JPH1096604A - 電縫管のシーム部検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電縫管の溶接ビード切削後におけるシーム部
の位置を検出する電縫管のシーム部検出装置において、
シーム部とそれ以外の部分との反射の相違を的確に判定
し、高精度でシーム部の位置を検出できると共に、安価
で耐久性に優れている電縫管のシーム部検出装置を提供
すること。 【解決手段】 電縫ステンレスパイプ１の表面を照射
し、少なくとも３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する
発光体２と、電縫ステンレスパイプ１の表面で反射する
発光体２からの光のうち波長８００ｎｍ以下の光のみを
透過するローパスフィルタ４と、ローパスフィルタ４を
透過した光を受光すると共に、この受光した光を電気に
変換する受光体５と、受光体５からの検知信号とシーム
部判断しきい値との比較に基づいて電縫ステンレスパイ
プ１のシーム部１ａの位置を検出する信号処理回路７
と、を備えた手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電縫管の溶接ビー
ド切削後におけるシーム部の位置を検出する電縫管のシ
ーム部検出装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電縫管の溶接精度を検査するため
に、電縫管の溶接ビード切削後のシーム部に対して超音
波探傷検査が行われている。この探傷検査工程におい
て、超音波探傷装置のシーム部に対する追従作業は作業
者の目視によって行われているが、作業負荷の低減及び
省力のためにはシーム部の自動検出および倣い技術が不
可欠である。

【０００３】そこで、電縫管のシーム部の位置を精度良
く検出する手段として、例えば、特開昭６２−１３５７
０４号公報に記載のものが提案されている。

【０００４】この公報には、電縫管の表面に特定の条件
でレーザ光を照射し、その光の照射部表面から反射パタ
ーンの特徴をとらえることにより、シーム部の位置を検
出する技術が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術を適用し、高価なレーザーに代えて市販の発光
体（ハロゲンランプ等）や受光体（フォトダイオード
等）を用いた場合、発光体の出力特性により発光波長が
広い範囲に亘っており、そしてこの発光された波長の全
てを受光体が検出してしまうため、シーム部以外の疵、
パイプ成形時の押出し跡等により通常の鋼板素材面の反
射より反射光が弱い部分をシーム部と誤検知したり、ま
た、シーム部を検知しないというように、検出精度が悪
いという問題があった。

【０００６】すなわち、パイプのシーム部は、溶接また
はその後のビード研削の際に高熱を受け、そして、その
熱により生じた酸化皮膜のために黒，褐色または青色に
変色している。このためパイプの他の部分（素材の鋼板
の色）に比べて反射率が低いのが通常である。しかし、
シーム部以外にもパイプ成型時の押し出し跡等により反
射方向が変化する結果、受光体面においては反射光が弱
く検出される部分が存在し、両者の反射率の差は非常に
微妙であることが多い。特に、光の波長が長ければ長い
ほど光の回折現象によりシーム部と押し出し疵との反射
率の差が小さくなる。

【０００７】図３は電縫管への照射実験において、市販
のハロゲンランプを発光体として、この発光の反射光を
全て受光体（フォトダイオード）で受光した際の、その
受光波長と受光光量（＝照射光の反射率）との関係を測
定した測定結果である。

【０００８】この結果から、波長が１０００ｎｍ以上に
なると上記疵等による反射光が弱い部分とシーム部との
反射率の相違がわずかになり、１５００ｎｍ以上ではほ
とんど一致してしまうことがわかった。

【０００９】ところが、１０００ｎｍか、特に８００ｎ
ｍ以下では、上記反射光が弱い部分とシーム部との反射
率の相違が大きいことがわかった。

【００１０】すなわち、市販の発光体でも、波長を選べ
ば、シーム部と疵等により反射光が弱い部分との区別が
可能であることが判明した。

【００１１】本発明は、この知見に基づいてなされたも
のである。

【００１２】さらに、市販の反射型の光センサでは、検
出するためにしきい値は固定か、可変であっても測定前
にトリマーでセットするようなものがほとんどで、対象
物に合わせて微妙に調整できるようにはなっていない。

【００１３】また、従来装置はレザー光を使用している
ため、構造が複雑で、費用が嵩み、耐久性に劣るという
問題があった。尚、超音波や電磁力等によりシーム部を
検出する場合も同様である。

【００１４】本発明が解決しようとする課題は、電縫管
の溶接ビード切削後におけるシーム部の位置を検出する
電縫管のシーム部検出装置において、シーム部とそれ以
外の部分との反射の相違を的確に判定し、高精度でシー
ム部の位置を検出できると共に、安価で耐久性に優れて
いる電縫管のシーム部検出装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

（解決手段１）上記課題の解決手段（請求項１）は、電
縫管の溶接ビード切削後におけるシーム部の位置を検出
する電縫管のシーム部検出装置において、前記電縫管の
表面を照射し、少なくとも３００ｎｍ〜８００ｎｍの波
長を有する発光体と、前記電縫管の表面で反射する前記
発光体からの光のうち波長８００ｎｍ以下の光のみを透
過するフィルタと、前記フィルタを透過した光を受光す
る受光体と、前記受光体により受光した電縫管からの反
射光に基づいて電縫管のシーム部の位置を検出するシー
ム位置検出手段と、を備えていることを特徴とする。

【００１６】作用を説明する。

【００１７】電縫管のシーム部を検出するために回転さ
せている電縫管の管表面には、発光体から少なくとも３
００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光が照射され、こ
の照射された光が電縫管の管表面で反射し、この反射光
は波長８００ｎｍ以下の波長の光のみを透過するフィル
タを介して受光体で受光される。

【００１８】この受光体で受光された光の反射率をみる
と、疵や押し出し跡等による反射方向の変化にともない
検出する反射光が弱くなる部分と、シーム部のように照
射光の吸収により検出する反射光が弱くなる部分とで
は、検出値が相違し、前者は反射率が高く検出され、抗
しゃは反射率が低く検出される。つまり、この範囲に絞
った波長の光においては、正確なメカニズムは不明だ
が、一部の光が散乱するために反射光の光量が低下して
いる場合と、一部の光りが吸収するために反射光の光量
が低下している場合とでは、検出波長によってその光量
が異なると考察される。その結果、上記波長においては
シーム部で大きな吸光が見られる。

【００１９】よって、シーム位置検出手段では、例え
ば、両反射率の間の値をシーム部判断反射率しきい値と
すれば、疵や押し出し跡等による誤検出の影響を受けず
に非常に精度の高いシーム部の位置検出を行なうことが
できる。

【００２０】（解決手段２）上記課題の解決手段（請求
項２）は、請求項１記載の電縫管のシーム部検出装置に
おいて、前記発光体を、波長１０００ｎｍ以下で少なく
とも３００ｎｍ〜８００ｎｍの間がフラットな出力特性
を有することを特徴とする。

【００２１】作用を説明すると、この発光体は、１００
０ｎｍを越える波長がないので、加熱することがないと
共に、フィルタを用いることなくシーム部を非常に高い
精度で位置検出できる。

【００２２】（解決手段３）上記課題の解決手段（請求
項３）は、請求項１または請求項２記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記発光体の発光部の前に、発
光体からの光を集光するレンズを設けたことを特徴とす
る。

【００２３】作用を説明すると、発光体からの光はレン
ズにより集光され、電縫管の管表面に照射される。

【００２４】よって、低反射率である電縫管の管表面で
光を反射させる場合、反射感度が高められることにな
り、シーム部の位置検出精度を高い精度で安定化させる
意味で有効となる。

【００２５】（解決手段４）上記課題の解決手段（請求
項４）は、請求項１ないし請求項３記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記シーム位置検出手段は、電
縫管の表面での反射光を感知する受光体からの信号を増
幅する増幅器と、増幅信号を入力し、電縫管を回転させ
最初の１回転の間に反射光量の一番少ない点を検出し、
２回転目以降にこれと同じないしはしきい値以下の近似
した反射光量の点が来るのを待ち、この点をシーム部と
判断する第１信号処理部とを有することを特徴とする。

【００２６】（解決手段５）上記課題の解決手段（請求
項５）は、請求項１ないし請求項３記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記シーム位置検出手段は、電
縫管の表面での反射光を感知する受光体からの信号を増
幅する増幅器と、増幅信号を入力し、電縫管を回転させ
最初の１回転の間に反射光量の一番少ない点を検出し、
２回転目に反射光量の一番少なかった点からパイプ１回
転に要する時間だけ経過した点を中心に所定の時間許容
範囲の間に最初の１回転の最低反射光量と同じないしは
しきい値以下の近似した光量の点が来るのを待ち、この
点をシーム部と判断する第２信号処理部とを有すること
を特徴とする。

【００２７】（解決手段６）上記課題の解決手段（請求
項６）は、請求項４または請求項５記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記各信号処理部は、反射光量
の一番少ない点を検出するにあたって、反射光量落ち込
みピークが複数存在すると検出された場合、複数のピー
クがシーム部の幅を考慮して定められた一定時間内に存
在すれば１つのピークとして処理する信号処理部である
ことを特徴とする。

【００２８】（解決手段７）上記課題の解決手段（請求
項７）は、請求項１ないし請求項６記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記発光体からの光のうち電縫
管の表面で散乱反射した光が受光体に入るように発光体
と受光体とを配置したことを特徴とする。

【００２９】（解決手段８）上記課題の解決手段（請求
項８）は、請求項１ないし請求項６記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記発光体からの光のうち電縫
管の表面で正反射した光が受光体に入るように発光体と
受光体とを配置したことを特徴とする。

【００３０】（解決手段９）上記課題の解決手段（請求
項９）は、請求項１ないし請求項６記載の電縫管のシー
ム部検出装置において、前記発光体からの光のうち電縫
管の表面で散乱反射した光が受光体に入るように発光体
と受光体とを配置すると共に、正反射光も受光体に入る
ように光反射率の高い光反射板あるいは別の光源を配置
したことを特徴とする。

【００３１】（解決手段１０）上記課題の解決手段（請
求項１０）は、請求項１ないし請求項９記載の電縫管の
シーム部検出装置において、前記受光体の直前位置に、
シーム部以外の受光視野を調整する視野調整スリットを
設けたことを特徴とする。

【００３２】（解決手段１１）上記課題の解決手段（請
求項１１）は、請求項４ないし請求項１０記載の電縫管
のシーム部検出装置において、受光側に設ける手段を、
センサボディにバンドパスフィルタと集光レンズユニッ
トと視野調整スリットと受光素子と増幅器が一体に設け
られた反射光量センサユニットとしたことを特徴とす
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）実施の形態１は、解決手段１，解決手
段２及び解決手段３に対応する電縫管のシーム部検出装
置である。

【００３４】まず、構成を説明する。

【００３５】図１は本発明実施の形態１の電縫管のシー
ム部検出装置を示す全体図である。

【００３６】図１において、１は電縫ステンレスパイプ
（電縫管）、２は発光体、３はレンズ、４はローパスフ
ィルタ（フィルタ）、５は受光体、６は増幅器（シーム
位置検出手段）、７は信号処理回路（シーム位置検出手
段）である。

【００３７】前記電縫ステンレスパイプ１は、その周面
に溶接ビード切削後におけるシーム部１ａが形成されて
いて、シーム部検出時には、図外の回転駆動装置にてゆ
っくり回転させられる。

【００３８】前記発光体２は、少なくとも波長３００ｎ
ｍ〜８００ｎｍの出力特性を有する発光体が用いられ
る。

【００３９】すなわち、可視光（４００ｎｍ〜８００ｎ
ｍ）を発光するランプを広く用いることができ、市販さ
れている発光体としては、白熱ランプ，水銀ランプ，ナ
トリウムランプ等が利用できるが、特に耐久性が良好な
ハロゲンランプが好ましい。

【００４０】さらに、３００ｎｍ〜４００ｎｍの近紫外
光および８００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光も利用で
きるが、３００ｎｍ以下の紫外光では反射率が低く、１
０００ｎｍ以上の赤外光では、上述のように、シーム部
と疵等による部分の相違を検出できないので利用できな
い。

【００４１】前記レンズ３は、発光体２の発光部の前に
設けられ、発光体２からの光を電縫ステンレスパイプ１
の表面に向かって集光する。

【００４２】前記ローパスフィルタ４は、電縫ステンレ
スパイプ１の表面から反射する反射光のうち、波長８０
０ｎｍ以下の光のみを透過するフィルタである。

【００４３】前記受光体５は、ローパスフィルタ４を透
過した光を受光すると共に、この受光した光を電気に変
換する。尚、受光体５としては、約１０００ｎｍ以下の
波長の光に対しムラなく受光するフォトダイオード，フ
ォトトランジスタ等の受光素子が用いられる。

【００４４】前記増幅器６は、受光体５により受光した
光量に応じて発生する微小電圧（あるいは微小電流）を
信号処理できるレベルまで増幅する。

【００４５】前記信号処理回路７は、増幅器６から入力
される検出信号と、予め設定されているシーム部判断反
射率しきい値に対応する信号とを比較する比較器を有
し、この比較器に入力される検出信号がしきい値信号以
下の時、その時点で光を照射している電縫ステンレスパ
イプ１の管表面位置がシーム部１ａであるという信号を
出力する。

【００４６】そして、これら増幅器６と信号処理回路７
とによりシーム位置検出手段を構成している。

【００４７】次に、作用を説明する。

【００４８】電縫ステンレスパイプ１のシーム部を検出
するために、まず、電縫ステンレスパイプ１を回転させ
る。

【００４９】回転している電縫ステンレスパイプ１の管
表面には、発光体２から少なくとも波長３００ｎｍ〜８
００ｎｍの出力特性を有する光がレンズ３により集光さ
れて照射され、この照射された光が電縫ステンレスパイ
プ１の管表面で反射し、この反射光は波長８００ｎｍ以
下の波長の光のみを透過するローパスフィルタ４を介し
て受光体５で受光される。

【００５０】ここで、上述した、本発明者がハロゲンラ
ンプを発光体として用いた電縫管への照射実験について
更に詳述する。図３はその結果を示すグラフであり、波
長に対する反射率特性を示している。

【００５１】この測定結果から明らかなように、波長１
０００ｎｍ以上の光の場合には、疵や押し出し跡であろ
うとシーム部であろうとほぼ同じレベルの反射率（５０
％〜６０％）となると共に、鋼板素材部との反射率との
差もほとんどなくなる。しかし、波長８００ｎｍ以下の
光に絞って反射率をみた場合、疵や押し出し跡の位置の
反射率が高く（４０％前後）、シーム部の位置の反射率
が低くなる（３０％前後）、つまり、疵や押し出し跡等
の位置に比べシーム部でより大きな吸光が見られること
が判明した。

【００５２】よって、上述のように８００ｎｍ以下の波
長の光りを選択し、受光体５により受光した光量に応じ
て発生する微小電圧あるいは微小電流を増幅器６により
信号処理できるレベルまで増幅し、信号処理回路７にお
いて、増幅器６から入力される検出信号と、予め設定さ
れているシーム部判断反射率しきい値（両反射率の間の
値、例えば、３５％）に対応する信号とを比較し、入力
される検出信号がしきい値信号以下の時、その時点で光
を照射している電縫ステンレスパイプ１の管表面位置が
シーム部１ａであるという信号を出力することで、１０
００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ〜８００ｎｍの波
長の光の特性を利用して、疵や押し出し跡等の影響を受
けずに非常に精度の高いシーム部１ａの位置検出を行な
うことができる。

【００５３】また、発光体２からの光はレンズ３により
集光され、電縫ステンレスパイプ１の管表面に照射され
ることによって、低反射率である電縫ステンレスパイプ
１の管表面で光を反射させる場合、発光体２として市販
の発光素子を用いながらも反射感度が高められることに
なり、シーム部１ａの位置検出精度を高い精度で安定化
させる意味で有効となる。

【００５４】勿論、このシーム部検出装置を、特開昭６
２−１３５７０４号公報に記載されているように、超音
波探傷装置に採用することで、高精度によるシーム部１
ａの位置検出により超音波探傷の完全な追従自動化を達
成することができる。

【００５５】次に、効果を説明する。

【００５６】（１）電縫ステンレスパイプ１の表面を照
射し、少なくとも波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの出力特
性を有する発光体２と、電縫ステンレスパイプ１の表面
で反射する発光体２からの光のうち波長８００ｎｍ以下
の光のみを透過するローパスフィルタ４と、ローパスフ
ィルタ４を透過した光を受光すると共に、この受光した
光を電気に変換する受光体５と、受光体５により受光し
た電縫ステンレスパイプ１からの反射光に基づいて起電
した電圧を検知信号として増幅する増幅器６と、増幅さ
れた検知信号を、シーム部判断反射率しきい値と比較し
てシーム部か否かを判断し、電縫ステンレスパイプ１の
シーム部１ａの位置を検出する信号処理回路７と、を備
えている構成としたため、シーム部１ａ以外の反射（疵
やパイプ成形時の押し出し跡等）の影響を受けず高精度
でシーム部１ａの位置を検出できると共に、他の方法
（レーザー，超音波，電磁式等）と比較して、安価で耐
久性に優れている電縫管のシーム部検出装置を提供する
ことができる。

【００５７】（２）発光体２の発光部の前に、発光体２
からの光を集光するレンズ３を設けたため、シーム部１
ａの位置検出精度を高い精度で安定化させることができ
る。

【００５８】尚、上記発光体２に代えて、この発光体
を、図２に示すように、約１０００ｎｍ以下で少なくと
も波長３００〜８００ｎｍの間がフラットな出力特性を
有する発光体２とすることが好ましい。

【００５９】この場合は、波長が約１０００ｎｍ以下と
近赤外光以下であり赤外光を含まないので、装置の加熱
が可及的に防止される。

【００６０】また、１０００ｎｍ以下で、３００〜８０
０ｎｍの間がフラットな出力特性を有するので、フィル
タが不要で、且つ、シーム部を高い検出精度で位置検出
できる。すなわち、照射波長間にバラツキがないという
ことは、仮にシーム部がある波長の光を特に選択的に吸
収する特性を有していたとしても、反射光は平準化され
ることになり、この範囲の光を吸収し易いという特性と
相まって、過誤のないシーム部の位置検出を行なうこと
ができる。

【００６１】（実施の形態２）実施の形態２の電縫管の
シーム部検出装置は、図４に示すように、受光体として
ＣＣＤカメラ８を用い、ＣＣＤカメラ８からの画像信号
を画像処理回路９（シーム位置検出手段）において処理
すると共に、シーム部１ａ以外（疵やパイプ成形時の押
し出し跡等）の反射光による画像とシーム部１ａの反射
光による画像とを区別して判断し、その結果を出力信号
として出力するようにしている。

【００６２】ここで、ＣＣＤカメラ８とは、感光性ター
ゲット面がＣＣＤアレー（チャージ・カップルド・デバ
イス・アレー）によって作られているテレビジョンカメ
ラであり、このＣＣＤカメラ８を用いた場合には、反射
光の強さに応じて発生した電子−正孔対のうち少数キャ
リヤ（表面電荷）がＣＣＤの電極の電位の井戸の中に蓄
積され、この蓄積電荷はＣＣＤの非感光性の部分に転送
され、さらに出力装置に移されてビデオ信号に変換され
る。

【００６３】この実施の形態２の場合、幾分かは装置コ
スト増とはなるが、反射光のうち波長８００ｎｍ以下の
光のみについてＣＣＤカメラ８を用いて画像化し、これ
を解析するものであるため、実施の形態１に比べてより
高いシーム部１ａの位置検出精度を得ることができる。

【００６４】尚、この実施の形態２では影像検知装置と
してＣＣＤカメラ８を用いた例を示したが、ＣＣＤ以外
のイメージセンサを用いた固体カメラとしても良い。

【００６５】（実施の形態３）実施の形態３は、図５に
示すように、発光側に照明ユニット１０を用い、受光側
に反射光量センサユニット１１を用い、反射光量センサ
ユニット１１に信号処理回路１２が接続されている電縫
管のシーム部検出装置の例である。ここで、照明ユニッ
ト１０は、発光体２とレンズ３とを一体化して成ってい
る。

【００６６】図５は散乱反射光で観察する方式のシーム
部検出装置で、照明ユニット１０からの光が電縫ステン
レスパイプ１の表面で散乱反射した光が反射光量センサ
ユニット１１に入るように照明ユニット１０と反射光量
センサユニット１１とが配置されている。

【００６７】図６は正反射光で観察する方式のシーム部
検出装置で、照明ユニット１０からの光が電縫ステンレ
スパイプ１の表面で正反射した光が反射光量センサユニ
ット１１に入るように照明ユニット１０と反射光量セン
サユニット１１とが配置されている。

【００６８】図７は散乱反射光と正反射光で観察する方
式のシーム部検出装置で、照明ユニット１０からの光が
電縫ステンレスパイプ１の表面で散乱反射した光が反射
光量センサユニット１１に入るように照明ユニット１０
と反射光量センサユニット１１とが配置されると共に、
照明ユニット１０からの光が正反射光として反射光量セ
ンサユニット１１に入るように光反射率の高い光反射板
１３（白紙やホーロー鋼板等）が配置されている。尚、
光反射板１３の代わりに照明ユニット１０とは別の光源
を配置しても良い。

【００６９】図８は反射光量センサユニット１１を示す
断面図で、反射光量センサユニット１１は、センサボデ
ィ１１ａの先端部に配置されたバンドパスフィルタ１１
ｂ（フィルタ）と、バンドパスフィルタ１１ｂの後部に
配置された絞り機能付きの集光レンズユニット１１ｃ
と、集光レンズユニット１１ｃの後部に互いに近接配置
された視野調整スリット装置１１ｄ及び受光素子１１ｅ
（受光体）と、受光素子１１ｅの後部に配置された増幅
器１１ｆとが一体に設けられたユニットである。

【００７０】前記バンドパスフィルタ１１ｂは、８００
ｎｍ以下で特定の波長の光のみを、例えば、８００ｎｍ
の光を透過するものが用いられる。

【００７１】前記視野調整スリット装置１１ｄは、受光
素子１１ｅの直前位置に配置され、シーム部１ａ以外の
受光視野を調整する。すなわち、視野調整スリット装置
１１ｄを設けない場合には、図９(イ) に示すように、受
光素子１１ｅの丸い受光視野の中にはシーム部１ａ以外
の部分が大きな面積で含まれ、この部分でのノイズを受
光素子１１ｅが受けることになるが、視野調整スリット
装置１１ｄを設けた場合には、図９(ロ) に示すように、
受光素子１１ｅの丸い受光視野の中でシーム部１ａ以外
の部分を大方覆い、視野調整スリットのみを光りが透過
するように調整することで、ノイズをマスキングするこ
とができる。

【００７２】前記増幅器１１ｆは、反射光を感知する受
光素子１１ｅからの電圧信号を増幅し、信号処理回路１
２に送出する。

【００７３】次に、信号処理回路１２について説明す
る。

【００７４】この信号処理回路１２は、増幅器１１ｆか
らの増幅された反射光量に対応するセンサ電圧を入力
し、電縫ステンレスパイプ１のシーム部１ａの位置を検
出する回路であり、シーム部１ａであるとの判断は、下
記に列挙する信号処理手法のいずれかを用いて判断され
る。

【００７５】(1) 電縫ステンレスパイプ１を回転させ最
初の１回転の間に反射光量の一番少ない点を検出し、２
回転目以降にこれと同じないしはしきい値以下の近似し
た反射光量の点が来るのを待ち、この点をシーム部１ａ
と判断する。

【００７６】(2) 電縫ステンレスパイプ１を回転させ最
初の１回転の間に反射光量の一番少ない点を検出し、２
回転目に反射光量の一番少なかった点からパイプ１回転
に要する時間だけ経過した点を中心に所定の時間許容範
囲の間に最初の１回転の最低反射光量と同じないしはし
きい値以下の近似した光量の点が来るのを待ち、この点
をシーム部１ａと判断する。

【００７７】この信号処理回路１２は、反射光量の一番
少ない点を検出するにあたって、反射光量落ち込みピー
クが複数存在すると検出された場合、複数のピークがシ
ーム部１ａの幅を考慮して定められた一定時間Δｔ（図
１１参照）内に存在すれば１つのピークとして処理す
る。

【００７８】次に、作用を説明する。

【００７９】（散乱光で観察する方式）照明ユニット１
０と反射光量センサユニット１１との配置は、通常の反
射式センサでは両者が一体になっていることや散乱反射
光の方が安定した光量が得られる等の理由により、図５
に示すように、散乱光が反射光量センサユニット１１に
入るように配置するのが普通である。

【００８０】ここで、シーム部１ａとシーム部１ａと誤
認する上述の疵等の瑕疵部について説みする。

【００８１】疵等の瑕疵部は、成形時の押し出し疵、パ
イプ成形機の治具や搬送装置とパイプ素材の鋼板との摩
擦疵等があり、その発生原因、発生からの時間経過等
で、瑕疵部の状態が異なり、検出装置で誤認しやすいも
のと、その心配がないものがある。

【００８２】すなわち、これらの瑕疵部は、金属同士の
摩擦で生ずるので、その発生原因に応じて、表面が鏡面
状に削られた光沢部（以降、鏡面光沢部と称す。）と、
細かい擦り傷による散乱反射が大きい光沢部（以降、散
乱光沢部と称す。）が生じる。

【００８３】そして、本発明の検出装置では、シーム部
１ａをこれら全ての瑕疵部と区別して検出することがで
きるようになっている。

【００８４】上記散乱光で観察する方式の場合、上記鏡
面光沢部が存在すると、照明ユニット１０からの照明光
がほとんどパイプ表面で正反射し、散乱反射光で観察す
ると反射率が低下することになり、反射光量センサユニ
ット１１はこの鏡面光沢部を、光の吸収により反射率が
低下しているシーム部１ａと誤って判断する可能性があ
る。

【００８５】ちなみに、図１０は散乱反射光で観察する
センサ配置（図５）で電縫ステンレスパイプ１を１回転
させた時の反射光量センサユニット１１で検出される反
射光量（センサ電圧）の変化特性図である。

【００８６】図１０で時間軸のＡやＧの部分の波形は、
パイプ素材の鋼板での反射である。時間軸のＢやＦの部
分の波形は、上記散乱光沢部であり、反射光により反射
光量が強くなっている箇所である。

【００８７】従って、散乱光沢部を呈する瑕疵部とシー
ム部１ａとは容易に区別できる。

【００８８】図１０で時間軸のＤの部分の波形は、シー
ム部１ａにより反射の少ない箇所である。

【００８９】図１０で時間軸のＣやＥの部分の波形は、
鏡面光沢部が縦に連続してできたために、照射光がほと
んど正反射してしまう結果、散乱反射光が減り光量が少
なくなった箇所である。

【００９０】この図１０に示す特性で、シーム部１ａで
あるＤ以外にもＣやＥの部分が散乱反射光量が少なく、
これらＣやＥの部分の光量がさらに減るか、逆に、Ｄの
部分の反射がもう少し強いと、このＣやＥに対応する鏡
面光沢部とシーム部１ａの区別がつかなくなる可能性が
ある。

【００９１】しかしながら、本実施の形態では、８００
ｎｍの光を透過するバンドパスフィルタを用いているの
で、この８００ｎｍの波長の光は、上述のように、吸収
により減衰された光量と、散乱により減衰された光量と
を比較的区別して検出可能と成っており、図１０に示す
変化特性の場合、シーム部判断しきい値がＳ１であれば
シーム部１ａの判断を行なうことができる。

【００９２】但し、シーム部判断しきい値がＳ２であれ
ばＤ以外にＥの部分もシーム部１ａであると誤検出して
しまうおそれがある。

【００９３】よって、散乱反射光によるシーム部１ａの
検出は、上述のように検出光の波長を選択することによ
り、区別しやすいようにしているとは言え、電縫ステン
レスパイプ１のシーム部１ａの反射率が他の部分に比べ
て大幅に低い時に限られることになる。

【００９４】（正反射光あるいは散乱反射光と正反射光
で観察する方式）上記散乱反射光で観察する方式の問題
を解決するためには、鏡面光沢部で散乱反射光量が減る
のを防止する必要があり、このためには、正反射光も反
射光量センサユニット１１に入ってくるように照明ユニ
ット１０と反射光量センサユニット１１との配置を工夫
すれば良い。

【００９５】この一つの方法は、図６に示すように、パ
イプ表面に対し照明ユニット１０からの入射角と反射光
量センサユニット１１への入射角とが等しくなるように
配置する方法である。

【００９６】もう一つの方法は、図７に示すように、照
明ユニット１０と反射光量センサユニット１１との配置
は、図５に示す場合と同様であるが、パイプ表面に対し
反射板１３からの入射角と反射光量センサユニット１１
への入射角とが等しくなるように反射板１３を追加配置
する方法である。

【００９７】ちなみに、図１１は散乱反射光＋正反射光
で観察するセンサ配置（図７）で電縫ステンレスパイプ
１を１回転させた時の反射光量センサユニット１１で検
出される反射光量（センサ電圧）の変化特性図である。

【００９８】この図１１の変化特性と図１０の変化特性
とを比較すると、図１１の場合、ＣとＥ部分である鏡面
光沢部での光量の落ち込みがなくなっていて、シーム部
判断しきい値をＳとした場合、他の部分に対してＤ部分
のみが反射光量の落ち込み度合いが大きい。すなわち、
この方法の場合、ＣとＥ部分では、散乱反射光に背反射
光が加わるので、その反射光量はきわめて増大するのに
対し、Ｄ部分では、そもそも少ない反射光量に、更に減
衰された反射光り量が加わるだけなので、両者の反射光
量の差は増大し、電縫ステンレスパイプ１に鏡面光沢部
が存在しても、精度良くシーム部１ａを検出することが
できる。

【００９９】従って、この方式では、鏡面光沢部を有す
る電縫管のシーム部の検出に有効である。

【０１００】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、電縫管
の溶接ビード切削後におけるシーム部の位置を検出する
電縫管のシーム部検出装置において、電縫管の表面を照
射し、少なくとも３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有す
る発光体と、電縫管の表面で反射する発光体からの光の
うち波長８００ｎｍ以下の光のみを透過するフィルタ
と、フィルタを透過した光を受光する受光体と、受光体
により受光した電縫管からの反射光に基づいて電縫管の
シーム部の位置を検出するシーム位置検出手段と、を備
えている構成としたため、シーム部とそれ以外の部分と
の反射の相違を的確に判定し、高精度でシーム部の位置
を検出できると共に、安価で耐久性に優れている電縫管
のシーム部検出装置を提供することができる。

【０１０１】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の電縫管のシーム部検出装置において、発光体は、
約１０００ｎｍ以下で少なくとも３００〜８００ｎｍの
間がフラットな出力特性を有するため、装置が可及的に
加熱することがないと共に、フィルタを用いることなく
シーム部を非常に高い精度で位置検出できる。

【０１０２】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載の電縫管のシーム部検出装置におい
て、発光体の発光部の前に、発光体からの光を集光する
レンズを設けたため、シーム部の位置検出精度を高い精
度で安定化させながら、請求項１または請求項２記載の
発明の効果を達成することができる。

【０１０３】請求項４及び請求項５記載の発明にあって
は、請求項１ないし請求項３記載の電縫管のシーム部検
出装置において、シーム部検出に際し、受光体からの信
号を増幅した増幅信号を入力し、電縫管を回転させ最初
の１回転の間に反射光量の一番少ない点を検出し、２回
転目以降での信号チェック処理にてシーム部と判断する
信号処理部を設けた構成としたため、１回転の間での反
射光量の一番少ない点をそのままシーム部と判断する場
合に比べ、高精度でシーム部の位置を検出することがで
きるという効果が得られる。

【０１０４】請求項６記載の発明にあっては、請求項４
及び請求項５記載の電縫管のシーム部検出装置におい
て、各信号処理部は、反射光量の一番少ない点を検出す
るにあたって、反射光量落ち込みピークが複数存在する
と検出された場合、複数のピークがシーム部の幅を考慮
して定められた一定時間内に存在すれば１つのピークと
して処理する信号処理部としたため、シーム部の領域に
て複数のピークが存在する場合にも高精度でシーム部の
位置を検出することができるという効果が得られる。

【０１０５】請求項７ないし請求項９記載の発明にあっ
ては、請求項１ないし請求項６記載の電縫管のシーム部
検出装置において、電縫管の表面で散乱反射した光を観
察、あるいは、正反射した光を観察、あるいは、散乱反
射＋正反射した光を観察するように、発光体と受光体と
を配置したため、シーム部の反射率が他の部分に比べて
低い電縫管や摩擦により光沢が強くなった部分が存在す
る電縫管に対応して高精度でシーム部の位置を検出する
ことができるという効果が得られる。

【０１０６】請求項１０記載の発明にあっては、請求項
１ないし請求項９記載の電縫管のシーム部検出装置にお
いて、受光体の直前位置に、シーム部以外の受光視野を
調整する視野調整スリットを設けたため、ノイズをマス
キングする機能によりシーム部の位置が判断し易い信号
を受光体から得ることができる。

【０１０７】請求項１１記載の発明にあっては、請求項
４ないし請求項１０記載の電縫管のシーム部検出装置に
おいて、受光側に設ける手段を、センサボディにバンド
パスフィルタと集光レンズユニットと視野調整スリット
と受光素子と増幅器が一体に設けられた反射光量センサ
ユニットとしたため、適用される生産ラインに適したコ
ンパクトで高耐久性の装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態１の電縫管のシーム部検出装
置を示す全体図である。

【図２】本発明実施の形態１の電縫管のシーム部検出装
置で用いられる好ましい発光体の出力特性図である。

【図３】電縫管の鋼板素材部，押し出し跡等，シーム部
のそれぞれの反射率を波長を変化させて測定した反射率
特性図である。

【図４】本発明実施の形態２の電縫管のシーム部検出装
置を示す全体図である。

【図５】本発明実施の形態３の電縫管のシーム部検出装
置で散乱光で観察する方式での照明ユニットと反射光量
センサユニットの配置を示す図である。

【図６】本発明実施の形態３の電縫管のシーム部検出装
置で正反射光で観察する方式での照明ユニットと反射光
量センサユニットの配置を示す図である。

【図７】本発明実施の形態３の電縫管のシーム部検出装
置で散乱光＋正反射光で観察する方式での照明ユニット
と反射光量センサユニットと反射板の配置を示す図であ
る。

【図８】本発明実施の形態３の電縫管のシーム部検出装
置で用いられる反射光量センサユニットを示す断面図で
ある。

【図９】反射光量センサユニットの視野調整スリット装
置によるノイズのマスキング機能を説明する図である。

【図１０】散乱光で観察するセンサ配置で電縫ステンレ
スパイプを１回転させた時の反射光量センサユニットで
検出される反射光量（センサ電圧）の変化特性図であ
る。

【図１１】散乱光＋正反射光で観察するセンサ配置で電
縫ステンレスパイプを１回転させた時の反射光量センサ
ユニットで検出される反射光量（センサ電圧）の変化特
性図である。

【符号の説明】

１ 電縫ステンレスパイプ（電縫管） １ａ シーム部 ２ 発光体 ３ レンズ ４ ローパスフィルタ（フィルタ） ５ 受光体 ６ 増幅器（シーム位置検出手段） ７ 信号処理回路（シーム位置検出手段） ８ ＣＣＤカメラ（受光体） ９ 画像処理回路（シーム位置検出手段） １０ 照明ユニット １１ 反射光量センサユニット １２ 信号処理回路 １３ 反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 紘一 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 鉄テクノリサーチ株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電縫管の溶接ビード切削後におけるシー
   ム部の位置を検出する電縫管のシーム部検出装置におい
   て、 前記電縫管の表面を照射し、少なくとも３００ｎｍ〜８
   ００ｎｍの波長を有する発光体と、 前記電縫管の表面で反射する前記発光体からの光のうち
   波長８００ｎｍ以下の光のみを透過するフィルタと、 前記フィルタを透過した光を受光する受光体と、 前記受光体により受光した電縫管からの反射光に基づい
   て電縫管のシーム部の位置を検出するシーム位置検出手
   段と、 を備えていることを特徴とする電縫管のシーム部検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電縫管のシーム部検出装
   置において、 前記発光体は、約１０００ｎｍ以下で少なくとも３００
   〜８００ｎｍの間がフラットな出力特性を有することを
   特徴とする電縫管のシーム部検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記発光体の発光部の前に、発光体からの光を集光する
   レンズを設けたことを特徴とする電縫管のシーム部検出
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記シーム位置検出手段は、電縫管の表面での反射光を
   感知する受光体からの信号を増幅する増幅器と、 増幅信号を入力し、電縫管を回転させ最初の１回転の間
   に反射光量の一番少ない点を検出し、２回転目以降にこ
   れと同じないしはしきい値以下の近似した反射光量の点
   が来るのを待ち、この点をシーム部と判断する第１信号
   処理部とを有することを特徴とする電縫管のシーム部検
   出装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記シーム位置検出手段は、電縫管の表面での反射光を
   感知する受光体からの信号を増幅する増幅器と、 増幅信号を入力し、電縫管を回転させ最初の１回転の間
   に反射光量の一番少ない点を検出し、２回転目に反射光
   量の一番少なかった点からパイプ１回転に要する時間だ
   け経過した点を中心に所定の時間許容範囲の間に最初の
   １回転の最低反射光量と同じないしはしきい値以下の近
   似した光量の点が来るのを待ち、この点をシーム部と判
   断する第２信号処理部とを有することを特徴とする電縫
   管のシーム部検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記各信号処理部は、反射光量の一番少ない点を検出す
   るにあたって、反射光量落ち込みピークが複数存在する
   と検出された場合、複数のピークがシーム部の幅を考慮
   して定められた一定時間内に存在すれば１つのピークと
   して処理する信号処理部であることを特徴とする電縫管
   のシーム部検出装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記発光体からの光のうち電縫管の表面で散乱反射した
   光が受光体に入るように発光体と受光体とを配置したこ
   とを特徴とする電縫管のシーム部検出装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項６記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記発光体からの光のうち電縫管の表面で正反射した光
   が受光体に入るように発光体と受光体とを配置したこと
   を特徴とする電縫管のシーム部検出装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項６記載の電縫管の
   シーム部検出装置において、 前記発光体からの光のうち電縫管の表面で散乱反射した
   光が受光体に入るように発光体と受光体とを配置すると
   共に、正反射光も受光体に入るように光反射率の高い光
   反射板あるいは別の光源を配置したことを特徴とする電
   縫管のシーム部検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９記載の電縫管
    のシーム部検出装置において、 前記受光体の直前位置に、シーム部以外の受光視野を調
    整する視野調整スリットを設けたことを特徴とする電縫
    管のシーム部検出装置。
11. 【請求項１１】 請求項４ないし請求項１０記載の電縫
    管のシーム部検出装置において、 受光側に設ける手段を、センサボディにバンドパスフィ
    ルタと集光レンズユニットと視野調整スリットと受光素
    子と増幅器が一体に設けられた反射光量センサユニット
    としたことを特徴とする電縫管のシーム部検出装置。