JP7258869B2 - パイプの雄ネジの輪郭を光学的に測定するためのデバイス - Google Patents
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Description
- ネジ直径
- ネジテーパ
- ネジピッチ
- ネジ高さ
- シール座直径
- シール座角度
a)パイプ軸線が測定ユニットの測定面を横断して延びるように、且つ雄ネジが光源と、関連するカメラとの間の光路内に配置されるように、測定するパイプを支持部上に位置付けるステップと、
b)測定面がパイプ軸線と直角を成すように測定ユニットを配向するステップと、
c)少なくとも1つの測定デバイスのカメラによって雄ネジのシルエット画像を撮影し、そのシルエット画像を評価するステップと
を含む。
第1及び第2のシルエット画像を得るために、パイプの端面のシルエット画像を、光路の測定面内に位置する2つの異なる方向において撮影するステップと、
端面の第1及び第2のシルエット画像が直線に一致するまで、測定ユニットを1軸又は2軸で旋回させるステップと
を含む。
雄ネジの第1及び第2のシルエット画像を得るために、光路の、測定面内に位置する第1の方向における、パイプ軸線に対して径方向で反対側に位置する2つの雄ネジ・ポイントのそれぞれのシルエット画像を撮影するステップと、
雄ネジの第1及び第2のシルエット画像によって、雄ネジの対称軸線を決定するステップと、
測定面に垂直に延びる軸線からの対称軸線の角度逸脱を決定するステップと、
角度逸脱が0°になるまで測定ユニットを1軸旋回させるステップと、
上記複数のステップを繰り返すステップであって、パイプ軸線に対して径方向反対側に位置する2つの雄ネジ・ポイントのシルエット画像が、光路の、測定面内に位置する第2の方向において撮影され、第1の方向及び第2の方向は互いに横断して、特に90°の角度で延びている、ステップと
を含む。
この場合、管端面25の2つの画像が、2つの測定デバイス7及び8のシルエット画像として獲得され、これらのデバイスはキャリア要素6上に90°だけオフセットした態様で配置され、再調整は、パイプ端面25のシルエット画像がもはや楕円として(図3)示されなくなるまで、そして直線縁として(図4)示されるまで、ヘキサポッド9を使用して行われる。後者の場合、光路23及び24によって懸架される面(測定面18)がパイプ軸線2に垂直に延びることが保証される。
測定デバイス7及び8の一方によってパイプ端部の2つの画像26及び27が撮影され(ネジ2の左及び右側)、ネジテーパに沿った直線28が決定される(図5)。パイプ軸線29がテーパによって計算される。このパイプ軸線29は左及び右側の両方でネジテーパまで同じ距離を有する。パイプ軸線29とセンサ座標系30との間の傾斜角βが、ヘキサポッド9によって直接的に再調整できる。同じ処理が2つの測定デバイス7及び8の他方を使用して行われ、これは90°オフセットされている。この場合も、キャリア要素6の傾斜角はヘキサポッド9を使用して修正される。互いに垂直に延びる2つの面内におけるキャリア要素9の傾斜角の上述した補正の後、測定ユニット4は、測定面18がパイプ軸線2と垂直になるように、パイプ端面に対して配向される。
- ネジ直径
- ネジテーパ
- ネジピッチ
- ネジ高さ
- シール座直径
- シール座角度
光源19及び21、又はカメラ20及び22においてテレセントリックレンズを使用することによって、約+/-数ミリメートルの距離の範囲内の透視投影によって測定が変わらないので、ネジ2とカメラ20又は22それぞれとの間の距離を知る必要なしに測定精度が保証される。テレセントリック照明は、平行な光線を生成し、したがってネジ2上での反射を大いに最小化する。装置の制御は評価コンピュータ又は測定ソフトウェアそれ自体によって行われ、また制御によって定義された処理に統合されることができる。測定のために、ヘキサポッド9の座標系に適合された座標系が定義される。これは、回転プラットホームの回転中、測定ヘッド、及び測定座標系もまた、同時回転することを意味する。
測定サイクルは、パイプ1上のいくつかの回転位置においてネジパラメータを測定することからなる。粗い配向、及びそれに続く精密配向が、これらの回転位置のそれぞれのために行われる。粗い配向は、ローラー・テーブルの端部に設けられたデバイスによってパイプエンドへの測定ユニット4の急速な配向を行うのに役立つ。その際、全ての空間方向における補正、及び傾斜の第1の粗い補正が行われる。パイプ1が既に十分に正確に機械的に測定装置に位置付けられている場合、このステップは任意選択で省略されてもよい。
Claims (21)
- パイプ(1)の雄ネジ輪郭(3)を光学的に測定するためのデバイスであって、
測定する前記パイプ(1)のための支持部(5)と、
少なくとも1つの測定デバイス(7,8)を含む光学測定ユニット(4)であって、前記少なくとも1つの測定デバイス(7,8)が、光源(19,19’,21,21’)、及び前記雄ネジ輪郭(3)のシルエット画像を記録するための、前記光源(19,19’,21,21’)の光路内に配置されたカメラ(20,20’,22,22’)を有している、光学測定ユニット(4)と、
キャリア要素(6)と
を有し、
前記光学測定ユニット(4)は、3つの空間軸に対して旋回的に保持された前記キャリア要素(6)上に取り付けられている、デバイスにおいて、
前記光学測定ユニット(4)は、光路(23,24)が互いに交差する少なくとも2つの測定デバイス(7,8)を有することを特徴とする、デバイス。 - 前記光学測定ユニット(4)は、前記キャリア要素(6)上に剛的に取り付けられている、請求項1に記載のデバイス。
- 2つの測定デバイス(7,8)の前記光路(23,24)は、互いに90°の角度で交差していることを特徴とする、請求項1又は2に記載のデバイス。
- 前記測定デバイス(7,8)は、少なくとも1つの測定デバイス(7,8)の前記光路(23,24)が垂線と10~80°の角度を成すように配置可能であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記測定デバイス(7,8)は、前記少なくとも1つの測定デバイス(7,8)の前記光路(23,24)が鉛直線と25~65°の角度を成すように配置可能であることを特徴とする、請求項4に記載のデバイス。
- 前記測定デバイス(7,8)は、前記少なくとも1つの測定デバイス(7,8)の前記光路(23,24)が垂線と35~55°の角度を成すように配置可能であることを特徴とする、請求項5に記載のデバイス。
- 前記交差している光路(23,24)の方向ベクトルが測定面(18)を規定しており、又は測定面(18)と平行に位置しており、前記キャリア要素(6)は、前記測定面(18)と直角に位置する回転軸線(12)を中心に回転するように取り付けられていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記回転軸線(12)を中心に回転するように取り付けられた回転プラットホーム(11)が、前記キャリア要素(6)を支持するために設けられていることを特徴とする、請求項7に記載のデバイス。
- 前記測定面(18)と平行に延びる2つの交差する回転軸線を中心とする、前記回転プラットホーム(11)に対する前記キャリア要素(6)の少なくとも2軸旋回性のためのデバイスが、前記回転プラットホーム(11)と前記キャリア要素(6)の間に設けられていることを特徴とする、請求項8に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2軸旋回性のためのデバイスが、ヘキサポッド(9)であることを特徴とする、請求項9に記載のデバイス。
- 前記少なくとも2つの測定デバイス(7,8)はテレセントリック光路を有することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 平行に延びる光路(23,24)を有するさらなる測定デバイス(7,8)がそれぞれ、前記少なくとも2つの測定デバイス(7,8)と関連付けられていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記回転プラットホーム(11)は、除振取付ベースに固定された定置機械に取り付けられていることを特徴とする、請求項8から10までのいずれか一項、或いは請求項8を引用する請求項11又は12に記載のデバイス。
- 保護ハウジング(17)が設けられ、前記デバイスが前記保護ハウジング(17)内に配置されることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記光学測定ユニット(4)の撮像フィールド内に出入りするように移動可能な較正ターゲットを有する較正デバイスが設けられていることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか一項に記載のデバイス。
- 請求項1から15までのいずれか一項に記載のデバイスを使用してパイプ(1)の前記雄ネジ輪郭(3)を測定するための方法であって、
a)前記パイプ軸線(2)が前記光学測定ユニット(4)の測定面(18)を横断して延びるように、且つ前記雄ネジ(3)が前記光源(19,19’,21,21’)と前記関連するカメラ(20,20’,22,22’)との間の前記光路(23,24)内に配置されるように、測定する前記パイプ(1)を前記支持部(5)上に位置付けるステップと、
b)前記測定面(18)が前記パイプ軸線(2)と直角を成すように前記光学測定ユニット(4)を配向するステップと、
c)少なくとも1つの測定デバイス(7,8)の前記カメラ(20,20’,22,22’)によって前記雄ネジ(3)のシルエット画像を撮影し、前記シルエット画像を評価するステップと
を含み、
前記ステップb)が、
第1及び第2のシルエット画像を得るために、前記パイプ(1)の端面のシルエット画像を、前記光路(23,24)の前記測定面(18)内に位置する2つの異なる方向において撮影するステップと、
前記端面の前記第1及び第2のシルエット画像が直線に一致するまで、前記光学測定ユニット(4)を1軸又は2軸で旋回させるステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1から15までのいずれか一項に記載のデバイスを使用してパイプ(1)の前記雄ネジ輪郭(3)を測定するための方法であって、
a)前記パイプ軸線(2)が前記光学測定ユニット(4)の測定面(18)を横断して延びるように、且つ前記雄ネジ(3)が前記光源(19,19’,21,21’)と前記関連するカメラ(20,20’,22,22’)との間の前記光路(23,24)内に配置されるように、測定する前記パイプ(1)を前記支持部(5)上に位置付けるステップと、
b)前記測定面(18)が前記パイプ軸線(2)と直角を成すように前記光学測定ユニット(4)を配向するステップと、
c)少なくとも1つの測定デバイス(7,8)の前記カメラ(20,20’,22,22’)によって前記雄ネジ(3)のシルエット画像を撮影し、前記シルエット画像を評価するステップと
を含み、
前記ステップb)が、
前記雄ネジ(3)の第1及び第2のシルエット画像を得るために、前記光路(23,24)の、前記測定面(18)内に位置する第1の方向における、前記パイプ軸線(2)に対して径方向で反対側に位置する2つの雄ネジ(3)ポイントのそれぞれのシルエット画像を撮影するステップと、
前記雄ネジ(3)の前記第1及び第2のシルエット画像によって、前記雄ネジ(3)の対称軸線を決定するステップと、
前記測定面(18)に垂直に延びる軸線からの前記対称軸線の角度逸脱を決定するステップと、
前記角度逸脱が0°になるまで前記光学測定ユニット(4)を1軸旋回させるステップと、
上記複数のステップを繰り返すステップであって、前記パイプ軸線(2)に対して径方向反対側に位置する2つの雄ネジ(3)ポイントの前記シルエット画像が、前記光路(23,24)の、前記測定面(18)内に位置する第2の方向において撮影され、前記第1の方向及び前記第2の方向は互いに横断して延びている、ステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 前記第1の方向及び前記第2の方向は90°の角度で互いに横断して延びていることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- ステップc)における前記シルエット画像は、前記測定面(18)内に位置する前記光路(23,24)の少なくとも2つの異なる方向において撮影されることを特徴とする、請求項16から18までのいずれか一項に記載の方法。
- ステップc)が、前記少なくとも2つの測定デバイス(7,8)の前記カメラ(20,20’,22,22’)によってシルエット画像を撮影することを含むことを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- ステップc)における前記シルエット画像の撮影が、前記光学測定ユニット(4)の第1の回転位置において行われ、次いで前記光学測定ユニット(4)が、前記測定面(18)に垂直に延びる回転軸線(12)を中心に予め定義された角度だけ回転されて、その後前記シルエット画像の撮影が、前記光学測定ユニット(4)の第2の回転位置において行われることを特徴とする、請求項19又は20に記載の方法。
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