and input power. 図2は、本発明の実施形態に係る電縫鋼管の製造システムの構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an electric resistance welded steel pipe manufacturing system according to an embodiment of the present invention. 図3Aは、2段収束型第2種溶接状態におけるV字収束領域の一例を概念的に示す図である。FIG. 3A is a diagram conceptually showing an example of a V-shaped convergence region in a two-stage convergence type 2 welding state. 図3Bは、2段収束型第2種溶接状態におけるV字収束領域の一例を概念的に示す図である。FIG. 3B is a diagram conceptually showing an example of a V-shaped convergence region in a two-stage convergence type 2 welding state. 図4は、入力電力と溶接部画像例および溶接部形状計測値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an input power, an example image of a welded portion, and a measured value of the shape of the welded portion. 図5は、入力電力とLV0、LV1、LWそれぞれの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between input power and LV0, LV1, and LW. 図6は、入力電力とLV0-LV1の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between input power and LV0-LV1. 図7は、板厚6.4mmにおける入力電力毎の溶接状態判定結果と溶接部画像を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing welding state determination results and welded portion images for each input power at a plate thickness of 6.4 mm. 図8は、板厚12.7mmにおける入力電力毎の溶接状態判定結果と溶接部画像を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing welding state determination results and welded portion images for each input power at a plate thickness of 12.7 mm. 図9は、板厚19mmにおける入力電力毎の溶接状態判定結果と溶接部画像を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing welding state determination results and welded portion images for each input power at a plate thickness of 19 mm. 図10は、板厚6.4mmにおける入力電力と、LV0-LV1および溶接状態の関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between input power, LV0-LV1, and welding state at a plate thickness of 6.4 mm. 図11は、板厚12.7mmにおける入力電力と、LV0-LV1および溶接状態の関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between input power, LV0-LV1, and welding state at a plate thickness of 12.7 mm. 図12は、板厚19mmにおける入力電力と、LV0-LV1および溶接状態の関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between input power, LV0-LV1, and welding state at a plate thickness of 19 mm. 図13は、電力評価値ξとLV0-LV1との関係を板厚毎に示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the power evaluation value ξ and LV0-LV1 for each plate thickness. 図14は、t/D変化に伴うLV0-LV1と電力評価値ξの関係を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the relationship between LV0-LV1 and power evaluation value ξ with changes in t/D. 図15(a)(b)(c)は、電力評価値ξが、5%、10%、15%のときのt/DとLV0-LV1の関係をそれぞれ示すグラフである。FIGS. 15A, 15B, and 15C are graphs respectively showing the relationship between t/D and LV0-LV1 when the power evaluation value ξ is 5%, 10%, and 15%. 図16は、電力評価値ξの実測値と計算値の関係を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the measured power evaluation value ξ and the calculated value. 図17は、監視システムを含む管理システムの構成例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a management system including a monitoring system. 図18は、管理システム100による溶接状態の監視処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flow chart showing an example of a welding state monitoring process by the management system 100. As shown in FIG. 図19は、V字収束領域の画像の一例を図面化した図である。FIG. 19 is a drawing of an example of an image of a V-shaped convergence area. 図20は、2値化画像の一例を図面化して示す図である。FIG. 20 is a drawing showing an example of a binarized image. 図21は、ラベリング処理が行われた2値化画像の一例を図面化して示す図である。FIG. 21 is a drawing showing an example of a binarized image subjected to labeling processing. 図22は、V字収束領域のブロッブ91が抽出された様子の一例を図面化して示す図である。FIG. 22 is a drawing showing an example of how the blob 91 of the V-shaped convergence area is extracted. 図23は、V収束点V1点が検出された様子の一例を図面化して示す図である。FIG. 23 is a drawing showing an example of how the V convergence point V1 is detected. 図24は、V収束点V1点が検出された様子の一例を図面化して示す図である。FIG. 24 is a drawing showing an example of how the V convergence point V1 is detected.

発明者らは、溶接時の金属管端部の形状を注意深く観察した結果、第2種溶接状態から2段収束型第2溶接状態への移行時に遷移領域が存在することを見出した。さらに、発明者らは、その遷移領域及び2段収束型第2溶接状態において、入力電力(すなわち入熱量)の増加に伴い距離(LV0-LV1)が変化することを見出した。さらに、発明者らは、金属管の厚みt及び直径Dが変わると、距離(LV0-LV1)も変化することを見出した。これらの知見に基づいて、発明者らは、遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力に対する現在の入力電力の相対的な値を、距離(LV0―LV1)と、金属板の厚みt及び成形される金属管の直径Dを用いて計算できることに想到した。すなわち、距離(LV0―LV1)と、金属板の厚みt及び金属管の直径Dを用いることで、ある時点の入力電力が、基準入力電力に対して、どの程度離れているかを推定できることを見出した。この知見に基づき、以下の実施形態に想到した。 As a result of careful observation of the shape of the end of the metal pipe during welding, the inventors found that there is a transition region at the time of transition from the second type welding state to the two-step convergence type second welding state. Furthermore, the inventors found that the distance (LV0-LV1) changes with increasing input power (ie, heat input) in the transition region and in the two-step convergence second welding state. Furthermore, the inventors found that when the thickness t and diameter D of the metal tube change, the distance (LV0-LV1) also changes. Based on these findings, the inventors calculated the relative value of the current input power to the reference input power determined as the input power in the transition region by the distance (LV0-LV1), the thickness of the metal plate t and It occurred to me that it could be calculated using the diameter D of the metal tube to be formed. That is, by using the distance (LV0-LV1), the thickness t of the metal plate, and the diameter D of the metal tube, it is possible to estimate how far the input power at a certain point is from the reference input power. rice field. Based on this finding, the following embodiments were conceived.

本発明の実施形態における監視方法は、金属板を搬送方向に搬送して円筒状に成形しつつ、前記金属板の周方向の両端を、径方向外側から見てV字状になるよう互いに対向させ、前記両端が接触する衝合部に交流電流を流すことにより溶融金属を形成して溶接する金属管の製造工程において、前記衝合部の溶融状態を監視する監視方法である。
前記監視方法は、前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の(造管方向における)上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する工程と、ある監視対象時点における入力電力(又は入熱量)が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する工程とを有する。
In the monitoring method according to the embodiment of the present invention, while a metal plate is transported in the transport direction and formed into a cylindrical shape, both ends of the metal plate in the circumferential direction face each other so as to form a V shape when viewed from the outside in the radial direction. A monitoring method for monitoring the molten state of the abutting portion in a manufacturing process of a metal pipe in which molten metal is formed and welded by applying an alternating current to the abutting portion where both ends are in contact with each other.
The monitoring method is based on an image of the butted portions at both ends of the metal plate and the peripheral portion taken from the radial direction. The distance (LV0-LV1) between the geometric V convergence point V0 point, which is the geometric intersection of the extension lines of both ends of the metal plate, and the V convergence point V1 point, which is the contact point where both ends of the metal plate start and a reference input power in which the input power (or heat input) at a certain monitoring target time is determined as the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from the indicated value SPLcr, is calculated by the distance (LV0-LV1) at the time of the monitoring target, the thickness t of the metal plate, and the formed metal tube and a step of calculating using the diameter D of

上記の監視方法を実現する装置、並びに、上記の監視方法をコンピュータに実行させるためのプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体も、本発明の実施形態に含まれる。 An apparatus for implementing the above monitoring method, a program for causing a computer to execute the above monitoring method, and a recording medium recording the program are also included in embodiments of the present invention.

上記監視方法を実現する装置の実施形態としての監視システムは、前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する画像情報検出部と、ある監視対象時点における入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する評価算出部とを有する。 A monitoring system as an embodiment of a device that implements the above-described monitoring method detects the butted portions at both ends of the metal plate based on images of the butted portions at both ends of the metal plate and their peripheral portions photographed from the radial direction. The distance between the geometric V convergence point V0 point, which is the geometric intersection of the extension lines of the both ends before contact, and the V convergence point V1 point, which is the contact point where the both ends of the metal plate start to contact An image information detection unit that detects (LV0-LV1) and a reference for determining the input power at a certain monitoring target time as the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from SPLcr, which is a value indicating the input power, is the distance (LV0-LV1) at the monitoring target time, the thickness t of the metal plate, and the formed and an evaluation calculation unit that calculates using the diameter D of the metal pipe.

上記の監視方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの実施形態としての監視プログラムは、前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する処理と、ある監視対象時点における入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力として決定される基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する処理とを、コンピュータに実行させる。 A monitoring program, which is an embodiment of a program for causing a computer to execute the above-described monitoring method, monitors the metal plate based on an image of the abutting portions at both ends of the metal plate and the peripheral portion thereof photographed from the radial direction. A geometrical V convergence point V0, which is a geometric intersection of the extension lines of the both ends before contact, upstream of the abutting portions of both ends, and a V convergence point, which is the abutment point where both ends of the metal plate start to contact. The process of detecting the distance (LV0-LV1) to the V1 point and the input power at a certain monitoring target time are determined as the input power in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state. The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from SPLcr, which is a value indicating the reference input power, is the distance (LV0-LV1) at the monitoring target time, the thickness t of the metal plate, and Using the diameter D of the metal pipe to be formed, a computer is caused to perform the calculation process.

上記の監視方法、監視システム、又は監視プログラムによれば、溶接中の入力電力が、遷移領域状態を発生させる入力電力からどの程度離れているかを、推定することが可能になる。ここで、入力電力は、金属板の衝合部に流す交流電流を供給するための電力である。入力電力を調整することで、金属板の溶接における入熱量を調整することができる。すなわち、金属板の溶接における入熱量は、入力電力に依存する。そのため、入力電力の値は、入熱量の値として表されてもよい。 The monitoring method, system, or program described above makes it possible to estimate how far the input power during welding is from the input power that causes the transition region condition. Here, the input power is the power for supplying the alternating current to the contacting portion of the metal plates. By adjusting the input power, the amount of heat input in welding the metal plates can be adjusted. That is, the amount of heat input in welding metal plates depends on the input power. Therefore, the input power value may be expressed as a heat input value.

上記の構成において、溶接状態が第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域にある時の入力電力を、基準入力電力として決定することができる。基準入力電力は、溶接状態が厳密に遷移領域内にある場合の入力電力に限られず、例えば、遷移領域外であっても遷移領域と見なすことができる程度に遷移領域に近い場合の入力電力であってもよい。溶接状態が遷移領域であるか否かは、例えば、衝合部及びその周辺部を径方向から撮影した画像の処理結果に基づいて判断することができる。 In the above configuration, the input power when the welding state is in the transition region from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state can be determined as the reference input power. The reference input power is not limited to the input power when the welding state is strictly within the transition region. There may be. Whether or not the welded state is in the transition region can be determined, for example, based on the result of processing an image of the butted portion and its peripheral portion taken from the radial direction.

上記の監視方法、監視システム、又は監視プログラムにおいて、前記電力評価値ξは、例えば、下記式(1)により算出することができる。
ξ= f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)
t:金属管の厚み
D:金属管の直径
f(t/D):t/Dを変数とする関数
g(t/D):t/Dを変数とする関数
In the monitoring method, monitoring system, or monitoring program described above, the power evaluation value ξ can be calculated by, for example, the following formula (1).
ξ = f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)
t: Thickness of metal tube
D: Diameter of metal tube
f(t/D): function with t/D as a variable
g(t/D): function with t/D as a variable

上記の式(1)において、f(t/D)、g(t/D)は、tとDが決まれば定数となる。上記式(1)は、tとDで決まる値を、係数及び定数項とし、距離(LV0―LV1)を変数とする一次関数となる。式(1)を用いることにより、溶接中の入力電力が、基準入力電力SPLcrからどの程度離れているかを、正確に推定することができる。 In the above equation (1), f(t/D) and g(t/D) are constants once t and D are determined. The above formula (1) is a linear function with the values determined by t and D as coefficients and constant terms, and the distance (LV0-LV1) as a variable. By using equation (1), it is possible to accurately estimate how far the input power during welding is from the reference input power SPLcr.

なお、電力評価値ξを算出する式は、上記式に限られない。例えば、距離(LV0―LV1)を変数とする一次関数の代わりに、二次関数、指数関数、その他の関数を用いてもよい。また、例えば、係数及び定数項の少なくともいずれかは、tとDに加えて、他の値に依存する値であってもよい。また、上記例では、電力評価値ξは、例えば、百分率で表される値(すなわち単位が%の値)である。このように電力評価値ξは、基準入力電力SPLcrに対する入力電力の比率で表すことができる。なお、電力評価値ξは、基準値に対する比率の他、差分、その他の基準値に対する相対的な値で表されてもよい。 Note that the formula for calculating the power evaluation value ξ is not limited to the above formula. For example, instead of a linear function with the distance (LV0-LV1) as a variable, a quadratic function, an exponential function, or other functions may be used. Also, for example, at least one of the coefficient and the constant term may be a value that depends on other values in addition to t and D. Also, in the above example, the power evaluation value ξ is, for example, a value expressed as a percentage (that is, a value whose unit is %). Thus, the power evaluation value ξ can be represented by the ratio of the input power to the reference input power SPLcr. Note that the power evaluation value ξ may be represented by a difference or other value relative to the reference value, in addition to the ratio to the reference value.

上記の監視方法、監視システム又は監視プログラムにおいて、前記電力評価値ξは、例えば、下記式(2)により算出することができる。
ξ= {1945 × (t/D)2-152×(t/D)+3.7}×(LV0-LV1)
+{-49834×(t/D)2+4198×(t/D)-82.5} (2)
In the monitoring method, monitoring system, or monitoring program described above, the power evaluation value ξ can be calculated, for example, by the following formula (2).
ξ = {1945 × (t/D) 2 -152 × (t/D) + 3.7} × (LV0-LV1)
+{-49834×(t/D) 2 +4198×(t/D)-82.5} (2)

発明者らは、上記式(1)における、f(t/D)及びg(t/D)を、二次関数とすることで、精度よく、電力評価値ξを計算できることを見出した。上記式(1)のf(t/D)及びg(g/D)を二次関数として、実験データを基にフィッティングして得られた式が上記式(2)である。そのため、上記式(2)を用いることで、精度良く、電力評価値ξを算出することができる。 The inventors found that the power evaluation value ξ can be calculated with high accuracy by making f(t/D) and g(t/D) in the above equation (1) quadratic functions. Equation (2) above is obtained by fitting f(t/D) and g(g/D) of Equation (1) above as quadratic functions based on experimental data. Therefore, by using the above equation (2), the power evaluation value ξ can be calculated with high accuracy.

上記監視方法を含む金属管の製造方法、監視システムを含む金属管の製造システム又は監視プログラムを含む金属管の製造プログラムも、本発明の実施形態に含まれる。この製造方法、製造システム又は製造プログラムは、前記算出された電力評価値をモニタ(表示装置)に出力するか、又は、前記算出された電力評価値に基づいて前記入力電力を制御する工程、機能部、又は処理をさらに含んでもよい。また、電力評価値が予め決められた条件を満たすか否かにより、溶接状態を判断する工程、機能部又は処理が含まれてもよい。これにより、電力評価値を用いた入力電力の制御を容易にすることができる。 A metal tube manufacturing method including the monitoring method, a metal tube manufacturing system including a monitoring system, or a metal tube manufacturing program including a monitoring program are also included in embodiments of the present invention. This manufacturing method, manufacturing system, or manufacturing program outputs the calculated power evaluation value to a monitor (display device), or controls the input power based on the calculated power evaluation value. A part or process may further be included. Moreover, a process, a functional part, or a process of judging the welding state depending on whether or not the power evaluation value satisfies a predetermined condition may be included. This makes it possible to easily control the input power using the power evaluation value.

前記製造方法は、例えば、前記電力評価値と、予め決められた目標入力電力の範囲とを同時に視認可能な状態でモニタに表示する工程を含んでもよい。また、前記製造方法は、前記電力評価値が、予め決められた目標入力電力の範囲内となるように、入力電力を制御する工程を含んでもよい。目標入力電力の範囲は、例えば、SPLcrよりも5%~20%大きい入力電力の範囲内とすることができる。一例として、目標入力電力の範囲を、SPLcrから10%増加した入力電力から所定の範囲内とすることができる。 The manufacturing method may include, for example, a step of simultaneously displaying the power evaluation value and a predetermined target input power range in a visible state on a monitor. Further, the manufacturing method may include a step of controlling input power such that the power evaluation value is within a predetermined target input power range. The target input power range can be, for example, within a range of input powers that are 5% to 20% greater than SPLcr. As an example, the range of target input power can be within a predetermined range of input power increased by 10% from SPLcr.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

[実施形態1]
<電縫鋼管の製造システム>
図2は、本発明の実施形態に係る電縫鋼管の製造システムの構成の一例を示す図である。尚、本実施形態では、電縫鋼管の製造システムの各構成要素の位置と、撮像された画像の位置は、それぞれ同一の3次元直交座標(x,y,z座標)で表されるものとする。すなわち、各図に示すx,y,z座標は、その方向のみを示すものであり、その原点の位置は各図において同一であるものとする。
[Embodiment 1]
<Manufacturing system for electric resistance welded steel pipes>
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an electric resistance welded steel pipe manufacturing system according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the position of each component of the electric resistance welded steel pipe manufacturing system and the position of the captured image are represented by the same three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z coordinates). do. That is, the x, y, and z coordinates shown in each drawing indicate only the direction, and the position of the origin is assumed to be the same in each drawing.

図2において、電縫鋼管の製造システムは、スクイズロール2a、2bと、コンタクトチップ3a、3bと、インピーダー4と、撮像装置5と、高周波電源6と、管理システム100と、を有する。 In FIG. 2, the electric resistance welded steel pipe manufacturing system includes squeeze rolls 2a and 2b, contact tips 3a and 3b, an impeder 4, an imaging device 5, a high frequency power source 6, and a management system 100.

まず、電縫鋼管の製造設備の概要を説明する。図2に示すように、帯状の鋼板1がx軸の正の方向に向かって搬送されながら、ロール群(図示せず)により連続的に円筒状に成形される。円筒状に成形される鋼板1の内部には、磁束を鋼板1の衝合部に集中させるためのインピーダー4が配置されている。高周波電源6から高周波の電力が供給されると、一対のコンタクトチップ3a、3b(又は誘電コイル(図示せず))から、鋼板1のV字状に収束する領域の表面に高周波電流が流れる。このとき、スクイズロール2a、2bにより、鋼板1に対してその両側方から押圧力が加えられる。これにより、鋼板1の周方向の両端11a、11bをV字状に収束させながら突き合わせて接触させるとともに、両端11a、11bが接触する衝合部を加熱し溶融させて、鋼板1を溶融接合する。このような溶融接合は、電縫溶接(ERW)と称される。尚、以下の説明では、「鋼板1のV字状に収束する領域」を必要に応じて「V字収束領域」と称する。また、鋼板1の周方向の両端11a、11bが突き合わされて、1本の線状に観察される部分を必要に応じて「溶接線」と称する。 First, an overview of the equipment for manufacturing electric resistance welded steel pipes will be given. As shown in FIG. 2, a strip-shaped steel plate 1 is continuously formed into a cylindrical shape by a roll group (not shown) while being conveyed in the positive direction of the x-axis. An impeder 4 is arranged inside the steel plate 1 formed into a cylindrical shape for concentrating the magnetic flux on the abutting portion of the steel plate 1 . When high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 6, high-frequency current flows from the pair of contact tips 3a, 3b (or dielectric coil (not shown)) to the surface of the steel plate 1 in the V-shaped converging region. At this time, pressing force is applied to the steel plate 1 from both sides thereof by the squeeze rolls 2a and 2b. As a result, both ends 11a and 11b in the circumferential direction of the steel plate 1 are brought into contact with each other while being converged in a V shape, and the abutting portions where the ends 11a and 11b contact are heated and melted to melt and join the steel plates 1. . Such fusion bonding is referred to as electric resistance welding (ERW). In the following description, "the region of the steel plate 1 converging in a V-shape" will be referred to as a "V-shaped convergence region" as necessary. Moreover, the part which the both ends 11a and 11b of the steel plate 1 of the circumferential direction are butted|matched, and is observed as one line is called a "welding line" as needed.

撮像装置5は、V字収束領域の表面を含む領域の自発光パターン(輻射パターン)を撮像する。撮像装置5としては、例えば、1920×512の画素を有する3CCD型カラーカメラが用いられる。撮像装置5は、例えば、撮影視野が50[mm]×190[mm]、分解能が100[μm/画素]、撮影フレームレートが500[fps]、露光時間が1/10000[sec]の条件で、V字収束領域の表面を含む領域を撮像する。撮像装置5による撮像は一定の時間間隔で連続的に行われる。連続的に撮像された複数の画像における一枚の画像をフレームと呼ぶ。また、以下の説明では、撮像装置5で撮像された「画像」を必要に応じて「V字収束領域の画像」と称する。 The imaging device 5 images the self-luminous pattern (radiation pattern) of the area including the surface of the V-shaped convergence area. As the imaging device 5, for example, a 3CCD type color camera having 1920×512 pixels is used. For example, the imaging device 5 has an imaging field of view of 50 [mm]×190 [mm], a resolution of 100 [μm/pixel], an imaging frame rate of 500 [fps], and an exposure time of 1/10000 [sec]. , an area including the surface of the V-shaped convergence area. Imaging by the imaging device 5 is continuously performed at regular time intervals. A single image in a plurality of images captured continuously is called a frame. Further, in the following description, the "image" captured by the imaging device 5 will be referred to as the "image of the V-shaped convergence area" as necessary.

管理システム100は、撮像装置5で撮像されたV字収束領域の画像を入力する。そして、管理システム100は、V字収束領域の画像に対する処理等を行って、溶接状態を監視する。すなわち、画像処理の結果として、溶接状態を示すデータが生成される。管理システム100は、画像処理により得られる溶接状態を示すデータに基づいて、溶接条件を決定する。例えば、管理システム100は、溶接の状態が2段収束型第2種溶接状態となるように、高周波電源6から出力される電力量(VA)を制御することができる。 The management system 100 inputs the image of the V-shaped convergence area captured by the imaging device 5 . The management system 100 then processes the image of the V-shaped convergence area and monitors the welding state. That is, as a result of image processing, data indicating the welding state is generated. The management system 100 determines welding conditions based on data indicating the welding state obtained by image processing. For example, the management system 100 can control the amount of electric power (VA) output from the high-frequency power source 6 so that the welding state becomes a two-stage convergence type second-class welding state.

管理システム100は、決定した溶接条件となるように、スクイズロール2a、2b、コンタクトチップ3a、3b、高周波電源6又はその他の部材の動作を制御する。このように、管理システム100は、溶接の状態を監視する監視装置(監視システム)と、監視結果に基づいて溶接を制御する制御装置(制御部)とを含むことができる。監視装置は、上記の撮像装置5で撮像された画像の他にも、必要に応じて、溶接条件に関する情報を取得してもよい。例えば、コンタクトチップ3a、3b及び高周波電源6の出力値、スクイズロール2a、2bの圧力、ロール間距離等、溶接に用いられる装置の動作を示す情報を取得することができる。 The management system 100 controls the operation of the squeeze rolls 2a, 2b, the contact tips 3a, 3b, the high-frequency power source 6, or other members so as to achieve the determined welding conditions. Thus, the management system 100 can include a monitoring device (monitoring system) that monitors the state of welding and a control device (control section) that controls welding based on the monitoring results. In addition to the image captured by the image capturing device 5, the monitoring device may acquire information on welding conditions as necessary. For example, it is possible to obtain information indicating the operation of the device used for welding, such as the output values of the contact tips 3a and 3b and the high frequency power source 6, the pressure of the squeeze rolls 2a and 2b, the distance between the rolls, and the like.

<2段収束型第2種溶接状態の説明>
図3A及び図3Bは、2段収束型第2種溶接状態におけるV字収束領域の一例を概念的に示す図である。具体的に図3Aは、V字収束領域をその上方(z方向)から見た図であり、図3Bは、鋼板1の搬送方向(x軸方向)すなわち造管方向の上流側からV収束点V1点の方向を見た図である。
<Explanation of two-stage convergence type second-class welding state>
3A and 3B are diagrams conceptually showing an example of a V-shaped convergence region in a two-stage convergence type second type welding state. Specifically, FIG. 3A is a view of the V-shaped convergence area viewed from above (z direction), and FIG. It is the figure which looked at the direction of V1 point.

2段収束型第2種溶接状態では、鋼板1の周方向の両端11a、11bの厚み方向(z軸方向)の溶融部分が排出されながら両端11a、11bが突き合わせられる。その際、両端11a、11bの厚み方向の中心部が溶融して中心から外側へ向かって溶融部分が排出される(図3Bに示す矢印線を参照)。 In the two-step convergence type second-class welding state, both circumferential ends 11a and 11b of the steel plate 1 are butted against each other while the melted portions in the thickness direction (z-axis direction) of the steel plates 1 are discharged. At that time, the central portions in the thickness direction of both ends 11a and 11b are melted and the melted portions are discharged outward from the center (see arrow lines shown in FIG. 3B).

鋼板1の上方からV字収束領域を含む領域の自発光パターンを高精細に且つ像流れなく撮像(撮影分解能:100[μm/画素]、露光時間:1/10000[sec]の条件)して高い精度でV収束点を測定したところ、2段収束型第2種溶接状態が観測された。溶接の状態が2段収束型第2種溶接状態となると、図3Aに示すように、鋼板1の搬送方向(x軸方向)すなわち造管方向の相対的に上流側の領域に幾何学的なV収束点である幾何学的V収束点V0点と、相対的に下流側の領域に衝合点であるV収束点V1点とが存在するようになる。幾何学的V収束点V0点は、V字状に収束する鋼板1の周方向の両端11a、11bの下流側への延長線(破線で示す)が幾何学的に交わる点である。一方、衝合点であるV収束点V1点は、V字状に収束する鋼板1の周方向の両端11a、11bが最初に物理的に衝合(接触)する点である。V字を形成していた両端11a、11bは、2段収束型第2種溶接状態では、V字先端から造管方向の上流側のある程度の位置k1、k2において屈曲した2段のテーパー状の形状となる。これに対して遷移領域における両端11a、11bは、直線状と2段のテーパー状の状態が交互に現れる不安定な形態を示す。 The self-luminous pattern of the area including the V-shaped convergence area is imaged from above the steel plate 1 with high definition without image flow (imaging resolution: 100 [μm / pixel], exposure time: 1/10000 [sec] conditions). When the V convergence point was measured with high accuracy, a two-step convergence type second class welding state was observed. When the welding state becomes a two-stage convergence type second-class welding state, as shown in FIG. A geometrical V convergence point V0, which is a V convergence point, and a V convergence point V1, which is a collision point, exist in a relatively downstream area. The geometrical V convergence point V0 is a point where downstream extension lines (indicated by dashed lines) of both ends 11a and 11b in the circumferential direction of the steel plate 1 converging in a V shape geometrically intersect. On the other hand, the V convergence point V1 point, which is a contact point, is a point where both ends 11a and 11b in the circumferential direction of the steel plate 1 converging in a V shape first physically meet (contact). Both ends 11a and 11b forming the V shape are bent at some positions k1 and k2 on the upstream side in the pipe-making direction from the tip of the V shape in a two-step converging type second-class welding state to form a two-step tapered shape. shape. On the other hand, both ends 11a and 11b in the transition region exhibit an unstable form in which a straight line and a two-step tapered state alternately appear.

溶接の状態が第2種溶接状態となる入力電力以上の入力電力が与えられるときには、溶融スリットの終端点である溶接点W点は、衝合点であるV収束点V1点よりも更に造管方向の下流側の領域に存在する。V収束点V1点と溶接点W点との間には、鋼板1の厚み方向において鋼板1を貫通する溶融スリットSが形成される。さらに、この溶融スリットSは、V収束点V1点から、鋼板1の搬送方向(x軸方向)すなわち造管方向の下流側の方へ伸びた後、消失する。このような溶融スリットSのx軸方向の大きさの変動(溶融スリットSの成長と消失)は、数[msec]の周期で周期的に行われる。V収束点V1点と溶接点W点とは、ともに溶接線上に存在する。 When an input power equal to or higher than the input power that brings the welding state to the second type welding state is applied, the welding point W point, which is the end point of the fusion slit, is further in the tube-making direction than the V convergence point V1 point, which is the abutting point. exists in the region downstream of Between the V convergence point V1 and the welding point W, a molten slit S is formed that penetrates the steel sheet 1 in the thickness direction of the steel sheet 1 . Further, the fusion slit S disappears after extending downstream from the V convergence point V1 in the conveying direction (x-axis direction) of the steel plate 1, that is, in the pipe-making direction. Such fluctuations in the size of the molten slit S in the x-axis direction (growth and disappearance of the molten slit S) occur periodically at intervals of several [msec]. Both the V convergence point V1 and the welding point W are on the weld line.

発明者らは、最適溶接条件は、遷移領域状態における入力電力すなわち基準入力電力SPLcrから10%程度大きい2段収束型第2種溶接状態の入力電力である場合があることを見出した。しかし、2段収束型第2種溶接状態においては、入力電力が基準入力電力SPLcrからどの程度離れているのかを特定することが難しく、入力電力の監視が難しかった。 The inventors have found that the optimum welding condition may be an input power in the two-stage convergence Type 2 welding condition that is as much as 10% greater than the input power in the transition region condition, ie, the reference input power SPLcr. However, in the two-stage convergence type 2 welding state, it is difficult to specify how far the input power is from the reference input power SPLcr, and it is difficult to monitor the input power.

一方、入力電力が変化すると溶接部を直上(径方向)から観察した溶接部形状(V0点、V1点、W点)が変化することがこれまでに分かっている。そこで、発明者らは、溶接部を直上から観察したときの溶接部形状を注意深く観察した。その結果、溶接部形状と入力電力との間にある関係があることを見出した。この関係を用いて。溶接条件を監視する方法を発明した。以下に、発明者らによる実験及び検討の詳細を説明する。 On the other hand, it has been known that the shape of the weld (V0 point, V1 point, W point) observed from directly above (radial direction) changes when the input power changes. Therefore, the inventors carefully observed the shape of the weld when observing the weld from directly above. As a result, it was found that there is a certain relationship between the weld shape and the input power. using this relationship. A method for monitoring welding conditions has been invented. The details of the experiments and studies by the inventors are described below.

<ラボシミュレータを用いた実験>
ラボ試験装置(以下、ラボシミュレータと称す)を使用して溶接実験を行った。供試材は炭素鋼を使用した。試験片の形状は、板厚8mm、幅32mm、長さ4000mmとした。溶接速度は20m/minとし、入力電力は425.9~474.7VAとした。スクイズ量は4mmとした。溶接状態判定は、主にビデオカメラによる動画で実施した。
<Experiments using a lab simulator>
Welding experiments were conducted using a lab test apparatus (hereinafter referred to as a lab simulator). Carbon steel was used as the test material. The shape of the test piece was 8 mm thick, 32 mm wide, and 4000 mm long. The welding speed was 20 m/min, and the input power was 425.9-474.7 VA. The squeeze amount was 4 mm. Judgment of the welding state was mainly carried out by moving images using a video camera.

溶接部形状の測定はビデオカメラで撮影した画像から実施した。図3Aに示すように、鋼板エッジの延長線が接触する点を幾何学的V収束点(V0点)と定義して、スクイズロールの軸芯を結んだ線(スクイズロールセンター:SQC)と、V0点の距離をLV0(mm)とした。V0点より造管方向の下流側で鋼板エッジが接触する場合は、その接触点をV1点とした。SQCとV1点の距離をV1(mm)、V0点とV1点の距離をLV0-LV1(mm)とした。溶接点をW点とし、SQCとW点の距離をLW(mm)とした。距離LV0、LV1、LW、及びLV0-LV1の計測は、連続して撮影された100枚の画像(フレーム)の平均値とした。 The weld shape was measured from images captured by a video camera. As shown in FIG. 3A, the point where the extension lines of the steel plate edges contact is defined as the geometric V convergence point (V0 point), and the line connecting the axial centers of the squeeze rolls (squeeze roll center: SQC); The distance of the V0 point was set to LV0 (mm). When the steel plate edges come into contact on the downstream side in the tube-making direction of point V0, the point of contact was defined as point V1. The distance between SQC and V1 point was V1 (mm), and the distance between V0 point and V1 point was LV0-LV1 (mm). The welding point was the W point, and the distance between the SQC and the W point was LW (mm). The distances LV0, LV1, LW, and LV0-LV1 were measured by averaging 100 consecutively shot images (frames).

図4~図6は、上記ラボシミュレータによる実験結果を示す。図4に入力電力と溶接部画像例および溶接部形状計測値を示す。また図5に入力電力と距離LV0、LV1、LWそれぞれの関係を、図6に入力電力と距離(LV0-LV1)の関係を示す。 4 to 6 show the results of experiments using the lab simulator. Fig. 4 shows the input power, an example image of the welded part, and the measured value of the welded part shape. 5 shows the relationship between input power and distances LV0, LV1, and LW, and FIG. 6 shows the relationship between input power and distance (LV0-LV1).

LV0(mm)は入力電力の増加とともに増加した。LV1(mm)とLW(mm)は入力電力の増加とともに減少した。またLV0-LV1(mm)は、第2種溶接状態では0mmで、遷移領域になると増加し始め、入力電力の増加とともにさらに増加した。すなわち遷移領域以上の入力電力において入力電力と距離(LV0-LV1)に相関関係があることがわかった。 LV0 (mm) increased with increasing input power. LV1 (mm) and LW (mm) decreased with increasing input power. In addition, LV0-LV1 (mm) was 0 mm in the second type welding state, started to increase in the transition region, and further increased as the input power increased. That is, it was found that there is a correlation between the input power and the distance (LV0-LV1) at the input power above the transition region.

このラボシミュレータの実験の結果を検討し、あらかじめ適正入力電力におけるLV0-LV1(mm)を計測し、溶接中のLV0-LV1(mm)と比較することで、適正値からの入力電力の変化を監視できる可能性があることに、発明者らは想到した。 By examining the results of this laboratory simulator experiment, measuring LV0-LV1 (mm) at the appropriate input power in advance and comparing it with LV0-LV1 (mm) during welding, we can determine changes in input power from the appropriate value. The inventors conceived of the possibility of monitoring.

<実機における検証>
上記のラボシミュレータによる実験結果を受けて、発明者らは、実機で種々の板厚を用いて距離(LV0-LV1)と入力電力の関係を検証した。以下にその詳細を説明する。
<Verification on actual equipment>
Based on the experimental results obtained by the laboratory simulator, the inventors verified the relationship between the distance (LV0-LV1) and the input power using various plate thicknesses in an actual machine. The details are described below.

(1)実験条件
板厚6.4mm、12.7mm、19.0mm、外径404.4mmの鋼管を造管した。入力電力は第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態となるまでステップ状に増加させた。
(1) Experimental conditions Steel pipes having plate thicknesses of 6.4 mm, 12.7 mm and 19.0 mm and an outer diameter of 404.4 mm were produced. The input power was increased stepwise from the second type welding state to the two-stage convergence type second type welding state.

(2)距離(LV0-LV1)計測方法
距離(LV0-LV1)の計測は、溶接部上方から撮影した画像を用いて行った。計測値は連続して撮影された100枚の画像(フレーム)の平均値とした。
(2) Distance (LV0-LV1) Measurement Method The distance (LV0-LV1) was measured using an image taken from above the weld. The measured value was the average value of 100 images (frames) taken continuously.

板厚6.4mm、12.7mm、19.0mmのそれぞれにおける入力電力毎の溶接状態判定結果と溶接部画像を図7、図8、図9に示す。また、図10、図11、図12に、入力電力と距離(LV0-LV1)および溶接状態の関係を示す。いずれの板厚においても、第2種溶接状態での距離(LV0-LV1)は0mmであるが、入力電力を増加させて遷移領域状態に変化するとV0点とV1点が分離した。さらに入力電力を増加させると2段収束型第2種溶接状態に変化して距離(LV0―LV1)は増加し、2段収束型第2種溶接状態でも入力電力増加に伴って距離(LV0―LV1)が増加した。 Figs. 7, 8, and 9 show the welding state determination results and welded portion images for each input power for plate thicknesses of 6.4 mm, 12.7 mm, and 19.0 mm, respectively. 10, 11, and 12 show the relationship between the input power, the distance (LV0-LV1), and the welding state. At any plate thickness, the distance (LV0-LV1) in the second type welding state is 0 mm, but when the input power is increased to change to the transition region state, the V0 point and the V1 point are separated. When the input power is further increased, the welding state changes to two-step convergence type 2nd class welding, and the distance (LV0-LV1) increases. LV1) increased.

図13に電力評価値ξと、距離(LV0―LV1)および板厚の関係を示す。ξは基準入力電力SPLcrに対する入力電力の増分の割合(%)を示す。図13より、ξが大きいほど距離(LV0-LV1)の値が大きく、また板厚が大きくなると、距離(LV0―LV1)が小さくなることが確認された。 FIG. 13 shows the relationship between the power evaluation value ξ, the distance (LV0-LV1), and the plate thickness. ξ represents the ratio (%) of the input power increase with respect to the reference input power SPLcr. From FIG. 13, it was confirmed that the larger the ξ, the larger the value of the distance (LV0-LV1), and the larger the plate thickness, the smaller the distance (LV0-LV1).

これらの結果から、実機においてもラボシミュレータと同様に、2段収束型第2種溶接状態の範囲で、入力電力の増加とともに距離(LV0-LV1)が増加することを確認した。以上のことから、あらかじめ設定された入力電力におけるLV0―LV1(mm)を計測し、溶接中のLV0-LV1(mm)と比較することで、最適溶接条件監視の可能性があることを見出した。 From these results, it was confirmed that the distance (LV0-LV1) increases as the input power increases in the range of the two-stage convergence type 2nd class welding state in the actual machine as well as in the laboratory simulator. From the above, it was found that there is a possibility of monitoring the optimum welding conditions by measuring LV0-LV1 (mm) at a preset input power and comparing it with LV0-LV1 (mm) during welding. .

<LV0―LV1予測式構築による適正溶接条件監視技術の高度化提案>
上記の実験結果を基に、電力評価値ξが、距離(LV0-LV1)と、板厚tを金属管の直径Dで無次元化したt/Dによって求められると仮定して予測式を検討した。
<Proposal for advancement of appropriate welding condition monitoring technology by constructing LV0-LV1 prediction formula>
Based on the above experimental results, consider a prediction formula assuming that the power evaluation value ξ is obtained by the distance (LV0-LV1) and t/D, which is the plate thickness t made dimensionless by the diameter D of the metal pipe. did.

まず、t/D変化に伴うξと距離(LV0-LV1)の関係を図14に示す。ξが距離(LV0-LV1)とほぼ線形の関係にあることから、ξ予測式を、下記式(1)と仮定した。
ξ(%)= f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)
First, FIG. 14 shows the relationship between ξ and the distance (LV0-LV1) accompanying the change in t/D. Since ξ is in a substantially linear relationship with the distance (LV0-LV1), the following equation (1) is assumed as the ξ prediction formula.
ξ(%) = f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)

また、図15(a)(b)(c)に、ξが、5%、10%、15%のときのt/Dと距離(LV0-LV1)の関係をそれぞれ示す。これらにより、いずれも二次関数で近似できることから、上記式(1)のf(t/D)とg(t/D)を二次関数と仮定して、フィッティングを行い、下記の予測式(2)を演算した。
ξ(%) = {1945 × (t/D)2-152×(t/D)+3.7}×(LV0-LV1)
+{-49834×(t/D)2+4198×(t/D)-82.5} (2)
15(a), 15(b) and 15(c) show the relationship between t/D and the distance (LV0-LV1) when ξ is 5%, 10% and 15%, respectively. From these, both can be approximated by quadratic functions, so f (t / D) and g (t / D) in the above formula (1) are assumed to be quadratic functions, fitting is performed, and the following prediction formula ( 2) was calculated.
ξ (%) = {1945 × (t/D) 2 - 152 × (t/D) + 3.7} × (LV0-LV1)
+{-49834×(t/D) 2 +4198×(t/D)-82.5} (2)

上記式(2)では、f(t/D)、g(t/D)が、二次関数であるが、f(t/D)、g(t/D)は、二次関数に限られない。一次関数又はその他の関数を、実測値にフィッティングすることでf(t/D)、g(t/D)を決定することができる。図15(a)(b)(c)に示す例では、問題となるt/Dの範囲において、t/Dが増加するとf(t/D)、g(t/D)が減少するような関数を、f(t/D)、g(t/D)とすることができる。 In the above formula (2), f(t/D) and g(t/D) are quadratic functions, but f(t/D) and g(t/D) are limited to quadratic functions. do not have. By fitting linear functions or other functions to the measured values, f(t/D) and g(t/D) can be determined. In the examples shown in FIGS. 15A, 15B, and 15C, in the range of t/D in question, f(t/D) and g(t/D) decrease as t/D increases. The functions can be f(t/D), g(t/D).

図16は、ξの実測値と計算値の関係を示すグラフである。図16に示す結果から、上記式(2)を用いた計算値は、実測値と合っていることがわかった。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between measured values and calculated values of ξ. From the results shown in FIG. 16, it was found that the calculated values using the above formula (2) agree with the measured values.

以上の結果から、今回の実験データを用いた場合に距離(LV0-LV1)の予測をすることが可能であることが分かった。この知見に基づき、発明者らは、溶接中の画像から距離(LV0-LV1)をとらえることで溶接条件を監視する方法及びシステムを発明した。以下にその具体例を説明する。 From the above results, it was found that it is possible to predict the distance (LV0-LV1) when using the experimental data of this time. Based on this knowledge, the inventors invented a method and system for monitoring welding conditions by capturing the distance (LV0-LV1) from images during welding. A specific example thereof will be described below.

<溶接条件監視の具体例>
図17は、監視システムを含む管理システム100(製造システムの一例)の構成例を示す機能ブロック図である。管理システム100は、監視システム101、制御部104、及びモニタ105を含む。監視システム101は、画像情報検出部102、及び評価算出部103を含む。画像情報検出部102は、撮像装置5が金属板の両端の衝合部及びその周辺部を径方向から撮影した画像を取得する。画像情報検出部102は、取得した画像から、幾何学的V収束点V0点とV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する。評価算出部103は、ある監視対象時点における入力電力が、遷移領域における入力電力としていて決定される基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、算出する。電力評価値ξの算出には、監視対象時点における距離(LV0-LV1)、金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dが用いられる。
<Specific example of welding condition monitoring>
FIG. 17 is a functional block diagram showing a configuration example of a management system 100 (an example of a manufacturing system) including a monitoring system. Management system 100 includes monitoring system 101 , control unit 104 , and monitor 105 . The monitoring system 101 includes an image information detector 102 and an evaluation calculator 103 . The image information detection unit 102 acquires an image of the abutting portions at both ends of the metal plate and their peripheral portions captured by the imaging device 5 from the radial direction. The image information detection unit 102 detects the distance (LV0-LV1) between the geometric V convergence point V0 and the V convergence point V1 from the acquired image. The evaluation calculation unit 103 calculates the power evaluation, which is a value indicating how far the input power at a certain monitoring target time is from SPLcr, which is a value indicating the reference input power determined as the input power in the transition region. Calculate the value ξ. The distance (LV0-LV1), the thickness t of the metal plate, and the diameter D of the formed metal pipe are used to calculate the power evaluation value ξ.

監視システム101は、評価算出部103で算出された電力評価値を、モニタ105に出力することができる。監視システム101は、操業中の連続する複数の時点のそれぞれにおける電力評価値を算出して、それらをモニタ105に出力してもよい。これにより、電力評価値をリアルタイムでモニタ105に表示することができる。 The monitoring system 101 can output the power evaluation value calculated by the evaluation calculator 103 to the monitor 105 . The monitoring system 101 may calculate power evaluation values at each of a plurality of consecutive points in time during operation and output them to the monitor 105 . Thereby, the power evaluation value can be displayed on the monitor 105 in real time.

また、監視システム101は、評価算出部103で算出された電力評価値に基づいて入力電力を制御する制御部104をさらに備える。制御部104は、例えば、電力評価値が予め決められた条件を満たすように、入力電力を制御することができる。例えば、電力評価値の上限と下限を予め設定してもよい。この場合、制御部104は、電力評価値が上限を超えた場合に、入力電力を下げ、電力評価値が下限を下回った場合に、入力電力を上げる制御が可能である。 Monitoring system 101 further includes control unit 104 that controls input power based on the power evaluation value calculated by evaluation calculation unit 103 . The control unit 104 can control the input power, for example, so that the power evaluation value satisfies a predetermined condition. For example, an upper limit and a lower limit of the power evaluation value may be set in advance. In this case, the control unit 104 can perform control to decrease the input power when the power evaluation value exceeds the upper limit and to increase the input power when the power evaluation value is below the lower limit.

監視システム101は、プロセッサ及びメモリを含むコンピュータによって構成される。画像情報検出部102及び評価算出部103の各部は、1又は複数のコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。そのようなプログラム及びそのプログラムを記録した非一時的(non-transitory)な記録媒体も、本発明の実施形態の一例である。プロセッサは、メモリに記録されたプログラムに従って処理を実行する。プログラムは、上記の画像情報検出部102及び評価算出部103を提供するためのプロセッサに対する命令を含むことができる。なお、制御部104も、1又は複数のコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。 The monitoring system 101 is configured by a computer including a processor and memory. Each unit of the image information detection unit 102 and the evaluation calculation unit 103 can be realized by one or more computers executing a program. Such a program and a non-transitory recording medium recording the program are also examples of embodiments of the present invention. The processor executes processing according to a program recorded in memory. The program can include instructions for the processor to provide the image information detection unit 102 and the evaluation calculation unit 103 described above. Note that the control unit 104 can also be realized by one or more computers executing a program.

図18は、管理システム100による溶接状態の監視処理の一例を示すフローチャートである。 FIG. 18 is a flow chart showing an example of a welding state monitoring process by the management system 100. As shown in FIG.

S1において、管理システム100は、溶接部に入力される入力電力EpIpを取得する。例えば、管理システム100は、各時刻t=t1、t2、t3、・・・、tnそれぞれにおける入力電力EpIpの値EpIp(t)を取得することができる。EpIp(t)は、例えば、高周波電源6の出力電圧及び出力電流から計算することができる。なお、管理システム100は、入力電力EpIpの代わりに、その他の入熱量を示す値を取得してもよい。 At S1, the management system 100 acquires the input power EpIp input to the weld. For example, the management system 100 can acquire the value EpIp(t) of the input power EpIp at each time t=t1, t2, t3, . . . , tn. EpIp(t) can be calculated from the output voltage and output current of the high frequency power supply 6, for example. Note that the management system 100 may acquire a value indicating another heat input amount instead of the input power EpIp.

S2において、管理システム100は、撮像装置5で撮像された溶接部の画像を取得する。ここでは、一例として、撮像装置5で連続する時刻t=t1、t2、t3、・・・、tnそれぞれにおいて撮像された画像(フレーム)を、管理システム100が受け取る。管理システム100は、取得した各画像について、V0点とV1点との距離(LV0-LV1)を計算する(S3)。これにより、各時刻tにおける距離(LV0-LV1)が得られる。 In S<b>2 , the management system 100 acquires an image of the welded portion captured by the imaging device 5 . Here, as an example, the management system 100 receives images (frames) captured by the imaging device 5 at consecutive times t=t1, t2, t3, . The management system 100 calculates the distance (LV0-LV1) between the V0 point and the V1 point for each acquired image (S3). As a result, the distance (LV0-LV1) at each time t is obtained.

S2で取得する画像は、鋼管の両端部11a、11bの衝合部及びその周辺を径方向(上方)から撮像した画像である。この画像の撮像範囲は、両端部11a、11bが接触し始めるV1点の造管方向の上流の両端がテーパー状又はV字状になって互いに対向する部分、及びV1点から下流の溶接点W点までを少なくとも含むことが好ましい。なお、画像に基づいて、距離(LV0-LV1)を検出する処理の例は、後述する。 The image acquired in S2 is an image of the butted portion of the both end portions 11a and 11b of the steel pipe and its surroundings taken from the radial direction (above). The imaging range of this image is the portion where both ends in the pipe-making direction upstream of point V1 where both ends 11a and 11b begin to contact are tapered or V-shaped and face each other, and the welding point W downstream from point V1. It is preferable to include at least up to the point. An example of processing for detecting the distance (LV0-LV1) based on the image will be described later.

S4において、管理システム100は、S1で取得した入力電力EpIpと、S3で求めた距離(LV0-LV1)の時間遷移とに基づいて、基準入力電力を示す値SPLcrを検出する。例えば、管理システム100は、距離(LV0-LV1)が、LV0-LV1>0となりその後LV0-LV1>0の状態が一定時間継続する時点tvを決定する。時刻tvにおけるLV0-LV1が、所定の閾値Th1を越える場合に、その時刻tvの入力電力EpIp(tv)をSPLcrと決定することができる。閾値Th1は、例えば、金属管のサイズや材質等に応じて定められる。なお、SPLcrの検出処理は、上記例に限られない。 In S4, the management system 100 detects the value SPLcr indicating the reference input power based on the input power EpIp obtained in S1 and the time transition of the distance (LV0-LV1) obtained in S3. For example, the management system 100 determines the time point tv at which the distance (LV0-LV1) becomes LV0-LV1>0, and thereafter the state of LV0-LV1>0 continues for a certain period of time. When LV0-LV1 at time tv exceeds a predetermined threshold Th1, the input power EpIp(tv) at time tv can be determined as SPLcr. The threshold Th1 is determined, for example, according to the size and material of the metal pipe. Note that the SPLcr detection process is not limited to the above example.

上記の条件を満たす距離(LV0-LV1)の時間遷移が検出されない場合、管理システム100は、SPLcrは未検出すなわち入力電力が基準入力電力に達していないと判断することができる(S5でNo)。例えば、入力電力が低く、第1種溶接状態又は第2種溶接状態の場合は、入力電力が基準入力電力SPLcrに達していないと判断される。 If the time transition of the distance (LV0-LV1) that satisfies the above conditions is not detected, the management system 100 can determine that the SPLcr has not been detected, that is, the input power has not reached the reference input power (No in S5). . For example, when the input power is low and the welding state is the first type or the second type, it is determined that the input power has not reached the reference input power SPLcr.

S5でSPLcrが検出されないと判断された場合(S5でNo)、入力電力を上昇させて入熱量を増やして、S1~S4の処理を繰り返す。SPLcrが検出されると(S5でYes)、管理システム100は、電力評価値ξを計算する(S7)。電力評価値ξは、S3で演算された距離(LV0-LV1)を、例えば、上記式(1)に代入して計算することができる。上記式(1)におけるf(t/D)、g(t/D)は、金属管の厚みt及び直径Dに基づいて、予め計算された値を用いることができる。 If it is determined in S5 that SPLcr is not detected (No in S5), the input power is increased to increase the amount of heat input, and the processes of S1 to S4 are repeated. When SPLcr is detected (Yes in S5), the management system 100 calculates the power evaluation value ξ (S7). The power evaluation value ξ can be calculated by substituting the distance (LV0-LV1) calculated in S3 into the above equation (1), for example. Pre-calculated values can be used for f(t/D) and g(t/D) in the above formula (1) based on the thickness t and the diameter D of the metal tube.

S8において、管理システム100は、S7で計算された電力評価値ξを用いて溶接状態を判定する。ここでは、電力評価値ξが、予め設定された範囲内にある場合に、溶接状態が良好と判定することができる。上記範囲を決める閾値は、例えば、5~15%、好ましくは8~12%等、10%付近を示す値とすることができる。また、電力評価値ξが、上記範囲より大きい場合は、入熱量が大きすぎると判定することができる。電力評価値ξが、上記範囲より小さい場合は、入熱量が小さすぎると判定することができる。 At S8, the management system 100 determines the welding state using the power evaluation value ξ calculated at S7. Here, when the power evaluation value ξ is within a preset range, it can be determined that the welding state is good. The threshold for determining the above range can be set to a value near 10%, such as 5 to 15%, preferably 8 to 12%. Further, when the power evaluation value ξ is larger than the above range, it can be determined that the heat input is too large. When the power evaluation value ξ is smaller than the above range, it can be determined that the heat input is too small.

S9において、管理システム100は、S8で判定した結果を表示する。例えば、管理システムが備える又は接続されるモニタ105(ディスプレイ)、スピーカ、又はプリンタ等の出力装置を介して、判定結果を出力することができる。判定結果は、溶接状態の良否を示す情報であってもよいし、入熱量(入力電力)の適否、過不足、又は過不足の量を示す情報であってもよい。 In S9, the management system 100 displays the result determined in S8. For example, the determination result can be output via an output device such as a monitor 105 (display), a speaker, or a printer provided or connected to the management system. The determination result may be information indicating whether the welding state is good or bad, or may be information indicating whether the amount of heat input (input power) is appropriate, excessive or insufficient, or excessive or insufficient.

S10において、管理システム100は、S8で判定した結果に基づいて、交流電源6を制御することにより、入力電力を制御する。例えば、S8で判定された入力電力の過不足の量に基づいて、交流電源6の出力値を変更することができる。S10で、入力電力が調整され、溶接が継続される。溶接が継続される間、S1~S10の処理が繰り返し実行される。例えば、管理システム100は、S7で計算された電力評価値ξが、上記の予め設定された範囲内になるように、入力電力を制御することができる。 In S10, the management system 100 controls the input power by controlling the AC power supply 6 based on the result determined in S8. For example, the output value of the AC power supply 6 can be changed based on the excess or deficiency of the input power determined in S8. At S10, the input power is adjusted and welding continues. While welding continues, the processes of S1 to S10 are repeatedly executed. For example, the management system 100 can control the input power so that the power evaluation value ξ calculated in S7 is within the preset range.

図18に示す処理によれば、入力電力の増加に伴って変化する電力評価値ξ及び距離(LV0-LV1)を監視することによって、溶接状態の良否が判定される。これにより、2段収束型第2種溶接状態における最適な入力電力を判断することができる。例えば、第1種溶接状態から、入力電力を徐々に増加し、第2種溶接状態を経て遷移領域になった後すなわちSPLcrが検出された後、2段収束型第2種溶接状態において、例えば、電力評価値ξが10%となるときの入力電力を、最適溶接条件として決定することができる。 According to the processing shown in FIG. 18, the quality of the welding state is determined by monitoring the power evaluation value ξ and the distance (LV0-LV1) that change with an increase in the input power. This makes it possible to determine the optimum input power in the two-stage convergence type 2 welding state. For example, after the input power is gradually increased from the first-class welding state and the transition region is reached through the second-class welding state, that is, after SPLcr is detected, in the two-stage convergence type second-class welding state, for example, , the input power when the power evaluation value ξ becomes 10% can be determined as the optimum welding condition.

上記式(1)により、t/Dをパラメータとして、適正溶接条件を満たすとき(例えば、電力評価値ξが10%となるとき)の距離(LV0-LV1)の予測が可能である。このように、適正溶接条件を満たすとこの距離(LV0―LV1)を高度に予測することで、溶接前に適正溶接条件の距離(LV0―LV1)を計測することなく適正溶接条件の監視と制御が可能になる。 Using the above equation (1), it is possible to predict the distance (LV0-LV1) when the appropriate welding conditions are satisfied (for example, when the power evaluation value ξ becomes 10%) using t/D as a parameter. In this way, by highly predicting the distance (LV0-LV1) when the proper welding conditions are satisfied, the proper welding conditions are monitored and controlled without measuring the distance (LV0-LV1) of the proper welding conditions before welding. becomes possible.

なお、上記例では、電力評価値ξを、LV0-LV1、及びt/Dを用いて計算しているが、これらの要素以外の要素を用いて電力評価値ξを決定することもできる。例えば、上記式(1)に、溶接速度又は外径データなど他のパラメータで決まる項を追加してもよいし、上記式(1)を用いて計算された値を、他のパラメータを用いて補正してもよい。 In the above example, the power evaluation value ξ is calculated using LV0-LV1 and t/D, but it is also possible to determine the power evaluation value ξ using elements other than these elements. For example, a term determined by other parameters such as welding speed or outer diameter data may be added to the above formula (1), and the value calculated using the above formula (1) may be changed using other parameters. can be corrected.

上記図18に示す例では、S4でSPLcrが計算された場合に、電力評価値ξを用いた溶接状態の判定を実行している。これに対して、S4のSPLcrの計算及び、その判定(S5)、判定結果に基づく電力制御(S10)は省略することができる。 In the example shown in FIG. 18, the welding state is determined using the power evaluation value ξ when SPLcr is calculated in S4. On the other hand, the calculation of SPLcr in S4, the determination thereof (S5), and the power control based on the determination result (S10) can be omitted.

(距離(LV0L-V1)の計算例)
画像情報検出部102は、V字収束部を含む画像に基づいて、幾何学的V収束点V0点を求める処理、V収束点V1点を求める処理、及び距離(LV0-LV1)を求める処理を実行する。
(Calculation example of distance (LV0L-V1))
The image information detection unit 102 performs processing for obtaining a geometrical V convergence point V0, processing for obtaining a V convergence point V1, and processing for obtaining a distance (LV0-LV1) based on an image including a V-shaped convergence portion. Run.

幾何学的V収束点V0点を求める処理は、例えば、画像を2値化して2値化画像を生成する処理、2値化画像から金属板の周方向の両端部を決定する処理、両端部を示す2本の近似線を生成する処理、及び、これら2本の近似線の交点を幾何学的V収束点V0点として決定する処理を含むことができる。或いは、幾何学的V収束点V0点を求める処理は、画像におけるエッジ抽出処理、抽出されたエッジに対してテンプレートマッチングすることにより金属板の周方向の両端部及び交点を決定する処理、この交点を幾何学的V収束点V0点として決定する処理を含んでもよい。なお、幾何学的V収束点V0点を求める処理は、これらの例に限られない。 The process of obtaining the geometric V convergence point V0 includes, for example, a process of binarizing an image to generate a binarized image, a process of determining both ends of the metal plate in the circumferential direction from the binarized image, and determining the intersection of these two approximate lines as the geometric V convergence point V0. Alternatively, the processing for obtaining the geometrical V convergence point V0 includes edge extraction processing in the image, processing for determining both end portions and intersection points in the circumferential direction of the metal plate by performing template matching on the extracted edges, as the geometric V convergence point V0 point. Note that the processing for obtaining the geometric V convergence point V0 is not limited to these examples.

V収束点V1点を求める処理は、例えば、画像を2値化して2値化画像を生成する処理、2値化画像からV収束点V1点を決定する処理を含むことができる。或いは、V収束点V1点を求める処理は、画像におけるエッジ抽出処理、抽出されたエッジに対してテンプレートマッチングすることによりV収束点V1点を決定する処理を含んでもよい。なお、V収束点V1点を求める処理は、これらの例に限られない。 The process of obtaining the V convergence point V1 can include, for example, a process of binarizing an image to generate a binarized image and a process of determining the V convergence point V1 from the binarized image. Alternatively, the processing for obtaining the V convergence point V1 may include edge extraction processing in the image and processing for determining the V convergence point V1 by performing template matching on the extracted edges. Note that the processing for obtaining the V convergence point V1 is not limited to these examples.

画像情報検出部102は、例えば、幾何学的V収束点V0点とV収束点V1点と座標から距離(LV0-LV1)を計算することができる。 The image information detection unit 102 can, for example, calculate the distance (LV0-LV1) from the coordinates of the geometric V convergence points V0 and V1.

次に、画像情報検出部102の処理の一例を具体的に説明する。図19は、撮像装置5により撮像されたV字収束領域の画像の一例を図面化した図である。 Next, an example of processing of the image information detection unit 102 will be specifically described. FIG. 19 is a drawing of an example of the image of the V-shaped convergence area captured by the imaging device 5. As shown in FIG.

図19に示すように、撮像装置5により撮像されたV字収束領域の画像では、鋼板1の周方向の端部11a、11bに沿って輝度レベルの高い高熱領域81a、81bが現れる。また、鋼板1の搬送方向(x軸方向)の下流側の領域82には、鋼板1に周方向の端部11a、11bの溶融部分が排出されてできる波状の模様が現れる。またV字状に収束している領域付近から鋼板1の搬送方向(x軸方向)に沿って溶融スリットSが現れる。 As shown in FIG. 19 , in the image of the V-shaped convergence area captured by the imaging device 5 , high heat areas 81 a and 81 b with high luminance levels appear along the circumferential ends 11 a and 11 b of the steel plate 1 . In addition, in a region 82 on the downstream side in the conveying direction (x-axis direction) of the steel plate 1, a wavy pattern formed by the molten portions of the circumferential ends 11a and 11b of the steel plate 1 being discharged appears. Further, a molten slit S appears along the conveying direction (x-axis direction) of the steel plate 1 from the vicinity of the region converging in a V shape.

画像データ処理は、例えば、CPUが、通信インターフェースを介して、撮像装置5から画像データを取得し、取得した画像データを、RAM等に一時的に記憶することにより実現される。 Image data processing is realized, for example, by the CPU acquiring image data from the imaging device 5 via a communication interface and temporarily storing the acquired image data in a RAM or the like.

(赤色成分抽出処理)
画像情報検出部102は、入力されたV字収束領域の画像データのコントラストを明確にするために、その画像データから赤色成分(波長590[nm]~680[nm])を抽出する。
(Red component extraction processing)
The image information detection unit 102 extracts a red component (wavelength 590 [nm] to 680 [nm]) from the image data in order to clarify the contrast of the input image data of the V-shaped convergence area.

赤色成分抽出処理は、例えば、CPUが、RAM等から画像データを読み出して赤色成分を抽出し、抽出した赤色成分の画像データをRAM等に一時的に記憶することにより実現される。 The red component extraction process is realized, for example, by the CPU reading image data from RAM or the like, extracting the red component, and temporarily storing the extracted red component image data in the RAM or the like.

(2値化処理)
画像情報検出部102は、赤色成分抽出処理で得られた赤色成分の画像データを2値化(反転)する。ここでは、画像情報検出部102は、輝度レベルが閾値以上の画素に画素値「0」を、閾値未満の画素に画素値「1」を与える。幾何学的V収束点V0点とV収束点V1点の処理では、輝度レベルの閾値が異なってもよい。図20は、2値化画像の一例を図面化して示す図である。
(binarization processing)
The image information detection unit 102 binarizes (inverts) the red component image data obtained by the red component extraction process. Here, the image information detection unit 102 gives a pixel value of "0" to pixels whose luminance level is equal to or higher than the threshold, and gives a pixel value of "1" to pixels whose luminance level is less than the threshold. The brightness level threshold may be different between the processing of the geometric V convergence point V0 and the V convergence point V1. FIG. 20 is a drawing showing an example of a binarized image.

画像情報検出部102の2値化処理は、例えば、CPUが、RAM等から赤色成分の画像データを読み出して2値化処理を行い、2値化画像データをRAM等に一時的に記憶することにより実現される。 In the binarization processing of the image information detection unit 102, for example, the CPU reads red component image data from RAM or the like, performs binarization processing, and temporarily stores the binarized image data in RAM or the like. It is realized by

(ラベリング処理)
画像情報検出部102は、2値化処理で得られた2値化画像に対し、ブロッブ(Blob)毎にラベルをつけるラベリング処理を行う。ここでいうブロッブとは、ある画素に対し、上下左右方向において隣接する4画素と斜め方向において隣接する4画素とを含む隣接8画素の何れかにおいて、画素値「1」が与えられた画素が隣接している場合、それらの画素を連結することを各画素について行うことにより得られた個々の連結領域を意味する。また、ラベリング処理とは、個々のブロッブにラベル番号をつけて特定のブロッブを抽出し、抽出したブロッブの画像内の位置(x座標の最大点及び最小点、y座標の最大点及び最小点)、幅、長さ、面積等を抽出する処理である。
(labeling process)
The image information detection unit 102 performs a labeling process of labeling each blob of the binarized image obtained by the binarization process. A blob here means a pixel given a pixel value of "1" in any one of eight pixels adjacent to a certain pixel, including four pixels adjacent in the vertical and horizontal directions and four pixels adjacent in the diagonal direction. When contiguous, it means an individual connected region obtained by connecting those pixels for each pixel. In addition, the labeling process involves assigning a label number to each blob, extracting a specific blob, and determining the position of the extracted blob in the image (maximum and minimum points of x coordinates, maximum and minimum points of y coordinates). , width, length, and area.

図21は、ラベリング処理が行われた2値化画像の一例を図面化して示す図である。 FIG. 21 is a drawing showing an example of a binarized image subjected to labeling processing.

図21に示す例では、3つのブロッブに、それぞれラベル番号「1」、「2」及び「3」が付けられている場合が示されている。 In the example shown in FIG. 21, three blobs are labeled with the label numbers "1", "2" and "3", respectively.

ラベリング処理は、例えば、CPUが、RAM等から、2値化画像データを読み出してラベリング処理を行い、その結果をRAM等に一時的に記憶することにより実現される。 The labeling process is realized, for example, by having the CPU read the binarized image data from the RAM or the like, perform the labeling process, and temporarily store the result in the RAM or the like.

なお、幾何学的V収束点V0点の計算及びV収束点V1点の計算で、2値化処理で用いられる輝度レベルの閾値が同じである場合、2値化処理及びラベリング処理をそれぞれ共通にすることができる。 Note that when the threshold value of the luminance level used in the binarization process is the same in the calculation of the geometric V convergence point V0 and the calculation of the V convergence point V1, the binarization process and the labeling process are performed in common. can do.

(V収束点導出処理)
V収束点導出処理は、ラベリング処理によりラべル番号が付与されたブロッブのうち、所定の条件に合致するブロッブが抽出されたか否かを判定する処理を含む。V収束点導出処理では、画像情報検出部102は、所定の条件に合致するブロッブがあると判定した場合、そのブロッブ(図21に示す例ではラベル番号「2」が付与されたブロッブ)を、V字収束領域のブロッブ91として抽出する。そして、画像情報検出部102は、抽出したV字収束領域のブロッブ91の座標や面積等の形状情報を取得する。図22は、V字収束領域のブロッブ91が抽出された様子の一例を図面化して示す図である。また、図23は、V収束点V1点が検出された様子の一例を図面化して示す図である。
(V convergence point derivation process)
The V convergence point deriving process includes a process of determining whether or not a blob that meets a predetermined condition is extracted from among the blobs assigned label numbers by the labeling process. In the V convergence point derivation process, when the image information detection unit 102 determines that there is a blob that satisfies a predetermined condition, that blob (in the example shown in FIG. 21, the blob labeled with the label number “2”) is It is extracted as a blob 91 of the V-shaped convergence region. Then, the image information detection unit 102 acquires shape information such as the coordinates and area of the blob 91 of the extracted V-shaped convergence area. FIG. 22 is a drawing showing an example of how the blob 91 of the V-shaped convergence area is extracted. FIG. 23 is a drawing showing an example of how the V convergence point V1 is detected.

ここで、画像情報検出部102は、例えば、図20に示す2値化画像において、左端に接し、且つ、所定の面積条件を有するブロッブがあれば、それをV字収束領域のブロッブ91として抽出する。所定の面積条件としては、例えば、ブロッブの面積の実寸法が15[mm2]~150[mm2]であるという条件と、ブロッブに外接する矩形ブロックの実寸法が25[mm2]~320[mm2]であるという条件との少なくとも何れか一方を満たす等の条件を設定すればよい。 Here, for example, in the binarized image shown in FIG. 20, if there is a blob that touches the left end and has a predetermined area condition, the image information detection unit 102 extracts it as the blob 91 of the V-shaped convergence area. do. As the predetermined area conditions, for example, the condition that the actual size of the area of the blob is 15 [mm 2 ] to 150 [mm 2 ], and the condition that the actual size of the rectangular block circumscribing the blob is 25 [mm 2 ] to 320 [mm 2 ]. A condition such as satisfying at least one of the condition of [mm 2 ] may be set.

図24に示すように、画像情報検出部102は、V字収束領域のブロッブ91のx軸の正の方向(鋼板1の搬送方向の下流の方向)の先端を、衝合点であるV収束点V1点(の位置)として検出する。 As shown in FIG. 24, the image information detection unit 102 detects the tip of the blob 91 in the V-shaped convergence area in the positive x-axis direction (downstream direction in the conveying direction of the steel plate 1) as the V convergence point, which is the collision point. It is detected as (the position of) the V1 point.

本実施形態では、一例として、1つの監視対象時点についてV収束点V1点と幾何学的V収束点V0点との間の距離(LV0-LV1)を測定する際には、画像情報検出部102は、撮像装置5により3[sec]に亘って連続的に撮像された複数のV字収束領域の画像のそれぞれについて、V収束点V1点の位置を検出する。撮像装置5は、500[fps]の撮影フレームレートで画像を撮像するので、1500個のV収束点V1点の位置が画像情報検出部102により検出される。ただし、例えば、V収束点V1点の位置の変動が僅かである場合、画像情報検出部102は、1つの画像から導出したV収束点V1点の位置を検出してもよい(すなわち、必ずしも複数の画像のそれぞれからV収束点V1点を導出する必要はない)。 In this embodiment, as an example, when measuring the distance (LV0-LV1) between the V convergence point V1 and the geometric V convergence point V0 for one monitoring target time, the image information detection unit 102 detects the position of the V convergence point V1 for each of a plurality of V-shaped convergence area images continuously captured by the imaging device 5 over 3 [sec]. Since the imaging device 5 captures images at a shooting frame rate of 500 [fps], the image information detection unit 102 detects the positions of 1500 V convergence points V1. However, for example, if the positional variation of the V convergence point V1 is slight, the image information detection unit 102 may detect the positions of the V convergence points V1 derived from one image (that is, a plurality of , it is not necessary to derive the V convergence point V1 from each of the images of ).

なお、電縫溶接操業管理装置100が鋼板1に対する入熱量の制御を行っているときに、所定のフレーム数以上連続して所定の条件に合致するブロッブが抽出されなければ、画像情報検出部102は、オペレータにエラーメッセージを出力することができる。 Note that when the electric resistance welding operation management device 100 is controlling the amount of heat input to the steel plate 1, if no blobs that meet a predetermined condition are extracted continuously for a predetermined number of frames or more, the image information detection unit 102 can print an error message to the operator.

V収束点導出処理は、例えば、CPUが、ラベリング処理が行われた2値化画像データをRAM等から読み出して、V収束点V1点の座標を導出し、その結果をRAM等に一時的に記憶することにより実現される。 In the V convergence point deriving process, for example, the CPU reads the binarized image data that has undergone the labeling process from the RAM or the like, derives the coordinates of the V convergence point V1, and temporarily stores the result in the RAM or the like. It is realized by memorizing.

(幾何学的V収束点導出処理)
幾何学的V収束点導出処理は、ラベリング処理によりラベル番号が付与されたブロッブのうち、所定の条件に合致するブロッブが抽出されたか否かを判定する処理を含む。画像情報検出部102は、所定の条件に合致するブロッブがあると判定した場合、そのブロッブを、V字収束領域のブロッブ91として抽出する。そして、画像情報検出部102は、抽出したV字収束領域のブロッブ91の座標や面積等の形状情報を取得する(図21、図22を参照)。なお、画像情報検出部102は、V収束点導出処理で抽出されたV字収束領域のブロッブ91の情報を流用することもできる。
(Geometric V convergence point derivation process)
The geometric V convergence point deriving process includes a process of determining whether or not a blob that meets a predetermined condition is extracted from the blobs assigned label numbers by the labeling process. When the image information detection unit 102 determines that there is a blob that satisfies the predetermined condition, the image information detection unit 102 extracts the blob as the blob 91 of the V-shaped convergence area. Then, the image information detection unit 102 acquires shape information such as the coordinates and area of the blob 91 of the extracted V-shaped convergence area (see FIGS. 21 and 22). The image information detection unit 102 can also use the information of the blob 91 of the V-shaped convergence area extracted by the V-convergence point derivation process.

次に、画像情報検出部102は、抽出したV字収束領域のブロッブ91から、鋼板1の周方向の端部11a、11bに対応する領域を探索する。 Next, the image information detection unit 102 searches for regions corresponding to the circumferential ends 11a and 11b of the steel plate 1 from the blob 91 of the extracted V-shaped convergence region.

図23は、画像情報検出部102が鋼板1の周方向の端部11a、11bに対応する領域を探索する様子の一例を図面化して示す図である。 FIG. 23 is a drawing showing an example of how the image information detection unit 102 searches for regions corresponding to the circumferential ends 11a and 11b of the steel plate 1. As shown in FIG.

図23に示すように、画像情報検出部102は、V字収束領域のブロッブ91の、搬送方向(x軸方向)の最下流点(V収束点導出処理により検出されたV収束点V1点)を通り、且つ、x軸方向と平行な直線(図23に示す一点鎖線)から、y軸の正の方向及びy軸の負の方向に、画素値が「1」から「0」に変化する点をそれぞれ探索し、その点を鋼板1の周方向の端部11aおよび11bとする探索処理を行う。 As shown in FIG. 23, the image information detection unit 102 detects the most downstream point (V convergence point V1 detected by the V convergence point derivation process) in the conveying direction (x-axis direction) of the blob 91 of the V-shaped convergence area. and the pixel value changes from "1" to "0" in the positive direction of the y-axis and the negative direction of the y-axis from a straight line (one-dot chain line shown in FIG. 23) parallel to the x-axis direction. Each point is searched for, and a search process is performed to set the points to the ends 11a and 11b of the steel plate 1 in the circumferential direction.

画像情報検出部102は、この探索処理を、V字状に収束する方向(x軸方向)の所定の範囲、例えば2値化画像の左端(鋼板1の搬送方向の上流側)から、V字収束領域のブロッブ91の先端までの範囲のうち、左端から2/3の範囲で実行する(図23に示す「直線近似する領域」を参照)。そして、画像情報検出部102は、探索した鋼板1の周方向の端部11a、11bに対応する領域をそれぞれ直線近似し、それぞれの近似直線の交点を幾何学的V収束点V0点として検出する。 The image information detection unit 102 performs this search processing from a predetermined range in the direction of convergence in a V shape (x-axis direction), for example, from the left end of the binarized image (upstream in the conveying direction of the steel plate 1). 2/3 from the left end of the range up to the tip of the blob 91 in the convergence area (see "Linear approximation area" shown in FIG. 23). Then, the image information detection unit 102 linearly approximates the regions corresponding to the searched ends 11a and 11b of the steel plate 1 in the circumferential direction, and detects the intersection of the approximated straight lines as the geometric V convergence point V0. .

本実施形態では、画像情報検出部102は、V収束点V1点の位置を検出したときに使用したのと同じV字収束領域の画像のそれぞれについて、幾何学的V収束点V0点を検出する。 In this embodiment, the image information detection unit 102 detects the geometrical V convergence point V0 for each image of the same V-shaped convergence area used when detecting the position of the V convergence point V1. .

上記の実施形態では、製造対象の金属管が鋼管である場合について説明したが、本発明は、鋼管以外の金属管の製造に適用してもよい。 In the above embodiment, the case where the metal pipe to be manufactured is a steel pipe has been described, but the present invention may be applied to the manufacture of metal pipes other than steel pipes.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.

2a、2b スクイズロール
3a、3b コンタクトチップ
4 インピーダー
5 撮像装置
6 高周波電源
100 管理システム
2a, 2b Squeeze rolls 3a, 3b Contact tip 4 Impeder 5 Imaging device 6 High frequency power supply 100 Management system

Claims (6)

金属板を搬送方向に搬送して円筒状に成形しつつ、前記金属板の周方向の両端を、径方向外側から見てV字状になるよう互いに対向させ、前記両端が接触する衝合部に交流電流を流すことにより溶融金属を形成して溶接する金属管の製造工程において、前記衝合部の溶融状態を監視する監視方法であって、
前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する工程と、
溶接状態が2段収束型第2種溶接状態である場合の監視対象時点における入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力である基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する工程とを有する、監視方法。
While conveying the metal plate in the conveying direction and forming it into a cylindrical shape, both ends in the circumferential direction of the metal plate are opposed to each other so as to form a V shape when viewed from the radial outside, and the abutment portion where the both ends come into contact. A monitoring method for monitoring the molten state of the abutting portion in a metal pipe manufacturing process in which molten metal is formed and welded by applying an alternating current to the pipe,
Based on the image of the abutting portion at both ends of the metal plate and its peripheral portion photographed from the radial direction, a geometric extension of the extension lines of the both ends of the metal plate before contact upstream of the abutting portion at both ends of the metal plate is obtained. a step of detecting a distance (LV0-LV1) between a geometrical V convergence point V0, which is an intersection point, and a V convergence point V1, which is an abutment point where both ends of the metal plate start to come into contact;
A reference input in which the input power at the monitoring target time when the welding state is the two-step convergence type second type welding state is the input power in the transition region from the second type welding state to the two-step convergence type second type welding state. The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from SPLcr, which is a value indicating power, is calculated from the distance (LV0-LV1) at the monitoring target time, the thickness t of the metal plate, and the formed and calculating using the diameter D of the metal pipe.
請求項1に記載の監視方法であって、
前記電力評価値ξは、下記式(1)により算出される、監視方法。

ξ= f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)
t:金属管の厚み
D:金属管の直径
f(t/D):t/Dを変数とする関数
g(t/D):t/Dを変数とする関数
A monitoring method according to claim 1, comprising:
The monitoring method, wherein the power evaluation value ξ is calculated by the following formula (1).

ξ = f(t/D)×(LV0-LV1)+g(t/D) (1)
t: Thickness of metal tube
D: Diameter of metal tube
f(t/D): function with t/D as a variable
g(t/D): function with t/D as a variable
請求項2に記載の監視方法であって、
前記電力評価値ξは、下記式(2)により算出される、監視方法。

ξ= {1945 × (t/D)2-152×(t/D)+3.7}×(LV0-LV1)
+{-49834×(t/D)2+4198×(t/D)-82.5} (2)
A monitoring method according to claim 2, wherein
The monitoring method, wherein the power evaluation value ξ is calculated by the following formula (2).

ξ = {1945 × (t/D) 2 -152 × (t/D) + 3.7} × (LV0-LV1)
+{-49834×(t/D) 2 +4198×(t/D)-82.5} (2)
請求項1~3のいずれかに記載の監視方法を含む、金属管を製造する金属管の製造方法であって、
前記算出された電力評価値をモニタに出力するか、又は、前記算出された電力評価値に基づいて前記入力電力を制御する工程をさらに備える、金属管の製造方法。
A method for manufacturing a metal pipe, comprising the monitoring method according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a metal tube, further comprising a step of outputting the calculated power evaluation value to a monitor or controlling the input power based on the calculated power evaluation value.
金属板を搬送方向に搬送して円筒状に成形しつつ、前記金属板の周方向の両端を、径方向外側から見てV字状になるよう互いに対向させ、前記両端が接触する衝合部に交流電流を流すことにより溶融金属を形成して溶接する金属管の製造工程において、前記衝合部の溶融状態を監視する監視システムであって、
前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する画像情報検出部と、
溶接状態が2段収束型第2種溶接状態である場合の監視対象時点における入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力である基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する評価算出部とを有する、監視システム。
While conveying the metal plate in the conveying direction and forming it into a cylindrical shape, both ends in the circumferential direction of the metal plate are opposed to each other so as to form a V shape when viewed from the radial outside, and the abutment portion where the both ends come into contact. A monitoring system for monitoring the molten state of the abutting portion in a metal pipe manufacturing process in which molten metal is formed and welded by applying an alternating current to the
Based on the image of the abutting portion at both ends of the metal plate and its peripheral portion photographed from the radial direction, a geometric extension of the extension lines of the both ends of the metal plate before contact upstream of the abutting portion at both ends of the metal plate is obtained. an image information detection unit for detecting a distance (LV0-LV1) between a geometrical V convergence point V0 which is an intersection and a V convergence point V1 which is a collision point where both ends of the metal plate start to come into contact;
A reference input in which the input power at the monitoring target time when the welding state is the two-step convergence type second type welding state is the input power in the transition region from the second type welding state to the two-step convergence type second type welding state. The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from SPLcr, which is a value indicating power, is calculated from the distance (LV0-LV1) at the monitoring target time, the thickness t of the metal plate, and the formed A monitoring system, comprising: an evaluation calculator that calculates using the diameter D of the metal pipe.
金属板を搬送方向に搬送して円筒状に成形しつつ、前記金属板の周方向の両端を、径方向外側から見てV字状になるよう互いに対向させ、前記両端が接触する衝合部に交流電流を流すことにより溶融金属を形成して溶接する金属管の製造工程において、前記衝合部の溶融状態を監視する監視プログラムであって、
前記金属板の両端の衝合部及びその周辺部を前記径方向から撮影した画像に基づいて、前記金属板の両端の衝合部の上流における接触前の前記両端の延長線の幾何学的な交点である幾何学的V収束点V0点と、前記金属板の両端が接触し始める衝合点であるV収束点V1点との距離(LV0-LV1)を検出する処理と、
溶接状態が2段収束型第2種溶接状態である場合の監視対象時点における入力電力が、第2種溶接状態から2段収束型第2種溶接状態への遷移領域における入力電力である基準入力電力を示す値であるSPLcrに対して、どの程度離れているかを示す値である電力評価値ξを、前記監視対象時点における距離(LV0-LV1)、前記金属板の厚みt、及び成形される金属管の直径Dを用いて、算出する処理とを、コンピュータに実行させる、監視プログラム。
While conveying the metal plate in the conveying direction and forming it into a cylindrical shape, both ends in the circumferential direction of the metal plate are opposed to each other so as to form a V shape when viewed from the radial outside, and the abutment portion where the both ends come into contact. A monitoring program for monitoring the molten state of the abutting portion in a metal pipe manufacturing process in which molten metal is formed and welded by applying an alternating current to the
Based on the image of the abutting portion at both ends of the metal plate and its peripheral portion photographed from the radial direction, a geometric extension of the extension lines of the both ends of the metal plate before contact upstream of the abutting portion at both ends of the metal plate is obtained. A process of detecting the distance (LV0-LV1) between the geometrical V convergence point V0 point that is the intersection and the V convergence point V1 point that is the contact point where both ends of the metal plate start to come into contact;
A reference input in which the input power at the monitoring target time when the welding state is the two-step convergence type second type welding state is the input power in the transition region from the second type welding state to the two-step convergence type second type welding state. The power evaluation value ξ, which is a value indicating how far away from SPLcr, which is a value indicating power, is calculated from the distance (LV0-LV1) at the monitoring target time, the thickness t of the metal plate, and the formed A monitoring program that causes a computer to execute a process of calculating using the diameter D of the metal pipe.
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