JPH0789046B2 - 電縫管のシーム位置検出方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電縫管の溶接シーム位置検出方法及び装置、
特に光学的な位置検出を行うため２次元型の受光装置を
用いた電縫管のシーム位置検出方法及び装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭61-250503号公報に示された従来
の電縫管の外面溶接部の位置検出方法を示す説明図であ
り、図において７は電縫管、８は電縫管７のシーム部、
11−１は第１ストロボ発光装置、11−２は第２ストロボ
発光装置、12はリニアカメラである。また同図（ａ）は
電縫管７とそのシーム部８、第１及び第２ストロボ発光
装置11−１及び11−２、リニアカメラ12のそれぞれの位
置関係を示す断面図、同図（ｂ）は第１及び第２ストロ
ボ発生装置11−１及び11−２の照射部Ａ及びＢと、リニ
アカメラ12の受光視野Ｃの位置関係を示す平面図、同図
（ｃ）は電縫管７の管表面の輝度検出信号D,E,Fと管周
方向の位置関係を示す説明図である。

第５図の動作を説明する。水平に移動中の電縫管７の上
方の左右に第１及び第２ストロボ発光装置11−１及び11
−２を配置し、前記電縫管７のシーム部８及びその近傍
の表面を、斜め左上方及び右上方から前記第１及び第２
ストロボ発光装置11−１及び11−２を交互に発光させ照
射する。前記第１及び第２ストロボ発光装置11−１及び
11−２の間に配置したリニアカメラ12は、同図（ｂ）に
示すＡ部照射及びＢ部照射時の２階の走査読出しによっ
て、前記表面の輝度を測定する。このようにして測定し
た前記輝度は通常同図（ｃ）の実線で示される第１のス
トロボ発光装置11−１の照射時の表面輝度信号Ｄと、破
線で示される第２のストロボ発光装置11−２の照射時の
表面輝度信号Ｅが得られ、この両方の輝度信号の重複部
分であるＦの信号位置がシーム位置として検出される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の電縫管のシーム位置検出方法及び装
置では、２台のストロボ装置を必要とするので、このス
トロボ装置が高価で重量が大きいという問題点があっ
た。またストロボ装置の代りに通常の投光器を２台用い
て照射位置が重複しないように配置すると、今度はリニ
アカメラが２台必要となり、やはり装置が大型で高価と
なる問題があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、上記ストロボ装置を使用せず、且つ１台の受光カメ
ラで検出装置が実現可能な電縫管のシーム位置検出方法
及び装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電縫管のシーム位置検出方法は、水平に
移動中の電縫管の上方の左右に第１及び第２投光装置を
配置し、前記電縫管のシーム部及びその近傍の表面を斜
め左上方及び右上方から個別の照射範囲を、それぞれの
照射範囲は自己の投光装置によってのみ照射され且つそ
れぞれシーム位置をその中に含むように照射する。受光
装置として２次元型の受光装置を用いて、前記個別の照
射範囲から得られた輝度信号を別々に処理して、各々の
輝度信号から別々のシーム位置を得て、両者のシーム位
置が一致したときのみ、その位置を真のシーム位置とす
る方法である。

また前記受光装置としてテレビカメラを使用し、個別の
照射範囲の輝度信号からシーム位置を得る方法が、前記
テレビカメラの視野を垂直方向に２分した上部視野に照
射範囲の一方が、また下部視野に照射範囲の他方が存在
するように投光範囲及び受光装置の配置を定め、前記上
下各視野の照射範囲に存在する複数の走査線について、
画素の横方向の番地が同じもの毎に規定画面分ビデオ信
号の和を個別に算出し、前記個別の和がそれぞれの規定
値を越えている部分をそれぞれの照射部分に対応する視
野部分の輝度信号から得たそれぞれのシーム位置信号と
する前記電縫管シーム位置検出方法。

この発明に係る電縫管のシーム位置検出装置は、水平に
移動中の電縫管のシーム部を挾んで、各々自己の投光装
置のみによって斜めに照射されかつシーム部を含む照射
面が前記電縫管表面に形成されるように設けられた２台
の投光装置と、第１の投光装置のみによって照射されか
つシーム位置をその中に含む第１照射部分と第２の投光
装置のみによって照射されかつシーム位置をその中に含
む第２照射部分とをその視野の垂直方向に分離して含む
ように前記２台の投光装置の中間に設けられたテレビカ
メラと、前記テレビカメラよりのビデオ信号の水平位
置、垂直位置を検出する同期検出手段と、前記第１照射
部分及び第２照射部分にそれぞれ対応するビデオ信号の
うち、予め定められた任意垂直位置のビデオ信号を水平
方向の画素番地毎に予め定められた画面分加算する第１
加算手段及び第２加算手段と、前記第１加算手段及び第
２加算手段の加算値がそれぞれ規定値を越えた画素番地
を検出する第１シーム位置検出手段及び第２シーム位置
検出手段と、前記第１シーム位置検出手段と第２シーム
位置検出手段によって共に検出された画素番地をシーム
位置とする第３シーム位置検出手段とを備えたものであ
る。

［作用］ この発明の電縫管のシーム位置検出方法及び装置は、第
１及び第２の投光装置の照射範囲を、それぞれ自己の投
光装置によってのみ照射され、且つそれぞれシーム位置
をその中に含むような個別照射範囲とし、また２次元型
の受光装置は前記個別照射範囲をその受光視野に含むの
で、前記個別照射範囲から得られる輝度信号を個別に処
理して個別のシーム位置を検出し、さらにこの両者のシ
ーム位置が一致した位置を真のシーム位置として検出す
る。

また前記受光装置としてテレビカメラを使用し、このテ
レビカメラの受光視野を垂直方向に２分した上部に一方
の照射範囲を、下部に他方の照射範囲が存在するように
位置を定め、前記上下各部の照射範囲に存在する複数の
走査線について、画素の横方向の番地が同じもの毎に規
定画面分ビデオ信号の和を個別に算出し、前記個別の和
がそれぞれの規定値を越えている部分をそれぞれのシー
ム位置信号とし、両者のシーム位置が一致した位置を真
のシーム位置として検出する。

また第１及び第２の投光装置の照射輝度は、前記上下各
部の照射範囲に存在する複数の走査線について、走査ビ
デオ信号を水平走査位置毎に積算し、且つこの積算値を
２値化した結果得られるシーム位置信号数の大小によっ
て自動的に輝度制御が行われ、所定数のシーム位置信号
が得られるよう制御される。

［実施例］ 第１図はこの発明の電縫管のシーム位置検出方法及び装
置の一実施例を示すブロック図であり、１−１は第１投
光装置、１−２は第２投光装置、２はテレビカメラ、３
−１は第１加算手段、３−２は第２加算手段、４−１は
第１シーム検出手段、４−２は第２シーム検出手段、５
は第３シーム検出手段、６は同期検出手段、７は電縫
管、８は電縫管７のシーム部である。

第２図は投光装置とその照射部及び受光装置と受光視野
を示す説明図である。同図（ａ）は電縫管７とそのシー
ム部８、第１及び第２投光装置１−１及び１−２、テレ
ビカメラ２のそれぞれの位置関係を示す断面図であり、
同図（ｂ）は第１及び第２投光器１−１及び１−２のそ
れぞれの照射部分Ａ及びＢとテレビカメラ２の受光視野
Ｃの位置関係を示す平面図であり、同図（ｃ）は同図
（ｂ）の照射部分A,B及び受光視野Ｃの各位置とＡ部の
検出走査線Ｄ及びＢ部の検出走査線Ｅとの位置関係を示
す平面図である。

第３図は第１図の動作を説明するための波形図である。

第４図は第１図の部分的な詳細なブロック図である。

第２図乃至第４図を参照し第１図の動作を説明する。第
２図（ａ）に示されるように、水平に移動中の電縫管７
のシーム部８の上方の左右に第１及び第２の投光装置１
−１及び１−２を配置し、この２台の投光装置によりそ
れぞれシーム部８及びその近傍の管表面を斜め方向から
照射する。この前記２台の投光装置１−１及び１−２に
よる電縫管表面の照射範囲Ａ及びＢは、第２図（ｂ）に
示されるように、それぞれシーム位置８をその内部に含
み且つ自己の投光装置のみによって照射される個別の範
囲であり、またテレビカメラ２によりこの照射範囲A,B
を受光する場合に、テレビカメラ２の視野部分を垂直方
向に２分した上半分の部分に一方の照射範囲（図では
Ａ）を含み、この２分した下半分の部分に他方の照射範
囲（図ではＢ）を含み、さらにまたテレビカメラ２の視
野部分を水平方向に２分する視野中心軸に対してやや右
側の位置に一方の照射範囲（図ではＡ）を、この視野中
心軸に対してやや左側の位置に他方の照射範囲（図では
Ｂ）をそれぞれ設定する。この第１及び第２の投光装置
１−１及び１−２の照射輝度を自動的に調整するための
輝度AGC（automatic gain control）制御信号が、それ
ぞれ第１及び第２シーム検出手段４−１及び４−２から
入力される。この入力される輝度AGC制御信号によっ
て、第１及び第２投光装置１−１及び１−２は自己の光
源に供給する電圧を個別に制御し輝度調整を行う。その
結果電源電圧変動や投光装置１−１及び１−２の経時変
化があっても、第１及び第２シーム位置検出手段４−１
及び４−２は所定数の検出位置信号が得られ安定に動作
を行うことができる。第２図（ｃ）はテレビカメラ２の
受光視野Ｃの上半分のやや右寄りの位置に第１の投光装
置１−１の照射部分Ａが、また受光視野Ｃの下半分のや
や左寄りの位置に第２の投光装置１−２の照射部分Ｂが
同時に含まれることを示している。またＡ部の照射部分
にはＡ部内のシーム部を検出する複数の検出走査線Ｄ
と、Ｂ部の照射部分にはＢ部内のシーム部を検出する複
数の検出走査線Ｅが示されている。これはテレビカメラ
２が通常のNTSC方式の場合、偶数、奇数の各フィールド
走査線は262.5本で、帰線部を除くと243.5本あるので、
例えば60番目から63番目までの４本の走査線をＡ部の検
出走査線Ｄとし、180番目から183番目までの４本の走査
線をＢ部の検出走査線Ｅとするように、特定の番号の走
査線を複数本それぞれＡ部及びＢ部の検出走査線Ｄ及び
Ｅとして設定することができる。このように第１及び第
２の投光装置１−１及び１−２を同時点灯し、シーム部
８を含む電縫管７の管表面Ａ部及びＢ部を照射し、この
照射されたＡ部及びＢ部をテレビカメラ２は同時に受光
し、受光ビデオ信号の走査を行い複合信号（ビデオ信号
と同期信号の複合されたコンポジット信号）を出力し、
同期検出手段６に入力する。

第４図は同期検出手段６と第１及び第２加算手段３−１
及び３−２の一実施例を示すブロック図である。第４図
において同期検出手段６は例えば、ビデオ／同期信号分
離回路61、水平位置カウンタ62、垂直位置カウンタ63、
及びＡ部/B部走査ゲート信号発生回路64により構成する
ことができる。また第１加算回路３−１は例えば、ゲー
ト回路31−１、AD変換器32−１、加算器33−１、記憶回
路34−１及び選択回路35−１により構成することができ
る。第２加算回路３−２は第１加算回路３−１と同一構
成でよい。いまテレビカメラ２より複合信号がビデオ／
同期信号分離回路61に入力されると、該回路はビデオ信
号と同期信号とを分離し、ビデオ信号は第１及び第２加
算手段３−１及び３−２に内蔵されるゲート回路31−１
及び31−２に供給し、同期信号は水平クロック信号及び
垂直クロック信号としてそれぞれ水平位置カウンタ62及
び垂直位置カウンタ63に供給する。前記垂直クロック信
号としては例えばNTSC方式の水平走査周波数15.75KHzの
信号が用いられ、水平クロック信号としては１走査線の
水平方向の画素数をＮとすると、周波数15.75×N KHzの
信号が用いられる。水平位置カウンタ62の計数値は走査
時の水平位置（横軸方向の位置）信号として記憶回路34
−１及び34−２に供給される。また垂直カウンタ63の計
数値はＡ部/B部走査ゲート信号発生回路64に入力され
る。該回路64はこの入力された走査時の垂直位置（縦軸
方向の位置）信号を判別し、Ａ部走査ゲート信号、前例
では60番目から63番目までの４本の検出走査線Ｄを選択
するゲート信号をゲート回路31−１及び選択回路35−１
に、またＢ部走査ゲート信号、前例では180番目から183
番目までの４本の検出走査線Ｅを選択するゲート信号を
ゲート回路31−２及び選択回路35−２に供給する。第１
加算手段３−１においては、ゲート回路31−１はビデオ
／同期信号分離回路61から供給されるビデオ信号と、Ａ
部/B部走査ゲート信号発生回路64から供給されるＡ部走
査ゲート信号によって、前例の60番目から63番目の４本
の検出走査時のビデオ信号のみを通過させAD変換器32−
１に出力する。AD変換器32−１は入力されるビデオ信号
を所定のビット数（例えば４〜８ビット）のデジタル値
に変換し加算器33−１の一方の入力に供給する。選択回
路35−１は入力されるＡ部走査ゲート信号を制御信号と
して用いて、最初の（前例では60番目の）走査線のビデ
オ信号が加算器33−１に入力されるときは、入力される
データ“0"を選択出力して加算器33−１の他方の入力に
供給する。また２回目からの（前例では61番目以降の）
走査線のビデオ信号が加算器33−１に入力されるとき
は、記憶回路34−１から読出された該当する水平位置の
データを選択出力して加算器33−１の他方の入力に供給
する。この結果加算器33−１の出力には、最初の（前例
では60番目の）走査線のビデオ信号値はそのままの値
で、２回目以降の走査時は、各水平位置毎にビデオ信号
の積算値が算出され記憶回路34−１に格納される。従っ
て前例の63番目の検出走査完了時には、60番目から63番
目までの走査ビデオ信号が各水平位置毎に積算され記憶
回路34−１に記憶される。全く同様に第２加算手段３−
２も動作するので、前例の183番目の検出走査完了時に
は、180番目から183番目までの走査ビデオ信号が各水平
位置毎に積算され記憶回路34−２に記憶される。第３図
（ア）はこのようにして第１投光装置１−１の照射部分
Ａから第１加算手段３−１によって得られた出力信号
で、第１シーム検出手段４−１に供給される。同図
（イ）は同様に第２投光装置１−２の照射部分Ｂから第
２加算手段３−２によって得られた出力信号で、第２シ
ーム検出手段４−２に供給される。第１及び第２シーム
検出手段４−１及び４−２はシーム検出部と、照射輝度
制御部とを内蔵する。シーム検出部は例えば、デジタル
比較器と、基準データ設定器とにより構成され、それぞ
れ入力される前記Ａ部及びＢ部の走査ビデオ積算値と、
予め設定された基準データ値とを比較し、前者の値が後
者の値より大きい場合に１の出力を、反対の場合には０
の出力を発生する。従って２値化された出力信号が得ら
れる。第３図（ウ）及び（エ）にこの２値化された第１
及び第２シーム検出手段４−１及び４−２の出力信号が
示されている。また第１及び第２シーム検出手段４−１
及び４−２はこの２値化動作の安定化を計るため、それ
ぞれ第１及び第２投光装置の照射輝度を自動的に調整す
る照射輝度制御部を内蔵させることができる。この照射
輝度制御部の機能は輝度AGC制御信号を発生させること
である。即ちそれぞれ入力されるＡ部及びＢ部の走査ビ
デオ積算信号を２値化して検出した水平位置のデータ数
が所定の数より少い場合は、対応する投光装置の照射輝
度を増加せしめるため投光装置の光源電圧を増加させ、
反対に前記検出した水平位置のデータ数が所定の数より
多い場合は、対応する投光装置の照射輝度を減少させる
ため投光装置の光源電圧を減少させる輝度AGC制御信号
を発生させる。この照射輝度制御部は、例えば２つのデ
ータ値の差分を演算する引算器とこの引算器の出力値を
電圧信号に変換するDA変換器により構成することができ
る。一般に投光装置は電源電圧により輝度が変動するほ
か経時変化により輝度が減少するので、この輝度AGC機
能は、装置の実用上有効である。第１及び第２シーム検
出手段４−１及び４−２はそれぞれ出力信号を第３シー
ム検出手段５に供給する。第３シーム検出手段５は第１
及び第２検出手段４−１及び４−２からそれぞれ入力さ
れる２値化走査ビデオ信号を各水平位置毎に論理積を演
算して、両方の信号が存在するときのみに出力を発生す
る回路である。従って第３シーム検出手段はAND回路に
よって構成することができる。このようにして第１及び
第２投光装置１−１及び１−２の照射部分Ａ及びＢから
それぞれ検出された２値化走査ビデオ信号のうち、走査
線の同一水平位置に存在する信号がシーム位置検出信号
として第３検出手段５から出力され、この出力信号が第
３図（オ）に示される波形のシーム位置検出信号であ
る。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。

第１及び第２投光装置の照射範囲をそれぞれ自己の投光
装置によってのみ照射され、且つそれぞれシーム位置を
その中に含むような個別の照射範囲とし、また例えばテ
レビカメラのような２次元受光装置が前記個別の照射範
囲を同時に受光し、各照射範囲に存在する走査ビデオ信
号から個別のシーム位置信号を検出し、且つ両者のシー
ム位置が一致した位置を真のシーム位置として検出する
ことにより、従来必要であった２台のストロボ装置を使
用せず且つ１台の受光カメラで電縫管のシーム位置検出
が可能となった。

また受光装置としてCCDカメラを使用することにより装
置の小型軽量化も可能となった。従って電縫管の溶接個
所の良否を超音波探傷器で検査をする場合に、この発明
の１対の投光装置とCCDカメラを超音波探傷器の探触子
ホルダーに収納することも可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電縫管のシーム位置検出方法及び装
置の一実施例を示すブロック図、第２図は投光装置とそ
の照射部及び受光装置と受光視野を示す説明図、第３図
は第１図の動作を説明する波形図、第４図は第１図の部
分的な詳細なるブロック図、第５図は従来の電縫管の外
面溶接部の位置検出方法を示す説明図である。 図において、１−１は第１投光装置、１−２は第２投光
装置、２はテレビカメラ、３−１は第１加算手段、３−
２は第２加算手段、４−１は第１シーム位置検出手段、
４−２は第２シーム検出手段、５は第３シーム検出手
段、６は同期検出手段、７は電縫管、８はシーム部、11
−１は第１ストロボ発光装置、11−２は第２ストロボ発
光装置、12はリニアカメラ、13−1,13−２はゲート回
路、32−1,32−２はAD変換器、33−1,33−２は加算器、
34−1,34−２は記憶回路、35−1,35−２は選択回路、61
はビデオ／同期信号分離回路、62は水平位置カウンタ、
63は垂直位置カウンタ、64はＡ部/B部走査ゲート信号発
生回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 俊朗 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−250503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−192603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230005（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に移動中の電縫管のシーム部を挾んで
   ２台の投光装置を設け、前記２台の投光装置によりそれ
   ぞれシーム部を含む電縫管表面に斜め方向から光を照射
   し、前記２台の投光装置の間に配置した受光装置により
   前記表面の輝度を測定し、前記輝度の測定信号に基いて
   シーム位置を検出する方法において、 前記２台の投光装置の電縫管表面における投光範囲を、
   第１の投光装置のみによって照射されかつシーム位置を
   その中に含む第１照射部分と、第２の投光装置のみによ
   って照射されかつシーム位置をその中に含む第２照射部
   分とが存在するように設定し、 受光装置として２次元型の受光装置を用いて、前記第１
   照射部分に対応する視野部分からの輝度信号と前記第２
   照射部分に対応する視野部分からの輝度信号とを別々に
   処理して各々の輝度信号から別々にシーム位置信号を得
   て、両者のシーム位置信号が一致したときのみその位置
   を真のシーム位置とすることを特徴とする電縫管のシー
   ム位置検出方法。
2. 【請求項２】前記受光装置としてテレビカメラを使用
   し、かつ第１照射部分に対応する視野部分及び第２照射
   部分に対応する視野部分からの輝度信号から各々シーム
   位置を得る方法が、その視野を垂直方向に２分した第１
   の部分に前記第１照射部分が、他の部分に前記第２照射
   部分が存在するように投光範囲及び受光装置の配置を定
   め、 前記第１の部分に存在する１本以上の走査線について、
   画素の横方向の番地が同じもの毎に規定画面分ビデオ信
   号の和を算出し、前記和が規定値を越えている部分を第
   １照射部分に対応する視野部分の輝度信号から得たシー
   ム位置信号とし、 前記第２の部分に存在する１本以上の走査線について、
   画素の横方向の番地が同じもの毎に規定画面分ビデオ信
   号の和を算出し、前記和が規定値を越えている部分を第
   ２照射部分に対応する視野部分の輝度信号から得られた
   シーム位置信号とする方法である請求項１記載の電縫管
   シーム位置検出方法。
3. 【請求項３】水平に移動中の電縫管のシーム部を挾ん
   で、各々自己の投光装置のみによって斜めに照射されか
   つシーム部を含む照射面が前記電縫管表面に形成される
   ように設けられた２台の投光装置と、 第１の投光装置のみによって照射されかつシーム位置を
   その中に含む第１照射部分と第２の投光装置のみによっ
   て照射されかつシーム位置をその中に含む第２照射部分
   とをその視野の垂直方向に分離して含むように前記２台
   の投光装置の中間に設けられたテレビカメラと、 前記テレビカメラよりのビデオ信号の水平位置、垂直位
   置を検出する同期検出手段と、 前記第１照射部分に対応するビデオ信号のうち、予め定
   められた任意垂直位置のビデオ信号を水平方向の画素番
   地毎に予め定められた画面分加算する第１加算手段と、
   前記第１加算手段の加算値が規定値を越えた画素番地を
   検出する第１シーム位置検出手段と、 前記第２照射部分に対応するビデオ信号のうち、予め定
   められた任意垂直位置のビデオ信号を水平方向の画素番
   地毎に予め定められた画面分加算する第２加算手段と、
   前記第２加算手段の加算値が規定値を越えた画素番地を
   検出する第２シーム位置検出手段と、 前記第１シーム位置検出手段と第２シーム位置検出手段
   によって共に検出された画素番地をシーム位置とする第
   ３シーム位置検出手段を有してなる電縫管のシーム位置
   検出装置。