JP7438176B2 - Method and device for measuring the number of pipes - Google Patents
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Description
本発明は、ラック内に長手方向が水平となるように積載された複数本の管の本数を精度良く計測する本数計測方法及び本数計測装置に関する。 The present invention relates to a number measuring method and a number measuring device for accurately measuring the number of multiple pipes stacked in a rack so that their longitudinal directions are horizontal.
電縫鋼管(電気抵抗溶接鋼管、ERW鋼管ともいう)は、公知のように、造管ラインにおいて、コイルから巻き出された薄板をロールで管状に成形し、管状に成形された薄板の端部同士を電気抵抗溶接することで製造される。この電気抵抗溶接は、高周波電力が印加されたインダクションコイルを用いて、薄板の端部に渦電流を生成し、この渦電流によって加熱(誘導加熱)された薄板の端部をロールで圧接する方法である。
そして、造管ラインにおいて、溶接後の長尺の鋼管は、製品に要求される所定の長さ毎に切断される。
ERW steel pipes (also referred to as electric resistance welded steel pipes, ERW steel pipes) are manufactured by forming a thin plate unwound from a coil into a tubular shape using rolls on a tube manufacturing line, and forming the ends of the thin plate into a tubular shape. Manufactured by electrical resistance welding. This electric resistance welding uses an induction coil to which high-frequency power is applied to generate an eddy current at the edge of a thin plate, and the edges of the thin plate heated (induction heated) by this eddy current are pressed together with a roll. It is.
Then, in the pipe making line, the long steel pipe after welding is cut into predetermined lengths required for the product.
造管ラインで切断された鋼管は、横送り搬送されながら、端面が面取りされ、表面検査された後、ラック内に自然落下して長手方向が水平となるように積載される。具体的には、ラック内には、上下方向に位置変動可能なスリングが架設されており、鋼管はこのスリング上に積載される。ラック内に積載された鋼管の本数に応じて、スリングを上下方向に位置変動させる(本数が少ない場合は上方に位置させ、本数が増えるに従って下方に位置させる)ことで、自然落下時の鋼管の疵発生を防止している。 Steel pipes cut on a pipe-making line are transported horizontally, their end faces are chamfered, their surfaces inspected, and then they fall naturally into racks and are loaded so that their longitudinal directions are horizontal. Specifically, a sling whose position can be varied in the vertical direction is installed in the rack, and the steel pipes are loaded on this sling. By changing the position of the sling vertically depending on the number of steel pipes loaded in the rack (positioning it upwards when the number is small and moving it downwards as the number increases), it is possible to prevent the steel pipes from falling by themselves. Prevents scratches from occurring.
ラック内に積載された鋼管は、クレーンでラック外に搬送され、防錆塗油された後、予め決められた本数(予定本数)の鋼管が結束された状態で出荷される。
クレーンによる鋼管の搬送回数を低減して作業効率を高めるには、一度に搬送する鋼管の本数は、できるだけ多い方が望ましいため、クレーンの搬送能力の最大値付近で決定されている。このため、ラック内に積載される鋼管の本数も多く、例えば、小径(外径10mm~60mm程度)の鋼管の場合、ラック内に数百本が積載されている。そして、数百本の鋼管がクレーンでラック外に一度に搬送され、結束されて出荷される。
The steel pipes loaded in the rack are transported outside the rack by a crane, coated with anti-rust oil, and then shipped in a state in which a predetermined number (scheduled number) of steel pipes are tied together.
In order to reduce the number of times steel pipes are transported by a crane and increase work efficiency, it is desirable that the number of steel pipes transported at one time be as large as possible, so it is determined near the maximum transport capacity of the crane. For this reason, the number of steel pipes loaded in a rack is large; for example, in the case of small diameter steel pipes (about 10 mm to 60 mm in outer diameter), several hundred pipes are loaded in a rack. Hundreds of steel pipes are then transported by crane out of the rack, bundled, and shipped.
ここで、出荷前には、結束される鋼管の本数が予定本数に合致されているか否かを検査する必要がある。しかしながら、ラック内に積載された状態の数百本の鋼管の本数を検査員が手動で計測することは困難である。 Here, before shipping, it is necessary to inspect whether the number of steel pipes to be bundled matches the planned number. However, it is difficult for inspectors to manually count the number of hundreds of steel pipes loaded in a rack.
例えば、特許文献1、2には、結束後の鋼管の本数を自動計測する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1、2にも記載のように、結束後の鋼管の本数を自動計測する方法では、結束後の鋼管の束の断面形状を六角形状とするのが一般的である。前述の小径の鋼管のように、数百本もの多数本の鋼管を、束の断面形状が六角形状となるように結束することは困難であるため、特許文献1、2に記載の方法を用いて、結束後の多数本の鋼管の本数を計測することは現実的ではない。
また、結束後の鋼管の本数が予定本数に合致しなかった場合、いったん結束を解いて、正しい本数の鋼管を結束し直す必要があるため、特に、多数本の鋼管を結束する場合には、結束の解除・再結束の手間をなくすため、結束前に鋼管の本数を計測することが望ましい。
したがって、ラック内に積載された結束前の状態で多数本の鋼管の本数を自動計測することが望まれている。
For example,
In addition, if the number of bundled steel pipes does not match the planned number, it is necessary to untie the bundle and re-bind the correct number of steel pipes, so especially when bundling a large number of steel pipes, It is desirable to measure the number of steel pipes before bundling in order to eliminate the hassle of unbundling and re-bundling.
Therefore, it is desired to automatically measure the number of steel pipes loaded in a rack before bundling.
特許文献3、4にも鋼管の本数を自動計測する方法が提案されているものの、ラック内に積載された状態で多数本の鋼管の本数を自動計測可能な方法ではない。
Although methods for automatically measuring the number of steel pipes are proposed in
なお、上記の説明では、管として電縫鋼管を例に挙げて説明したが、必ずしもこれに限るものではなく、ラック内に積載された状態で複数本の管の本数を精度良く計測することが望まれる。 In the above explanation, the pipes are ERW steel pipes as an example, but the pipes are not necessarily limited to this, and it is possible to accurately measure the number of pipes loaded in a rack. desired.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ラック内に長手方向が水平となるように積載された複数本の管の本数を精度良く計測する本数計測方法及び本数計測装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and is a method for accurately measuring the number of multiple pipes loaded in a rack so that the longitudinal direction is horizontal. An object of the present invention is to provide a measuring method and a number measuring device.
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行い、パターンマッチング(テンプレートマッチング)法を適用することに着眼した。具体的には、複数本の被計測管から構成される被計測管束の端面を撮像して撮像画像を生成し、この撮像画像と、被計測管の公称外径及び公称肉厚に基づき作成したテンプレート画像とをパターンマッチングして、撮像画像を構成する複数の画素領域のテンプレート画像に対する一致率を算出し、この一致率が所定のしきい値以上である画素領域の数を、被計測管束を構成する複数本の被計測管の本数として算出する方法を検討した。
しかしながら、上記のしきい値を高く設定しすぎると、カウントされない被計測管が生じて、算出した本数が実際の本数よりも少なくなり(すなわち、未検出となる)、逆に、しきい値を低く設定しすぎると、実際には被計測管の存在しない被計測管と被計測管との隙間も被計測管としてカウントされて、算出した本数が実際の本数よりも多くなる(すなわち、過検出となる)という問題があり、適切なしきい値の設定を手動で行うのが困難であるという問題があった。
In order to solve the above problem, the present inventors conducted extensive studies and focused on applying a pattern matching (template matching) method. Specifically, a captured image was generated by capturing the end face of a bundle of tubes to be measured, which is made up of multiple tubes to be measured, and the image was created based on this captured image and the nominal outer diameter and nominal wall thickness of the tubes to be measured. Pattern matching is performed with the template image to calculate the matching rate of a plurality of pixel areas constituting the captured image with the template image, and the number of pixel areas for which this matching rate is greater than or equal to a predetermined threshold is calculated for the pipe bundle to be measured. We investigated a method of calculating the number of pipes to be measured in the structure.
However, if the above threshold is set too high, some pipes will not be counted and the calculated number will be less than the actual number (in other words, undetected). If the setting is too low, gaps between the measured pipes where no pipes actually exist will be counted as measured pipes, and the calculated number will be higher than the actual number (i.e., over-detection). ), and it is difficult to manually set appropriate thresholds.
そこで、本発明者らは、更に鋭意検討した結果、被計測管束の縦寸法(積載された複数本の被計測管のうち、最も上側に位置する被計測管と、最も下側に位置する被計測管との上下方向の距離)を、被計測管束の横寸法(積載された複数本の被計測管のうち、最も左側に位置する被計測管と、最も右側に位置する被計測管との左右方向の距離)で除算した被計測管束の縦横比と、撮像画像における被計測管に対応する画素領域の一致率とが良好な相関関係を有することを見出した。このため、被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定すれば、被計測管束を構成する複数本の被計測管の本数を適切に算出できることが分かった。 Therefore, as a result of further intensive study, the present inventors determined that the vertical dimensions of the bundle of tubes to be measured (out of the plurality of loaded tubes to be measured, the uppermost tube to be measured and the lowermost tube to be measured) The vertical distance from the measurement tube) to the lateral dimension of the bundle of measurement tubes (the distance between the measurement tube located on the leftmost side and the measurement tube located on the rightmost side among the multiple measurement tubes loaded). It has been found that there is a good correlation between the aspect ratio of the pipe bundle to be measured divided by the distance in the left-right direction) and the matching rate of the pixel area corresponding to the pipe to be measured in the captured image. Therefore, it has been found that by determining the threshold value based on the aspect ratio of the pipe bundle to be measured, the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured can be appropriately calculated.
本発明は、上記本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、ラック内に長手方向が水平となるように積載された複数本の被計測管の本数を計測する方法であって、前記複数本の被計測管から構成される被計測管束の端面を撮像して撮像画像を生成する撮像画像生成工程と、前記被計測管の公称外径及び公称肉厚に基づき作成したテンプレート画像と、前記撮像画像生成工程で生成した前記撮像画像とをパターンマッチングして、前記撮像画像を構成する複数の画素領域の前記テンプレート画像に対する一致率を算出するパターンマッチング工程と、前記被計測管束の縦寸法を前記被計測管束の横寸法で除算した前記被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定し、前記複数の画素領域のうち、前記パターンマッチング工程で算出された前記一致率が前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出する本数算出工程と、を有する、ことを特徴とする管の本数計測方法を提供する。
The present invention was completed based on the above findings of the present inventors.
That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for measuring the number of a plurality of pipes to be measured loaded in a rack so that the longitudinal direction is horizontal, the method comprising: a captured image generation step of generating a captured image by capturing an end face of a bundle of tubes to be measured; a template image created based on the nominal outer diameter and nominal wall thickness of the tube to be measured; A pattern matching step of performing pattern matching on the generated captured image to calculate a matching rate of a plurality of pixel regions constituting the captured image with the template image, and determining the vertical dimension of the pipe bundle to be measured. A threshold value is determined based on the aspect ratio of the pipe bundle to be measured divided by the horizontal dimension, and among the plurality of pixel areas, pixels for which the matching rate calculated in the pattern matching step is equal to or higher than the threshold value. A method for measuring the number of pipes is provided, comprising: a number calculation step of calculating the number of regions as the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured.
本発明によれば、本数算出工程において、被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定し、撮像画像を構成する複数の画素領域のうち、パターンマッチング工程で算出された一致率がしきい値以上である画素領域の数を、被計測管束を構成する複数本の被計測管の本数として算出するため、本発明者らの知見の通り、被計測管の本数を適切に算出可能である。 According to the present invention, in the number calculation process, a threshold value is determined based on the aspect ratio of the pipe bundle to be measured, and the matching rate calculated in the pattern matching process is determined among the plurality of pixel areas that constitute the captured image. Since the number of pixel areas that are equal to or greater than the threshold value is calculated as the number of multiple pipes to be measured that constitute the bundle of pipes to be measured, as the present inventors have found, it is possible to appropriately calculate the number of pipes to be measured. be.
本発明において、被計測管束の縦横比は、撮像画像生成工程で生成した撮像画像を画像処理して算出することも可能である。
しかしながら、本発明者らの知見によれば、ラック内に載置された管束の縦横比と管の公称外径とは、良好な相関関係を有する。このため、撮像画像を画像処理して被計測管束の縦横比をその都度算出しなくても、予め把握できる被計測管の公称外径に上記の相関関係を適用すれば、被計測管束の縦横比を推定可能である。
すなわち、本発明において、好ましくは、前記ラック内に長手方向が水平となるように載置された複数本の管から構成される管束であって、前記複数本の管の公称外径が異なる複数の前記管束を用いて、前記管束の縦横比と、前記管の公称外径との関係である第1関係を予め算出する第1関係算出工程を更に有し、前記本数算出工程において、前記被計測管の公称外径と、前記第1関係算出工程で算出した前記第1関係とを用いて、前記被計測管束の縦横比を推定し、前記推定した前記被計測管束の縦横比に基づいて前記しきい値を決定する。
上記の好ましい方法によれば、第1関係(ラック内に載置された管束の縦横比と管の公称外径との相関関係)を予め算出しておけば、被計測管束の縦横比をその都度画像処理して算出する必要がなく、しきい値を効率良く決定でき、ひいては被計測管の本数を効率良く算出可能である。
In the present invention, the aspect ratio of the pipe bundle to be measured can also be calculated by image processing the captured image generated in the captured image generation step.
However, according to the findings of the present inventors, there is a good correlation between the aspect ratio of the tube bundle placed in the rack and the nominal outer diameter of the tube. Therefore, without having to calculate the aspect ratio of the pipe bundle to be measured each time by image processing the captured image, if the above correlation is applied to the nominal outer diameter of the pipe to be measured, which can be known in advance, the aspect ratio of the pipe bundle to be measured can be calculated. It is possible to estimate the ratio.
That is, in the present invention, preferably, the tube bundle is composed of a plurality of tubes placed in the rack so that the longitudinal direction is horizontal, and the plurality of tubes have different nominal outer diameters. further comprising a first relationship calculation step of calculating in advance a first relationship between the aspect ratio of the tube bundle and the nominal outer diameter of the tubes using the tube bundle, and in the number calculation step, the Using the nominal outer diameter of the measurement pipe and the first relationship calculated in the first relationship calculation step, estimate the aspect ratio of the pipe bundle to be measured, and based on the estimated aspect ratio of the bundle of pipes to be measured. determining the threshold;
According to the preferred method described above, if the first relationship (correlation between the aspect ratio of the tube bundle placed in the rack and the nominal outside diameter of the tube) is calculated in advance, the aspect ratio of the tube bundle to be measured can be adjusted to that value. There is no need to perform image processing and calculation each time, the threshold value can be determined efficiently, and the number of pipes to be measured can be calculated efficiently.
前述のように、本発明者らの知見によれば、被計測管束の縦横比と、撮像画像における被計測管に対応する画素領域の一致率とが良好な相関関係を有する。具体的には、例えば、ラック内に載置された管束の縦横比を管の肉厚で除算して算出されるパラメータと、撮像画像における管に対応する画素領域の一致率とが良好な相関関係を有する。
したがって、本発明において、好ましくは、前記ラック内に長手方向が水平となるように載置された複数本の管から構成される管束であって、前記複数本の管の公称外径及び公称肉厚が異なる複数の前記管束を用いて、前記管束の縦横比を前記管の肉厚で除算して算出されるパラメータと、前記一致率との関係である第2関係を予め算出する第2関係算出工程を更に有し、前記本数算出工程において、前記被計測管束の縦横比を前記被計測管の肉厚で除算して算出される評価対象パラメータと、前記第2関係算出工程で算出した前記第2関係とを用いて、前記しきい値を決定する。
上記の好ましい方法によれば、第2関係(管束の縦横比を管の肉厚で除算して算出されるパラメータと一致率との相関関係)を予め算出しておけば、被計測管束の縦横比を被計測管の肉厚で除算して算出される評価対象パラメータと、第2関係とを用いて、しきい値を適切に決定でき、ひいては被計測管の本数を精度良く算出可能である。
As described above, according to the findings of the present inventors, there is a good correlation between the aspect ratio of the tube bundle to be measured and the matching rate of the pixel area corresponding to the tube to be measured in the captured image. Specifically, for example, there is a good correlation between the parameter calculated by dividing the aspect ratio of a tube bundle placed in a rack by the wall thickness of the tube and the matching rate of the pixel area corresponding to the tube in the captured image. have a relationship
Therefore, in the present invention, preferably, the tube bundle is composed of a plurality of tubes placed in the rack so that the longitudinal direction is horizontal, and the tube bundle has a nominal outer diameter and a nominal wall thickness of the plurality of tubes. A second relationship in which a second relationship is calculated in advance between a parameter calculated by dividing the aspect ratio of the tube bundle by the wall thickness of the tube and the coincidence rate using a plurality of the tube bundles having different thicknesses. further comprising a calculation step, in the number calculation step, the evaluation target parameter calculated by dividing the aspect ratio of the pipe bundle to be measured by the wall thickness of the pipe to be measured, and the parameter calculated in the second relationship calculation step. The threshold value is determined using the second relationship.
According to the above preferred method, if the second relationship (the correlation between the coincidence rate and the parameter calculated by dividing the aspect ratio of the tube bundle by the wall thickness of the tube) is calculated in advance, Using the evaluation target parameter calculated by dividing the ratio by the wall thickness of the pipe to be measured and the second relationship, the threshold value can be appropriately determined, and the number of pipes to be measured can be calculated with high accuracy. .
上記の好ましい方法において、第2関係算出工程でパラメータを算出する際に、管の肉厚として公称肉厚を用いることも可能である。
しかしながら、管が電縫鋼管である場合等には、端面が面取りされるため、撮像画像における管の肉厚は公称肉厚よりも小さくなっていると考えられる。このため、精度の良い(相関係数の高い)第2関係を算出するには、面取り後の肉厚を用いることが好ましい。
すなわち、上記の好ましい方法において、前記第2関係算出工程で前記パラメータを算出する際に、前記管の肉厚として、前記管の公称肉厚から面取りによる減肉量を減算した値である面取り後肉厚を用い、前記本数算出工程で前記評価対象パラメータを算出する際に、前記被計測管の肉厚として、前記被計測管の公称肉厚から面取りによる減肉量を減算した値である面取り後肉厚を用いることが、より好ましい。
なお、減肉量とは、管を切断した後の端面(内面側及び外面側)の面取りによって、端面(切断面)に対して傾斜する部位の長さを意味する。
In the above preferred method, it is also possible to use the nominal wall thickness as the wall thickness of the tube when calculating the parameters in the second relationship calculating step.
However, in the case where the tube is an electric resistance welded steel tube, the end face is chamfered, so the wall thickness of the tube in the captured image is considered to be smaller than the nominal wall thickness. Therefore, in order to calculate the second relationship with good accuracy (high correlation coefficient), it is preferable to use the wall thickness after chamfering.
That is, in the above preferred method, when calculating the parameters in the second relationship calculating step, the wall thickness of the pipe after chamfering, which is the value obtained by subtracting the amount of wall thinning due to chamfering from the nominal wall thickness of the pipe, is used as the wall thickness of the pipe. When calculating the evaluation target parameter in the number calculation step using the wall thickness, the wall thickness of the measured pipe is a chamfer that is a value obtained by subtracting the amount of wall thinning due to chamfering from the nominal wall thickness of the measured pipe. It is more preferable to use the rear wall thickness.
Note that the amount of thinning means the length of the portion that is inclined with respect to the end surface (cut surface) due to chamfering of the end surface (inner surface side and outer surface side) after cutting the pipe.
また、上記の好ましい方法において、より一層適切なしきい値を得るには、撮像画像を構成する複数の画素領域の位置に応じた一致率のバラツキと、第2関係における一致率の算出誤差とを考慮して、決定したしきい値を補正することが好ましい。
すなわち、上記の好ましい方法において、前記第2関係算出工程において、前記撮像画像を構成する前記複数の画素領域の位置に応じた前記一致率のバラツキと、前記第2関係における前記一致率の算出誤差とを考慮して、補正量を決定し、前記本数算出工程において、前記評価対象パラメータと前記第2関係とを用いて決定した前記しきい値を前記補正量に基づいて補正し、前記一致率が補正後の前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出することが、より好ましい。
In addition, in the above-mentioned preferred method, in order to obtain a more appropriate threshold value, it is necessary to consider variations in the matching rate depending on the positions of the plurality of pixel regions that make up the captured image and the calculation error of the matching rate in the second relationship. It is preferable to take this into consideration and correct the determined threshold value.
That is, in the above-mentioned preferred method, in the second relationship calculation step, variations in the matching rate depending on the positions of the plurality of pixel regions forming the captured image and a calculation error in the matching rate in the second relationship are determined. In the number calculation step, the threshold value determined using the evaluation target parameter and the second relationship is corrected based on the correction amount, and the matching rate is It is more preferable to calculate the number of pixel regions in which is equal to or greater than the corrected threshold value as the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured.
本発明は、前記被計測管束が、前記ラック内に架設され、上下方向に位置変動可能なスリング上に積載されている場合に、特に有効である。 The present invention is particularly effective when the tube bundle to be measured is installed in the rack and loaded on a sling whose position can be varied in the vertical direction.
また、本発明は、前記被計測管が電縫鋼管である場合に、特に有効である。 Further, the present invention is particularly effective when the pipe to be measured is an electric resistance welded steel pipe.
また、前記課題を解決するため、本発明は、ラック内に長手方向が水平となるように積載された複数本の被計測管の本数を計測する装置であって、前記複数本の被計測管から構成される被計測管束の端面を撮像して撮像画像を生成する撮像手段と、前記撮像手段で生成された前記撮像画像を用いて、前記複数本の被計測管の本数を算出する演算処理手段と、を備え、前記演算処理手段は、前記被計測管の公称外径及び公称肉厚に基づき作成されたテンプレート画像と、前記撮像手段で生成された前記撮像画像とをパターンマッチングして、前記撮像画像を構成する複数の画素領域の前記テンプレート画像に対する一致率を算出するパターンマッチング工程と、前記被計測管束の縦寸法を前記被計測管束の横寸法で除算した前記被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定し、前記複数の画素領域のうち、前記パターンマッチング工程で算出された前記一致率が前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出する本数算出工程と、を実行する、ことを特徴とする管の本数計測装置としても提供される。 Further, in order to solve the above problems, the present invention provides an apparatus for measuring the number of a plurality of pipes to be measured loaded in a rack so that the longitudinal direction thereof is horizontal, the plurality of pipes to be measured being an imaging means for capturing an end face of a bundle of pipes to be measured and generating a captured image; and arithmetic processing for calculating the number of the plurality of pipes to be measured using the captured image generated by the imaging means. means, the arithmetic processing means pattern-matching a template image created based on the nominal outer diameter and nominal wall thickness of the tube to be measured and the captured image generated by the imaging means, a pattern matching step of calculating a matching rate of a plurality of pixel regions constituting the captured image with the template image; and an aspect ratio of the pipe bundle to be measured, which is obtained by dividing the vertical dimension of the pipe bundle to be measured by the horizontal dimension of the pipe bundle to be measured. A threshold value is determined based on the number of pixel regions in which the matching rate calculated in the pattern matching step is equal to or greater than the threshold value among the plurality of pixel regions to form the measured pipe bundle. A number calculation step of calculating the number of the plurality of pipes to be measured is also provided.
本発明によれば、ラック内に長手方向が水平となるように積載された複数本の管の本数を精度良く計測することが可能である。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the number of multiple pipes loaded in a rack so that the longitudinal direction is horizontal.
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る管の本数計測装置及びこれを用いた管の本数計測方法について、被計測管が電縫鋼管である場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, with appropriate reference to the accompanying drawings, a description will be given of a pipe number measuring device according to an embodiment of the present invention and a method for measuring the number of pipes using the same, taking as an example the case where the pipe to be measured is an electric resistance welded steel pipe. explain.
図1は、本発明の一実施形態に係る本数計測装置の概略構成を模式的に示す図である。図1(a)は、本数計測装置の平面図である。図1(b)は、本数計測装置の設置場所の状況を説明する正面図である。図1(a)では、表面検査テーブルの図示を省略している。図1(b)では、本数計測装置の図示を省略している。図1に示すX方向は被計測管の長手方向に直交する水平方向であり、Y方向は上下方向であり、Z方向は被計測管の長手方向である。他の図についても同様である。なお、図1に示す構成要素の寸法、縮尺及び形状は、実際のものとは異なっている場合があることに留意されたい。他の図についても同様である。
図1に示すように、本実施形態に係る本数計測装置100は、断面コ字状のラックR内に長手方向(Z方向)が水平となるように積載された複数本の被計測管Pの本数を計測する装置である。図1(a)に示すように、本数計測装置100は、撮像手段1と、演算処理手段2と、を備えている。また、本実施形態に係る本数計測装置100は、照明手段3と、制御手段4と、を更に備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a number measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(a) is a plan view of the number measuring device. FIG. 1(b) is a front view illustrating the installation location of the number measuring device. In FIG. 1(a), illustration of the surface inspection table is omitted. In FIG. 1(b), illustration of the number measuring device is omitted. The X direction shown in FIG. 1 is a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the tube to be measured, the Y direction is the vertical direction, and the Z direction is the longitudinal direction of the tube to be measured. The same applies to other figures. It should be noted that the dimensions, scale, and shapes of the components shown in FIG. 1 may differ from the actual ones. The same applies to other figures.
As shown in FIG. 1, the
図1(b)に示すように、本実施形態の被計測管Pは、面取り機(図示省略)によって端面が面取りされた後、表面検査テーブルTで横送り搬送(長手方向に直交するX方向に搬送)されながら、表面検査される。表面検査が終了した被計測管Pは、表面検査テーブルTの端から自然落下して、ラックR内に積載される。ラックRは、X方向の端部が開口しているため、撮像手段1の撮像視野がラックRで遮られることなく、撮像手段1で被計測管Pの端面を撮像可能である。
ラックR内には、帯状の樹脂から形成されたスリングSが架設されている。本実施形態では、X方向に架設されたスリングSがZ方向に複数(図1(a)に示す例では、3つ)配置されている。被計測管PはこのスリングS上に積載される。スリングSは、上下方向に位置変動可能である。具体的には、スリングSのX方向の一端が固定され、他端がモータ駆動機構(図示せず)に連結されており、モータ駆動機構を駆動することで、スリングSのラックR内に位置する部分の長さが可変になっている。このスリングSの長さを伸ばせば、スリングSの位置(スリングSのX方向の中間位置)が下方に変動し、スリングSの長さを縮めれば、スリングSの位置(スリングSのX方向の中間位置)は上方に変動する。ラックR内に積載された被計測管Pの本数が少ない場合にはスリングSを上方に位置させ、本数が増えるに従って下方に位置させることで、自然落下時の被計測管Pの疵発生を防止している。
As shown in FIG. 1(b), the end face of the measured pipe P of this embodiment is chamfered by a chamfering machine (not shown), and then transported horizontally on a surface inspection table T (in the X direction perpendicular to the longitudinal direction). The surface is inspected while being transported (transferred to The tube P to be measured whose surface inspection has been completed naturally falls from the end of the surface inspection table T and is loaded into the rack R. Since the end of the rack R in the X direction is open, the imaging field of the imaging means 1 is not obstructed by the rack R, and the imaging means 1 can image the end surface of the tube P to be measured.
Inside the rack R, a sling S made of a band-shaped resin is installed. In this embodiment, a plurality of slings S (three in the example shown in FIG. 1A) are arranged in the Z direction. The tube to be measured P is loaded onto this sling S. The position of the sling S can be changed in the vertical direction. Specifically, one end of the sling S in the X direction is fixed, and the other end is connected to a motor drive mechanism (not shown), and by driving the motor drive mechanism, the sling S is positioned in the rack R. The length of the part is variable. If the length of this sling S is extended, the position of the sling S (the intermediate position of the sling S in the (intermediate position) fluctuates upward. When the number of pipes P to be measured loaded in the rack R is small, the sling S is positioned upward, and as the number increases, it is positioned downward, thereby preventing the occurrence of flaws in the pipes P to be measured when falling naturally. are doing.
撮像手段1は、複数本の被計測管Pから構成される被計測管束PBの端面を撮像して撮像画像を生成する。撮像手段1は、被計測管束PBの端面に正対し(すなわち、撮像手段1の視線方向がZ方向であり)、その視線が、X方向についてはラックRの中心付近を通り、Y方向についてはスリングSのX方向両端付近を通るように、配置されている。撮像手段1の撮像倍率(撮像手段1が具備するレンズ系の倍率)は、被計測管束PBの端面全体が撮像視野内に入るように設定されている。撮像手段1の撮像素子としては、CMOSやCCDが用いられる。 The imaging means 1 images the end face of a bundle of measurement tubes PB made up of a plurality of measurement tubes P to generate a captured image. The imaging means 1 directly faces the end face of the tube bundle PB to be measured (that is, the line of sight of the imaging means 1 is in the Z direction), and its line of sight passes near the center of the rack R in the X direction and passes through the vicinity of the center of the rack R in the Y direction. It is arranged so as to pass near both ends of the sling S in the X direction. The imaging magnification of the imaging means 1 (the magnification of the lens system included in the imaging means 1) is set so that the entire end face of the tube bundle PB to be measured falls within the imaging field of view. As the imaging device of the imaging means 1, CMOS or CCD is used.
照明手段3は、被計測管束PBの端面に対向して、被計測管束PBの端面を照明するように配置されている。照明手段3としては、ハロゲンランプ等の公知の光源が用いられる。図1(a)に示す例では、撮像手段1を挟んで、一対の照明手段3がX方向に並置されているが、これに限るものではなく、被計測管束PBの端面の照度ができるだけ均一になるように、適切な個数や光軸の傾きを設定すればよい。 The illumination means 3 is arranged to face the end surface of the tube bundle PB to be measured and to illuminate the end surface of the tube bundle PB to be measured. As the illumination means 3, a known light source such as a halogen lamp is used. In the example shown in FIG. 1(a), a pair of illumination means 3 are arranged side by side in the X direction with the imaging means 1 in between; however, the illumination means 3 are not limited to this, and the illuminance of the end face of the tube bundle PB to be measured is made as uniform as possible. It is only necessary to set an appropriate number and the inclination of the optical axis so that
制御手段4は、撮像手段1及び照明手段3に電気的に接続されており、撮像手段1及び照明手段3の動作を制御する機能を有する。具体的には、例えば、制御手段4には、動作開始のスイッチが設けられており、検査員がこのスイッチを押すことで、撮像手段1及び照明手段3の双方に動作開始の制御信号が送信される。これにより、照明手段3が被計測管束PBの端面を照明すると同時に、撮像手段1が被計測管束PBの端面を撮像して撮像画像を生成する。生成される撮像画像は、被計測管束PBの端面に相当する画素領域が他の画素領域よりも明るいものとなる。 The control means 4 is electrically connected to the imaging means 1 and the illumination means 3 and has a function of controlling the operations of the imaging means 1 and the illumination means 3. Specifically, for example, the control means 4 is provided with a switch to start the operation, and when the inspector presses this switch, a control signal to start the operation is sent to both the imaging means 1 and the illumination means 3. be done. Thereby, the illumination means 3 illuminates the end face of the pipe bundle PB to be measured, and at the same time, the imaging means 1 images the end face of the pipe bundle PB to be measured to generate a captured image. In the generated captured image, the pixel area corresponding to the end face of the tube bundle PB to be measured is brighter than other pixel areas.
図2は、撮像手段1によって生成される撮像画像の例(具体的には、撮像画像の一部であり、被計測管束PBの端面が存在する画素領域を切り取ったもの)を示す図である。図2(a)は、公称外径OD0=10mm、公称肉厚T0=1.5mmの500本の被計測管Pから構成される被計測管束PBの撮像画像である。図2(b)は、公称外径OD0=17.3mm、公称肉厚T0=2.96mmの250本の被計測管Pから構成される被計測管束PBの撮像画像である。図2(c)は、公称外径OD0=22.2mm、公称肉厚T0=2.58mmの250本の被計測管Pから構成される被計測管束PBの撮像画像である。なお、図2では、被計測管Pに相当する略円形の画素領域の内部に、「□」及び数字が表示されているが、これは後述の演算処理手段2での演算処理において被計測管Pをカウントした結果(具体的には、図2に表示される数字は、同様の撮像画像を後述の第2関係算出工程ST12で用いる場合の各管P’の一致率(%)を意味し、画素領域A1~A5に存在する各管P’の一致率を用いて、各画素領域A1~A5の一致率が算出される)が表示されているものであり、実際の撮像画像には存在しない。
図2(a)に示す撮像画像では、被計測管束PBの縦寸法V(積載された複数本の被計測管Pのうち、最も上側に位置する被計測管Pと、最も下側に位置する被計測管Pとの上下方向(Y方向)の距離)を、被計測管束PBの横寸法H(積載された複数本の被計測管Pのうち、最も左側に位置する被計測管Pと、最も右側に位置する被計測管Pとの左右方向(X方向)の距離)で除算した被計測管束PBの縦横比VHrate(=V/H)は、0.35であった。図2(b)に示す撮像画像では、被計測管束PBの縦横比VHrateは、0.4であり、図2(c)に示す撮像画像では、被計測管束PBの縦横比VHrateは、0.59であった。
このように、被計測管Pの公称外径OD0が大きくなるほど、被計測管束PBの縦横比VHrateも大きくなることが分かった。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a captured image generated by the imaging means 1 (specifically, a part of the captured image, in which a pixel region where the end face of the pipe bundle PB to be measured exists is cut out). . FIG. 2(a) is a captured image of a bundle of measured tubes PB composed of 500 measured tubes P with a nominal outer diameter OD0=10 mm and a nominal wall thickness T0=1.5 mm. FIG. 2(b) is a captured image of a bundle of measured tubes PB composed of 250 measured tubes P with a nominal outer diameter OD0=17.3 mm and a nominal wall thickness T0=2.96 mm. FIG. 2(c) is a captured image of a bundle of measured tubes PB composed of 250 measured tubes P with a nominal outer diameter OD0=22.2 mm and a nominal wall thickness T0=2.58 mm. In addition, in FIG. 2, "□" and numbers are displayed inside the approximately circular pixel area corresponding to the pipe to be measured P, but this is because the pipe to be measured is As a result of counting P (specifically, the numbers displayed in FIG. 2 mean the coincidence rate (%) of each tube P' when similar captured images are used in the second relationship calculation step ST12 described later) , the matching rate of each pixel area A1 to A5 is calculated using the matching rate of each tube P' existing in the pixel area A1 to A5), and the matching rate of each pixel area A1 to A5 is calculated using the matching rate of each tube P' existing in the pixel area A1 to A5). do not.
In the captured image shown in FIG. 2(a), the vertical dimension V of the bundle of measured tubes PB (out of the plurality of loaded measured tubes P, the uppermost measured tube P and the lowermost measured tube P) The distance from the measured pipe P in the vertical direction (Y direction) to the measured pipe bundle PB is determined by the horizontal dimension H of the measured pipe bundle PB (the measured pipe P located on the leftmost side among the plurality of measured pipes P loaded). The aspect ratio VH rate (=V/H) of the measured pipe bundle PB divided by the distance in the left-right direction (X direction) from the rightmost pipe P to be measured was 0.35. In the captured image shown in FIG. 2(b), the aspect ratio VH rate of the measured pipe bundle PB is 0.4, and in the captured image shown in FIG. 2(c), the aspect ratio VH rate of the measured pipe bundle PB is: It was 0.59.
In this way, it was found that the larger the nominal outer diameter OD0 of the pipes to be measured P, the larger the aspect ratio VH rate of the bundle of pipes to be measured PB.
演算処理手段2には、撮像手段1で生成された撮像画像が、制御手段4を介して入力される。そして、演算処理手段2は、この撮像画像を用いて、後述のパターンマッチング工程ST3及び本数算出工程ST4を実行することで、複数本の被計測管Pの本数を算出する。演算処理手段2は、例えば、各工程ST3、ST4を実行するためのプログラムがインストールされたコンピュータから構成される。
A captured image generated by the
なお、本実施形態では、本数計測装置100が照明手段3を備える構成について説明したが、本発明は必ずしもこれに限るものではない。本数計測装置100の設置環境によっては、被計測管束PBの端面に相当する画素領域が他の画素領域よりも明るい撮像画像が生成される限りにおいて、照明手段3を備えない構成を採用することも可能である。
また、本実施形態では、本数計測装置100が制御手段4を備える構成について説明したが、本発明は必ずしもこれに限るものではない。例えば、制御手段4を備えることなく、撮像手段1及び照明手段3を常時動作させる構成を採用することも可能である。この場合には、撮像手段1は演算処理手段2に直接接続され、撮像手段1で生成された撮像画像が、演算処理手段2に直接入力される。
In addition, although this embodiment demonstrated the structure in which the
Further, in this embodiment, the configuration in which the
以下、上記の構成を有する本数計測装置100を用いた本数計測方法について説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る本数計測方法の概略手順を示すフロー図である。
図3に示すように、本実施形態に係る本数計測方法は、第1関係算出工程ST11及び第2関係算出工程ST12を有する準備工程ST1と、撮像画像生成工程ST2と、パターンマッチング工程ST3と、本数算出工程ST4と、を有する。以下、各工程ST1~ST4について、順に説明する。
Hereinafter, a method for measuring the number of pieces using the
FIG. 3 is a flowchart showing a schematic procedure of a number counting method according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the number counting method according to the present embodiment includes a preparation step ST1 including a first relationship calculation step ST11 and a second relationship calculation step ST12, a captured image generation step ST2, a pattern matching step ST3, It has a number calculation step ST4. Each step ST1 to ST4 will be explained in order below.
<準備工程ST1>
準備工程ST1では、被計測管束PBを構成する複数本の被計測管Pの本数を計測するのに先立ち、被計測管束PBとは別の管束PB’を用いて、予め、第1関係を算出する(第1関係算出工程ST11)と共に、第2関係を算出する(第2関係算出工程ST12)。
<Preparation process ST1>
In the preparation step ST1, prior to measuring the number of the plurality of measured pipes P constituting the measured pipe bundle PB, a first relationship is calculated in advance using a pipe bundle PB' different from the measured pipe bundle PB. (first relationship calculation step ST11), and calculates a second relationship (second relationship calculation step ST12).
[第1関係算出工程ST11]
第1関係算出工程ST11では、被計測管束PBと同様に、ラックR内に長手方向(Z方向)が水平となるように載置された複数本の管P’から構成される管束PB’であって、複数本の管P’の公称外径OD0が異なる複数の管束PB’を用いて、それぞれ撮像手段1で管束PB’の端面を撮像して撮像画像を生成する。すなわち、ある公称外径OD0を有する複数本の管P’から構成される管束PB’の端面の撮像画像を生成し、これとは別の公称外径OD0を有する複数本の管P’から構成される管束PB’の端面の撮像画像を生成する。これを異なる公称外径OD0の数だけ繰り返す。これにより、異なる公称外径OD0の数に応じた複数の撮像画像が生成される。
なお、同じ公称外径OD0を有する別の複数本の管P’から構成される別の管束PB’の端面の撮像画像を生成して(すなわち、同じ公称外径OD0に対応する複数の撮像画像を生成して)、これを第1関係を算出するのに併せて用いてもよい。
そして、生成した複数の撮像画像に基づき、管束PB’の縦横比VHrateと、管P’の公称外径OD0との関係である第1関係を算出する。
[First relationship calculation step ST11]
In the first relationship calculation step ST11, the tube bundle PB' is composed of a plurality of tubes P' placed in the rack R so that the longitudinal direction (Z direction) is horizontal, similar to the tube bundle PB to be measured. Using a plurality of tube bundles PB' in which the plurality of tubes P' have different nominal outer diameters OD0, each end face of the tube bundle PB' is imaged by the imaging means 1 to generate a captured image. That is, a captured image of the end face of a tube bundle PB' that is composed of a plurality of tubes P' having a certain nominal outer diameter OD0 is generated, and a captured image is generated of the end face of a tube bundle PB' that is composed of a plurality of tubes P' that has a different nominal outer diameter OD0. A captured image of the end face of the tube bundle PB' is generated. This is repeated for the number of different nominal outer diameters OD0. As a result, a plurality of captured images are generated according to the number of different nominal outer diameters OD0.
Note that by generating a captured image of the end face of another tube bundle PB' that is composed of another plurality of tubes P' having the same nominal outer diameter OD0 (i.e., a plurality of captured images corresponding to the same nominal outer diameter OD0). ) and use this in conjunction with calculating the first relationship.
Then, based on the plurality of generated captured images, a first relationship, which is the relationship between the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' and the nominal outer diameter OD0 of the tube P', is calculated.
図4は、第1関係算出工程ST11で算出される第1関係の一例を示す図である。図4において、「○」でプロットした点が、管P’の公称外径OD0を横軸座標とし、各公称外径OD0に対応する撮像画像に基づいて算出した管束PB’の縦横比VHrateを縦軸座標とするデータ点である。図4に点線で示す直線が、各データ点を用いて最小二乗法で算出した近似直線である。この近似直線が第1関係とされ、演算処理手段2に記憶される。図4から分かるように、管P’の公称外径OD0が大きくなるほど、管束PB’の縦横比VHrateも大きくなっている。
なお、本実施形態では、各データ点を用いて最小二乗法で算出した近似直線を第1関係として算出しているが、本発明はこれに限るものではない。最小二乗法以外の近似演算法を用いてもよいし、2次関数等の近似曲線を第1関係として算出してもよい。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the first relationship calculated in the first relationship calculation step ST11. In FIG. 4, the points plotted with "○" are the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' calculated based on the captured images corresponding to each nominal outer diameter OD0, with the horizontal axis coordinate being the nominal outer diameter OD0 of the tube P '. is the data point with the vertical axis coordinate. The straight line indicated by a dotted line in FIG. 4 is an approximate straight line calculated by the least squares method using each data point. This approximate straight line is set as the first relationship and is stored in the arithmetic processing means 2. As can be seen from FIG. 4, as the nominal outer diameter OD0 of the tube P' increases, the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' also increases.
Note that in this embodiment, an approximate straight line calculated by the least squares method using each data point is calculated as the first relationship, but the present invention is not limited to this. An approximation calculation method other than the least squares method may be used, or an approximate curve such as a quadratic function may be calculated as the first relationship.
[第2関係算出工程ST12]
第2関係算出工程ST12では、被計測管束PBと同様に、ラックR内に長手方向(Z方向)が水平となるように載置された複数本の管P’から構成される管束PB’であって、複数本の管P’の公称外径OD0及び公称肉厚T0が異なる複数の管束PB’を用いて、それぞれ撮像手段1で管束PB’の端面を撮像して撮像画像を生成する。すなわち、ある公称外径OD0及び公称肉厚T0を有する複数本の管P’から構成される管束PB’の端面の撮像画像を生成し、これとは別の公称外径OD0及び公称肉厚T0を有する複数本の管P’から構成される管束PB’の端面の撮像画像を生成する。これを異なる公称外径OD0及び公称肉厚T0の数だけ繰り返す。これにより、異なる公称外径OD0及び公称肉厚T0の数に応じた複数の撮像画像が生成される。
なお、同じ公称外径OD0及び公称肉厚T0を有する別の複数本の管P’から構成される別の管束PB’の端面の撮像画像を生成して(すなわち、同じ公称外径OD0及び公称肉厚T0に対応する複数の撮像画像を生成して)、これを第2関係を算出するのに併せて用いてもよい。また、第1関係算出工程ST11で用いた複数の撮像画像に、異なる公称肉厚T0に対応する撮像画像が含まれるのであれば、第1関係算出工程ST11で用いた複数の撮像画像をそのまま第2関係算出工程ST12で用いることも可能である。
そして、生成した複数の撮像画像に基づき、管束PBの縦横比VHrateを管Pの肉厚で除算して算出されるパラメータと、一致率(撮像画像を構成する複数の画素領域のテンプレート画像に対する一致率)との関係である第2関係を算出する。
[Second relationship calculation step ST12]
In the second relationship calculation step ST12, the tube bundle PB' is composed of a plurality of tubes P' placed in the rack R so that the longitudinal direction (Z direction) is horizontal, similar to the tube bundle PB to be measured. Using a plurality of tube bundles PB' in which the plurality of tubes P' have different nominal outer diameters OD0 and nominal wall thicknesses T0, the imaging means 1 images the end faces of the tube bundles PB' to generate captured images. That is, a captured image of the end face of a tube bundle PB' composed of a plurality of tubes P' having a certain nominal outer diameter OD0 and a nominal wall thickness T0 is generated, and a captured image is generated of the end face of a tube bundle PB' that has a certain nominal outer diameter OD0 and a nominal wall thickness T0. A captured image of the end face of a tube bundle PB' made up of a plurality of tubes P' having a diameter is generated. This process is repeated for the number of different nominal outer diameters OD0 and nominal wall thicknesses T0. As a result, a plurality of captured images corresponding to the number of different nominal outer diameters OD0 and different nominal wall thicknesses T0 are generated.
Note that by generating a captured image of the end face of another tube bundle PB' that is composed of another plurality of tubes P' having the same nominal outer diameter OD0 and nominal wall thickness T0 (that is, the same nominal outer diameter OD0 and nominal wall thickness T0), A plurality of captured images corresponding to the wall thickness T0 may be generated) and used in conjunction with calculating the second relationship. Further, if the plurality of captured images used in the first relationship calculation step ST11 include captured images corresponding to different nominal wall thicknesses T0, the plurality of captured images used in the first relationship calculation step ST11 can be used as they are. It is also possible to use it in the two-relation calculation step ST12.
Then, based on the generated plurality of captured images, a parameter calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB by the wall thickness of the tube P and a matching rate (relative to the template image of the plurality of pixel regions constituting the captured image) are calculated. A second relationship is calculated, which is the relationship with the match rate).
以下、一致率の算出方法について説明する。
図5は、第2関係を算出するのに用いられる一致率の算出方法を説明する説明図である。
図5(a)は、撮像画像を2値化して得られる2値化画像を模式的に示す図である。2値化画像において、理想的には、2値化によって抽出される管P’の端面に相当する画素領域は白(8bitの場合、255の画素値)となり、管P’の端面以外の画素領域は黒(8bitの場合、0の画素値)となる。
図5(b)は、テンプレート画像を模式的に示す図である。テンプレート画像TIMGは、管P’の公称外径OD0及び公称肉厚T0に基づき作成される。具体的には、テンプレート画像TIMGは、公称外径OD0に相当する外径(公称外径OD0に撮像手段1の撮像倍率を乗算した外径)を有する真円と、公称外径OD0-公称肉厚T0×2に相当する外径(公称外径OD0-公称肉厚T0×2に撮像手段1の撮像倍率を乗算した外径)を有する真円との間に位置する画素領域が白(8bitの場合、255の画素値)で、それ以外の画素領域が黒(8bitの場合、0の画素値)の画像である。
そして、図5(b)に示すテンプレート画像TIMGと、図5(a)に示す2値化画像とをパターンマッチング(テンプレートマッチング)して、2値化画像を構成する複数の画素領域のテンプレート画像TIMGに対する一致率を算出する。具体的には、2値化画像上でテンプレート画像TIMGをX方向及びY方向に所定のピッチ(例えば、1画素ピッチ)で順次走査し、テンプレート画像TIMGが位置する2値化画像の画素領域において、テンプレート画像TIMGの白い画素の位置と、2値化画像の画素領域の白い画素の位置とが一致する割合を、一致率として算出する。すなわち、テンプレート画像TIMGの白い画素の総数をMとし、一致する画素の数をNとすると、一致率は、以下の式(1)で算出される。
一致率=N/M×100[%] ・・・(1)
The method for calculating the matching rate will be explained below.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method for calculating the matching rate used to calculate the second relationship.
FIG. 5A is a diagram schematically showing a binarized image obtained by binarizing a captured image. Ideally, in a binarized image, the pixel area corresponding to the end face of the tube P' extracted by binarization will be white (pixel value of 255 in the case of 8 bits), and pixels other than the end face of the tube P' will be white. The area is black (in the case of 8 bits, the pixel value is 0).
FIG. 5(b) is a diagram schematically showing a template image. The template image T IMG is created based on the nominal outer diameter OD0 and nominal wall thickness T0 of the pipe P'. Specifically, the template image T IMG includes a perfect circle having an outer diameter corresponding to the nominal outer diameter OD0 (outer diameter obtained by multiplying the nominal outer diameter OD0 by the imaging magnification of the imaging means 1), and a perfect circle having an outer diameter corresponding to the nominal outer diameter OD0 - the nominal outer diameter OD0 A pixel area located between a perfect circle having an outer diameter corresponding to the wall thickness T0×2 (nominal outer diameter OD0 - outer diameter obtained by multiplying the nominal wall thickness T0×2 by the imaging magnification of the imaging means 1) is white ( In the case of 8 bits, the pixel value is 255), and the other pixel areas are black (in the case of 8 bits, the pixel value is 0).
Then, pattern matching (template matching) is performed between the template image T IMG shown in FIG. 5(b) and the binarized image shown in FIG. Calculate the matching rate for the image T IMG . Specifically, the template image TIMG is sequentially scanned on the binarized image in the X direction and the Y direction at a predetermined pitch (for example, 1 pixel pitch), and the pixel of the binarized image where the template image TIMG is located is The rate at which the positions of white pixels in the template image TIMG and the positions of white pixels in the pixel area of the binarized image match in the area is calculated as a matching rate. That is, assuming that the total number of white pixels in the template image TIMG is M and the number of matching pixels is N, the matching rate is calculated by the following equation (1).
Match rate = N/M x 100 [%] ... (1)
例えば、図5(c)に示すように、テンプレート画像TIMGが2値化画像の画素領域PA1(図5(a)参照)上に位置する場合、2値化画像の画素領域PA1には黒い画素しか存在しないため、テンプレート画像TIMGの白い画素に一致する2値化画像の画素領域PA1の白い画素は存在しない。このため、一致率は0%となる。
これに対し、図5(d)に示すように、テンプレート画像TIMGが2値化画像の画素領域PA2(図5(a)参照)上に位置する場合、2値化画像の画素領域PA2の白い画素の位置とテンプレート画像TIMGの白い画素の位置とが完全に一致するため、一致率は100%となる。ただし、現実には、実際の管P’の端面が真円でなかったり、2値化のしきい値の設定に応じて、2値化画像における管P’の端面に相当する画素領域が真円にならないことに起因して、一致率が100%になることはなく、100%未満の値となるのが通常である。
For example, as shown in FIG. 5(c), when the template image T IMG is located on the pixel area PA1 of the binarized image (see FIG. 5(a)), the pixel area PA1 of the binarized image is Since there are only pixels, there are no white pixels in the pixel area PA1 of the binarized image that match the white pixels of the template image TIMG . Therefore, the matching rate is 0%.
On the other hand, as shown in FIG. 5(d), when the template image T IMG is located on the pixel area PA2 of the binarized image (see FIG. 5(a)), Since the position of the white pixel and the position of the white pixel in the template image TIMG completely match, the matching rate is 100%. However, in reality, the end surface of the tube P' may not be a perfect circle, or the pixel area corresponding to the end surface of the tube P' in the binarized image may not be a perfect circle, depending on the setting of the binarization threshold. Because it is not a circle, the matching rate is never 100% and is usually less than 100%.
以上に説明したパターンマッチングによる一致率の算出は、演算処理手段2が実行する後述のパターンマッチング工程ST3を実行するためのプログラムを用いて行うことができる。
なお、本実施形態では、撮像画像を2値化した上で、パターンマッチングする場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこれに限るものではなく、撮像画像(濃淡画像)をそのまま用いてパターンマッチングすることも可能である。パターンマッチングについては、公知の手法を種々適用可能であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
The calculation of the matching rate by pattern matching described above can be performed using a program for executing a pattern matching step ST3, which will be described later, executed by the arithmetic processing means 2.
In addition, in this embodiment, the case where pattern matching is performed after binarizing the captured image has been described as an example, but the present invention is not necessarily limited to this, and the captured image (shaded image) can be used as is. It is also possible to perform pattern matching. Regarding pattern matching, since various known techniques can be applied, further detailed explanation will be omitted in this specification.
第2関係算出工程ST12では、前述のように、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の肉厚で除算して算出されるパラメータと、一致率との関係である第2関係を算出する。
図6は、第2関係を算出するのに用いられる一致率の算出位置の一例を模式的に説明する説明図である。図6において、破線PEは管束PB’の外縁形状を模式的に表している。図6に示すように、本実施形態で第2関係を算出する際には、2値化画像において、管束PB’の左右上方にそれぞれ位置する画素領域A1、A2での一致率と、管束PB’の左右方向(X方向)中央にそれぞれ位置する画素領域A3~A5での一致率とを用いる。各画素領域A1~A5には、それぞれ複数本(本実施形態では、10本)の管P’の端面に相当する画素領域が存在している。そして、画素領域A1~A5毎に、10本の各管P’に対応する画素領域の一致率を算出する。すなわち、10本の各管P’に対応する画素領域付近にテンプレート画像TIMGが位置する場合の最も大きな一致率を、各管P’に対応する画素領域の一致率として算出する。そして、この10本の各管P’に対応する画素領域の一致率の平均値を、各画素領域A1~A5の一致率として算出する。さらに、各画素領域A1~A5の一致率の平均値を、第2関係を算出するための一致率として用いる。
In the second relationship calculation step ST12, as described above, a second relationship is calculated between the parameter calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the wall thickness of the tube P' and the coincidence rate. do.
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically illustrating an example of a matching rate calculation position used to calculate the second relationship. In FIG. 6, a broken line PE schematically represents the outer edge shape of the tube bundle PB'. As shown in FIG. 6, when calculating the second relationship in this embodiment, in the binarized image, the matching rate in pixel areas A1 and A2 located on the upper left and right sides of the tube bundle PB', and the The matching rates in the pixel areas A3 to A5 located at the center in the left-right direction (X direction) are used. Each of the pixel regions A1 to A5 includes pixel regions corresponding to the end faces of a plurality of (10 in this embodiment) tubes P'. Then, the matching rate of the pixel regions corresponding to each of the 10 tubes P' is calculated for each of the pixel regions A1 to A5. That is, the highest matching rate when the template image TIMG is located near the pixel area corresponding to each of the ten tubes P' is calculated as the matching rate of the pixel area corresponding to each tube P'. Then, the average value of the matching rates of the pixel areas corresponding to each of these 10 tubes P' is calculated as the matching rate of each pixel area A1 to A5. Furthermore, the average value of the matching rates of each pixel area A1 to A5 is used as the matching rate for calculating the second relationship.
図7は、第2関係算出工程ST12で算出される第2関係の一例を示す図である。具体的には、図7に示す第2関係は、管P’の肉厚として公称肉厚T0を用い、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の公称肉厚T0で除算して算出されるパラメータと、図5及び図6を参照して説明した手順で算出した一致率との関係である。
図7において、「○」でプロットした点が、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の公称肉厚T0で除算して算出されるパラメータを横軸座標とし、一致率を縦軸座標とするデータ点である。図7に点線で示す直線が、各データ点を用いて最小二乗法で算出した近似直線である。この近似直線が第2関係とされ、仮にこの第2関係を用いる場合には、この第2関係が演算処理手段2に記憶される。図7から分かるように、パラメータが大きくなるほど、一致率は小さくなっている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the second relationship calculated in the second relationship calculation step ST12. Specifically, the second relationship shown in FIG. 7 is calculated by using the nominal wall thickness T0 as the wall thickness of the pipe P' and dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the nominal wall thickness T0 of the pipe P'. This is the relationship between the parameters calculated and the matching rate calculated by the procedure described with reference to FIGS. 5 and 6.
In FIG. 7, the points plotted with "○" are the horizontal axis coordinates of the parameters calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the nominal wall thickness T0 of the tube P', and the vertical axis coordinates the coincidence rate. is the data point. The straight line indicated by a dotted line in FIG. 7 is an approximate straight line calculated by the least squares method using each data point. This approximate straight line is taken as a second relationship, and if this second relationship is used, this second relationship is stored in the arithmetic processing means 2. As can be seen from FIG. 7, the larger the parameter, the smaller the matching rate.
図7に示す例では、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の公称肉厚T0で除算して算出されるパラメータを用いているが、パラメータを算出する際に、管P’の肉厚として、管P’の公称肉厚T0から面取りによる減肉量を減算した値である面取り後肉厚T1(すなわち、T1=T0-減肉量)を用いることも可能である。 In the example shown in FIG. 7, a parameter calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the nominal wall thickness T0 of the tube P' is used. As the thickness, it is also possible to use the wall thickness T1 after chamfering (that is, T1=T0-the amount of wall thinning), which is the value obtained by subtracting the wall thinning amount due to chamfering from the nominal wall thickness T0 of the pipe P'.
図8は、第2関係算出工程ST12で算出される第2関係の他の例を示す図である。図8(a)は、公称肉厚T0と、面取り後肉厚T1との関係の一例を示す図である。図8(a)に示すような関係は、面取りを行う面取り機の設定によって導き出すことが可能である。また、撮像手段1で管束PB’の端面を撮像して生成した撮像画像と、テンプレート画像TIMGとを比較することによって導き出すことも可能である。図8(b)は、面取り後肉厚T1を用いた場合に、第2関係算出工程ST12で算出される第2関係を示す図である。具体的には、図8(b)は、図7に示す第2関係を算出するのに用いたものと同じデータ点を用いると共に、図8(a)に示す関係を用いて、図7の横軸に示すパラメータを構成する公称肉厚T0を面取り後肉厚T1に置き換えたものである。
図8(b)において、「○」でプロットした点が、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の面取り後肉厚T1で除算して算出されるパラメータを横軸座標とし、一致率を縦軸座標とするデータ点である。図8(b)に点線で示す直線が、各データ点を用いて最小二乗法で算出した近似直線である。この近似直線が第2関係とされ、この第2関係を用いる場合には、この第2関係が演算処理手段2に記憶される。また、図8(a)に示すような、公称肉厚T0と面取り後肉厚T1との関係も演算処理手段2に記憶される。
図8から分かるように、図7と同様に、パラメータが大きくなるほど、一致率は小さくなっている。また、図8と図7とを比較すれば分かるように、図8に示す第2関係の方が精度の良い(相関係数の高い)第2関係を算出できている。このため、第2関係としては、図8に示すような、面取り後肉厚T1を用いて算出した第2関係を用いることが好ましい。以下の説明では、図8に示すような、面取り後肉厚T1を用いて算出した第2関係を用いる場合を例に挙げて説明する。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the second relationship calculated in the second relationship calculation step ST12. FIG. 8A is a diagram showing an example of the relationship between the nominal wall thickness T0 and the wall thickness T1 after chamfering. The relationship shown in FIG. 8(a) can be derived by setting the chamfering machine that performs chamfering. It is also possible to derive it by comparing the captured image generated by capturing the end face of the tube bundle PB' with the imaging means 1 and the template image TIMG . FIG. 8(b) is a diagram showing the second relationship calculated in the second relationship calculation step ST12 when the wall thickness after chamfering T1 is used. Specifically, FIG. 8(b) uses the same data points used to calculate the second relationship shown in FIG. 7 and also uses the relationship shown in FIG. The nominal wall thickness T0, which constitutes the parameters shown on the horizontal axis, is replaced by the wall thickness T1 after chamfering.
In FIG. 8(b), the points plotted with "○" are the horizontal axis coordinates of the parameter calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the wall thickness T1 after chamfering of the tube P', and the coincidence rate is the data point with the vertical axis coordinate. The straight line indicated by a dotted line in FIG. 8(b) is an approximate straight line calculated by the least squares method using each data point. This approximate straight line is taken as a second relationship, and when this second relationship is used, this second relationship is stored in the arithmetic processing means 2. Further, the relationship between the nominal wall thickness T0 and the wall thickness T1 after chamfering as shown in FIG. 8(a) is also stored in the arithmetic processing means 2.
As can be seen from FIG. 8, similar to FIG. 7, the larger the parameter, the smaller the matching rate. Furthermore, as can be seen by comparing FIG. 8 and FIG. 7, the second relationship shown in FIG. 8 is more accurate (has a higher correlation coefficient) and can be calculated. Therefore, it is preferable to use the second relationship calculated using the wall thickness T1 after chamfering as shown in FIG. 8 as the second relationship. In the following description, an example will be described in which the second relationship calculated using the wall thickness T1 after chamfering, as shown in FIG. 8, is used.
なお、本実施形態では、図7及び図8の何れの場合も、各データ点を用いて最小二乗法で算出した近似直線を第2関係として算出しているが、本発明はこれに限るものではない。最小二乗法以外の近似演算法を用いてもよいし、2次関数等の近似曲線を第2関係として算出してもよい。 In addition, in this embodiment, in both cases of FIG. 7 and FIG. 8, an approximate straight line calculated by the least squares method using each data point is calculated as the second relationship, but the present invention is not limited to this. isn't it. An approximation calculation method other than the least squares method may be used, or an approximate curve such as a quadratic function may be calculated as the second relationship.
図7及び図8から分かるように、パラメータが大きくなるほど、一致率は小さくなっている。換言すれば、管束PB’の縦横比VHrateが大きくなるほど、一致率は小さくなっている。前述の図4から分かるように、管P’の公称外径OD0が大きくなるほど、管束PB’の縦横比VHrateも大きくなるため、管P’の公称外径OD0が大きくなるほど、一致率が小さくなるといえる。この理由としては、以下の事項が考えられる。
管P’の公称外径OD0が大きくなると、管P’の端面の面積も大きくなる。このため、管P’を切断した後や面取りした後の、管P’の端面の全周に亘る、表面粗さの分布や管軸との直角度が不均一になり易い。このため、撮像画像における管P’の端面に相当する画素領域の明るさ(画素値)も不均一となり易く、2値化した場合に、管P’の端面に相当する画素領域が実際よりも小さく抽出されることが理由の一つであると考えられる。
また、管束PB’が数百本もの多数本の管P’で構成される場合には、管P’の重量によって、特に管束PB’の下方に位置する管P’の端面が楕円に変形する。管P’の公称外径OD0が大きくなるほど、管P’の重量が大きくなるため、管P’の公称外径OD0が大きくなるほど、楕円への変形度合いも大きくなることも理由の一つであると考えられる。
As can be seen from FIGS. 7 and 8, the larger the parameter, the smaller the matching rate. In other words, the greater the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB', the smaller the coincidence rate. As can be seen from the above-mentioned FIG. 4, the larger the nominal outer diameter OD0 of the pipe P', the larger the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB'. It can be said that it will be. Possible reasons for this are as follows.
As the nominal outer diameter OD0 of the pipe P' increases, the area of the end surface of the pipe P' also increases. For this reason, after cutting or chamfering the pipe P', the distribution of surface roughness and the perpendicularity to the pipe axis tend to become uneven over the entire circumference of the end face of the pipe P'. For this reason, the brightness (pixel value) of the pixel area corresponding to the end surface of the tube P' in the captured image tends to be non-uniform, and when binarized, the pixel area corresponding to the end surface of the tube P' is more likely to be One of the reasons is thought to be that the sample size is small.
In addition, when the tube bundle PB' is composed of several hundred tubes P', the end faces of the tubes P' located below the tube bundle PB' are deformed into ellipses due to the weight of the tubes P'. . One of the reasons is that the larger the nominal outer diameter OD0 of the pipe P', the greater the weight of the pipe P', so the larger the nominal outer diameter OD0 of the pipe P', the greater the degree of deformation into an ellipse. it is conceivable that.
なお、本実施形態の第2関係算出工程ST12では、第2関係を算出するのに加えて、後述の本数算出工程ST4で用いる補正量を決定する。
具体的には、第2関係算出工程ST12において、撮像画像(2値化画像)を構成する複数の画素領域の位置に応じた一致率のバラツキと、第2関係における一致率の算出誤差とを考慮して、補正量を決定する。
本実施形態では、複数の画素領域の位置に応じた一致率のバラツキとして、前述の図6に示す画素領域A1~A5の一致率(各画素領域A1~A5に存在する10本の各管P’に対応する画素領域の一致率の平均値)のバラツキσ1と、画素領域A1~A5の一致率の標準偏差(各画素領域A1~A5に存在する10本の各管P’に対応する画素領域の一致率の標準偏差)のバラツキσ2と、を考える。また、第2関係における一致率の算出誤差として、図8(b)に示す「○」でプロットしたデータ点と第2関係(点線で示す直線)との縦軸方向の距離σ3を考える。
そして、以下の式(2)に基づき、総合誤差σを算出する。
σ=(σ12+σ22+σ32)1/2 ・・・(2)
In addition, in the second relationship calculation step ST12 of this embodiment, in addition to calculating the second relationship, a correction amount to be used in the number calculation step ST4, which will be described later, is determined.
Specifically, in the second relationship calculation step ST12, variations in the matching rate depending on the positions of a plurality of pixel regions constituting the captured image (binarized image) and calculation errors in the matching rate in the second relationship are calculated. Taking this into account, determine the amount of correction.
In this embodiment, the variation in the matching rate depending on the position of a plurality of pixel areas is determined by considering the matching rate of the pixel areas A1 to A5 shown in FIG. 1) and the standard deviation of the matching rates of pixel areas A1 to A5 (pixels corresponding to each of the 10 tubes P' present in each pixel area A1 to A5). Consider the variation σ2 in the standard deviation of the region matching rate. Furthermore, as an error in calculating the matching rate in the second relationship, consider the distance σ3 in the vertical axis direction between the data points plotted with “◯” shown in FIG. 8(b) and the second relationship (straight line shown by a dotted line).
Then, the total error σ is calculated based on the following equation (2).
σ=(σ1 2 +σ2 2 +σ3 2 ) 1/2 ...(2)
図9は、管束PB’の縦横比VHrateを管P’の面取り後肉厚T1で除算して算出されるパラメータと、上記のようにして算出した総合誤差σとの関係の一例を示す図である。具体的には、図9は、図8(b)に示すものと同じデータ点について総合誤差σを算出した結果である。
図9に示すように、総合誤差σは、パラメータの値に関わらず、ほぼ一定の値を示し、図9に示す例では、最大で4%程度となった。このため、図9に示す例では、パラメータの値に関わらず、一定の値である4%の総合誤差σの例えば3倍(3σ)を補正量として決定する。
なお、本発明は必ずしもこれに限るものではなく、第1関係や第2関係と同様に、パラメータと総合誤差σとの関係を最小二乗法等によって近似演算し、この関係を用いて、パラメータ毎に補正量を決定することも可能である。
決定した補正量は、演算処理手段2に記憶される。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the parameter calculated by dividing the aspect ratio VH rate of the tube bundle PB' by the wall thickness T1 after chamfering of the tube P' and the total error σ calculated as described above. It is. Specifically, FIG. 9 shows the results of calculating the total error σ for the same data points as shown in FIG. 8(b).
As shown in FIG. 9, the total error σ shows a substantially constant value regardless of the parameter values, and in the example shown in FIG. 9, it was about 4% at maximum. Therefore, in the example shown in FIG. 9, the correction amount is determined to be, for example, three times (3σ) the total error σ of 4%, which is a constant value, regardless of the value of the parameter.
Note that the present invention is not necessarily limited to this, and similarly to the first relationship and the second relationship, the relationship between the parameters and the total error σ is approximated by the method of least squares, etc., and this relationship is used to calculate the relationship for each parameter. It is also possible to determine the amount of correction.
The determined correction amount is stored in the arithmetic processing means 2.
本実施形態に係る本数計測方法では、以上に説明した準備工程ST1(第1関係算出工程ST11、第2関係算出工程ST12)を予め実行した後、被計測管束PBを構成する複数本の被計測管Pの本数を計測するために、撮像画像生成工程ST2、パターンマッチング工程ST3及び本数算出工程ST4を実行する。
本実施形態では、第1関係算出工程ST11を実行した後に第2関係算出工程ST12を実行する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、第2関係算出工程ST12を実行した後に第1関係算出工程ST11を実行することも可能である。
なお、本実施形態では、撮像画像生成工程ST2を実行する前に、演算処理手段2には、被計測管Pの公称外径OD0、公称肉厚T0及び被計測管束PBを構成する被計測管Pの予定本数が入力され、記憶される。
In the number measuring method according to the present embodiment, after performing the preparation step ST1 (first relationship calculation step ST11, second relationship calculation step ST12) described above in advance, In order to measure the number of tubes P, a captured image generation step ST2, a pattern matching step ST3, and a number calculation step ST4 are performed.
In the present embodiment, an example is given in which the second relationship calculation step ST12 is executed after the first relationship calculation step ST11, but the present invention is not limited to this, and the second relationship calculation step ST12 is executed. After that, it is also possible to execute the first relationship calculation step ST11.
In the present embodiment, before executing the captured image generation step ST2, the arithmetic processing means 2 includes the nominal outer diameter OD0, the nominal wall thickness T0, and the measured tubes constituting the measured tube bundle PB. The planned number of P is input and stored.
<撮像画像生成工程ST2>
撮像画像生成工程ST2では、撮像手段1が、ラックR内に長手方向(Z方向)が水平となるように積載された複数本の被計測管Pから構成される被計測管束PBの端面を撮像して、撮像画像を生成する。生成された撮像画像は、演算処理手段2に入力される。
<Captured image generation step ST2>
In the captured image generation step ST2, the imaging means 1 images the end face of a bundle of measured tubes PB composed of a plurality of measured tubes P loaded in a rack R so that the longitudinal direction (Z direction) is horizontal. Then, a captured image is generated. The generated captured image is input to the arithmetic processing means 2.
<パターンマッチング工程ST3>
パターンマッチング工程ST3では、演算処理手段2が、被計測管Pの公称外径OD0及び公称肉厚T0に基づき、テンプレート画像TIMGを作成する。そして、演算処理手段2は、テンプレート画像TIMGと、撮像画像生成工程ST2で生成した撮像画像とをパターンマッチング(テンプレートマッチング)して、撮像画像を構成する複数の画素領域のテンプレート画像TIMGに対する一致率を算出する。パターンマッチング工程ST3では、撮像画像を構成する全ての画素領域上で、又は、撮像画像において被計測管束PBの端面が存在する可能性のある全ての画素領域上で、テンプレート画像TIMGをX方向及びY方向に順次走査し、一致率を算出する。
パターンマッチングによって一致率を算出する具体的な手順については、第2関係算出工程ST12について、図5を参照して説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
<Pattern matching process ST3>
In the pattern matching step ST3, the calculation processing means 2 creates a template image TIMG based on the nominal outer diameter OD0 and the nominal wall thickness T0 of the tube to be measured P. Then, the arithmetic processing means 2 performs pattern matching (template matching) between the template image T IMG and the captured image generated in the captured image generation step ST2, and performs pattern matching (template matching) on the template image T IMG of the plurality of pixel regions constituting the captured image. Calculate the match rate. In the pattern matching step ST3, the template image T IMG is moved in the X direction on all pixel regions constituting the captured image or on all pixel regions where the end face of the pipe bundle PB to be measured may exist in the captured image. and sequentially scan in the Y direction and calculate the matching rate.
The specific procedure for calculating the matching rate by pattern matching is the same as that described with reference to FIG. 5 for the second relationship calculation step ST12, so the description will be omitted here.
<本数算出工程ST4>
本数算出工程ST4では、演算処理手段2が、被計測管束PBの縦寸法Vを被計測管束PBの横寸法Hで除算した被計測管束PBの縦横比VHrateに基づいてしきい値Thを決定する。
具体的には、まず、演算処理手段2は、被計測管Pの公称外径OD0と、第1関係算出工程ST11で算出した第1関係とを用いて、被計測管束PBの縦横比VHrateを推定する。具体的には、例えば、図4に示す横軸に被計測管Pの公称外径OD0の値を入力した場合に、第1関係から算出される縦軸の値を、被計測管束PBの縦横比VHrateとして推定する。
ただし、本発明は、これに限るものではなく、第1関係を用いずに、撮像画像生成工程ST2で生成した撮像画像を画像処理して算出することも可能である。この場合には、前述の第1関係算出工程ST11を割愛することが可能である。
<Number calculation process ST4>
In the number calculation step ST4, the calculation processing means 2 determines the threshold value Th based on the aspect ratio VH rate of the pipe bundle to be measured PB, which is obtained by dividing the vertical dimension V of the pipe bundle to be measured PB by the horizontal dimension H of the pipe bundle to be measured PB. do.
Specifically, first, the calculation processing means 2 uses the nominal outer diameter OD0 of the pipe to be measured P and the first relationship calculated in the first relationship calculation step ST11 to calculate the aspect ratio VH rate of the pipe bundle to be measured PB. Estimate. Specifically, for example, when the value of the nominal outer diameter OD0 of the pipe to be measured P is input on the horizontal axis shown in FIG. 4, the value on the vertical axis calculated from the first relationship is Estimated as the ratio VH rate .
However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to calculate by image processing the captured image generated in the captured image generation step ST2 without using the first relationship. In this case, it is possible to omit the first relationship calculation step ST11 described above.
次に、演算処理手段2は、被計測管Pの公称外径OD0と、図8(a)に示すような公称肉厚T0と面取り後肉厚T1との関係とを用いて、被計測管Pの面取り後肉厚T1を算出する。
そして、演算処理手段2は、推定した被計測管束PBの縦横比VHrateを被計測管PBの肉厚(面取り後肉厚T1)で除算して、評価対象パラメータを算出する。そして、演算処理手段2は、この評価対象パラメータと、第2関係算出工程ST12で算出した第2関係とを用いて、しきい値Thを決定する。
具体的には、例えば、図8(b)に示す横軸に評価対象パラメータを入力した場合に、第2関係から算出される縦軸の値を、補正前のしきい値Th’として決定する。
図10は、図8(b)に示す第2関係を用いて、補正前のしきい値Th’を決定する手順を説明する説明図である。図10に示すように、例えば、評価パラメータが0.55である場合には、補正前のしきい値Th’は60%として決定されることになる。
Next, the calculation processing means 2 uses the nominal outer diameter OD0 of the measured pipe P and the relationship between the nominal wall thickness T0 and the post-chamfered wall thickness T1 as shown in FIG. The wall thickness T1 of P after chamfering is calculated.
Then, the calculation processing means 2 calculates the evaluation target parameter by dividing the estimated aspect ratio VH rate of the pipe bundle PB to be measured by the wall thickness (thickness T1 after chamfering) of the pipe to be measured PB. Then, the arithmetic processing means 2 determines the threshold value Th using this evaluation target parameter and the second relationship calculated in the second relationship calculation step ST12.
Specifically, for example, when the evaluation target parameter is input on the horizontal axis shown in FIG. 8(b), the value on the vertical axis calculated from the second relationship is determined as the threshold value Th' before correction. .
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a procedure for determining the threshold value Th' before correction using the second relationship shown in FIG. 8(b). As shown in FIG. 10, for example, when the evaluation parameter is 0.55, the threshold value Th' before correction is determined to be 60%.
次に、演算処理手段2は、以上のようにして決定したしきい値(補正前のしきい値Th’)を、第2関係算出工程ST12で決定された補正量(3σ)に基づいて補正する。具体的には、補正量が3σ=12%で、補正前のしきい値Th’が60%である場合、被計測管Pの本数に未検出が生じないように、補正前のしきい値Th’から補正量3σを減算した48%が、しきい値(補正後のしきい値)Thとして決定されることになる。 Next, the arithmetic processing means 2 corrects the threshold value determined as described above (threshold value Th' before correction) based on the correction amount (3σ) determined in the second relationship calculation step ST12. do. Specifically, when the correction amount is 3σ = 12% and the threshold value Th' before correction is 60%, the threshold value before correction is set so that the number of measured pipes P does not go undetected. 48% obtained by subtracting the correction amount 3σ from Th' is determined as the threshold value (threshold value after correction) Th.
最後に、演算処理手段2は、撮像画像を構成する複数の画素領域のうち、一致率がしきい値Th以上である画素領域の数を、被計測管束PBを構成する複数本の被計測管Pの本数として算出する。
なお、本実施形態の演算処理手段2は、算出した被計測管Pの本数と、予め入力された被計測管Pの予定本数とを比較し、両者が合致しない場合には、アラームを出力するように構成されている。これにより、検査員に注意喚起することが可能である。
Finally, the arithmetic processing means 2 calculates the number of pixel regions for which the matching rate is equal to or higher than the threshold value Th among the plurality of pixel regions constituting the captured image, for the plurality of to-be-measured tubes constituting the to-be-measured tube bundle PB. Calculate as the number of P.
Note that the arithmetic processing means 2 of this embodiment compares the calculated number of pipes P to be measured with the planned number of pipes P inputted in advance, and outputs an alarm if the two do not match. It is configured as follows. This makes it possible to alert the inspector.
以上に説明した本実施形態に係る本数計測方法を、6種類の異なる公称外径OD0及び公称肉厚T0を有する被計測管Pから構成される被計測管束PBについて適用した結果の一例を表1に示す。
表1に示すように、本実施形態に係る本数計測方法によれば、いずれの被計測管束PBについても、演算処理手段2によって自動的に適切なしきい値Thが決定され、一致率がこのしきい値Th以上の画素領域の数を被計測管束PBの被計測管Pの本数として算出することで、実本数と完全に一致する計測結果が得られた。
Table 1 shows an example of the results of applying the number measuring method according to the present embodiment described above to a bundle of measured pipes PB composed of pipes P having six different nominal outer diameters OD0 and nominal wall thicknesses T0. Shown below.
As shown in Table 1, according to the number counting method according to the present embodiment, for any pipe bundle PB to be measured, an appropriate threshold Th is automatically determined by the calculation processing means 2, and the matching rate is By calculating the number of pixel regions equal to or greater than the threshold Th as the number of measured pipes P in the measured pipe bundle PB, a measurement result that completely matched the actual number of pipes was obtained.
1・・・撮像手段
2・・・演算処理手段
3・・・照明手段
4・・・制御手段
100・・・本数計測装置
P・・・被計測管
PB・・・被計測管束
R・・・ラック
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数本の被計測管から構成される被計測管束の端面を撮像して撮像画像を生成する撮像画像生成工程と、
前記被計測管の公称外径及び公称肉厚に基づき作成したテンプレート画像と、前記撮像画像生成工程で生成した前記撮像画像とをパターンマッチングして、前記撮像画像を構成する複数の画素領域の前記テンプレート画像に対する一致率を算出するパターンマッチング工程と、
前記被計測管束の縦寸法を前記被計測管束の横寸法で除算した前記被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定し、前記複数の画素領域のうち、前記パターンマッチング工程で算出された前記一致率が前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出する本数算出工程と、を有する、
ことを特徴とする管の本数計測方法。 A method for measuring the number of multiple pipes to be measured loaded in a rack so that the longitudinal direction is horizontal, the method comprising:
a captured image generation step of generating a captured image by capturing an end face of a bundle of tubes to be measured made up of the plurality of tubes to be measured;
A template image created based on the nominal outer diameter and nominal wall thickness of the tube to be measured and the captured image generated in the captured image generation step are pattern-matched to determine the size of the plurality of pixel regions constituting the captured image. a pattern matching step of calculating a matching rate for the template image;
A threshold value is determined based on the aspect ratio of the pipe bundle to be measured, which is obtained by dividing the vertical dimension of the pipe bundle to be measured by the horizontal dimension of the pipe bundle to be measured; a number calculation step of calculating the number of pixel regions in which the matching rate is equal to or higher than the threshold value as the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured;
A method for measuring the number of tubes.
前記本数算出工程において、前記被計測管の公称外径と、前記第1関係算出工程で算出した前記第1関係とを用いて、前記被計測管束の縦横比を推定し、前記推定した前記被計測管束の縦横比に基づいて前記しきい値を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の管の本数計測方法。 The tube bundle is made up of a plurality of tubes placed in the rack so that the longitudinal direction is horizontal, and the tube bundle is made up of a plurality of tubes having different nominal outer diameters. further comprising a first relationship calculating step of calculating in advance a first relationship that is a relationship between the aspect ratio of and the nominal outer diameter of the pipe,
In the number calculation step, the aspect ratio of the pipe bundle to be measured is estimated using the nominal outer diameter of the pipe to be measured and the first relationship calculated in the first relationship calculation step, and the aspect ratio of the bundle of pipes to be measured is estimated. determining the threshold based on the aspect ratio of the measurement tube bundle;
2. The method for measuring the number of tubes according to claim 1.
前記本数算出工程において、前記被計測管束の縦横比を前記被計測管の肉厚で除算して算出される評価対象パラメータと、前記第2関係算出工程で算出した前記第2関係とを用いて、前記しきい値を決定する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の管の本数計測方法。 A tube bundle composed of a plurality of tubes placed in the rack so that the longitudinal direction is horizontal, the plurality of tube bundles having different nominal outer diameters and nominal wall thicknesses. further comprising a second relationship calculation step of calculating in advance a second relationship that is a relationship between a parameter calculated by dividing the aspect ratio of the tube bundle by the wall thickness of the tube and the coincidence rate,
In the number calculation step, the evaluation target parameter is calculated by dividing the aspect ratio of the pipe bundle to be measured by the wall thickness of the pipe to be measured, and the second relationship calculated in the second relationship calculation step is used. , determining the threshold;
3. The method for measuring the number of tubes according to claim 1 or 2.
前記本数算出工程で前記評価対象パラメータを算出する際に、前記被計測管の肉厚として、前記被計測管の公称肉厚から面取りによる減肉量を減算した値である面取り後肉厚を用いる、
ことを特徴とする請求項3に記載の管の本数計測方法。 When calculating the parameters in the second relationship calculation step, the wall thickness after chamfering, which is the value obtained by subtracting the amount of wall thinning due to chamfering from the nominal wall thickness of the pipe, is used as the wall thickness of the pipe,
When calculating the evaluation target parameter in the number calculation step, the wall thickness after chamfering, which is the value obtained by subtracting the amount of wall thinning due to chamfering from the nominal wall thickness of the measuring tube, is used as the wall thickness of the measuring tube. ,
4. The method for measuring the number of tubes according to claim 3.
前記本数算出工程において、前記評価対象パラメータと前記第2関係とを用いて決定した前記しきい値を前記補正量に基づいて補正し、前記一致率が補正後の前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出する、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の管の本数計測方法。 In the second relationship calculation step, a correction amount is calculated in consideration of variations in the coincidence rate depending on the positions of the plurality of pixel regions constituting the captured image and a calculation error of the coincidence rate in the second relationship. decide,
In the number calculation step, the threshold determined using the evaluation target parameter and the second relationship is corrected based on the correction amount, and the pixel for which the matching rate is equal to or higher than the corrected threshold calculating the number of regions as the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured;
The method for measuring the number of tubes according to claim 3 or 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から5に記載の管の本数計測方法。 The tube bundle to be measured is installed in the rack and is loaded on a sling whose position can be varied in the vertical direction.
The method for measuring the number of tubes according to any one of claims 1 to 5.
ことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の管の本数計測方法。 the pipe to be measured is an electric resistance welded steel pipe;
The method for measuring the number of tubes according to any one of claims 1 to 6.
前記複数本の被計測管から構成される被計測管束の端面を撮像して撮像画像を生成する撮像手段と、
前記撮像手段で生成された前記撮像画像を用いて、前記複数本の被計測管の本数を算出する演算処理手段と、を備え、
前記演算処理手段は、
前記被計測管の公称外径及び公称肉厚に基づき作成されたテンプレート画像と、前記撮像手段で生成された前記撮像画像とをパターンマッチングして、前記撮像画像を構成する複数の画素領域の前記テンプレート画像に対する一致率を算出するパターンマッチング工程と、
前記被計測管束の縦寸法を前記被計測管束の横寸法で除算した前記被計測管束の縦横比に基づいてしきい値を決定し、前記複数の画素領域のうち、前記パターンマッチング工程で算出された前記一致率が前記しきい値以上である画素領域の数を、前記被計測管束を構成する前記複数本の被計測管の本数として算出する本数算出工程と、を実行する、
ことを特徴とする管の本数計測装置。 A device for measuring the number of multiple pipes to be measured loaded in a rack so that the longitudinal direction is horizontal,
an imaging means for generating a captured image by imaging an end face of a bundle of tubes to be measured, which is composed of the plurality of tubes to be measured;
arithmetic processing means for calculating the number of the plurality of pipes to be measured using the captured image generated by the imaging means;
The arithmetic processing means is
A template image created based on the nominal outer diameter and nominal wall thickness of the tube to be measured and the captured image generated by the imaging means are pattern-matched to determine the image of the plurality of pixel regions constituting the captured image. a pattern matching step of calculating a matching rate for the template image;
A threshold value is determined based on the aspect ratio of the pipe bundle to be measured, which is obtained by dividing the vertical dimension of the pipe bundle to be measured by the horizontal dimension of the pipe bundle to be measured; a number calculation step of calculating the number of pixel regions in which the matching rate is equal to or higher than the threshold value as the number of the plurality of pipes to be measured constituting the bundle of pipes to be measured;
A tube number measuring device characterized by the following.
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