JPH08285780A - 鋼管の外面疵検査方法 - Google Patents
鋼管の外面疵検査方法Info
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- JPH08285780A JPH08285780A JP7093564A JP9356495A JPH08285780A JP H08285780 A JPH08285780 A JP H08285780A JP 7093564 A JP7093564 A JP 7093564A JP 9356495 A JP9356495 A JP 9356495A JP H08285780 A JPH08285780 A JP H08285780A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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-
- G—PHYSICS
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- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
- G01N2021/8918—Metal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】設備費用の安価な、光切断と反射の光学方式の
長所を組合わせることによって、鋼管の外面疵を検出し
識別する。 【構成】鋼管外面疵検出方法として、連続且つ直線性の
表面疵は管を斜めに輪切りするように照射したレーザー
スリット光１６による光切断法により検出し、不連続且
つ非直線性の表面疵は管円周方向の反射光による正反
射、乱反射併用型画像処理方法１４、１５により検出す
る鋼管外面疵検出方法。
長所を組合わせることによって、鋼管の外面疵を検出し
識別する。 【構成】鋼管外面疵検出方法として、連続且つ直線性の
表面疵は管を斜めに輪切りするように照射したレーザー
スリット光１６による光切断法により検出し、不連続且
つ非直線性の表面疵は管円周方向の反射光による正反
射、乱反射併用型画像処理方法１４、１５により検出す
る鋼管外面疵検出方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼管の外面疵検査方
法に係り、特に光学的方法による鋼管の外面疵検査方法
に関する。
法に係り、特に光学的方法による鋼管の外面疵検査方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の外面疵を検出する方法としては、
一般的にはＮＤＩ（非破壊検査）方式と光学方式があ
り、前者は設備コストが高く、後者は疵以外の誤検出が
多い等の問題があった。また後者は鋼片や鋼板等の検査
面が平坦で、ある特定な疵のみを検出する技術は開発さ
れているが、検査面が曲率を持った鋼管で、多岐にわた
る形態の疵を識別するものまでは開発されていない。
一般的にはＮＤＩ（非破壊検査）方式と光学方式があ
り、前者は設備コストが高く、後者は疵以外の誤検出が
多い等の問題があった。また後者は鋼片や鋼板等の検査
面が平坦で、ある特定な疵のみを検出する技術は開発さ
れているが、検査面が曲率を持った鋼管で、多岐にわた
る形態の疵を識別するものまでは開発されていない。
【０００３】その中においても特開昭 57-137801号公報
「電縫鋼管における素材端の段差検出方法」に、電縫管
の溶接部にスリット光を照射し光切断プロフィールから
電縫管の溶接点近傍の素材端の段差を検出する方法が開
示されている。
「電縫鋼管における素材端の段差検出方法」に、電縫管
の溶接部にスリット光を照射し光切断プロフィールから
電縫管の溶接点近傍の素材端の段差を検出する方法が開
示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＮＤＩ（非破壊検査）
方式は、設備コストが高く、また、光学方式において
は、ある特定の疵に対しては、光切断法による検出技術
が開発されているが、疵の種類が多岐にわたるものに対
して汎用性が無く、未だ汎用性のある検査方法は開発さ
れていない。また光学方式の画像処理も、単に一次元的
な時系列信号の２値化では多岐にわたる疵の識別は不可
能であり、疵を２次元的なパターンとして受光し２値化
する必要が在る。
方式は、設備コストが高く、また、光学方式において
は、ある特定の疵に対しては、光切断法による検出技術
が開発されているが、疵の種類が多岐にわたるものに対
して汎用性が無く、未だ汎用性のある検査方法は開発さ
れていない。また光学方式の画像処理も、単に一次元的
な時系列信号の２値化では多岐にわたる疵の識別は不可
能であり、疵を２次元的なパターンとして受光し２値化
する必要が在る。
【０００５】以上の状況を踏まえて明らかに設備コスト
メリットのある光学方式の長所を組合わせることによっ
て、鋼管の外面疵を検出し識別する方法を提供すること
が本発明の課題である。
メリットのある光学方式の長所を組合わせることによっ
て、鋼管の外面疵を検出し識別する方法を提供すること
が本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、この様な課題
に鑑みて、鋼管の外面疵検査方法として、管軸方向に連
続性を持った疵や段差に対しては、管を斜めに輪切りす
るようにスリット光を照射する光切断法により、またそ
の他の不連続且つ非直線性の疵や段差に対しては管円周
方向の正反射、乱反射併用型画像処理方法の２つの方法
を組合わせた疵検出方法である。また正反射、乱反射併
用型画像処理方法では、単に一次元的な時系列信号の２
値化では無く、疵を２次元的なパターンとして２値化す
る。
に鑑みて、鋼管の外面疵検査方法として、管軸方向に連
続性を持った疵や段差に対しては、管を斜めに輪切りす
るようにスリット光を照射する光切断法により、またそ
の他の不連続且つ非直線性の疵や段差に対しては管円周
方向の正反射、乱反射併用型画像処理方法の２つの方法
を組合わせた疵検出方法である。また正反射、乱反射併
用型画像処理方法では、単に一次元的な時系列信号の２
値化では無く、疵を２次元的なパターンとして２値化す
る。
【０００７】
【作用】本発明による光切断法は、鋼管を管軸方向に移
動させて光発生装置から送られるスリット光をミラーな
どで屈折させ、連続且つ直線性を持った疵および段差が
発生し得る鋼管外面部位に照射し、その直上に配したス
リット光受光部で受光する。受光した光切断プロフィル
信号は連続的な楕円の一部となるが、疵および段差では
断続する。測定した疵および段差の信号が予め設定した
しきい値に対して大きければ疵および段差と判断し識別
を行う。ここで、使用光としては、一般にレーザービー
ム光が適当である。またスリット光受光部にはＣＣＤカ
メラ等が用いられる。
動させて光発生装置から送られるスリット光をミラーな
どで屈折させ、連続且つ直線性を持った疵および段差が
発生し得る鋼管外面部位に照射し、その直上に配したス
リット光受光部で受光する。受光した光切断プロフィル
信号は連続的な楕円の一部となるが、疵および段差では
断続する。測定した疵および段差の信号が予め設定した
しきい値に対して大きければ疵および段差と判断し識別
を行う。ここで、使用光としては、一般にレーザービー
ム光が適当である。またスリット光受光部にはＣＣＤカ
メラ等が用いられる。
【０００８】一方、正反射・乱反射併用画像処理法は、
管の回転位置においてあらかじめ正反射・乱反射光受光
部に対して正反射及び乱反射となるように配した２つの
光源の反射を正反射・乱反射光受光部で受光し、２次元
的な明度のパターン信号に変換し、該パターン信号に所
定の画像処理を加え疵出力信号とし、予め設定したしき
い値との比較を行い、しきい値より大きければ疵と判断
し識別を行う。ここで正反射・乱反射光受光部はＣＣＤ
ラインセンサー等が用いられる。
管の回転位置においてあらかじめ正反射・乱反射光受光
部に対して正反射及び乱反射となるように配した２つの
光源の反射を正反射・乱反射光受光部で受光し、２次元
的な明度のパターン信号に変換し、該パターン信号に所
定の画像処理を加え疵出力信号とし、予め設定したしき
い値との比較を行い、しきい値より大きければ疵と判断
し識別を行う。ここで正反射・乱反射光受光部はＣＣＤ
ラインセンサー等が用いられる。
【０００９】光切断法は長手方向に連続性を持った疵に
対し検出力が優れている。また、正反射法は健全部と疵
部の明度差が疵の深さに応じて大きくなるため、深い疵
の検出力は優れているが、０．１ｍｍ以下の深さの浅い
疵に対してはノイズとの識別が難しい。さらに、乱反射
法は健全部と疵部の明度差は小さいが深さに影響されず
一定の明度差があるため、浅い疵に対しても検出力が優
れている。以上の光学系２方法の組合わせによって多岐
にわたる疵に対して総合的な判定を行い識別するもので
ある。
対し検出力が優れている。また、正反射法は健全部と疵
部の明度差が疵の深さに応じて大きくなるため、深い疵
の検出力は優れているが、０．１ｍｍ以下の深さの浅い
疵に対してはノイズとの識別が難しい。さらに、乱反射
法は健全部と疵部の明度差は小さいが深さに影響されず
一定の明度差があるため、浅い疵に対しても検出力が優
れている。以上の光学系２方法の組合わせによって多岐
にわたる疵に対して総合的な判定を行い識別するもので
ある。
【００１０】
【実施例】この発明による実施例を図１、２により説明
する。（Ａ）のレーザー光切断法は、管直進ラインにお
いて、また（Ｂ）の正反射・乱反射併用画像処理方法
は、管のターニングラインにおいて実施する。ここで
（Ａ）、（Ｂ）の順序はどちらからでもよい。
する。（Ａ）のレーザー光切断法は、管直進ラインにお
いて、また（Ｂ）の正反射・乱反射併用画像処理方法
は、管のターニングラインにおいて実施する。ここで
（Ａ）、（Ｂ）の順序はどちらからでもよい。
【００１１】（Ａ）レーザー光切断法 レーザー発生装置１より送られるレーザースリット光１
６は、ミラー２によって反射され、管軸方向に移動中の
鋼管３を斜めに輪切りするように対象表面３ａに照射さ
れ光切断プロフィル１７を作る。該光切断プロフィル１
７の反射光１６ａはＣＣＤカメラ４にて受光される。受
光された光切断プロフィル１７の反射光は、連続的な楕
円の一部となるが、疵および段差部１８では断続し１７
ａとなる。この断続したプロフィルの反射光は、光切断
用コントローラー５によりＡ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換され、２次元的座標を持ったプロフィル信号と
して総合判定ロジック回路６に送られる。測定した疵お
よび段差の信号が、予め設定したしきい値に対して大き
ければ、疵および段差と判断し識別を行う。
６は、ミラー２によって反射され、管軸方向に移動中の
鋼管３を斜めに輪切りするように対象表面３ａに照射さ
れ光切断プロフィル１７を作る。該光切断プロフィル１
７の反射光１６ａはＣＣＤカメラ４にて受光される。受
光された光切断プロフィル１７の反射光は、連続的な楕
円の一部となるが、疵および段差部１８では断続し１７
ａとなる。この断続したプロフィルの反射光は、光切断
用コントローラー５によりＡ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換され、２次元的座標を持ったプロフィル信号と
して総合判定ロジック回路６に送られる。測定した疵お
よび段差の信号が、予め設定したしきい値に対して大き
ければ、疵および段差と判断し識別を行う。
【００１２】（Ｂ）正反射・乱反射併用画像処理方法 ターニングロール９により回転する鋼管３の外面でＣＣ
Ｄラインセンサー１０に対して正反射となるよう正反射
用照明器７を配し、また乱反射となるよう乱反射用照明
器８を配した。これら照明器７、８を交互点灯して光の
反射をＣＣＤラインセンサー１０で受光する。
Ｄラインセンサー１０に対して正反射となるよう正反射
用照明器７を配し、また乱反射となるよう乱反射用照明
器８を配した。これら照明器７、８を交互点灯して光の
反射をＣＣＤラインセンサー１０で受光する。
【００１３】さらに詳しく述べると、鋼管３の１回転目
で正反射用照明器７が点灯（乱反射用照明器８は消灯）
し、ＣＣＤラインセンサー１０で受光し、受光信号は正
反射・乱反射用コントローラー１１に送られる。正反射
・乱反射用コントローラー１１内でＡ／Ｄ変換し２次元
的な明度のパターン信号とし、そのデータ信号は正反射
用画像メモリー１２に送られ、画像処理１４で２次元的
なパターン信号の２値化及び面積判定により必要に応じ
ソフト処理でマスキングを行い、併せて素地自体の明度
変動を補正する前処理のソフト加工を行った上で総合判
定ロジック回路６に送られる。
で正反射用照明器７が点灯（乱反射用照明器８は消灯）
し、ＣＣＤラインセンサー１０で受光し、受光信号は正
反射・乱反射用コントローラー１１に送られる。正反射
・乱反射用コントローラー１１内でＡ／Ｄ変換し２次元
的な明度のパターン信号とし、そのデータ信号は正反射
用画像メモリー１２に送られ、画像処理１４で２次元的
なパターン信号の２値化及び面積判定により必要に応じ
ソフト処理でマスキングを行い、併せて素地自体の明度
変動を補正する前処理のソフト加工を行った上で総合判
定ロジック回路６に送られる。
【００１４】同様に、２回目の鋼管３の回転で乱反射用
照明器８が点灯（正反射用照明器７は消灯）し、ＣＣＤ
ラインセンサー１０で受光し、受光信号は正反射・乱反
射用コントローラー１１に送られる。正反射・乱反射用
コントローラー１１内でＡ／Ｄ変換し２次元的な明度の
パターン信号とし、そのデータ信号は正反射用画像メモ
リー１３に送られ画像処理１５により画像処理１４と同
様の処理を行い総合判定ロジック回路６に送られる。
照明器８が点灯（正反射用照明器７は消灯）し、ＣＣＤ
ラインセンサー１０で受光し、受光信号は正反射・乱反
射用コントローラー１１に送られる。正反射・乱反射用
コントローラー１１内でＡ／Ｄ変換し２次元的な明度の
パターン信号とし、そのデータ信号は正反射用画像メモ
リー１３に送られ画像処理１５により画像処理１４と同
様の処理を行い総合判定ロジック回路６に送られる。
【００１５】総合判定ロジック回路６に種々の疵に対し
て予めしきい値を設定しておき、測定データとの比較に
より外面疵の識別を行うものである。図３、及び図４に
正反射・乱反射併用画像処理方法の一例を示す。ＣＣＤ
ラインセンサー１０では、例えば０．７５ｍｍの画素間
隔で被測定面からの反射光を受光し、コントローラ１１
内でＡ／Ｄ変換され、画素ごとに２５６階調で表される
明度データ信号に変換される。ここで、例えば図３の
（１）乃至（７）、及び図４の（ａ）に示されるよう
に、７画素の幅に微妙な明暗がある場合、（１）の明度
データ値と前後３画素の明度データ値との合計値をＡと
し、以後７画素の明度データ値の合計値をＢとして、そ
の差Ａ−Ｂを算出する。この場合、Ａは６９４、Ｂは６
９６で、明度差Ａ−Ｂは−２である。同様に、（２）の
明度データ値と前後３画素との合計値Ａは６９３、以後
７画素の明度データ値の合計値Ｂは６９８であり、明度
差Ａ−Ｂは−５である。この様な画像処理が、以後、
（３）乃至（７）の画素の明度データ値についても実行
される。図４の（ｂ）に、上記画像処理によって産出さ
れた明度データ信号の明度差データを示す。この明度差
データは、総合判定ロジック回路６にて予め設定された
種々の疵に対するしきい値（判定スレッシュレベル）に
基づき、疵であるか否か、あるいは如何なる疵であるか
を識別する。図４の（ｃ）は、明度差の大きい部分が判
定スレッシュレベルによって抽出され、この疵が、例え
ば押込み疵であると識別された例である。
て予めしきい値を設定しておき、測定データとの比較に
より外面疵の識別を行うものである。図３、及び図４に
正反射・乱反射併用画像処理方法の一例を示す。ＣＣＤ
ラインセンサー１０では、例えば０．７５ｍｍの画素間
隔で被測定面からの反射光を受光し、コントローラ１１
内でＡ／Ｄ変換され、画素ごとに２５６階調で表される
明度データ信号に変換される。ここで、例えば図３の
（１）乃至（７）、及び図４の（ａ）に示されるよう
に、７画素の幅に微妙な明暗がある場合、（１）の明度
データ値と前後３画素の明度データ値との合計値をＡと
し、以後７画素の明度データ値の合計値をＢとして、そ
の差Ａ−Ｂを算出する。この場合、Ａは６９４、Ｂは６
９６で、明度差Ａ−Ｂは−２である。同様に、（２）の
明度データ値と前後３画素との合計値Ａは６９３、以後
７画素の明度データ値の合計値Ｂは６９８であり、明度
差Ａ−Ｂは−５である。この様な画像処理が、以後、
（３）乃至（７）の画素の明度データ値についても実行
される。図４の（ｂ）に、上記画像処理によって産出さ
れた明度データ信号の明度差データを示す。この明度差
データは、総合判定ロジック回路６にて予め設定された
種々の疵に対するしきい値（判定スレッシュレベル）に
基づき、疵であるか否か、あるいは如何なる疵であるか
を識別する。図４の（ｃ）は、明度差の大きい部分が判
定スレッシュレベルによって抽出され、この疵が、例え
ば押込み疵であると識別された例である。
【００１６】図５に、電縫鋼管の疵の種類を例として、
総合判定ロジック回路６における疵識別の適性を調べた
結果を示す。直線性及び連続性を伴う外面ビード段差
（取り過ぎ、取り残し）、ロールマーク疵は光切断法が
有効であり、また正反射画像処理方法はロールマーク
疵、三日月疵、押込み疵、アバタ疵、噛み込み疵、押込
み疵、トップマーク疵、引っかき疵、スパッタ押し込み
疵に対して有効である。
総合判定ロジック回路６における疵識別の適性を調べた
結果を示す。直線性及び連続性を伴う外面ビード段差
（取り過ぎ、取り残し）、ロールマーク疵は光切断法が
有効であり、また正反射画像処理方法はロールマーク
疵、三日月疵、押込み疵、アバタ疵、噛み込み疵、押込
み疵、トップマーク疵、引っかき疵、スパッタ押し込み
疵に対して有効である。
【００１７】併せて、乱反射画像処理方法は引っかき
疵、スパッタ押込み疵、スケール剥離部に対して有効で
ある。従って、光学系２方法の組合わせによって、全て
の種類の鋼管の外面疵を識別できる。
疵、スパッタ押込み疵、スケール剥離部に対して有効で
ある。従って、光学系２方法の組合わせによって、全て
の種類の鋼管の外面疵を識別できる。
【００１８】
【発明の効果】以上鋼管の多岐にわたる外面疵は光学系
の２方法により検出及び識別が可能となり、従来検査員
の目視検査に依存していた外面検査作業の自動化により
要員削減に効果がある。併せて品質管理の安定化にも効
果がある。
の２方法により検出及び識別が可能となり、従来検査員
の目視検査に依存していた外面検査作業の自動化により
要員削減に効果がある。併せて品質管理の安定化にも効
果がある。
【図１】本発明の光学系２方法の組合わせによる鋼管の
外面疵検査方法の一実施例を示す図。
外面疵検査方法の一実施例を示す図。
【図２】本発明の光切断法による鋼管の外面疵検査方法
を示す図で、（ａ）は光切断法を概略的に示す図で、
（ｂ）はこの方法による光切断プロフィルを示す図。
を示す図で、（ａ）は光切断法を概略的に示す図で、
（ｂ）はこの方法による光切断プロフィルを示す図。
【図３】本発明の画像処理方法の一例を示す図。
【図４】本発明の画像処理方法による信号処理に一例を
示す図で、（ａ）は被測定面の明度データの原信号、
（ｂ）は素子間相関処理後の信号、（ｃ）は判定後の信
号を示す。
示す図で、（ａ）は被測定面の明度データの原信号、
（ｂ）は素子間相関処理後の信号、（ｃ）は判定後の信
号を示す。
【図５】本発明による、光学系２方法の疵識別の適性を
示す図。
示す図。
１…レーザー発生装置 ２…ミラー ３…鋼管 ３ａ…対象表面 ４…ＣＣＤカメラ ５…光切断用コントロー
ラー ６…総合判定ロジック ７…正反射用照明器 ８…乱反射用照明器 ９…ターニングロール １０…ＣＣＤラインセンサー １１…正反射・乱反射用
コントローラー １２…正反射画像メモリー １３…乱反射画像メモリ
ー １４…正反射用画像処理 １５…乱反射用画像処理 １６…スリット光 １６ａ…反射光 １７…光切断プロフィル １７ａ…疵部の光切断プロ
フィル １８…疵部
ラー ６…総合判定ロジック ７…正反射用照明器 ８…乱反射用照明器 ９…ターニングロール １０…ＣＣＤラインセンサー １１…正反射・乱反射用
コントローラー １２…正反射画像メモリー １３…乱反射画像メモリ
ー １４…正反射用画像処理 １５…乱反射用画像処理 １６…スリット光 １６ａ…反射光 １７…光切断プロフィル １７ａ…疵部の光切断プロ
フィル １８…疵部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 真人 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼管の外面疵検査領域にスリット光を照
射し、その反射光の断続に基づいて、管軸方向に連続性
をもった表面疵、又は段差を検出し、かつ鋼管の外面疵
検査領域に２次元的な光を照射し、その正反射光及び乱
反射光の明度の信号に基づいて長手方向に不連続な表面
疵、又は段差を検出することを特徴とする鋼管の外面疵
検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7093564A JPH08285780A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 鋼管の外面疵検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7093564A JPH08285780A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 鋼管の外面疵検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285780A true JPH08285780A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14085754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7093564A Pending JPH08285780A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 鋼管の外面疵検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285780A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225317A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Juki Corp | 部品の三次元測定装置 |
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