JPH0432566Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は突合せ溶接部の形状検出装置に関する
ものである。

（従来の技術） 電縫管の突合せ部は抵抗溶接によつて溶接され
生成したビードは内外面共切削バイトによつて切
削除去されている。その時の切削状態の良、不良
は従来目視又は手ざわりで判断していた。

しかるに内面のビード切削状況の判断について
は連続した鋼管の内面であるため、切削地点から
数十メートル後工程のパイプ定寸切断段階におい
て前述の方法により切削の良否を判定していたが
形状判定精度が粗く個人差も入つて正確さに欠け
ていた。又不良の判明した時点において、切削バ
イトの切削条件にフイードバツクしていることか
ら不良内面切削されたパイプが既に数十メートル
も造管されてしまい速応性に欠け歩留りの低下す
る一因であつた。これに対し近年レーザー光切断
法による溶接部の形状検出装置が特公昭60−1138
号公報の如く知られている。光切断法とは第３図
のように被認識面４に光切断角θ₁でスリツト光１
を投射し、これと異る角度θ₂から見ると等価的に
その断面形状が認識できる形状計測方法である。

以下従来実施していた方法について述べる。

第４図は内面切削部を計測監視できるようにし
た形状検出装置１６を内面ビード切削のために切
削バイト１２を固定する台車２０の後端に設置し
たところを示している。

台車２０は上側の車輪１３，１３′に対して下
側の車輪１４の支持アーム１４′を連結された伸
縮自在の油圧シリンダー１５によつてパイプ内面
方向に押し広げ、パイプが軸線方向に相対的に移
動しても安定して定位置を保持できるように構成
されているものである。この台車に内蔵する切削
バイト１２により内面のビードを連続的に切削で
きるようになつている。内削形状検出装置１６
は、この台車の後端に設置されている。第５図に
おいて２０は台車、３１は光学式のスリツト光投
光器、３０はレーザー光導入用光フアイバーケー
ブル、３２は電子式のカメラである。これによる
と光切断角θ₁が30°程度として第６図の如く画面
サイズ14インチのモニタテレビＭ上に映るこの光
切断像は切削深さが15〜20倍に拡大されて観測で
きる利点があつた。しかし、パイプの内面の被計
測面４と形状検出装置１６の間隔ｌが図示しない
鋼管の板厚の変更台車２０の位置調整により変化
すると第７図のように光切断像がカメラの視野角
θ_cの端の方Ｂ点に結び、そのモニタ画面は第７図
ハのようになり又反対にＣ点に結んだ場合は第７
図ニ又は全く画面の範囲からはみ出してしまい光
切断像が観測できなくなる欠点があつた。

更に光学式スリツト光投光器３１は光学レンズ
を使用しているため焦点を有し第７図においてそ
の焦点距離はL₁であり、形状検出装置１６と被
認識面４の相対距離ｌが変化するとそれに伴ない
スリツト光の結像距離がl₁のときL₁，l₂のとき
L₂，l₃のときL₃と変化する。従つてL₁以外はスリ
ツト光投光器の焦点から大きくはずれスリツト光
の線太さが大きくなると共に詳鋭度が低下して鮮
明な光切断像を結べない欠点があつた。そのため
更に形状検出の分解能を上げようとしてカメラ視
野角θ_c及び光切断角θを小さくすればする程、こ
のような現象が顕著となり、従つて従来は視野角
θ_cを広くとらざるを得なく高分解能な計測装置を
構成することができなかつた。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は従来技術のような計測装置と被認識面
の相対距離の変化によつてカメラ視野内に像が入
らなくなる、スリツト光焦点範囲から結像距離が
はずれることにより鮮明な光切断像を得られない
欠点を解決し鮮明で高分解能な形状検出装置を提
供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本考案は検出装置内に、断面が板状の光
を被形状測定面に投射するスリツト光投光器を、
スリツトの長さ方向と平行に設けた回転軸に回動
自在に設け、該被形状測定面のスリツト光を撮像
するITVカメラを検出装置内の基台に固設し、
該スリツト光投光器に、一端を軸を介して固設す
るアームを設け、該アームの他端にアームの移動
方向がスリツト長さ方向と直交するようにアーム
を移動させてスリツト光投光器を傾動させる移動
機構を設けてなる形状検出装置を要旨とするもの
である。

本考案は検出装置内にスリツト光投光器、スリ
ツト光投光器を傾動させる移動機構及びITVカ
メラの三点から構成され、スリツト光投光器の投
光中心線とカメラの視野の中心線を延長して交差
する点を投光器の焦点に設定しかつ被認識面と一
致させるようにして常にスリツト光投光器の焦点
付近及びカメラ視野の中心に鮮明で高分解能な光
切断像を得ようとするものである。

（実施例） 以下本考案を図面に示す実施例装置に基づいて
詳細に説明する。

第１図は本考案の実施例装置を示す図である。
３１はスリツト光投光器、３２は基台（図示せ
ず）に固設されているカメラ、以下は移動機構で
３３はスリツト光投光器回転軸受、６０は投光器
ホルダ、６４はホルダに連結された回転軸、３８
はアーム、６１は金具、３４はナツト、６２はナ
ツトに連結されたピン、３５は送りネジ、３９，
３９′は送りネジ軸受、３７はカツプリング、３
６は傾動モータである。第１図の状態ではスリツ
ト光１は角度θ₀で投光されほぼスリツト光投光器
３１の焦点距離L₀のところに内面切削された被
検出面４が位置しこれにカメラ３２の視野角の中
心線１１が点Ｐで交差している。この状態では第
７図ロのようにモニタテレビの中央に焦点の合致
した光切断像を観測できる。今被認識面が第２図
のように４ｂから４ｃに変化した場合スリツト光
の照射する位置はP₁に移りこの結果第７図のニ
の如くモニタテレビの画面下縁付近に像を観測す
るようになる。この時スリツト光投光器３１の焦
点距離L₀から大きくはずれることにより、スリ
ツト光の幅が太くなり鮮鋭な像を結ぶことはでき
ない。このような状態をモニターテレビの画面で
人が確認したとき、このモニターテレビの近傍に
設置されているスイツチ（図示せず）によりテレ
ビ画面を見ながら第１図の駆動モータ３６を作動
させカツプリング３７を介して送りネジ３５を回
転させる。送りネジ３５にはナツト３４がネジ連
結されているので送りネジ３５の回転によつてナ
ツト３４は前後に移動自在である。このナツトに
連結された２個のピン６２に対しナツト３４を囲
むようにコの字形で一部分に切欠き６５をもつた
金具６１が配置されている。該金具はアーム３８
で連結され更に投光器ホルダ６０へ接続されてい
る。この投光器ホルダ６０は両側に回転軸６４が
連結され軸受３３によつて回転自在になるよう支
持されている。この投光器ホルダ６０内にスリツ
ト光投光器３１を装着され止メネジ６３で固定さ
れている。従つて送りネジ３５の回転によつてナ
ツト３４も従動回転しようとするが金具６１によ
り保持されているため従動回転できずそのためナ
ツトは前後に移動することとなる。ところがこの
ナツトにはピン６２が連結されておりしかも金具
６１の切り欠き部分へ深く挟持されている。従つ
てナツトの前後移動に対し力は金具６０に連結さ
れたアーム３８投光器ホルダ６０を通して回転軸
６４に伝わり回転軸６４を中心としてホルダ６０
に装着されたスリツト光投光器３１を回動させる
ことになる。ここでナツトに装着されたピン６２
は送りネジ３５の回転によつて直線運動するのに
対し金具６１は軸６４を中心にして回転運動する
ために切欠き部６５とピン６２間に生じる位置ズ
レが生じそれを吸収するため、ピン６２が切欠き
部でスライドできるようにピン６２の入る切欠き
部が長く切欠かれている。

従つて駆動モータ３６の作動によつてスリツト
光投光器は回動自在に操作できるため、結像位置
を第２図のP₃まで傾動移動させることにより、
スリツト光投光器の焦点L₀に近づけて視野の中
心付近に位置させることで第７図のロと同様鮮明
な像を観測することが可能となるものである。同
様に被認識面が第２図の４ａになつたときも切断
像は第２図のP₂に位置しカメラ視野からはずれ
てしまい観測できないが、同様の操作をすれば同
じ効果を得られることは明白である。

ここでカメラの視野中心線１１とし、レーザー
投光器の相対角度θ₅が直角に近い程スリツト光投
光器３１の傾動によつてスリツト光が視野中心付
近に結像するときのスリツト光投光器からの距離
Ｌと焦点距離L₀との差は少なくなり第７図に示
す形状認識装置１６と被認識面間の距離l₁，l₂，
l₃の範囲にわたつて適応できる。又常に視野中心
に光切断像を移動できれば視野を小さくとること
もでき従つて高分解能な装置を構成できる。ここ
で第２図４ａ，４ｂ，４ｃと相対距離が動くこと
により被認識面４とカメラ３２間の距離も変るが
カメラのピントボケの問題はスリツト光１の光パ
ワーを上げカメラ３２の絞り１７を絞り込んで十
分な被写界深度を得るようにすることで実用でき
る。

（考案の効果） 本実施例によると例えばカメラ絞りF22、スリ
ツト光投光器のスリツト巾0.1mm以下、焦点距離
L₀＝80mm、カメラ視野20mm×20mm、切断角θ≒
20°付近においてモニタテレビサイズ14インチを
使用した場合切削面と直角方向の倍率は約10倍、
切削方向の倍率は光切断法の関係で約30〜40倍の
倍率を得、切削バイトによる切削の過不足、片削
り等の切削良否の判定は勿論、切削バイトの摩
耗、初期チツピングの状況まで鮮明な像を傾動操
作により観測でき迅速に切削条件を変更又はバイ
トを交換する等の対応ができるようになつた。な
お傾動による効果は被切削面との相対距離ｌ＝±
３mmの変動に対応でき、その傾動角度±2°による
切断像の寸法誤差は固定θ₀の場合の数％程度であ
り、実用上全く支障のないものである。本考案に
よると安定した鮮明な画像を得られると共に早期
にバイトの状況を知ることができる電縫管内削の
品質向上と歩留り向上に大きく寄与することがで
きる。

本考案は光切断像が常にカメラ視野中心になる
ような装置を提供するものであるが、この中心に
傾動する操作として光切断像を画像処理し、像の
視野中央位置からの偏差を演算して傾動用モータ
３６を駆動制御することも可能である。又本案装
置は溶接ビートの高さ計測用の光切断形状検出装
置にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案実施例装置の構造図で、同ｂ
は第１図ａのＡーA′断面図、第２図は本考案の
原理図、第３図は光切断法原理の説明、第４図は
従来方法の形状検出装置を取付けた図、第５図は
従来の形状検出装置の詳細説明図、第６図はカメ
ラとモニタテレビの結線図、第７図イ，ロ，ハ，
ニは従来方法の説明図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 検出装置内に、断面が板状の光を被形状測定面
   に投射するスリツト光投光器を、スリツトの長さ
   方向と平行に設けた回転軸に回動自在に設け、該
   被形状測定面のスリツト光を撮像するITVカメ
   ラを検出装置内の基台に固設し、該スリツト光投
   光器に、一端を軸を介して固設するアームを設
   け、該アームの他端にアームの移動方向がスリツ
   ト長さ方向と直交するようにアームを移動させて
   スリツト光投光器を傾動させる移動機構を設けて
   なる形状検出装置。