JPH1110223A - Method for controlling cutter position of edge preparing device for spiral steel tube - Google Patents
Method for controlling cutter position of edge preparing device for spiral steel tubeInfo
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- JPH1110223A JPH1110223A JP16601297A JP16601297A JPH1110223A JP H1110223 A JPH1110223 A JP H1110223A JP 16601297 A JP16601297 A JP 16601297A JP 16601297 A JP16601297 A JP 16601297A JP H1110223 A JPH1110223 A JP H1110223A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼板をスパイラ
ル状に曲げながら鋼管に製造する製造工程において、鋼
管外周部の鋼板突合せ部(以下、「シーム」という)の
開先加工装置のカッターの位置を前記シームに倣わせて
位置制御するためのスパイラル鋼管開先加工装置のカッ
ター位置制御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing process for manufacturing a steel pipe while bending a steel sheet in a spiral shape. The present invention relates to a method for controlling a cutter position of a spiral steel pipe beveling apparatus for controlling a position according to the seam.
【0002】[0002]
【従来の技術】スパイラル鋼管造管設備において、鋼板
はスパイラル状に曲げ加工されて鋼管に造管され、造管
された鋼管はその管の中心軸を回転中心として自転しな
がら、シームを溶接加工することにより製造される。シ
ーム部の溶接加工の工程は、鋼管の内面を溶接した後、
鋼管の外面を開先加工装置によって開先加工し、次い
で、外面を溶接することにより行なわれる。前記の外面
開先加工においては、溶接部の品質の確保および自動化
を図るために、シーム部を自動検出し、そして、開先加
工装置のカッターの位置をシーム部の外面(以下、「外
面シーム」という)に正確に倣わせることが重要であ
る。2. Description of the Related Art In a spiral steel pipe making facility, a steel sheet is bent into a spiral shape and formed into a steel pipe, and the formed steel pipe is welded to a seam while rotating around the center axis of the pipe as a center of rotation. It is manufactured by doing. The seam welding process involves welding the inner surface of the steel pipe,
The outer surface of the steel pipe is beveled by a beveling device, and then the outer surface is welded. In the above-mentioned outer surface groove processing, in order to secure and automate the quality of the welded portion, the seam portion is automatically detected, and the position of the cutter of the groove processing device is set to the outer surface of the seam portion (hereinafter referred to as “external surface seam”). ") Is important.
【0003】シーム部の検出方法として、特開平3−2
68815号公報は、レーザーセンサーによる検出方法
を開示する(以下、「先行技術1」という)。特開昭5
3−76141号公報および特開平5−138242号
公報は、予め鋼板にその端縁から一定距離を隔てた位置
にけがき線を引き、そのけがき線をテレビカメラにより
検出し、相対的な位置関係より間接的に検出する方法を
開示する(以下、「先行技術2」という)。A method for detecting a seam portion is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent No. 68815 discloses a detection method using a laser sensor (hereinafter, referred to as “prior art 1”). JP 5
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-76141 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138242 disclose a scribe line on a steel plate at a predetermined distance from an edge thereof, detect the scribe line with a television camera, and detect the relative position. A method for indirectly detecting a relationship is disclosed (hereinafter, referred to as “prior art 2”).
【0004】いずれの場合も、カッターの位置をシーム
検出位置の変動量から決定している。In each case, the position of the cutter is determined from the amount of change in the seam detection position.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】カッターの刃先位置で
シームを検出することが出来れば精度良い追従が可能で
あるが、刃先の前方位置でシームを検出するような場
合、シーム形状は円筒形鋼管の表面を螺旋状に形成され
るため鋼管外径により異なる。シーム検出位置での鋼管
中心軸と平行な方向の変動量に対する、カッターの鋼管
中心軸と平行な方向の移動量が、鋼管外径によって異な
ってくる。このため、カッターがシームにうまく追従で
きないといった問題がある。If the seam can be detected at the position of the cutting edge of the cutter, accurate follow-up is possible. However, when the seam is detected at the position in front of the cutting edge, the seam shape is a cylindrical steel pipe. Since the surface of the steel pipe is formed in a spiral shape, it differs depending on the outer diameter of the steel pipe. The amount of movement of the cutter in the direction parallel to the steel pipe center axis with respect to the fluctuation amount in the direction parallel to the steel pipe center axis at the seam detection position differs depending on the steel pipe outer diameter. For this reason, there is a problem that the cutter cannot follow the seam well.
【0006】更に、通常、製造中の鋼管の品質保持を図
るため、外面溶接の前に製造鋼管の外径を測定する必要
がある。以上のようにシーム部外面の開先加工において
は、シーム位置の検出と共に供給鋼板の板幅および鋼管
外径の計測値が必要である。鋼管外径の計測方法とし
て、特開平7−83644号公報は、表面波を利用した
測定方法(以下、「先行技術3」という)を、および、
特開平5−23733号公報および特開平6−1941
28号公報は、レーザーを利用した測定方法等を開示す
る(以下、「先行技術4」という)。[0006] Furthermore, in order to maintain the quality of the steel pipe during manufacture, it is usually necessary to measure the outer diameter of the manufactured steel pipe before the outer surface welding. As described above, in the groove preparation of the outer surface of the seam portion, it is necessary to detect the seam position and to measure the width of the supply steel plate and the outer diameter of the steel pipe. As a method for measuring the outer diameter of a steel pipe, JP-A-7-83644 discloses a measuring method using a surface wave (hereinafter, referred to as “prior art 3”), and
JP-A-5-23733 and JP-A-6-1941
No. 28 discloses a measurement method using a laser (hereinafter, referred to as “prior art 4”).
【0007】しかしながら、いずれの場合もシーム位置
検出器と鋼管外径測定器とが異なった装置となるため、
広い設置スペースが必要となり、更に、高価な設備とな
るといった問題がある。However, in any case, since the seam position detector and the steel pipe outer diameter measuring device are different devices,
There is a problem that a large installation space is required and furthermore, expensive equipment is required.
【0008】従って、この発明の目的は、シーム位置検
出および鋼管外径測定を同一装置により行うことがで
き、開先加工装置のカッター位置制御を精度良く行うこ
とができるスパイラル鋼管開先加工装置のカッター位置
制御方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a spiral steel pipe groove processing apparatus capable of performing seam position detection and steel pipe outer diameter measurement with the same apparatus and accurately controlling the cutter position of the groove processing apparatus. An object of the present invention is to provide a cutter position control method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
スパイラル鋼管の外周面のシームをテレビカメラで撮像
し、撮像した画像信号を基にした画像処理によって前記
シームの位置を検出して開先加工装置のカッターを前記
シームに倣わせるスパイラル鋼管開先加工装置のカッタ
ー位置制御方法において、スパイラル鋼管の中心軸に対
して平行に、且つ、前記スパイラル鋼管を支持する鋼管
支持ローラ装置に対して常に一定距離の高さを保持し
て、2台のテレビカメラを配置し、前記2台のテレビカ
メラの各々によって前記鋼管の中心軸に対して平行な方
向を横座標軸とし前記スパイラル鋼管の径方向を縦座標
軸として前記シームを撮像し、撮像された画像信号を基
にした画像処理によって前記横座標軸および前記縦座標
軸による平面座標の2組のシーム位置を検出し、検出さ
れた前記シーム位置において前記シームと前記スパイラ
ル鋼管中心軸に対して平行な方向とが形成する前記シー
ムの傾き角度を検出し、前記2組のシーム位置間の距離
と前記シームの傾き角度とから前記スパイラル鋼管の外
径および前記シームの螺旋ピッチを算出し、前記スパイ
ラル鋼管の外径および前記シームの螺旋ピッチから前記
カッターの制御位置を算出し、前記カッターの制御位置
に前記カッターの位置を一致させることに特徴を有する
ものである。According to the first aspect of the present invention,
Spiral steel pipe groove that captures the seam on the outer peripheral surface of the spiral steel pipe with a television camera, detects the position of the seam by image processing based on the captured image signal, and imitates the cutter of the groove processing device to the seam. In a cutter position control method for a processing apparatus, two televisions are arranged in parallel to a central axis of a spiral steel pipe and always at a constant height with respect to a steel pipe supporting roller device that supports the spiral steel pipe. A camera is arranged, and each of the two television cameras images the seam with a direction parallel to a central axis of the steel pipe as an abscissa axis and a radial direction of the spiral steel pipe as an ordinate axis. Two sets of seam positions of plane coordinates by the abscissa axis and the ordinate axis are detected by image processing based on Detecting the inclination angle of the seam formed by the seam and the direction parallel to the central axis of the spiral steel pipe, and determining the inclination angle of the spiral steel pipe from the distance between the two sets of seam positions and the inclination angle of the seam. Calculating the outer diameter and the spiral pitch of the seam, calculating the control position of the cutter from the outer diameter of the spiral steel pipe and the spiral pitch of the seam, and matching the position of the cutter with the control position of the cutter. It has.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。 (1)まず、テレビカメラによる位置およびシーム傾き
角度の検出方法を説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (1) First, a method of detecting a position and a seam inclination angle by a television camera will be described.
【0011】図1は、この発明のスパイラル鋼管開先加
工装置のカッター位置制御方法の一実施形態に係る装置
構成をスパイラル鋼管を側面から矢視した状態で示す構
成図、図2は、この発明の一実施形態に係る装置構成を
スパイラル鋼管を図1のA−A線断面の状態で示す構成
図、図3は、この発明の一実施形態に係るテレビカメラ
による位置およびシームの傾き角度の検出方法を示す説
明図であり、テレビカメラによって撮像して得られた画
像を示す。テレビカメラは、スパイラル鋼管の中心軸に
対して平行に設置する。即ち、画像の横座標軸(z座標
軸)が鋼管の中心軸と平行になるように設置する(図3
参照)。FIG. 1 is a structural view showing an apparatus configuration according to an embodiment of a cutter position control method for a spiral steel pipe groove processing apparatus according to an embodiment of the present invention in a state where a spiral steel pipe is viewed from the side, and FIG. FIG. 3 is a configuration diagram showing a spiral steel pipe in a cross section taken along the line AA of FIG. 1 showing a device configuration according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing detection of a position and a seam inclination angle by a television camera according to one embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows a method and shows the image obtained by imaging with the television camera. The TV camera is installed parallel to the central axis of the spiral steel pipe. In other words, the image is set so that the horizontal coordinate axis (z coordinate axis) of the image is parallel to the central axis of the steel pipe (FIG. 3).
reference).
【0012】テレビカメラ(CCDカメラ)3により得
られた画像内に、y座標軸方向に一定距離離れた計測エ
リアEA1 、EA2 を設け、各エリアの中心にエリア内
で検知したシーム12の中心が来るように画像処理的に
設定する。また、エリアEA 1 は、画像内y座標軸方向
中心に設け、画像処理的にz座標軸方向にシームを探索
し、常に画像内の中心に来るようにカメラ駆動装置31
を制御する。これにより一意的にシーム位置がカメラ位
置出力器32により求められる。また、エリアEA2 に
ついても画像処理的にz座標軸方向にシーム位置を探索
するように設定する。これらにより、エリアEA1 ・E
A2 間のz座標軸方向の距離ΔZz およびy座標軸方向
の距離ΔYY を画像処理的に演算し、この間のシームの
z座標軸に対する傾き角度mを下記式(1)により演算
して求める。Obtained by a television camera (CCD camera) 3
In the captured image, a measurement
Rear EA1, EATwo, And within the area at the center of each area
Image processing so that the center of the seam 12 detected in
Set. Also, area EA 1Is the direction of the y coordinate axis in the image
Set at the center, search for seams in the z-coordinate direction in image processing
Camera driving device 31 so that it is always centered in the image.
Control. This uniquely sets the seam position to the camera position
It is determined by the output device 32. Also, area EATwoTo
Also search seam position in z coordinate axis direction by image processing
Set to By these, the area EA1・ E
ATwoDistance z in the z-coordinate axis directionzAnd y coordinate axis direction
Distance ΔYYIs calculated image-wise, and the seam
The tilt angle m with respect to the z coordinate axis is calculated by the following equation (1).
Ask for it.
【0013】m=ΔYY /ΔZz ・・・(1) (2)次に、図4により、テレビカメラの測定データよ
りスパイラル鋼管外径およびシーム螺旋ピッチを求める
方法を説明する。 M = ΔY Y / ΔZ z (1) (2) Next, a method of obtaining the outer diameter of the spiral steel pipe and the seam helical pitch from the measured data of the television camera will be described with reference to FIG.
【0014】 図4は、この発明の一実施形態に係る
鋼管外径およびシーム螺旋ピッチを算出する方法を示す
説明図である。鋼管中心軸に対して平行に配置され、且
つ、鋼管支持ローラ装置10に対して常に一定高さに配
置されたCCDカメラ3、4およびカメラ位置出力器3
2、42により得られたデータから、鋼管外径およびシ
ーム螺旋ピッチを以下の方法により算出する。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for calculating the outer diameter of the steel pipe and the seam spiral pitch according to one embodiment of the present invention. CCD cameras 3, 4 and a camera position output device 3, which are arranged parallel to the central axis of the steel pipe and are always arranged at a constant height with respect to the steel pipe supporting roller device 10.
From the data obtained in 2, 42, the outer diameter of the steel pipe and the seam spiral pitch are calculated by the following method.
【0015】図4の左側の鋼管1の正面図に示す鋼管外
径をD、図4の右側の鋼管1の側面図に示す螺旋ピッチ
をLと仮定する。CCDカメラ3で睨んでいる点A1 の
z・y平面座標は、y座標軸とのなす角度をθ1 と仮定
すると (L・θ1 /(2・π),−D/2・cosθ1 )とな
る。It is assumed that the outer diameter of the steel pipe shown in the front view of the steel pipe 1 on the left side in FIG. 4 is D, and the helical pitch shown in the side view of the steel pipe 1 on the right side of FIG. Z · y plane coordinates of the point A 1 that staring at the CCD camera 3, assuming an angle between y coordinate theta 1 and (L · θ 1 / (2 · π), - D / 2 · cosθ 1) Becomes
【0016】シーム曲線lの点A1 におけるz座標軸に
対する傾きをその近傍の点、 (A1 ’(θ=θ1 −Δθ),A1 ’’(θ=θ1 +Δ
θ)) より求める。数1に示す。[0016] in the vicinity of the inclination with respect to the z-axis at the point A 1 of the seam curves l point, (A 1 '(θ = θ 1 -Δθ), A 1''(θ = θ 1 + Δ
θ)). Equation 1 shows.
【0017】[0017]
【数1】 (Equation 1)
【0018】また、点A1 ’,点A1 ’’間の直線のz
座標軸に対する傾きm1 は、数2。Further, z of a straight line between points A 1 ′ and A 1 ″ is
The inclination m 1 with respect to the coordinate axis is given by Equation 2.
【0019】[0019]
【数2】 (Equation 2)
【0020】ここで、Δθ→0のとき、傾きm1 は点A
1 の傾きとなる。数3よりHere, when Δθ → 0, the slope m 1 is the point A
It has a slope of 1 . From Equation 3
【0021】[0021]
【数3】 (Equation 3)
【0022】 m1 =π・D・sinθ1 /L・・・(2) 同様にCCDカメラ4が睨んでいる点A2 のz・y平面
座標は、y座標軸とのなす角度をθ2 と仮定すると (L・θ2 /(2・π),−D/2・cosθ2 )とな
る。M 1 = π · D · sin θ 1 / L (2) Similarly, the xy plane coordinates of the point A 2 glared by the CCD camera 4 are θ 2 with respect to the y coordinate axis. Assuming that (L · θ 2 / (2 · π), −D / 2 · cos θ 2 ).
【0023】シーム曲線lの点A2 におけるz座標軸に
対する傾きm2 は m2 =π・D・sinθ2 /L・・・(3) 点A1 ・A2 間のy座標軸方向の距離Y12は Y12=(−D/2)・cosθ2 −{−(D/2)cosθ1 } =(−D/2)・(cosθ2 −cosθ1 )・・・(4) 点A1 ・A2 間のz座標軸方向の距離Z12は Z12=L・(θ2 −θ1 )/(2・π)・・・(5) 式(2)〜(5)を整理すると、 πDsinθ1 −m1 L=0・・・(2)’ πDsinθ2 −m2 L=0・・・(3)’ cosθ1 −cosθ2 −(2Y12/D)=0・・・(4)’ θ1 −θ2 +2πZ12/L=0・・・(5)’ 以上のように、m1 およびm2 は、前項で示したよう
に、カメラ3および4より得られた画像の画像処理結果
より求められる。Y12は、カメラ3および4を支持ロー
ラ装置10に対して、一定高さに配置しており、予め一
定値に設定されている。Z12は、カメラ位置出力器32
および42によって得られたz座標軸方向の位置データ
ZA およびZB よりその差から求められる。式(2)’
〜(5)’において、既知数:m1 、m2 、Y12、
Z12、および、未知数:D、θ1 、θ2、Lにより、上
記連立方程式の解が得られ、未知数θ1 、θ2 、Dおよ
びLが算出できる。The inclination m 2 of the seam curve 1 with respect to the z coordinate axis at the point A 2 is m 2 = π · D · sin θ 2 / L (3) The distance Y 12 between the points A 1 and A 2 in the y coordinate axis direction. Is Y 12 = (− D / 2) · cos θ 2 − {− (D / 2) cos θ 1 } = (− D / 2) · (cos θ 2 −cos θ 1 ) (4) Point A 1 · A If the z axis direction of the distance Z 12 between the two organizing Z 12 = L · (θ 2 -θ 1) / (2 · π) ··· (5) equation (2) ~ (5), πDsinθ 1 - m 1 L = 0... (2) ′ πD sin θ 2 −m 2 L = 0... (3) ′ cos θ 1 −cos θ 2 − (2Y 12 / D) = 0... (4) ′ θ 1 −θ 2 + 2πZ 12 / L = 0 (5) ′ As described above, m 1 and m 2 are obtained from the image processing results of the images obtained from the cameras 3 and 4, as described in the preceding section. Can be Y 12 is a camera 3 and 4 with respect to the support roller device 10, has been arranged in a predetermined height is preset to a constant value. Z 12 is a camera position output device 32
And from the position data Z A and Z B in the z-coordinate axis direction obtained by steps 42 and 42. Equation (2) ′
-(5) ′, known numbers: m 1 , m 2 , Y 12 ,
From Z 12 and unknowns: D, θ 1 , θ 2 , and L, the solution of the above simultaneous equations is obtained, and unknowns θ 1 , θ 2 , D, and L can be calculated.
【0024】 次に、上記式(2)’〜(5)’の解
法の一例として、ニュートン・ラプソン法による方法を
説明する。本方法は、n個の未知数x1 、x2 ・・、x
n を有するn元連立非線形方程式の考え方による。Next, a method using the Newton-Raphson method will be described as an example of solving the above equations (2) ′ to (5) ′. The method consists of n unknowns x 1 , x 2 .
According to the concept of an n-ary simultaneous nonlinear equation having n.
【0025】ベクトル関数F(X)をX=X0 の近傍で
テイラー展開し、(X−X0 )の2次以上の項を無視す
ると次式となる。 F(X)=F(X0 )+G(X0 )(X−X0 )・・・(a) ただし、G(X0 )は、n×n正則行列で、そのi、j
要素gij(X0 )は、数4によって与えられる。When the vector function F (X) is Taylor-expanded in the vicinity of X = X 0 and the second-order or higher-order term of (X−X 0 ) is ignored, the following equation is obtained. F (X) = F (X 0 ) + G (X 0 ) (X−X 0 ) (a) where G (X 0 ) is an n × n regular matrix, and its i, j
The element g ij (X 0 ) is given by Expression 4.
【0026】[0026]
【数4】 (Equation 4)
【0027】次に、F(x)=0、X=X1 とおくこと
により、 X1 =X0 −G(X0 )-1・F(X0 )・・・(c) が得られる。よって反復式は、 Xk+1 =Xk −G(Xk )-1・F(Xk )・・・(d) よって、ベクトルXk の各要素に対する相対誤差Zが相
対許容誤差ε以内になるまで反復して計算する。Next, by placing the F (x) = 0, X = X 1, X 1 = X 0 -G (X 0) -1 · F (X 0) ··· (c) is obtained . Therefore, the iterative equation is: X k + 1 = X k −G (X k ) −1 · F (X k ) (d) Therefore, the relative error Z for each element of the vector X k is within the relative allowable error ε. Iteratively calculate until.
【0028】式(2)’〜(5)’の解は、数5、数6
の通りである。The solutions of Equations (2) 'to (5)' are given by Equations (5) and (6).
It is as follows.
【0029】[0029]
【数5】 (Equation 5)
【0030】[0030]
【数6】 (Equation 6)
【0031】初期近似解ベクトルX0 を定める。 X0 =(X1 (0) 、X2(0) 、・・Xn (0) )=
(c1 、c2 ・・cn )T 式(e)、(f)に、X0 を代入し、F(X0 )、G
(X0 )を計算する。An initial approximate solution vector X 0 is determined. X 0 = (X 1 (0) , X2 (0) ,... X n (0) ) =
(C 1 , c 2 ··· c n ) By substituting X 0 into the T equations (e) and (f), F (X 0 ), G
Calculate (X 0 ).
【0032】連立方程式 −G(X0 )-1・F(X0 )≡C=(C1 、C2 、・・
Cn )T を解く。Simultaneous equations -G (X 0 ) -1 · F (X 0 ) ≡C = (C 1 , C 2 ,...
C n ) Solve T.
【0033】 X1 =X0 −G(X0 )-1・F(X0 ) =X0 +C=(C1 (1) 、C2 (1) ・・Cn (1) )T 同様にして、X2 、X3 を求める。[0033] X 1 = X 0 -G (X 0) -1 · F (X 0) = X 0 + C = (C 1 (1), C 2 (1) ·· C n (1)) T in the same manner To obtain X 2 and X 3 .
【0034】上記繰り返しを、数7、になるまで実行す
る。The above-mentioned repetition is executed until the following equation (7) is obtained.
【0035】[0035]
【数7】 (Equation 7)
【0036】上記による、計算例を表1に表示する。Table 1 shows a calculation example based on the above.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】(3)次に、図5により、上記で得られた
値より、カッター位置の移動量を決定する方法を説明す
る。図5は、この発明の一実施形態に係るカッター位置
の移動量決定方法を示す説明図である。(3) Next, referring to FIG. 5, a method for determining the amount of movement of the cutter position from the values obtained above will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for determining the amount of movement of the cutter position according to an embodiment of the present invention.
【0039】 前記により算出した鋼管外径Dと変化
前の値をD0 とすると、D0 からDに変動した場合の、
カッターの鋼管径方向(y座標軸方向)の移動量ΔR
は、ΔR=(D−D0 )/2・・・(6)式(6)より
カッター2の鋼管径方向(y座標軸方向)の修正位置が
決定できる。Assuming that the outer diameter D of the steel pipe calculated as described above and the value before the change are D 0 , when the value changes from D 0 to D,
The amount of movement ΔR of the cutter in the steel pipe radial direction (y-coordinate axis direction)
ΔR = (D−D 0 ) / 2 (6) From Equation (6), the correction position of the cutter 2 in the steel pipe radial direction (y coordinate axis direction) can be determined.
【0040】 鋼管中心軸に平行な方向(z座標軸方
向)の移動量は、前記により算出したシームの螺旋ピッ
チLを使用する。変動前および後の螺旋ピッチをL0 お
よびLとする。変動前のカメラ3およびカッター2の位
置B点を基準としてZA0およびZC0とし、シームの螺旋
開始E点とB点間の距離をZ0 とする。カメラ3変動後
のB点を基準とする位置ZA は変動量をΔZA として、 ZA =ZA0+ΔZA ・・・(7) ここで、ZA0、ΔZA :既知数、Z0 :未知数。The amount of movement in the direction parallel to the central axis of the steel pipe (the direction of the z coordinate axis) uses the spiral pitch L of the seam calculated as described above. The helical pitch before and after the change is defined as L 0 and L. Let Z A0 and Z C0 be based on the position B of the camera 3 and the cutter 2 before the change, and let Z 0 be the distance between the spiral start E point of the seam and the B point. As the position Z A is [Delta] Z A variation amount relative to the B point after the camera 3 change, Z A = Z A0 + ΔZ A ··· (7) where, Z A0, ΔZ A: known number, Z 0: Unknown.
【0041】また、螺旋ピッチの変化より、 (ZA +Z0 )/(ZA0+Z0 )=L/L0 ・・・(8) 式(7)および(8)より (ZA0+ΔZA +Z0 )/(ZA0+Z0 )=L/L0 ZA0+Z0 =(ZA0+ΔZA +Z0 )・(L0 /L) Z0 (1−L0 /L)=−ZA0(1−L0 /L)+ΔZA (L0 /L) ∴Z0 =−ZA0+ΔZA ・(L0 /L)・{L/(L−L0 )} =−ZA0+ΔZA ・L0 /(L−L0 )・・・(9) カッター2のB点を基準とする修正位置ZC は移動量を
ΔZC として ZC =ZC0+ΔZC ・・・(10) また、螺旋ピッチの変化より (ZC +Z0 )/(ZC0+Z0 )=L/L0 ・・・(11) ここで、ZC0:既知数、ΔZC :未知数。From the change in the helical pitch, (Z A + Z 0 ) / (Z A0 + Z 0 ) = L / L 0 (8) From equations (7) and (8), (Z A0 + ΔZ A + Z) 0 ) / (Z A0 + Z 0 ) = L / L 0 Z A0 + Z 0 = (Z A0 + ΔZ A + Z 0 ) · (L 0 / L) Z 0 (1−L 0 / L) = − Z A0 (1 −L 0 / L) + ΔZ A (L 0 / L) ∴Z 0 = −Z A0 + ΔZ A · (L 0 / L) · {L / (L−L 0 )} = − Z A0 + ΔZ A · L 0 / (L−L 0 ) (9) The correction position Z C based on the point B of the cutter 2 is defined as Z C = Z C0 + ΔZ C (10) where the moving amount is ΔZ C. (Z C + Z 0 ) / (Z C0 + Z 0 ) = L / L 0 (11) where Z C0 is a known number and ΔZ C is an unknown number.
【0042】式(10)および式(11)より (ZC0+ΔZC +Z0 )/(ZC0+Z0 )=L/L0 ZC0+Z0 =(ZC0+ΔZC +Z0 )・(L0 /L) ΔZC ・(L0 /L)=ZC0(1−L0 /L)+Z0 (1−L0 /L) ∴ΔZC =ZC0{(L−L0 )/L}・(L/L0 )+Z0 {(L−L0 )/ L}・(L/L0 ) ΔZC =ZC0{(L−L0 )/L0 }+Z0 {(L−L0 )/L0 } ΔZC =(ZC0+Z0 )・(L/L0 )−(ZC0+Z0 )・・・(12) 式(12)に式(9)を代入すると ΔZC =ZC0{(L−L0 /L0 )}+{−ZA0+ΔZA (L0 /L−L0 )}(L−L0 /L0 ) =ΔZA +ZC0(L−L0 /L0 )−ZA0・(L−L0 /L0 )} ΔZC =ΔZA +(ZC0−ZA0){(L−L0 )/L0 }・・・(13) 式(10)および式(13)よりカッター2の鋼管中心
軸に平行な方向(z座標軸方向)の修正位置が決定でき
る。From the equations (10) and (11), (Z C0 + ΔZ C + Z 0 ) / (Z C0 + Z 0 ) = L / L 0 Z C0 + Z 0 = (Z C0 + ΔZ C + Z 0 ) · (L 0 / L) ΔZ C · (L 0 / L) = Z C0 (1−L 0 / L) + Z 0 (1−L 0 / L) {ΔZ C = Z C0 {(L−L 0 ) / L} · (L / L 0 ) + Z 0 L (L−L 0 ) / L} · (L / L 0 ) ΔZ C = Z C0 {(L−L 0 ) / L 0 } + Z 0 {(L−L 0 ) / L 0 } ΔZ C = (Z C0 + Z 0 ) · (L / L 0 ) − (Z C0 + Z 0 ) (12) By substituting equation (9) into equation (12), ΔZ C = Z C0 {(L−L 0 / L 0 )} + {− Z A0 + ΔZ A (L 0 / L−L 0 )} (L−L 0 / L 0 ) = ΔZ A + Z C0 (L−L 0 / L 0) ) -Z A0 · (L-L 0 / L 0)} ΔZ C = ΔZ A + (Z C0 -Z A0) {(L-L 0) / L 0} ··· 13) (10) and fixes the position of the formula (a direction parallel to the steel pipe central axis of the cutter 2 from 13) (z axis direction) can be determined.
【0043】以上、およびにより、開先加工装置の
カッターのy座標方向およびz座標軸方向の位置が決定
し、決定した位置に一致させてカッター位置制御するこ
とにより外面シームに正確に倣わせることができる。With the above, the position of the cutter of the groove processing apparatus in the y-coordinate direction and the z-coordinate axis direction is determined, and the position of the cutter is controlled in accordance with the determined position to accurately follow the outer surface seam. Can be.
【0044】[0044]
【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。図1お
よび図2に示す装置構成により、本発明のカッター位置
制御方法を実施した。スパイラル鋼管1は、支持ローラ
装置10で下端を支持されている。開先加工中にはスパ
イラル鋼管は自転しており、カッター2は、定位置にお
いて本発明方法により位置を修正制御されながらシーム
12を開先加工するようになっている。CCDカメラ3
および4は、鋼管の中心軸と平行になるように設置され
ている(図3参照)。Next, an embodiment of the present invention will be described. The cutter position control method of the present invention was implemented by the apparatus configuration shown in FIGS. The lower end of the spiral steel pipe 1 is supported by a support roller device 10. During the beveling operation, the spiral steel pipe is rotating, and the cutter 2 bevels the seam 12 at a fixed position while the position of the cutter 2 is corrected and controlled by the method of the present invention. CCD camera 3
And 4 are installed so as to be parallel to the central axis of the steel pipe (see FIG. 3).
【0045】カメラ駆動装置33および43によってカ
メラ3および4をy座標軸方向に移動し、その位置をカ
メラ位置出力器34および44によって検出する。測定
開始前に鋼管の測定条件により、カメラ3および4のy
座標軸方向の距離Y12および適正な位置を設定し、位置
演算装置6およびカメラ位置制御装置9により設定した
位置に移動しておく。なお、支持ローラ装置10がy座
標軸方向に上下動する場合には、その移動量を支持ロー
ラ位置出力器11によって検出し、カメラ3および4の
位置が修正される。The cameras 3 and 4 are moved in the direction of the y-coordinate axis by the camera driving devices 33 and 43, and their positions are detected by the camera position output devices 34 and 44. Before the start of the measurement, the y of the cameras 3 and 4 depends on the measurement conditions of the steel pipe.
The distance Y 12 in the coordinate axis direction and an appropriate position are set, and the position is moved to the position set by the position calculation device 6 and the camera position control device 9. When the support roller device 10 moves up and down in the y coordinate axis direction, the amount of movement is detected by the support roller position output device 11, and the positions of the cameras 3 and 4 are corrected.
【0046】図1において、カッター位置出力器22、
カメラ位置出力器32および42は、カッター2、カメ
ラ3および4のz座標軸方向の位置を検出する。カッタ
ー駆動装置21、カメラ駆動装置31および41は、カ
ッター2、カメラ3および4をz座標軸方向に移動させ
る。画像処理装置5は、カメラ3および4からの像を画
像処理し、シームを検出すると共に、シームのz座標軸
に対する傾き角度m1およびm2 を算出する。この画像
処理装置5による算出データm1 およびm2 と、カメラ
位置出力器32および42よりのカメラ3および4のz
座標軸方向の位置データを、鋼管外径演算装置7に出力
し、鋼管外径Dおよびシーム螺旋ピッチLを算出する。
位置演算装置6は、カッター位置出力器24、22、カ
メラ位置出力器32および42の出力よりカッター2の
鋼管1のy座標軸方向の位置およびカッター2、カメラ
3および4のz座標軸方向の位置を算出する。In FIG. 1, the cutter position output device 22,
The camera position output devices 32 and 42 detect the positions of the cutter 2 and the cameras 3 and 4 in the z coordinate axis direction. The cutter driving device 21 and the camera driving devices 31 and 41 move the cutter 2 and the cameras 3 and 4 in the z coordinate axis direction. The image processing device 5 performs image processing on images from the cameras 3 and 4, detects seams, and calculates inclination angles m 1 and m 2 of the seams with respect to the z-coordinate axis. Data m 1 and m 2 calculated by the image processing device 5 and z of the cameras 3 and 4 from the camera position output devices 32 and 42
The position data in the coordinate axis direction is output to the steel pipe outer diameter calculation device 7, and the steel pipe outer diameter D and the seam spiral pitch L are calculated.
The position calculation device 6 calculates the positions of the cutter 2 in the y-coordinate axis direction and the positions of the cutters 2 and the cameras 3 and 4 in the z-coordinate axis from the outputs of the cutter position output devices 24 and 22 and the camera position output devices 32 and 42. calculate.
【0047】カッター位置制御装置8に、鋼管外径演算
装置7よりの鋼管外径およびシーム螺旋ピッチLのデー
タと、位置演算装置6よりのカッター2、カメラ3およ
び4の位置データとを入力し、カッター最適位置座標を
演算し、カッター位置出力器24および22の出力が鋼
管y座標軸方向の移動量、z座標軸方向の移動量に合う
ようにカッター駆動装置23および21を調整する。カ
メラ位置制御装置9は、カメラ3および4より得られた
画像内のエリアEA1 の中心が画像の中心に位置するよ
うにカメラ駆動装置31および41を調整する。以上に
より、カッター2は、シーム12に正確に倣って位置制
御される。The data of the steel pipe outer diameter and the seam helical pitch L from the steel pipe outer diameter calculator 7 and the position data of the cutter 2 and the cameras 3 and 4 from the position calculator 6 are input to the cutter position controller 8. Calculate the cutter optimum position coordinates, and adjust the cutter driving devices 23 and 21 so that the outputs of the cutter position output devices 24 and 22 match the movement amount in the y-coordinate axis direction and the movement amount in the z-coordinate axis direction of the steel pipe. Camera position controller 9, the center of the area EA 1 of the camera 3 and the images obtained from 4 to adjust the camera driving device 31 and 41 to be in the center of the image. As described above, the position of the cutter 2 is controlled exactly following the seam 12.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スパイラル鋼管の外面シームの開先加工をシームに
倣って精度良好に行うことができ、鋼管を均一な品質で
製造することができ、かくして、工業上有用な効果がも
たらされる。As described above, according to the present invention, the groove of the outer surface seam of the spiral steel pipe can be accurately formed in accordance with the seam, and the steel pipe can be manufactured with uniform quality. Thus, an industrially useful effect is provided.
【図1】この発明のスパイラル鋼管開先加工装置のカッ
ター位置制御方法の一実施形態に係る装置構成をスパイ
ラル鋼管を側面から矢視した状態で示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus configuration according to an embodiment of a method for controlling a cutter position of a spiral steel pipe groove processing apparatus of the present invention, in a state where a spiral steel pipe is viewed from the side.
【図2】この発明の一実施形態に係る装置構成をスパイ
ラル鋼管を図1のA−A線断面の状態で示す構成図であ
る。FIG. 2 is a configuration diagram showing an apparatus configuration according to an embodiment of the present invention in a state in which a spiral steel pipe is in a cross section taken along line AA of FIG. 1;
【図3】この発明の一実施形態に係るテレビカメラによ
る位置およびシーム傾き角度の検出方法を示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of detecting a position and a seam inclination angle by a television camera according to an embodiment of the present invention.
【図4】この発明の一実施形態に係る鋼管外径およびシ
ーム螺旋ピッチを算出する方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for calculating the outer diameter of the steel pipe and the seam spiral pitch according to one embodiment of the present invention.
【図5】この発明の一実施形態に係るカッター位置の移
動量決定方法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for determining a movement amount of a cutter position according to an embodiment of the present invention.
1 スパイラル鋼管 2 カッター 3 CCDカメラ 4 CCDカメラ 5 画像処理装置 6 位置演算装置 7 鋼管外径演算装置 8 カッター位置制御装置 9 カメラ位置制御装置 10 支持ローラ装置 11 支持ローラ位置出力器 12 シーム 21、23 カッター駆動装置 31、33、41、43 カメラ駆動装置 22、24 カッター位置出力器 32、34、42、44 カメラ位置出力器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spiral steel pipe 2 Cutter 3 CCD camera 4 CCD camera 5 Image processing device 6 Position calculation device 7 Steel tube outer diameter calculation device 8 Cutter position control device 9 Camera position control device 10 Support roller device 11 Support roller position output device 12 Seams 21 and 23 Cutter driving device 31, 33, 41, 43 Camera driving device 22, 24 Cutter position output device 32, 34, 42, 44 Camera position output device
Claims (1)
ビカメラで撮像し、撮像した画像信号を基にした画像処
理によって前記シームの位置を検出して開先加工装置の
カッターを前記シームに倣わせるスパイラル鋼管開先加
工装置のカッター位置制御方法において、 スパイラル鋼管の中心軸に対して平行に、且つ、前記ス
パイラル鋼管を支持する鋼管支持ローラ装置に対して常
に一定距離の高さを保持して、2台のテレビカメラを配
置し、前記2台のテレビカメラの各々によって前記鋼管
の中心軸に対して平行な方向を横座標軸とし前記スパイ
ラル鋼管の径方向を縦座標軸として前記シームを撮像
し、撮像された画像信号を基にした画像処理によって前
記横座標軸および前記縦座標軸による平面座標の2組の
シーム位置を検出し、検出された前記シーム位置におい
て前記シームと前記スパイラル鋼管中心軸に対して平行
な方向とが形成する前記シームの傾き角度を検出し、前
記2組のシーム位置間の距離と前記シームの傾き角度と
から前記スパイラル鋼管の外径および前記シームの螺旋
ピッチを算出し、前記スパイラル鋼管の外径および前記
シームの螺旋ピッチから前記カッターの制御位置を算出
し、前記カッターの制御位置に前記カッターの位置を一
致させることを特徴とするスパイラル鋼管開先加工装置
のカッター位置制御方法。1. A seam on an outer peripheral surface of a spiral steel pipe is picked up by a television camera, a position of the seam is detected by image processing based on a picked-up image signal, and a cutter of a groove processing device is made to follow the seam. In the method for controlling the cutter position of the spiral steel pipe beveling device, the height of the steel pipe supporting roller device that supports the spiral steel pipe in parallel to the central axis of the spiral steel pipe and always maintains a height of a fixed distance. Placing two television cameras, each of the two television cameras image the seam with the direction parallel to the central axis of the steel pipe as the abscissa axis and the radial direction of the spiral steel pipe as the ordinate axis, Two sets of seam positions of plane coordinates by the abscissa axis and the ordinate axis were detected by image processing based on a captured image signal, and were detected. Detecting the inclination angle of the seam formed by the seam and the direction parallel to the spiral steel pipe center axis at the seam position, and determining the spiral angle from the distance between the two sets of seam positions and the inclination angle of the seam; Calculating the outer diameter of the steel pipe and the helical pitch of the seam, calculating the control position of the cutter from the outer diameter of the spiral steel pipe and the helical pitch of the seam, and matching the position of the cutter with the control position of the cutter. A cutter position control method for a spiral steel pipe groove processing apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16601297A JPH1110223A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Method for controlling cutter position of edge preparing device for spiral steel tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16601297A JPH1110223A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Method for controlling cutter position of edge preparing device for spiral steel tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1110223A true JPH1110223A (en) | 1999-01-19 |
Family
ID=15823273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16601297A Pending JPH1110223A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Method for controlling cutter position of edge preparing device for spiral steel tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1110223A (en) |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP16601297A patent/JPH1110223A/en active Pending
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