JPH073327B2 - 管状品の自動測定方法およびその装置 - Google Patents
管状品の自動測定方法およびその装置Info
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- JPH073327B2 JPH073327B2 JP1239021A JP23902189A JPH073327B2 JP H073327 B2 JPH073327 B2 JP H073327B2 JP 1239021 A JP1239021 A JP 1239021A JP 23902189 A JP23902189 A JP 23902189A JP H073327 B2 JPH073327 B2 JP H073327B2
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- laser displacement
- tubular product
- displacement meter
- tubular
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、小径・中径管などの管状品の各種寸法を自
動的に測定する方法およびその装置に関するものであ
る。
動的に測定する方法およびその装置に関するものであ
る。
製造された管は、その内径、外径、肉厚、真円度等が許
容範囲内にあるか測定する必要があるが、15A〜250A
（外径20〜250mm）の小径・中径管においては、マイク
ロメーター，ノギスを使用して人手で測定するより他に
方法がなかった。
容範囲内にあるか測定する必要があるが、15A〜250A
（外径20〜250mm）の小径・中径管においては、マイク
ロメーター，ノギスを使用して人手で測定するより他に
方法がなかった。
しかしながら、このような人手測定では、次のような問
題点がある。
題点がある。
（ｉ）規格合否は、Max及びMin値で判定しなければなら
ないが、Max、Minを確実に検出するのが難しい。
ないが、Max、Minを確実に検出するのが難しい。
（ii）測定者間のばらつきがあり、また同一人でも再現
性が低い。ある調査では（５人が各10回測定） 外径 Max:21.60〜22.81 Min:21.08〜21.28 の結果がある。
性が低い。ある調査では（５人が各10回測定） 外径 Max:21.60〜22.81 Min:21.08〜21.28 の結果がある。
（iii）能率的にオンライン製造速度に間に合わないた
め、抜き取り検査によるしかないのが実情であるが、小
径管においては、サイズにより4000P/Hrにも達し、抜き
取り頻度が少なくなり、品質管理上問題となる。
め、抜き取り検査によるしかないのが実情であるが、小
径管においては、サイズにより4000P/Hrにも達し、抜き
取り頻度が少なくなり、品質管理上問題となる。
（iv）内面形状の判定としては、例えばアンダーカット
の場合、便宜的に第７図のような定義をせざるを得な
い。すなわち、ビードを含む15°以内におけるMax−Min
＝偏肉が0.40mm以下を合格としている。しかし、この方
法では、急峻な形状と比較的平滑な部分との差別化が不
可能であり、例えば抽伸鋼管として使用する場合には、
偏肉値が許容範囲内であっても、すじ状のシャープな形
状が抽伸加工後もすじとして残ってしまう。
の場合、便宜的に第７図のような定義をせざるを得な
い。すなわち、ビードを含む15°以内におけるMax−Min
＝偏肉が0.40mm以下を合格としている。しかし、この方
法では、急峻な形状と比較的平滑な部分との差別化が不
可能であり、例えば抽伸鋼管として使用する場合には、
偏肉値が許容範囲内であっても、すじ状のシャープな形
状が抽伸加工後もすじとして残ってしまう。
（ｖ）第８図に示すような、いわゆるおむすび状の形状
については、外径のMaxは何点も存在し、真円とは異な
るにもかかわらず、人手による方法では異常値の検出が
困難である。
については、外径のMaxは何点も存在し、真円とは異な
るにもかかわらず、人手による方法では異常値の検出が
困難である。
（vi）第10図に示すような、所謂鼻曲がりがある管状品
でも、正確な形状の測定を行うことができない。
でも、正確な形状の測定を行うことができない。
（vii）鋼管の実用的な使用法の一つとして鋼管内にラ
イニング用の塩ビ管等を挿入して使われる場合があり、
この場合には、従来の内径の不正確なMin値では保証で
きないので、第９図に示すようなプラグ通しテストによ
り検査しているが、作業が非常に面倒であると共に、多
種類のプラグを用意しなければならない。
イニング用の塩ビ管等を挿入して使われる場合があり、
この場合には、従来の内径の不正確なMin値では保証で
きないので、第９図に示すようなプラグ通しテストによ
り検査しているが、作業が非常に面倒であると共に、多
種類のプラグを用意しなければならない。
なお、管の各種寸法を自動的に測定する手段として、特
開昭58−160805号公報には、レーザー変位計を大口径鋼
管に対して相対移動させて溶接部近傍の形状や開先部の
形状を測定する方法、特開昭63−58132号公報,58137号
公報には管軸に沿って移動し、かつ管軸の回りを回転す
る光学式変位計により、管内面の形状を測定する装置、
実開昭60−8810号公報には、管の端面に対向して旋回ア
ームを設け、この旋回アームに距離センサーを管の半径
方向に移動可能に取付けた装置が提案されている。
開昭58−160805号公報には、レーザー変位計を大口径鋼
管に対して相対移動させて溶接部近傍の形状や開先部の
形状を測定する方法、特開昭63−58132号公報,58137号
公報には管軸に沿って移動し、かつ管軸の回りを回転す
る光学式変位計により、管内面の形状を測定する装置、
実開昭60−8810号公報には、管の端面に対向して旋回ア
ームを設け、この旋回アームに距離センサーを管の半径
方向に移動可能に取付けた装置が提案されている。
しかしながら、これらの手段は、大径管の溶接部や開先
の測定、あるいは管の内面あるいは外面の測定であり、
目的，要求条件の自ずと異なる小径，中径管の自動測定
にはそのまま適用できない。
の測定、あるいは管の内面あるいは外面の測定であり、
目的，要求条件の自ずと異なる小径，中径管の自動測定
にはそのまま適用できない。
この発明は、前述のような問題点を解消すべくなされた
もので、その目的は、小径・中径管の各種寸法を正確か
つ迅速に測定し得る管状品の自動測定方法およびその装
置を提供することにある。
もので、その目的は、小径・中径管の各種寸法を正確か
つ迅速に測定し得る管状品の自動測定方法およびその装
置を提供することにある。
本発明に係る管状品の自動測定方法においては、第１図
に示すように、一つの測定部に、管状品外面の変位を検
出する外面側レーザー変位計1Aと、管状品Ｐ内に挿入さ
れる光路変更ミラー２により前記外面側レーザー変位計
1Aの管状品円周方向における検出位置と同じ位置で管状
品内面の変位を検出し得る内面側レーザ変位計1Bとを設
け、この測定部を移動させて前記外面側レーザー変位計
1Aおよび光路変更ミラー２がそれぞれ管状品Ｐの外面お
よび内面に臨むように位置決めすると共に、測定部を管
状品Ｐのほぼ中心軸ｌを中心にして旋回させ、前記各レ
ーザー変位計1A,1Bからの内面全周および外面全周にわ
たる変位検出値をその回転位置に対応させて演算処理装
置３に取り込み、この演算処理装置３において、前記変
位検出値および回転位置からレーザー変位計の旋回中心
Ｏ′を原点とする座標系のデータ列（xi，yi）を求め、
このデータ列（xi，yi）から円の最小二乗推定法を用い
て管状品の仮想中心Ｏを求め、この仮想中心Ｏと前記レ
ーザー変位計の旋回中心Ｏ′との軸ずれ値（a,b）を使
用して前記データ列を補正し、この補正値を評価基準値
と比較して合否判定し、または前記補正値を用いて測定
プロフィールを表示する。この補正値は、仮想中心Ｏを
原点とする補正されたデータ列（Xi，Yi）から得られた
管外径，管内径，肉厚，各最大値，各最小値，真円度，
急峻度などである。
に示すように、一つの測定部に、管状品外面の変位を検
出する外面側レーザー変位計1Aと、管状品Ｐ内に挿入さ
れる光路変更ミラー２により前記外面側レーザー変位計
1Aの管状品円周方向における検出位置と同じ位置で管状
品内面の変位を検出し得る内面側レーザ変位計1Bとを設
け、この測定部を移動させて前記外面側レーザー変位計
1Aおよび光路変更ミラー２がそれぞれ管状品Ｐの外面お
よび内面に臨むように位置決めすると共に、測定部を管
状品Ｐのほぼ中心軸ｌを中心にして旋回させ、前記各レ
ーザー変位計1A,1Bからの内面全周および外面全周にわ
たる変位検出値をその回転位置に対応させて演算処理装
置３に取り込み、この演算処理装置３において、前記変
位検出値および回転位置からレーザー変位計の旋回中心
Ｏ′を原点とする座標系のデータ列（xi，yi）を求め、
このデータ列（xi，yi）から円の最小二乗推定法を用い
て管状品の仮想中心Ｏを求め、この仮想中心Ｏと前記レ
ーザー変位計の旋回中心Ｏ′との軸ずれ値（a,b）を使
用して前記データ列を補正し、この補正値を評価基準値
と比較して合否判定し、または前記補正値を用いて測定
プロフィールを表示する。この補正値は、仮想中心Ｏを
原点とする補正されたデータ列（Xi，Yi）から得られた
管外径，管内径，肉厚，各最大値，各最小値，真円度，
急峻度などである。
また、第10図，第11図に示すように、外面側レーザー変
位計1Aを、管状品Ｐの軸方向に複数個配設し、管状品Ｐ
の管端からの異なる位置での仮想中心O1，O2，…の座標
と、外面側レーザー変位計の設置間隔Ｌから管端の鼻曲
りを求め、あるいは鼻曲り角θ′を用いて仮想中心Ｏを
原点とする補正データ列（Xi，Yi）を補正する。
位計1Aを、管状品Ｐの軸方向に複数個配設し、管状品Ｐ
の管端からの異なる位置での仮想中心O1，O2，…の座標
と、外面側レーザー変位計の設置間隔Ｌから管端の鼻曲
りを求め、あるいは鼻曲り角θ′を用いて仮想中心Ｏを
原点とする補正データ列（Xi，Yi）を補正する。
前記円の最小二乗推定法の具体例を次に示す、ここで、
旋回中心Ｏ′を原点とするデータ列（xi，yi）は、レー
ザー変位計1A,1Bからの変位検出値（生データ）から得
る。旋回中心Ｏ′から各レーザー変位計1A,1B（変位検
出値の零点）までの距離はレーザー変位計1A,1Bすなわ
ち測定部の管状品半径方向の移動位置をリニアセンサ等
で検出することにより得られる。
旋回中心Ｏ′を原点とするデータ列（xi，yi）は、レー
ザー変位計1A,1Bからの変位検出値（生データ）から得
る。旋回中心Ｏ′から各レーザー変位計1A,1B（変位検
出値の零点）までの距離はレーザー変位計1A,1Bすなわ
ち測定部の管状品半径方向の移動位置をリニアセンサ等
で検出することにより得られる。
データ列（xi，yi）ｉ＝1,…,Nを (x-a)2＋(y-b)2＝r2 ・・・（１） で近似してa,b,rを求める。このためには、Ｌ＝Σ〔(xi
-a)2＋(yi-b)2−r2〕2が最小となるa,b,rを決定すれば
よい。
-a)2＋(yi-b)2−r2〕2が最小となるa,b,rを決定すれば
よい。
即ち、 の代数方程式を解くことに帰着する。これらの式は次の
ように簡略化できる。
ように簡略化できる。
Σ〔xi(xi-a)2＋xi(yi-b)2−xi・r2〕＝０ ・・・
（２′） Σ〔yi(xi-a)2−yi(yi-b)2−yi・r2〕＝０ ・・・
（３′） Σ〔(xi-a)2＋(yi-b)2−r2〕＝０ ・・・（４′） このようにして求めたa,bによりデータ列（xi，yi）を
座標変換すれば、管状品の仮想中心Ｏを原点とする座標
系での補正値（Xi，Yi）が得られる。
（２′） Σ〔yi(xi-a)2−yi(yi-b)2−yi・r2〕＝０ ・・・
（３′） Σ〔(xi-a)2＋(yi-b)2−r2〕＝０ ・・・（４′） このようにして求めたa,bによりデータ列（xi，yi）を
座標変換すれば、管状品の仮想中心Ｏを原点とする座標
系での補正値（Xi，Yi）が得られる。
また、第７図に示すような急峻な形状に対しては、前記
補正値を使用して例えば角度５°以内の（最大値−最小
値）などを求めて合否を判定することもできるし、生デ
ータ（変位検出値）を使用して次のような多点移動平均
法により評価することもできる。
補正値を使用して例えば角度５°以内の（最大値−最小
値）などを求めて合否を判定することもできるし、生デ
ータ（変位検出値）を使用して次のような多点移動平均
法により評価することもできる。
生データをそれぞれ異なる次数で移動平均を行い、そ
の差を求める。
の差を求める。
生データＲ（＊）に対して、一般の差分の定義 Δ＝Ｒ（ｉ＋Ｍ）−Ｒ（ｉ−Ｍ） に基づき求める。通常Ｍ＝１程度では近すぎて変化が小
さいことから、Ｍ＝３〜５程度を選択する。
さいことから、Ｍ＝３〜５程度を選択する。
さらに第10図および第11図に示すような鼻曲り状態であ
る形状に対しては、第1,第２の二個のレーザー変位計1
A,1Aを管周方向に回転し、CPU演算によってa,b両断面の
仮想中心O1，O2を決定し、基準からの距離di′，d2′の
差Δｄ′を「鼻曲り値」とする。
る形状に対しては、第1,第２の二個のレーザー変位計1
A,1Aを管周方向に回転し、CPU演算によってa,b両断面の
仮想中心O1，O2を決定し、基準からの距離di′，d2′の
差Δｄ′を「鼻曲り値」とする。
そしてこのようにして求めた鼻曲り値＝Δｄ′により、
仮想中心O1，O2を結ぶ線と、基準との角度（鼻曲り角
度）θ′を、 で求める。なおここでＬは、第1,第２の両レーザー変位
計1A,1Aの距離である。
仮想中心O1，O2を結ぶ線と、基準との角度（鼻曲り角
度）θ′を、 で求める。なおここでＬは、第1,第２の両レーザー変位
計1A,1Aの距離である。
さらにこのθ′によりａ断面（管端）の形状を補正計算
することにより、その形状の正確性を向上させる。即ち 補正計算r2＝〔(x-a)2−(y-b)2〕cosθ′を行って、第1
3図に示す見倣け測定形状から、第14図に示す補正後の
形状とするように前述の軸ずれ補正された補正データ
（Xi，Yi）を補正する。
することにより、その形状の正確性を向上させる。即ち 補正計算r2＝〔(x-a)2−(y-b)2〕cosθ′を行って、第1
3図に示す見倣け測定形状から、第14図に示す補正後の
形状とするように前述の軸ずれ補正された補正データ
（Xi，Yi）を補正する。
前述のような方法を実施する装置としては、第１図また
は第10図に示すように、管状品Ｐの半径方向外方に位置
して管状品外面の変位を検出する管状品の軸方向に複数
の外面側レーザー変位計1Aと、管状品Ｐの端面に対向し
て位置し、管状品内に挿入される光路変更ミラー２によ
り前記外面側レーザー変位計1Aの一つの外面変位検出位
置と同じ位置で管状品内面の変位を検出し得る内面側レ
ーザー変位計1Bと、これら各レーザー変位計1A,1Bを備
えた測定部が管状品Ｐの半径方向に移動自在に取付けら
れ、管状品の中心軸ｌと平行な旋回中心軸ｌ′を中心と
して回転可能な支持部材４と、この支持部材４を回転さ
せる駆動モータ５と、前記各レーザー変位計1A,1Bから
の内面全周および外面全周にわたる変位検出値をその回
転位置に対応させて取り込み、この変位検出値および回
転位置からレーザー変位計の旋回中心Ｏ′を原点とする
座標系のデータ列（xi，yi）を求め、このデータ列
（xi，yi）から円の最小二乗推定法を用いて管状品の仮
想中心Ｏを求め、この仮想中心Ｏと前記レーザー変位計
の旋回中心Ｏ′との軸ずれ値（a,b）を使用して前記デ
ータ列を補正し、さらに管状品の管端からの異なる位置
での仮想中心O1，O2，…の座標と、外面側レーザー変位
計の設置間隔Ｌから管端の鼻曲りを求め、あるいは鼻曲
り角θ′を用いて仮想中心Ｏを原点とする補正データ
（Xi，Yi）を補正する演算処理装置３を備えものを用い
る。また、第12図に示すように、内面側レーザー変位計
1Bの光路変更ミラー２を管状品内へ確実に挿入できるよ
うに、障害物の有無を検出するレーザー変位計からなる
保護機構19を管状品Ｐの端面に対向して配設しておく。
は第10図に示すように、管状品Ｐの半径方向外方に位置
して管状品外面の変位を検出する管状品の軸方向に複数
の外面側レーザー変位計1Aと、管状品Ｐの端面に対向し
て位置し、管状品内に挿入される光路変更ミラー２によ
り前記外面側レーザー変位計1Aの一つの外面変位検出位
置と同じ位置で管状品内面の変位を検出し得る内面側レ
ーザー変位計1Bと、これら各レーザー変位計1A,1Bを備
えた測定部が管状品Ｐの半径方向に移動自在に取付けら
れ、管状品の中心軸ｌと平行な旋回中心軸ｌ′を中心と
して回転可能な支持部材４と、この支持部材４を回転さ
せる駆動モータ５と、前記各レーザー変位計1A,1Bから
の内面全周および外面全周にわたる変位検出値をその回
転位置に対応させて取り込み、この変位検出値および回
転位置からレーザー変位計の旋回中心Ｏ′を原点とする
座標系のデータ列（xi，yi）を求め、このデータ列
（xi，yi）から円の最小二乗推定法を用いて管状品の仮
想中心Ｏを求め、この仮想中心Ｏと前記レーザー変位計
の旋回中心Ｏ′との軸ずれ値（a,b）を使用して前記デ
ータ列を補正し、さらに管状品の管端からの異なる位置
での仮想中心O1，O2，…の座標と、外面側レーザー変位
計の設置間隔Ｌから管端の鼻曲りを求め、あるいは鼻曲
り角θ′を用いて仮想中心Ｏを原点とする補正データ
（Xi，Yi）を補正する演算処理装置３を備えものを用い
る。また、第12図に示すように、内面側レーザー変位計
1Bの光路変更ミラー２を管状品内へ確実に挿入できるよ
うに、障害物の有無を検出するレーザー変位計からなる
保護機構19を管状品Ｐの端面に対向して配設しておく。
外面側レーザー変位計1Aは市販のレーザー変位計を用い
ることができるが、内面側は管内径により制限を受ける
ため、市販のレーザー変位計をそのまま適用できない。
そのため、光路変更ミラー２を管内部へ突出させ、光路
を変更させることによって、15A以上のサイズに適用可
能とする。
ることができるが、内面側は管内径により制限を受ける
ため、市販のレーザー変位計をそのまま適用できない。
そのため、光路変更ミラー２を管内部へ突出させ、光路
を変更させることによって、15A以上のサイズに適用可
能とする。
駆動モータ５は、サーボモータとしロータリエンコーダ
６により制御してもよいし、パルスモータを単独で用い
てもよい。
６により制御してもよいし、パルスモータを単独で用い
てもよい。
一つの測定部すなわちレーザー変位計1A,1Bを、管状品
Ｐの中心軸ｌとほぼ一致させた旋回中心軸ｌ′を中心と
して旋回させ、一回転で1000〜2000点の検出点が得られ
るように回転制御と検出制御を行う。
Ｐの中心軸ｌとほぼ一致させた旋回中心軸ｌ′を中心と
して旋回させ、一回転で1000〜2000点の検出点が得られ
るように回転制御と検出制御を行う。
外面側レーザー変位計1Aにより管外面の変位が、演算処
理装置２のCPUに取り込まれ、光路変更ミラー３を介し
て内面側レーザー変位計1Bにより管内面の変位がCPUに
取り込まれる。第３図に示すのが、測定点1000点の場合
の生データの例である。
理装置２のCPUに取り込まれ、光路変更ミラー３を介し
て内面側レーザー変位計1Bにより管内面の変位がCPUに
取り込まれる。第３図に示すのが、測定点1000点の場合
の生データの例である。
この生データから得られたデータ列（xi，yi）を最小二
乗法により処理して中心軸ｌとのずれを補正し、この補
正後の補正値をCRTに表示し、必要な結果をプリントア
ウトする。第４図に示すのが、補正値を円グラフにした
強調図形であり、測定プロフィールが許容範囲内にある
か、容易に判定できる。また、そのMax,Min値を抽出し
て評価基準値と比較することにより、合否判定が可能で
あることはいうまでもない。また、第10図の鼻曲り値に
よっても合否判定を行う。さらに、鼻曲り角θ′を用い
て補正データ（Xi，Yi）を補正することにより、より正
確な結果を得ることができる。
乗法により処理して中心軸ｌとのずれを補正し、この補
正後の補正値をCRTに表示し、必要な結果をプリントア
ウトする。第４図に示すのが、補正値を円グラフにした
強調図形であり、測定プロフィールが許容範囲内にある
か、容易に判定できる。また、そのMax,Min値を抽出し
て評価基準値と比較することにより、合否判定が可能で
あることはいうまでもない。また、第10図の鼻曲り値に
よっても合否判定を行う。さらに、鼻曲り角θ′を用い
て補正データ（Xi，Yi）を補正することにより、より正
確な結果を得ることができる。
次に第５図に示すのは、前述の多点移動平均法のを用
いて、内面の急峻度を算出して表示したものであり、内
面の急峻な形状を容易に検出できる。
いて、内面の急峻度を算出して表示したものであり、内
面の急峻な形状を容易に検出できる。
また、おむすび状の形状については、第８図に示すよう
に仮想円中心からの半径を利用すれば、真円との差別化
が可能である。さらに、ライニング用塩ビ管等を挿入す
る場合にも、内接円Min値により挿入可能か容易に判定
できる。
に仮想円中心からの半径を利用すれば、真円との差別化
が可能である。さらに、ライニング用塩ビ管等を挿入す
る場合にも、内接円Min値により挿入可能か容易に判定
できる。
第１図および第２図に示すものは、三角法を原理とし、
測定範囲:10mm,分解能:1μm,精度:10μｍのレーザー変
位計１を用いて、外径20〜250mm,肉厚2.00〜10.0mmの小
径・中径管に適用した例であり、外面側レーザー変位計
1Aはその投光軸が鋼管Ｐの半径方向に、内面側レーザー
変位計1Bはその投光軸が鋼管Ｐの中心軸方向に沿うよう
に、支持部材４に取付ける。
測定範囲:10mm,分解能:1μm,精度:10μｍのレーザー変
位計１を用いて、外径20〜250mm,肉厚2.00〜10.0mmの小
径・中径管に適用した例であり、外面側レーザー変位計
1Aはその投光軸が鋼管Ｐの半径方向に、内面側レーザー
変位計1Bはその投光軸が鋼管Ｐの中心軸方向に沿うよう
に、支持部材４に取付ける。
レーザー変位計１は、半導体レーザー7,リニアアレイ光
検出素子8,投光レンズ9,受光レンズ10からなっている。
そして内面側レーザー変位計1Bにおいては、突出片11を
介して光路変更ミラー２を設け、投光されたレーザービ
ームがミラー，鋼管内面，ミラーに順に反射され、光検
出素子８に受光されるようにする。
検出素子8,投光レンズ9,受光レンズ10からなっている。
そして内面側レーザー変位計1Bにおいては、突出片11を
介して光路変更ミラー２を設け、投光されたレーザービ
ームがミラー，鋼管内面，ミラーに順に反射され、光検
出素子８に受光されるようにする。
これらレーザー変位計1A,1Bは、支持部材４にスライド
機構12を介して取付けられており、鋼管Ｐとの半径方向
の位置調整ができるようになっている。
機構12を介して取付けられており、鋼管Ｐとの半径方向
の位置調整ができるようになっている。
また内面側レーザー変位計1B（第12図参照）には、光路
変更ミラー２が管状品内へ確実に挿入できるように、障
害物の有無を検出するレーザー変位計からなる保護機構
19が備えられている。
変更ミラー２が管状品内へ確実に挿入できるように、障
害物の有無を検出するレーザー変位計からなる保護機構
19が備えられている。
この保護機構19は、光路変更ミラー２より、距離ｔだけ
鋼管Ｐ側へずらした位置にレーザー光が出るように配置
されている。そして管軸方向へレーザー光を送信し、管
肉，バリ，切粉残物等の障害物より反射のないことを、
光路変更ミラー２の挿入前に確認する。
鋼管Ｐ側へずらした位置にレーザー光が出るように配置
されている。そして管軸方向へレーザー光を送信し、管
肉，バリ，切粉残物等の障害物より反射のないことを、
光路変更ミラー２の挿入前に確認する。
支持部材４は、回転軸13とクロスローラベアリング14に
より支持架台15により回転自在に取付け、回転軸13にサ
ーボモータ５を接続する。支持架台15は、鋼管軸方向に
移動自在に基台16に支持され、適宜の手段により移動さ
せ鋼管端面から5mm程度の位置で変位を測定できるよう
にする。
より支持架台15により回転自在に取付け、回転軸13にサ
ーボモータ５を接続する。支持架台15は、鋼管軸方向に
移動自在に基台16に支持され、適宜の手段により移動さ
せ鋼管端面から5mm程度の位置で変位を測定できるよう
にする。
基台16は、適宜の手段により上下動可能とされ、パイプ
サイズに応じて上下調整し、鋼管中心軸ｌと回転中心が
一致するようにする。中心ずれに対しては補正が可能で
あるため、この調整は容易かつ迅速に行える。なお鋼管
Ｐは、シリンダ17によって上下するパイプ受け18によ
り、ライン位置から上昇・支持される。
サイズに応じて上下調整し、鋼管中心軸ｌと回転中心が
一致するようにする。中心ずれに対しては補正が可能で
あるため、この調整は容易かつ迅速に行える。なお鋼管
Ｐは、シリンダ17によって上下するパイプ受け18によ
り、ライン位置から上昇・支持される。
次に実際に測定した例を示す。
（１）再現性 80Aのパイプを10回測定し、その再現性を調査した。表
１に10回の測定値の偏差（最大値−最小値）を示す。
１に10回の測定値の偏差（最大値−最小値）を示す。
（２）手動測定結果との対応 手動測定は、マイクロメータ（分解能0.01mm）でパイプ
の８方向で実施した。表２に、平均値の結果の対応を示
す。
の８方向で実施した。表２に、平均値の結果の対応を示
す。
（３）被測定管の軸と回転中心とのズレの影響ズレはデ
ータ処理によって補正するが、その効果を確認した。
ータ処理によって補正するが、その効果を確認した。
また、第６図に本発明の自動測定による測定結果をプリ
ントアウトした例を示す。
ントアウトした例を示す。
以上により、本発明では、１分／サイクル（1P）の高能
率で、検査オンライン上で、0.05mm以内の誤差で測定可
能であることがわかった。
率で、検査オンライン上で、0.05mm以内の誤差で測定可
能であることがわかった。
また、データを上工程へフィードバックさせ、上工程の
制御に反映させることができる。
制御に反映させることができる。
前述のとおり、この発明は、管状品の内面および外面の
変位をレーザー変位計によって同時に検出できるように
すると共に、変位検出値をその回転位置に対応させて演
算処理装置に取り込んで中心ずれを補正し、この補正値
と評価基準値と比較判定し、または測定プロフィールを
表示するようにしたため、小径・中径管の各種寸法を再
現性良く、かつ精度良く、迅速に検出することができ
る。
変位をレーザー変位計によって同時に検出できるように
すると共に、変位検出値をその回転位置に対応させて演
算処理装置に取り込んで中心ずれを補正し、この補正値
と評価基準値と比較判定し、または測定プロフィールを
表示するようにしたため、小径・中径管の各種寸法を再
現性良く、かつ精度良く、迅速に検出することができ
る。
また外周測定用のレーザー変位計を複数配置して、管端
からの位置の異なる場所を測定することにより、所謂
「鼻曲り」を計測して合否判定することができる。その
ため「鼻曲り」測定時のデータを活用して、管軸とある
角度をもって測定された管端形状値を補正し、より正確
な結果を得ることができる。
からの位置の異なる場所を測定することにより、所謂
「鼻曲り」を計測して合否判定することができる。その
ため「鼻曲り」測定時のデータを活用して、管軸とある
角度をもって測定された管端形状値を補正し、より正確
な結果を得ることができる。
さらに内面側レーザー変位計による管状品内面の変位を
検出可能とする光路変更ミラーを、管状品内へ確実に挿
入できるように、障害物の有無を検出するレーザー変位
計からなる保護機構が設けられている。そのため管肉，
バリ，切粉残物等の障害物に干渉されず、光路変更ミラ
ーを管状品内へ確実に挿入することができる。
検出可能とする光路変更ミラーを、管状品内へ確実に挿
入できるように、障害物の有無を検出するレーザー変位
計からなる保護機構が設けられている。そのため管肉，
バリ，切粉残物等の障害物に干渉されず、光路変更ミラ
ーを管状品内へ確実に挿入することができる。
第１図（ａ）は、この発明に係る自動測定装置を示す概
略図、第１図（ｂ）はその検出値と軸ずれ補正の関係を
示すグラフ、第２図は、その内面側レーザー変位計を示
す概略図、第３図はレーザー変位計による生データを示
すグラフ、第４図は補正値による測定プロフィールを示
す円グラフ、第５図は急峻度を示すグラフ、第６図は測
定結果をプリントアウトした出力例、第７図は内面形状
の従来の測定例を示す概略図、第８図はおむすび形状の
測定法を示す概略図、第９図はプラグ通しテストを示す
概略図、第10図および第11図は鼻曲り形状の測定法を示
す概略図、第12図は保護機構を示す概略図、第13図およ
び第14図は形状補正状態を示す概略図である。 1A……外面側レーザー変位計 1B……内面側レーザー変位計 ２……光路変更ミラー、３……演算処理装置 ４……支持部材、５……駆動モータ ６……ロータリエンコーダ ７……半導体レーザー ８……リニアアレイ光検出素子 ９……投光レンズ、10……受光レンズ 11……突出片、12……スライド機構 13……回転軸 14……クロスローラベアリング 15……支持架台、16……基台 17……シリンダ、18……パイプ受け 19……保護機構。
略図、第１図（ｂ）はその検出値と軸ずれ補正の関係を
示すグラフ、第２図は、その内面側レーザー変位計を示
す概略図、第３図はレーザー変位計による生データを示
すグラフ、第４図は補正値による測定プロフィールを示
す円グラフ、第５図は急峻度を示すグラフ、第６図は測
定結果をプリントアウトした出力例、第７図は内面形状
の従来の測定例を示す概略図、第８図はおむすび形状の
測定法を示す概略図、第９図はプラグ通しテストを示す
概略図、第10図および第11図は鼻曲り形状の測定法を示
す概略図、第12図は保護機構を示す概略図、第13図およ
び第14図は形状補正状態を示す概略図である。 1A……外面側レーザー変位計 1B……内面側レーザー変位計 ２……光路変更ミラー、３……演算処理装置 ４……支持部材、５……駆動モータ ６……ロータリエンコーダ ７……半導体レーザー ８……リニアアレイ光検出素子 ９……投光レンズ、10……受光レンズ 11……突出片、12……スライド機構 13……回転軸 14……クロスローラベアリング 15……支持架台、16……基台 17……シリンダ、18……パイプ受け 19……保護機構。
Claims (4)
- 【請求項１】一つの測定部に、管状品外面の変位を検出
する外面側レーザー変位計と、管状品内に挿入される光
路変更ミラーにより前記外面側レーザー変位計の管状品
円周方向における検出位置と同じ位置で管状品内面の変
位を検出し得る内面側レーザ変位計とを設け、この測定
部を移動させて前記外面側レーザー変位計および光路変
更ミラーがそれぞれ管状品の外面および内面に臨むよう
に位置決めすると共に、測定部を管状品のほぼ中心軸を
中心にして旋回させ、前記各レーザー変位計からの内面
全周および外面全周にわたる変位検出値をその回転位置
に対応させて演算処理装置に取り込み、この演算処理装
置において、前記変位検出値および回転位置からレーザ
ー変位計の旋回中心Ｏ′を原点とする座標系のデータ列
を求め、このデータ列から円の最小二乗推定法を用いて
管状品の仮想中心Ｏを求め、この仮想中心Ｏと前記レー
ザー変位計の旋回中心Ｏ′との軸ずれ値を使用して前記
データ列を補正し、この補正値を評価基準値と比較して
合否判定し、または前記補正値を用いて測定プロフィー
ルを表示することを特徴とする管状品の自動測定方法。 - 【請求項２】請求項（１）記載の自動測定方法におい
て、外面側レーザー変位計を、管状品の軸方向に複数個
配設し、管状品の管端からの異なる位置での仮想中心
O1，O2，…の座標と、外面側レーザー変位計の設置間隔
Ｌから管端の鼻曲りを求め、あるいは鼻曲り角θ′を用
いて仮想中心Ｏを原点とする補正データを補正すること
を特徴とする管状品の自動測定方法。 - 【請求項３】管状品の半径方向外方に位置して管状品外
面の変位を検出する管状品の軸方向に複数の外面側レー
ザー変位計と、管状品の端面に対向して位置し、管状品
内に挿入される光路変更ミラーにより前記外面側レーザ
ー変位計の一つの外面変位検出位置と同じ位置で管状品
内面の変位を検出し得る内面側レーザー変位計と、これ
ら各レーザー変位計を備えた測定部が管状品の半径方向
に移動自在に取付けられ、管状品の中心軸と平行な旋回
中心軸を中心として回転可能な支持部材と、この支持部
材を回転させる駆動モータと、前記各レーザー変位計か
らの内面全周および外面全周にわたる変位検出値をその
回転位置に対応させて取り込み、この変位検出値および
回転位置からレーザー変位計の旋回中心Ｏ′を原点とす
る座標系のデータ列を求め、このデータ列から円の最小
二乗推定法を用いて管状品の仮想中心Ｏを求め、この仮
想中心Ｏと前記レーザー変位計の旋回中心Ｏ′との軸ず
れ値を使用して前記データ列を補正し、さらに管状品の
管端からの異なる位置での仮想中心O1，O2，…の座標
と、外面側レーザー変位計の設置間隔Ｌから管端の鼻曲
りを求め、あるいは鼻曲り角θ′を用いて仮想中心Ｏを
原点とする補正データを補正する演算処理装置を備えて
いることを特徴とする管状品の自動測定装置。 - 【請求項４】請求項（３）記載の自動測定装置におい
て、内面側レーザー変位計の光路変更ミラーを管状品内
へ確実に挿入できるように、障害物の有無を検出するレ
ーザー変位計からなる保護機構が管状品の端面に対向し
て配設されていることを特徴とする管状品の自動測定装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-159923 | 1989-06-22 | ||
| JP15992389 | 1989-06-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387606A JPH0387606A (ja) | 1991-04-12 |
| JPH073327B2 true JPH073327B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=15704109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1239021A Expired - Lifetime JPH073327B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-09-14 | 管状品の自動測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073327B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0599631A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 穴形状光測定装置 |
| JP4560715B2 (ja) * | 2004-07-22 | 2010-10-13 | 川村義肢株式会社 | 石膏型形状計測器 |
| JP4501007B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2010-07-14 | 国立大学法人名古屋大学 | 光干渉断層装置 |
| JP4897951B2 (ja) * | 2006-03-29 | 2012-03-14 | 古河電気工業株式会社 | 管状体の振れ測定方法及びその装置 |
| JP5146180B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2013-02-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井管ねじ形状全周測定装置 |
| JP2022132769A (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-13 | 村田機械株式会社 | 変位検出装置 |
| CN116336949B (zh) * | 2022-12-29 | 2024-02-13 | 深圳市志奋领科技有限公司 | 基于激光位移的测量方法、装置、设备及介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143905A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-17 | Kawasaki Steel Corp | 耐火物内張りの内面プロフイル測定方法と装置 |
| JPS63165706A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Kawasaki Steel Corp | 管端の形状測定装置 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP1239021A patent/JPH073327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0387606A (ja) | 1991-04-12 |
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