JPH02122211A - 管形状の測定方法及びその装置 - Google Patents

管形状の測定方法及びその装置

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JPH02122211A
JPH02122211A JP27701888A JP27701888A JPH02122211A JP H02122211 A JPH02122211 A JP H02122211A JP 27701888 A JP27701888 A JP 27701888A JP 27701888 A JP27701888 A JP 27701888A JP H02122211 A JPH02122211 A JP H02122211A
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JP
Japan
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tube
measured
distance sensor
circumferential surface
center
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Application number
JP27701888A
Other languages
English (en)
Inventor
Zenichi Tamaishi
玉石 善一
Naoji Shigematsu
重松 直司
Akio Kato
加藤 晃男
Etsuji Yamamoto
山本 悦治
Kiyohiko Kawaguchi
川口 清彦
Takeshi Isobe
健 磯部
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KASHIWARA KIKAI SEISAKUSHO KK
Nippon Steel Corp
Sumikin Seigyo Engineering KK
Original Assignee
KASHIWARA KIKAI SEISAKUSHO KK
Sumitomo Metal Industries Ltd
Sumikin Seigyo Engineering KK
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Publication date
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Publication of JPH02122211A publication Critical patent/JPH02122211A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として油井管等の管端部における形状、内、
外径く肉厚等を測定する方法及びその装置に関する。
〔従来の技術〕
石油掘削用鋼管は通常管端部に切ったねしによって順次
連結してゆく構成が採られている。しかし肉厚力神定の
鋼管に螺条を形成すると管端部がそれだけ薄肉化するこ
ととなり、強度が低下することは避けられない。
このため通常は管端部における螺条形成部分に予め増肉
加工(アップセラ1−加工という)を施しておくことが
行われるが、この増肉加工部分が規格値どおりに仕上が
っているか否か、或いは内外面形状異常(オーバフィル
、アンダーフィル)がなく所定のプロフィルどおりにな
っているか否かを検査する必要がある。
ところが、従来にあっては管形状については、殆ど目視
によって検査が行われており、個人差が大きく正確さを
欠くという問題があった。この対策として従来にあって
は、第6.7図に示す如き方法が提案されている。
第6図は従来の管形状測定方法(実開昭60−8810
号公報)を示す模式図であり、旋回アーム51にこれと
直交して前方に突き出した取付アーム52を旋回アーム
51に沿って移動可能に設け、該支持アーム52.の先
端部にセンサSを取り付け、このセンサSを被測定管P
の外周面に対向させて移動する過程でセンサSから被測
定管Pの表面までの距離が予め定めた所定値となるよう
支持アーム52を移動制御する。これによって被測定管
Pの形状に合わせて支持アーム52が被測定管Pに対し
て遠近移動することとなり、管形状が測定されることと
なる。
第7図は被測定管の管壁に形成された増−肉加工部のテ
ーパ部長さ等を測定する方法(特開昭6285811号
公報)を示す模式図であり、被測定管Pの外周面に水タ
ンク65の開口部を密着させ、水タンク65内に配した
超音波探触子66と被測定管Pの外周面との間に水を介
在させつつ超音波探触子66から超音波を発振させ、被
測定管Pの肉厚信号を検出して被測定管P内面の形状を
検知するようになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した如き従来装置では前者の場合、セン
サと被測定管との距離を一定に保持するようセンサの取
付アームを移動制御するから、測定速度が遅く、またセ
ンサの支持アームを頻繁に移動調整するため支持アーム
駆動用のギヤ結合部におけるバックラッシ互等による測
定精度の低下を避けられず、また支持アームを移動位置
決めするためのサーボ系が精度に与える影響も大きい等
の欠点があった。
一方、後者の方法は外面テーパ部と内面テーパ部とがオ
ーバラップする領域では反射超音波が得難く、また超音
波を管軸に対して垂直に入射させるのが難しい等、正確
な肉厚測定が出来ないという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは非接触型の距離センサを用いること
によって被測定管の形状測定を正確にしかも迅速に行い
得るようにした管形状の測定方法及びその装置を提供す
るにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る管形状の測定方法は、測定位置にセントし
た被測定管の公称外径に基づき基準点に対する被測定管
の管軸位置を求め、この管軸位置と同一直線上に支持ア
ームの旋回中心を位置させ、距離センサを被測定管の外
周面及び/又は内周面と対向させた状態でその周りに回
動させ、距離センサの検出データに基づき被測定管の管
軸位置を求め、この管軸位置に支持アームの旋回中心を
移動修正した後、支持アームを旋回させ、また管軸方向
へ移動して距離センサの検出データを求め、これに基づ
き管形状を測定する。
また本発明に係る管形状の測定装置は、被測定管の管端
部に対向して回転駆動せしめられる旋回アームと、先端
部側を前方に突き出した状態で基端部側が前記旋回アー
ムに該旋回アームの旋回中心に対して遠近移動可能に支
持され、旋回アームを被測定管の管軸に沿って管端部に
接近させたとき被測定管の外周面及び/又は内周面に臨
む支持アームと、該支持アームに取り付けられ被測定管
の外周面又は内周面と対向せしめられて外周面又は内周
面末での距離を検出する距離センサと、該距離センサを
被測定管の管軸方向へ移動さゼると共に前記旋回アーム
の旋回中心を被測定管の管軸と同一直線」二に位置決め
すべく旋回アームを三次元的に移動させる手段と、前記
距離センサの検出データに基づき被測定管の形状を求め
る演算部とを具備する。
〔作用〕
本発明方法及び装置にあっては、距離セン→ノ゛は被測
定管の外周面及び/又は内周面に対向して旋回及び管軸
方向へ移動するのみであって、測定作業が効率的で誤差
要因も少ない。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
第1図は本発明に係る管形状の測定方法を本発明に係る
管形状の測定装置を用いて実施している態様を示す模式
図、第2図は第1図のn−tt線による拡大側面図であ
り、図中10は基台、1は第1の移動台、2は第2の移
動台、3ば旋回アーム、4.5はセンサ31. S2の
支持アーム、Pは被測定管を示している。
基台]0には第1図に示す如く被測定管Pの管軸と直交
する方向である紙面と直交する方向(これをX軸方向と
する)に、第1の移動台1に螺合貫通せしめた螺条杆7
を軸支してあり、基台IOの外部に突き出した前記螺条
杆7の一端部に連繋したモータ旧の正、逆駆動によって
螺条杆7を回転させ、基台10上で移動台1をX軸方向
の任意位置に移動位置決めし得るようになっている。 
第1の移動台1のX軸方向の位置は、モータM1に付設
したパルスジェネレータ等の検出器8による検出信号に
基づいて検出される。
第1の移動台1は被測定管Pの管軸と平行な方向である
前記螺条杆7と直交する方向(これをX軸方向とする)
に第2の移動台2を螺合貫通せしめた螺条杆9を軸支し
てあり、第2の移動台2の外部に突き出した螺条杆9の
一端部に連繋せしめたモータM2の正、逆駆動によって
螺条杆9を回転させ、第2の移動台2をX軸方向の任意
位置に移動位置決めし得るようになっている。第2の移
動台2のX軸方向の位置はモータM2に付設したパルス
ジェネレータ等の検出器11による検出信号に恭づき検
出される。
第2の移動台2は被測定管Pの管軸と直交する上、下方
向(これをy軸方向とする)に軸支した螺条杆13及び
その両側にこれと平行に配した一対のガイド杆14.1
4を備えており、前記螺条杆13に螺合貫通させたナツ
ト部材15及び各ガイド杆1414に摺嵌せしめた摺動
駒16.1Gに渡して支持筒17を設け、螺条杆13の
一端に連繋したモータM3の正逆駆動によって、支持筒
17を上、下の任意位置に移動位置決めし得るようにし
である。支持筒17のy軸方向の位置はモータ旧にイ」
設した検出器12の検出値に基づき検出される。
支持筒17内には一端部にモータM4を連繋させた回転
軸18を挿通し、その他端部に旋回アーム3を装着して
あり、モータLの駆動によって回転軸18を回動し、旋
回アーム3及びこれに付設した距離センサS1. S2
の支持アーム4,5を回転せしめ得るようになっている
。回転軸18の回転角度はモータM4に付設した角度検
出器20の検出信号に基づき検出される。
旋回アーム3には第2図に示す如く回転軸18と直交す
る向きに夫々支持アーL4,5に螺合貫通させた一対の
螺条杆2122が前記回転輪18と直交する向きに軸支
されており、その各一端部には夫々モータ?I5. M
6が連繋せしめられ、各モータM5L、の正、逆駆動に
よって回転軸18の軸心線から各支持アーム4,5に至
る距離R8,R8(第3図(ロ)参照〕を任意に設定し
得るようになっている。 回転軸18の軸心線に対する
各支持アーム45の距離R,,R,は各モータM、、、
 M、にイリ設した検出器25.26の検出信号に基づ
いて検出される。
各支持アーム4.5は旋回アーム3から先端部をその前
方に巾] &ノて回転軸18と平行に突き出した状態で
夫々基端部を螺条杆2L 22に螺合せしめられており
、各先端部には光変位計等で構成された距離センサS1
. S2が設けられている。距離センサS、、 S2に
ついては光変位計に限らず非接触型の構造であればよい
一方の支持アーム4は例えば四角筒形に形成されており
、その内側には第3図(イ)に示すように先端部側から
内筒4aを摺嵌せしめ、その先端部に距離センサS1を
取り付けである。この内筒4aには支持アーム4に固定
した例えば油圧シリンダ4bのロンドを連繋せしめてあ
り、油圧シリンダ4bの駆動によって支持アーム4に対
して内筒4aを伸縮操作し、距離センサS1のみを被測
定管Pの外周面に臨ませ得るようになっている。
23は距離センサS+、 S2を較正するための標準体
であり、被測定管の管端部形状に合わせた既知寸法仕様
を有する筒状に形成されており、軸心線を水平にした状
態でアーム24の先端部に装着され、アーム24の基端
部は基台10の取付台に軸支してあり、第2図に示す如
く常時は実線で示す位置に待機せしめられ、測定作業の
開始に先立って破線で示す位置に回動され、この標準体
23に対する測定を行うことによって距離センサS、、
 S2の較正を行うようになっている。
被測定管Pは螺条を形成すべき管端部はその内径を縮小
して及び/又は外径を拡大して厚肉化せしめてあり、正
面視でV形をなす受台27上に支持される。
30は演算器であって、支持アーム4.5先端に取り付
けられた距離センサS、、 S2の検出信号、並びに各
モーター〜M6にイ」設の各検出器8,1112,20
゜25.26の検出信号を取り込み、被測定管Pの管端
部形状、内、外径、肉厚を算出し、また形状の良否を判
定し、信号を図示しない記録器等に出力するようになっ
ている。
而してこのような本発明装置を用いて管形状を測定する
方法について具体的に手順を追って説明する。
標準体23を第2図に示す待機位置から調整位置に回動
し、この標準体23に対する形状測定を行う。
調整位置にある標準体23の軸心線位置は既知であるか
ら、この軸心線と同一直線上に回転軸18の軸心、換言
すれば旋回アーム3の旋回中心が位置するようX軸、y
軸方向に第1の移動台1及び支持筒17を移動調節した
後、標準体23の内径、外径に基づき、距離センサS1
は標準体23の外周面から所定位置に、また距離センサ
S2は標準体23の内周面から所定位置に臨ませ得るよ
う両支持アーム45夫々を移動位置決めする。次いで第
2の移動台2を2軸方向に移動し、距離センサS、及び
S2が標準体23の端部に臨んで標準体23の端部が検
出されると、そのときの2軸方向位置から予め定めた寸
法だけ第2の移動台2を更に前進させて停止する。
この状態においては、支持アーム4は標準体23の外側
に、また支持アーム5は標準体23の内側に位置し、距
離センサS、は外周面に、また距離センサS2は内周面
に夫々対向位置せしめられている。
旋回アーム3を間欠的(又は連続的)に回転し、標準体
23の周方向複数個所で標準体23の内、外周面迄の寸
法を測定する。次いで旋回アーム3を標準体23の軸心
方向に位置をずらしつつ同様にして測定を行う。
距離センサSI、 Stの検出データに基づき演算器3
0にて標準体23の内、外径、肉厚、テーバ部の距離等
を求め、標準体23の既知値と対比し、標準体23の既
知値と一致するよう距離センサS、、 S2のオフセッ
ト値を調整し、一致すれば第2の移動台2を元の位置に
戻すと共に標準体23を待機位置に戻し、被測定管Pを
受台27上に載置してこれに対する測定を開始する。
先ず、被測定管Pの公称外径、肉厚、並びにアプセット
部の公称外径、肉厚(又は内径)等のデータを演算器3
0に入力する。演算器30はこれら入力データに基づい
て被測定管Pの管軸位置を、例えば受台27等に定めた
基準点からの寸法として算出すると共に、この管軸位置
に旋回アーム3の旋回中心、即ち回転軸18の軸心線を
一致させるべくモータM1.トを駆動して螺条杆7,1
3を回転させ旋回アーム3を移動位置決めする。
続いてモータM5. Mbを駆動して螺状杆21.22
を回転させ両支持アーム4,5を移動位置決めする。
旋回アーム3の旋回中心から支持アーム4,5までの夫
々の距離R8,R8は下記(1)式及び(2)式で夫々
与えられる。
m Ro  −+に、   ・・・・・(1)R,=   
        +に2     ・・・・・・(2)
但し、Dm :アプセノト部公称外径 dm :アプセット部公称内径 に+、に2 :距離セン→ノS+、 Szの測定可能範
囲中心(オフセット値) 次に油圧シリンダ4bを作動して内管4aを第3図(イ
)に示すように前方に突き出し、距離センサS、を管端
から例えば10mm程度の位置に移動位置決めする。こ
れによって距離センサS1は被測定管I)の外周面の所
定位置に所定距lliIIM隔して対向せしめられるこ
とになる。
この状態で旋回アーム3を略1回転(最低限270゜回
転させ、この間90°回転する毎に距離センサSの検出
データを取り込み、これらの検出データに基づいて被測
定管Pの管端におG)る管軸位置を演算器30で算出す
る。管軸位置は第4図に示ず如く距離センサS1でy軸
方向においてXa、Xbまたy軸方向においてYa、Y
bの検出データを得たとすると、(Xa−Xb)/2.
 (Ya−Yb)/2から夫々管軸位置の座標が求まる
からこれを基準点からの距離として求める。
また、同時に公称外径との差を求めると共に被測定部P
の管端部形状の異常な変形の有無を検出する。公称外径
との差が異常に大きいとき、異常な変形か認められると
き、公称外径に基つく管軸位置と前述のようにして求め
た管端にお4ノる管軸位置のずれか大きい、即ら管端部
りが大きいときは、2 アーム5を被測定管P内に挿入
しようとしたとき距離センサS2が管端部に衝突するお
それがあるため、被測定管Pを交換するか、或いは目視
にて確認しっ1)支持アー1.4.5の位置を修正して
測定を手動的に行う。
管端部に異常な変形等かないと判断されときは油圧シリ
ンダ旧)を退入させて、距離センサーS1を第1図に示
す位置に戻した後、改めてモータM+3M3を駆動して
旋回アーム3の旋回中心が被測定管Pの管端における管
軸位置と同一直線」二に位置するように修正位置決めす
る。その後、モータM2を駆動し−C第2の移動台2を
前進させる。これによって各支持アーム4,5の距離セ
ンサSl、S2が被測定管■〕の内、外周面と対向し、
距離セン’j’s+、S2がスケールオフの状態から管
端部内、外周壁までの距離の測定が可能な距離に達する
と、このときの位置を管端部と判断し、測定を開始する
この時は第3回(ロ)に示ず如く支持アーJ、4は被測
定管Pの外側に臨み、また支持アーム5(,1被測定管
Pの内側に挿入され、距離センサS1は被測定管Pの外
周面に、また距離セン′IJ’ S zは被測定管Pの
内周面に夫々対向して位置する。この状態で更にモータ
M2を駆動して管端部位置から所定=J法被測定管Pの
中間部側に移動しつつ距離センサS、、S2を通して検
出信号を読の取る。
その後旋回アーム3を、例えば90°旋回さ−1た後支
持アーム4,5を後退させ、この間において逐次被測定
管Pの外周面、内周面に対する距離測定を行い、これを
繰り返す。
被測定管Pの外径、内径は賀軸周りに180°隔てた両
位置からの検出データに括づき下式に従って算出する。
(被測定管Pの外径) 2Iマ。  (180°隔てられた2点の距離測定値の
和) (被測ボTlPの内径) 2 R,+  (1110°隔てた2点の距離測定値の
和)(肉j¥値) (R,距離センサS、に基つく測定値)(R,」距離セ
ンサS2に基つく測定値)[数値例] 第5図は本発明方法及び装置を用いて測定した被測定管
の管端部の測定値を図示しており、tlは管端部の肉厚
、[2は管本体部分の肉厚である。
この図面から明らかなように管端部内周面に測定精度確
認のために設iJた凹溝等の形状が確実に検出されてい
ることが解る。
(発明の効果〕 以にの如く本発明方法及び装置にあっては被測定管の公
称外径、肉厚又は内径等に基づいて被測定管の管軸位置
を求めCごごにアーム旋回中心のセンタリングを行い、
管軸中心と距離センサの旋回中心とのイ◇iηずれを求
め、旋回中心の修正を行った後、管形状の測定を行うか
ら距離セン→ノ゛と、被測定管との接触等の不都合を招
来することなく、また機械的なバックラッシュ等に影響
されることなく形状測定を正確且つ迅速に行い得る等本
発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を本発明装置を用いて実施している
態様を示す模式図、第2図は第1図のl]■線方向から
みた側面図、第3図(イ)はイf形状の測定の態様を示
す説明図、第3図(ロ)はp備測定の態様を示す説明図
、第4図は被測定管の管軸値Hgを求める説明図、第5
図は測定結果を示す説明図、第6,7図は従来方法の説
明図である。 ■・・・第1の移動台  2・・・第2の移動台3・・
・旋回アーム    4,5・・・支()アート7・・
・螺条杆  8・・・検出器  9・・・螺条1[10
・・・基台  13・・・螺条杆  14・・・ガイド
本1特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁
理士 河  野  登  人(外2名) ■9 (ロ) 図 弔 図 弔 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、支持アームに取り付けた距離センサを被測定管の表
    面に対向させて移動し、被測定管の形状を測定する方法
    において、 測定位置にセットした被測定管の公称外径 に基づき基準点に対する被測定管の管軸位置を求め、こ
    の管軸位置と同一直線上に支持アームの旋回中心を位置
    させ、距離センサを被測定管の外周面及び/又は内周面
    と対向させた状態でその周りに回動させ、距離センサの
    検出データに基づき被測定管の管軸位置を求め、この管
    軸位置に支持アームの旋回中心を移動修正した後、支持
    アームを旋回させ、また管軸方向へ移動して距離センサ
    の検出データを求め、これに基づき管形状を測定するこ
    とを特徴とする管形状の測定方法。 2、被測定管の管端部に対向して回転駆動せしめられる
    旋回アームと、先端部側を前方に突き出した状態で基端
    部側が前記旋回アームに該旋回アームの旋回中心に対し
    て遠近移動可能に支持され、旋回アームを被測定管の管
    軸に沿って管端部に接近させたとき被測定管の外周面及
    び/又は内周面に臨む支持アームと、該支持アームに取
    り付けられ被測定管の外周面又は内周面と対向せしめら
    れて外周面又は内周面までの距離を検出する距離センサ
    と、該距離センサを被測定管の管軸方向へ移動させると
    共に前記旋回アームの旋回中心を被測定管の管軸と同一
    直線上に位置決めすべく旋回アームを三次元的に移動さ
    せる手段と、前記距離センサの検出データに基づき被測
    定管の形状を求める演算部とを具備することを特徴とす
    る管形状の測定装置。
JP27701888A 1988-10-31 1988-10-31 管形状の測定方法及びその装置 Pending JPH02122211A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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