(57)【要約】溶融状態や突合せ状態等の電縫管の状態を、オンラインで且つ従来よりも正確に監視できるようにするための溶接状態監視装置及び方法を提供する。即ち、収容体２１内の先端側に設けられたミラー２３は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が自己発光する光を、耐熱ガラス２２を介して側方向から入光し、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を、リレーレンズユニット１３内の基端側に設けられたリレーレンズ２４の方向に映し出す。リレーレンズ２４は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を変換レンズ１２に伝え、変換レンズ１２は、その画像をＣＣＤカメラ１１の撮像面に結像させる。したがって、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその側方向からＣＣＤカメラ１１の解像度に応じた解像度で撮像することができ、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報を従来よりも正確に且つオンラインで得ることができる。
2009057830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、
該溶接部分の該鋼板の突合せ面から放射された光を該溶接工程の上流側から撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、
該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段を有することを特徴とする電縫管の製造状態監視装置。
【請求項２】
前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し画像データに変換する撮像素子を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項３】
前記収容体の内部に、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を反射するミラーを有し、前記ミラーによって映し出された画像を前記リレーレンズによって伝達することを特徴とする請求の範囲２に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項４】
前記収容体に、前記溶接部分から放射された光を前記収容体の内部に透過させる透過部材を有することを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項５】
前記収容体の表面に、非導電体製のパイプを取り付け、該パイプの内部に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする請求の範囲２〜４のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項６】
前記パイプの内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする請求の範囲５に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項７】
前記収容体の外側に、前記収容体と平行で且つ空間を保って設置された非導電体製の第２の収容体を有し、前記収容体と該第２の収容体との間に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする請求の範囲２〜４のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項８】
前記第２の収容体の内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする請求の範囲７に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項９】
前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を拡大して撮像できるようにするためのレンズと、該画像を製造ラインの上流側から撮像し画像データに変換する撮像素子を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１０】
前記レンズが、前記溶接部分の突合せ面の板厚方向の各位置から放射された光を入光できる位置にあって、該レンズの焦点を該溶接部分に合わせることのできる位置に設けられたことを特徴とする請求の範囲９に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１１】
前記レンズが、前記溶接部分の中心部分から該レンズの光軸方向を見たときの仰角が、マイナス２０°以上２０°以下である位置に設けられていることを特徴とする請求の範囲１０に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１２】
前記撮像手段の撮影分解能が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求の範囲１〜１１のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１３】
前記解析手段は、前記撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報を用いて、該溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする請求の範囲１〜１２のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１４】
前記解析手段は、前記撮像手段によって異なる時間に得られた複数の画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の状態を解析することを特徴とする請求の範囲１〜１３に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１５】
前記解析手段は、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、前記輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断手段と、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断手段とを有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１６】
前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、所定の範囲にある場合には、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断手段とを有することを特徴とする請求の範囲１３または１５に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１７】
前記解析手段は、前記撮像手段によって、異なる時間に得られた２つの画像データの差分データを生成する差分画像生成手段と、前記差分画像生成手段により生成された差分データに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度変化又は温度変化があったか否かを判定する変化判定手段を有し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化があったと判定された場合には前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断することを特徴とする請求の範囲１４に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１８】
前期請求の範囲１〜１７のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置に関し、電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、
該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、該画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、
前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有することを特徴とする電縫管の製造状態監視方法。
【請求項１９】
前記解析ステップは、前記画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報を用いて、前記溶接部分における鋼板及び溶接材料の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする請求の範囲１８に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項２０】
前記解析ステップは、撮像した異なる時間に得られた複数の前記画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の状態を解析することを特徴とする請求の範囲１８又は１９に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項２１】
前記解析ステップは、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、該輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断ステップと、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断ステップとを有することを特徴とする請求の範囲１８〜２０のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項２２】
前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、所定の範囲にある場合に、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断ステップとを有することを特徴とする請求の範囲１９又は２１に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項２３】
前記解析ステップは、前記撮像手段によって、異なる時間に得られた２つの画像の差分データを生成する差分画像生成ステップと、該差分画像生成ステップにより生成された差分データに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度変化又は温度変化があったか否かを判定する変化判定ステップを有し、該変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化があったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断することを特徴とする請求の範囲１８〜２０のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管の製造状態監視装置、及び電縫管の製造状態監視方法に関し、特に、電縫管の状態をオンラインで監視するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電縫管を製造する場合には、まず、帯状鋼板の両端部が互いに対向するように複数の成形ロールを用いて、帯状鋼板を円筒状にする。そして、当該円筒状の帯状鋼板と略同軸に配設した誘導コイル、又は電極であるコンタクトチップによって、円筒状にした帯状鋼板の両端部（溶接面）に高周波電流を通電し、この高周波電流により帯状鋼板の両端部に生じるジュール熱により、溶接面を加熱溶融する。そして、加熱溶融した部分をスクイーズロールで加圧することにより接合する。
以上のようにして電縫管を製造する場合、溶接面のエッジ部分から溶融する。したがって、溶接面の中央部分の溶融状態が問題となる。すなわち、溶接面の中央部分が溶融していないと、スクイーズロールで加圧しても溶接面が接合しなかったり、製造した電縫管の強度が不足したりする。一方、溶接面の中央部分が溶融し過ぎていると、溶接面から押し出されたスケール（酸化物）が電磁力により溶接面に引き込まれ、このスケールが欠陥の要因になる。
したがって、電縫管製造ラインにおける電縫管の溶接状況を正確に監視することは極めて重要である。
そこで、特開平５−１２３８７４号公報には、製造中の電縫管の溶接点の真上に設置したカメラを用いて溶接点の周辺の静止画像を撮像し、撮像した静止画像をデジタル画像として取り込んで画像処理を行うことにより、溶接点の位置を求める技術が開示されている。
また、特開昭６２−２０３６８０号公報には、製造中の電縫管の管内にイメージファイバ（ファイバスコープ）を通し、そのイメージファイバにより得られた溶接部分の画像を画像処理して電縫管の突合せ状態を推定する技術が開示されている。
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、特開平５−１２３８７４号公報に記載の技術では、製造中の電縫管の溶接点の真上から溶接点の周辺の画像を撮像しているために、例えば、電縫管の軸方向から見た突合せ状態が逆Ｖ型であり、低入熱の状態（溶接面が十分に溶融していない状態）であると、適正な状態であると判断してしまうおそれがある。したがって、溶接面の突合せ状態を含めた入熱状態（溶融状態）を把握することが極めて困難であるという問題点があった。
また、特開昭６２−２０３６８０号公報に記載の技術では、イメージファイバにより画像を得ているために、溶接面の状態を把握するのに十分な解像度で撮像することができない。また、イメージファイバを構成する各ファイバの間（隙間）の部分の画像が得られず、全体の画像が所謂メッシュ状になってしまう。したがって、溶接面の状態を正確に把握することが極めて困難であるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態等の電縫管の溶接状態を、オンラインで且つ従来よりも正確に監視できるようにしたものである。
本発明の課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
本発明の電縫管の製造状態監視装置は、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の両端部を加熱して溶接するときに、溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、
具体的態様として、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、前記リレーレンズを収容する、少なくとも一部が非導電体製の収容体と、前記リレーレンズにより伝達された画像を撮像する撮像手段または、前記溶接部分を拡大して撮像できるようにするためのレンズと、前記レンズを透過した光に基づく画像を、製造ラインの上流側から撮像する撮像手段と、それら撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段とを有し、溶接部分の板厚方向の情報を収集及び処理することを特徴とする。そして、その要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、該溶接部分の該鋼板の突合せ面から放射された光を該溶接工程の上流側から撮像する撮像手段と、該撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段を有することを特徴とする電縫管の製造状態監視装置。
（２）前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し画像データに変換する撮像素子を有することを特徴とする（１）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（３）前記収容体の内部に、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を反射するミラーを有し、前記ミラーによって映し出された画像を前記リレーレンズによって伝達することを特徴とする（２）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（４）前記収容体に、前記溶接部分から放射された光を前記収容体の内部に透過させる透過部材を有することを特徴とする（２）又は（３）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（５）前記収容体の表面に、非導電体製のパイプを取り付け、該パイプの内部に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする（２）〜（４）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（６）前記パイプの内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする（５）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（７）前記収容体の外側に、前記収容体と平行で且つ空間を保って設置された非導電体製の第２の収容体を有し、前記収容体と該第２の収容体との間に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする（２）〜（４）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（８）前記第２の収容体の内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする（７）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（９）前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を拡大して撮像できるようにするためのレンズと、該画像を製造ラインの上流側から撮像し画像データに変換する撮像素子を有することを特徴とする（１）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１０）前記レンズが、前記溶接部分の突合せ面の板厚方向の各位置から放射された光を入光できる位置にあって、該レンズの焦点を該溶接部分に合わせることのできる位置に設けられたことを特徴とする（９）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１１）前記レンズが、前記溶接部分の中心部分から該レンズの光軸方向を見たときの仰角が、マイナス２０°以上２０°以下である位置に設けられていることを特徴とする（１０）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１２）前記撮像手段の撮影分解能が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１３）前記解析手段は、前記撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報を用いて、該溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１４）前記解析手段は、前記撮像手段によって異なる時間に得られた複数の画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の状態を解析することを特徴とする（１）〜（１３）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１５）前記解析手段は、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、前記輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断手段と、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断手段とを有することを特徴とする（１３）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１６）前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、所定の範囲にある場合には、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断手段とを有することを特徴とする（１３）または（１５）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１７）前記解析手段は、前記撮像手段によって、異なる時間に得られた２つの画像データの差分データを生成する差分画像生成手段と、前記差分画像生成手段により生成された差分データに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度変化又は温度変化があったか否かを判定する変化判定手段を有し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化があったと判定された場合には前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断することを特徴とする（１４）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
本発明の電縫管の製造状態監視方法は、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、前期電縫管の製造状態監視装置に関し、該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、該画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有することを特徴とする。
そして、その要旨とするところは、以下のとおりである。
（１８）前期（１）〜（１７）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置に関し、電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、該画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有することを特徴とする電縫管の製造状態監視方法。
（１９）前記解析ステップは、前記画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報を用いて、前記溶接部分における鋼板及び溶接材料の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする（１８）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（２０）前記解析ステップは、撮像した異なる時間に得られた複数の前記画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の状態を解析することを特徴とする（１８）又は（１９）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（２１）前記解析ステップは、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、該輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断ステップと、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断ステップとを有することを特徴とする（１８）〜（２０）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（２２）前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、所定の範囲にある場合に、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断ステップとを有することを特徴とする（１９）又は（２１）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（２３）前記解析ステップは、前記撮像手段によって、異なる時間に得られた２つの画像の差分データを生成する差分画像生成ステップと、該差分画像生成ステップにより生成された差分データに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度変化又は温度変化があったか否かを判定する変化判定ステップを有し、該変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化があったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度変化又は温度変化がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断することを特徴とする（１８）〜（２０）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
ここで、（１７）（２３）にて言う「異なる時間に得られた２つの画像」とは、時間間隔を空けて撮像された２つの画像のことであり、３０ｍｓｅｃ以内の時間間隔にて撮像された２つの画像であることが望ましい。
本発明により、次のような効果が得られる。即ち、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分から放射された光を、高精細に撮像することができ、それを画像データに変換して解析、表示することができ、これにより高精度な解析と、画像加工やデータ加工による分かり易い表示が可能となる。これら高精度な解析結果や分かり易い表示は、結果的に、高精度、応答性のよい制御を可能とし、品質の安定や生産性の向上に寄与するだけでなく、オペレータの作業性、監視性を著しく改善する。
また、少なくとも一部が非導電体製の収容体の内部に入光させ、入光させた光に基づく画像をリレーレンズにより伝達して撮像手段で撮像するとき、収容体を非導電体製にすることによって、収容体が電磁ノイズによって溶損してしまうことを防止することができるだけでなく、撮像手段を電磁ノイズ源である誘導コイル或いはコンタクトチップから離れた場所に設置できるため、ノイズの影響を抑制でき、溶接部分をその側方から撮像手段の解像度に応じた解像度で撮像することができることから、溶接部分の情報を従来よりも正確に且つオンラインで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
図２は、本発明の第１の実施形態を示し、ＣＣＤカメラ、変換レンズ、及びリレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
図３は、本発明の第１の実施形態を示し、情報処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
図４は、本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の両端部（溶接部分）の様子の一例を示す図である。
図５は、本発明の第１の実施形態を示し、突合せ角が０［°］である場合の“円筒状帯鋼の溶接部分の画像”の一例を示す図である。
図６は、本発明の第１の実施形態を示し、突合せ角が異なる場合の“円筒状帯鋼の溶接部分の画像”の一例を示す図である。
図７は、本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の両端部の突合せ角を説明する図である。
図８は、本発明の第１の実施形態を示し、第１の測定エリアの一例を示す図である。
図９は、本発明の第１の実施形態を示し、Ｒ成分の輝度分布の一例を示す図である。
図１０は、本発明の第１の実施形態を示し、Ｂ成分の輝度分布の第１の例を示す図である。
図１１は、本発明の第１の実施形態を示し、Ｂ成分の輝度分布の第２の例を示す図である。
図１２は、本発明の第１の実施形態を示し、第２の測定エリアの一例を示す図である。
図１３は、本発明の第１の実施形態を示し、差分画像を生成する過程の一例を概念的に示す図である。
図１４は、本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分の“入熱状態及び突合せ状態”を解析する際の情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
図１５は、本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分におけるスケールを解析する際の情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
図１６は、本発明の第１の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。
図１７は、本発明の第２の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。
図１８は、本発明の第２の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分の真上に配置されたＣＣＤカメラにより撮像された画像の一例を示す図である。
図１９は、本発明の第３の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
図２０は、本発明の第３の実施形態を示し、ＣＣＤカメラ、変換レンズ、及びリレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
図２１は、本発明の第１の実施形態を示し、リレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
図２２は、本発明の第４の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
図２３は、本発明の第４の実施形態を示し、図２２に示す電縫管製造ライン（電縫管製造システム）を横方向から見た図である。
図２４は、本発明の第４の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。
図２５は、本発明の第５の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０００５】
１        円筒状帯鋼
２        インピーダ
３ａ，ｂ  コンタクトチップ
４ａ，ｂ  スクイーズロール
５        溶接部分
６        電縫管
１１      ＣＣＤカメラ
１２      変換レンズ
１２ｂ    撮像レンズ
１３      リレーレンズユニット
１３ａ    本体部
１３ｂ    エアパイプ
１４      エアポンプ
１５      情報処理装置
１６      表示装置
１７      制御装置
１８      電源装置
１９      エンコーダ
２１      収容体
２１ｂ    外側の収容体
２２      耐熱ガラス
２３      ミラー
２４      リレーレンズ
２５      エアー
１６１    ワークコイル
１７１    ＣＣＤカメラ
１９１    リレーレンズユニット
１９１ａ  本体部
１９１ｂ  エアパイプ
２０１    収容体
２０１ｂ  外側の収容体
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。尚、図１では、説明の都合上、電縫管製造ラインが有する構成の一部を省略している。また、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を横方向から見た図である。また、図１では、矢印の方向（図１（ａ）では手前から奥方向、図１（ｂ）では左から右方向）に帯状鋼板１が進むものとする。
電縫管製造ラインでは、帯状鋼板１の両端部（両側端部）が互いに対向するように、図示しない複数の成形ロールを用いて、帯状鋼板１を円筒状にする。図１では、このようにして帯状鋼板１が円筒状になった後の状態を示している。尚、以下の説明では、円筒状になった帯状鋼板１を必要に応じて円筒状帯鋼１と称する。
インピーダ２は、円筒状帯鋼１の内部に位置するようにしている。コンタクトチップ３ａ、３ｂに高周波電力が供給されると、インピーダ２とコンタクトチップ３ａ、３ｂとの作用により、高周波電流が円筒状帯鋼１に流れる。高周波電流は、表皮効果により円筒状帯鋼１の両端部に集中する。これにより、円筒状帯鋼１の両端部がジュール熱により加熱溶融される。尚、本実施形態では、必要に応じて、コンタクトチップ３ａ、３ｂに冷却水が供給されるものとする。また、円筒状帯鋼１を直接通電加熱するとき場合には、インピーダ２を用いずに、コンタクトチップ３ａ、３ｂの作用によって高周波電流を円筒状帯鋼１に流すことができる。このようにインピーダ２は必須の構成ではない。
スクイーズロール４ａ、４ｂは、円筒状帯鋼１の溶接部分５よりも後段で、円筒状帯鋼１を介して互いに対向する位置に配置される。加熱溶融された円筒状帯鋼１は、このスクイーズロール４ａ、４ｂにより加圧されることによってその両端部が接合される。加熱溶融された円筒状帯鋼１がスクイーズロール４ａ、４ｂにより加圧される際には、溶融金属の一部と共にスケール（酸化物）が、円筒状帯鋼１の衝合部（円筒状帯鋼１の両端部のうち最初に接合する部分）等から排出される。
以上のようにして形成される電縫管６の溶接部分の状態を監視するために、電縫管の製造状態監視装置（以下、必要に応じて監視装置と略称する）が設けられている。
図１において、監視装置は、ＣＣＤカメラ１１と、変換レンズ１２と、リレーレンズユニット１３と、エアポンプ１４と、情報処理装置１５と、表示装置１６と、制御装置１７と、電源装置１８とを有している。
図２は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１３の詳細な構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１３の全体構成を示す図であり、図２（ｂ）は、リレーレンズユニット１３の内部構成を示す図である。
図２（ａ）において、ＣＣＤカメラ１１は、例えばＶＧＡ以上の解像度を有する撮像装置である。変換レンズ１２は、後述するリレーレンズユニット１３から得られた画像をＣＣＤカメラ１１内の撮像面（ＣＣＤ）に結像するための光学モジュールである。本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１と変換レンズ１２とを用いることにより撮像手段が実現される。
また、リレーレンズユニット１３は、本体部１３ａとエアパイプ１３ｂとを有している。本体部１３ａは、その先端部から取り込まれた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を（そのままの大きさで（又は拡大して））変換レンズ１２に伝えるためのものである。一方、エアパイプ１３ｂは、本体部１３ａの表面に螺旋状に取り付けられた非導電体製の管であり、その内部にはエアポンプ１４から供給されたエアーが通風される。
図２（ｂ）に示すように、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａは、収容体２１と、耐熱ガラス２２と、ミラー２３と、リレーレンズ２４とを有している。
収容体２１は、絶縁体（非導電体）又は半導電体からなる非導電体（好ましくは１０５［Ω・ｃｍ］以上の比抵抗を有する絶縁体）を用いて形成された円筒状の管である。収容体２１の材質としては、例えば、セラミックや、樹脂や、ガラス等を用いることができる。また、収容体２１の全てを、非導電体を用いて形成する必要はなく、収容体２１が溶損しないように、少なくとも一部（好ましくは先端側（ミラー２３が取り付けられている側）の部分）を、非導電体を用いて形成していればよい。
収容体２１の先端側の側面の開口部には、耐熱ガラス２２が取り付けられている。耐熱ガラス２２としては、例えば石英ガラスを用いることができる。
ミラー２３は、収容体２１の内部において、その鏡面が耐熱ガラス２２と所定の角度を有して対向する位置に設けられている。更にミラー２３は、耐熱ガラス２２を介して入光する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が、収容体２１の管軸方向（リレーレンズ２４の方向）に映し出されるようにするために傾斜している。ミラー２３の材質には、可視光を高い効率で反射する誘電体多層膜が用いられることが望ましい。
リレーレンズ２４は、収容体２１の内部において、ミラー２３の鏡面と所定の角度を有して対向する位置に設けられ、ミラー２３に映し出された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を収容体２１の基端部に取り付けられた変換レンズ１２に伝えるためのものである。
図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、収容体２１の管軸方向と耐熱ガラス２２を介して入光する光の方向とに対して、夫々４５［°］の角度を有するように、ミラー２３が収容体２１の内部に取り付けられている。
前述したように、本体部１３ａの表面には、螺旋状にエアパイプ１３ｂが取り付けられている。したがって、エアパイプ１３ｂに、例えば常温よりも低温のエアーを通風することにより、本体部１３ａの温度上昇を抑制することができる。また、図２（ｂ）に示すように、エアパイプ１３ｂからのエアー２５が、耐熱ガラス２２上に排出されるようにすることにより、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
以上のように本実施形態では、収容体２１を用いることにより、収容体が実現され、耐熱ガラス２２を用いることにより、透過部材が実現される。また、エアパイプ１３ｂを用いることにより、非導電体製のパイプが実現され、エアポンプ１４を用いることにより供給手段が実現される。
図１の説明に戻り、情報処理装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、キーボード、マウス、各種インターフェース、及び画像入力ボード等を備える。情報処理装置１５は、以上のような構成を有するリレーレンズユニット１３、変換レンズ１２、及びＣＣＤカメラ１１を用いて得られた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を入力すると共に、エンコーダ１９から“円筒状帯鋼１の溶接部分５の位置に関する位置データ”を入力する。そして、情報処理装置１５は、入力した“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データと位置データ”に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態とスケールの状態とを解析する。
表示装置１６は、例えば液晶ディスプレイを備え、情報処理装置１５で行われた解析の結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態）等を表示する。
制御装置１７は、情報処理装置１５で行われた解析の結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態）に基づいて、電源装置１８や、図示しない成形ロール等の動作を制御する。
電源装置１８は、制御装置１７による制御に従って、コンタクトチップ３ａ、３ｂに電力を供給し、円筒状帯鋼１に高周波電流が流れるようにする。
図３は、情報処理装置１５の機能的な構成の一例を示す図である。
図３において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得する。そして、画像取得部３１は、それらのデータを互いに関連付けてＨＤＤ等の記憶媒体に記憶する。
画像取得部３１は、例えば、画像入力ボード、エンコーダ１９とのインターフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
図４は、円筒状帯鋼１の両端部（溶接部分）の様子の一例を示す図である。また、図５は、突合せ角が０［°］である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、入熱状態（溶融状態）が正常である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図５（ｂ）は、入熱状態が低入熱である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図５（ｃ）は、入熱状態が過入熱である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。
入熱状態（溶融状態）が正常である場合には、図５（ａ）に示すように、溶接部分５（図４の領域４１に対応する部分であり、図５（ａ）においてグレーの縦線で見える部分）における輝度が適正範囲で概ね一定になる。これに対し、入熱状態が低入熱である場合には、溶接部分５の熱が不十分になり、図５（ｂ）に示すように、溶接部分５における輝度は低く暗い画像になる。また、入熱状態が過入熱である場合には、溶接部分５の両端部でアークが発生し、図５（ｃ）に示すように、その溶接部分５の両端部の輝度が著しく高くなる（図５（ｃ）の白色の部分）。
図６は、突合せ角が異なる場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。具体的に図６（ａ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常（概ね０［°］）である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図６（ｂ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図６（ｃ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。尚、図６では、円筒状帯鋼１の溶接部分５の入熱状態が一定であるとする。
ここで、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常であるとは、図７（ａ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）が互いに概ね平行であることをいう。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形であるとは、図７（ｂ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）の外側が内側よりも開いている状態をいう。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形であるとは、図７（ｃ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）の内側が外側よりも開いている状態をいう。
円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常である場合には、図６（ａ）に示すように、溶接部分５における輝度が適正範囲で概ね一定になる。これに対し、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形である場合には、溶接部分５の内側端部でアークが発生し、図６（ｂ）に示すように、その溶接部分５の内側端部の輝度が著しく高くなる（図６（ｂ）の白色の部分）。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形である場合には、溶接部分５の外側端部でアークが発生し、図６（ｃ）に示すように、その溶接部分５の外側端部の輝度が著しく高くなる（図６（ｃ）の白色の部分）。
図３の説明に戻り、測定エリア設定部３２は、以上のような“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が得られると、その画像に、円筒状帯鋼１の内側端部（図４の領域４２、４３に対応する部分）の形状に合わせた直線を挿入し、その直線の交点を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、検出した内側端部の位置を下端中央とする第１の測定エリアを設定する。図８は、第１の測定エリアの一例を示す図である。図８に示す例では、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせて挿入された２つの直線８１、８２の交点８３が突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出される。そして、この突合せ面（溶接部分５）の内側端部（交点８３）を下端中央とし、縦方向が円筒状帯鋼１の厚さ（板厚）に対応する長さを有し、横方向が例えば２０画素の長さを有する第１の測定エリア８４を設定する。尚、第１の測定エリア８４の横方向が、ある程度の長さを有するようにするのは、前述したように突合せ面（溶接部分５）がＶ字形になったり、逆Ｖ字形になったりする等、突合せ面（溶接部分５）が垂直にならないことがあるからである。
測定エリア設定部３２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
図３の説明に戻り、輝度抽出部３３は、測定エリア設定部３２で設定された第１の測定エリア８４において、ライン毎の最大輝度を求める（すなわち、第１の測定エリア８４の各ラインにおける最大輝度を求める）。これにより、１次元の輝度情報が得られる。そして、ライン毎の最大輝度である１次元の輝度情報をＲ（Ｒｅｄ）成分とＧ（Ｇｒｅｅｎ）成分とＢ（Ｂｌｕｅ）成分とに分離し、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の輝度分布（第１の測定エリア８４内におけるＲＧＢ各成分の１次元の輝度情報）を求める。本実施形態では、例えば、４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＲ成分として抽出し、５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＧ成分として抽出し、５５０［ｎｍ］以上７００［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＢ成分として抽出するものとする。
輝度抽出部３３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
Ｒ成分判定部３４は、輝度抽出部３３により得られたＲ成分の輝度分布を参照し、Ｒ成分の輝度が予め設定した第１の閾値以下の領域が、一定領域（例えば突合せ部分（中央部分）の６０［％］）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｒ成分の輝度が第１の閾値以下の領域が、一定領域以上である場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、低入熱（冷接）状態であると判定する。尚、判定の閾値は、撮影したデータとシャルピー試験結果との相関を解析して決定する。このとき、画像全体の輝度レベルが変化しても誤判定しにくくするために、つき合わせ部両端の輝度レベルとつき合わせ内部との相対的なレベル変化（例えば両者の平均値を計算後、つき合わせ内部／つき合わせ部両端が５０％以上かどうか）を閾値とすることもできる。
図９は、Ｒ成分の輝度分布の一例を示す図である。図９に示す例では、グラフ（輝度分布）９１のようになると、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、低入熱（冷接）状態であると判定される。尚、図９では、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
Ｒ成分判定部３４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
Ｂ成分判定部３５は、Ｒ成分判定部３４により、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が、一定領域以上でないと判定されると、輝度抽出部３３により得られたＢ成分の輝度分布を参照し、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、一定領域（例えば突合せ部分（中央部分）の４０［％］）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が予め設定した第２の閾値以上の領域又は飽和している領域が、一定領域以上である場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、過入熱状態であると判定する。
図１０は、Ｂ成分の輝度分布の第１の例を示す図である。図１０に示す例では、グラフ（輝度分布）１０１のようになると、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、過入熱状態であると判定される。尚、図９と同様に図１０でも、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、一定領域以上でないと判定した場合には、Ｂ成分判定部３５は、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみにあるか否かを判定する。ここで特定の位置とは、突合せ面（溶接部分５）の外側端部又は内側端部に対応する位置である。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみないと判定した場合、Ｂ成分判定部３５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５は正常であると判定する。
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみある場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５の突合せ角が異常であると判定する。また、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、突合せ面（溶接部分５）の外側端部に対応する位置にある場合には、突合せ面（溶接部分５）が逆Ｖ字形であると判定し、突合せ面（溶接部分５）の内側端部に対応する位置にある場合には、突合せ面（溶接部分５）がＶ字形であると判定する。
図１１は、Ｂ成分の輝度分布の第２の例を示す図である。図１１に示す例では、グラフ（輝度分布）１１１のようになると、突合せ面（溶接部分５）が逆Ｖ字形であると判定される。また、グラフ（輝度分布）１１２のようになると、突合せ面（溶接部分５）がＶ字形であると判定される。尚、図９及び図１０と同様に図１１でも、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
Ｂ成分判定部３５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
図３の説明に戻り、前述した測定エリア設定部３２は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像が得られると、第１の測定エリア８４に加えて、第２の測定エリアを設定する。前述したように、第１の測定エリア８４は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態とを解析するエリアである。これに対し、第２の測定エリアは、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケール（酸化物）の混入状態を解析するエリアである。具体的に測定エリア設定部３２は、第１の測定エリア８４よりも横方向の長さが長い（例えば２００画素の長さを有する）測定エリアを第２の測定エリアとして設定する。このように、第２の測定エリアの横方向の長さを第１の測定エリア８４よりも長くするのは、スケールが円筒状帯鋼１の溶接部分５に飛び込む様子をできるだけ遠方から把握できるようにするためである。尚、横方向の長さ以外については、第１の測定エリア８４と同じ方法で第２の測定エリアは設定されるので、第２の測定エリアの設定方法の詳細な説明を省略する。図１２は、第２の測定エリアの一例を示す図である。図１２に示すように、第２の測定エリア１２１は、図８に示した第１の測定エリア８４よりも横方向の長さが長い。
図３の説明に戻り、差分画像生成部３６は、時間的に連続する（撮影時間が異なる）“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られると、それら２つの画像を比較するために、それら２つの画像の差分画像を生成する。ここで、差分画像を生成するための画像の撮影間隔は、予め定められた間隔であるとする。好ましくは、３０ｍｓｅｃ以内の時間間隔にて撮像された２つの画像であることが望ましい。例えば、連続して撮像された２つの画像の差分画像を生成することができる。図１３は、差分画像を生成する過程の一例を概念的に示す図である。図１３（ａ）は、第２の測定エリア１２１内にスケールが飛び込む前の画像を示し、図１３（ｂ）は、第２の測定エリア１２１内にスケールが飛び込んだときの画像を示す。そして、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す画像と図１３（ｂ）に示す画像との差分画像を示す。
差分画像生成部３６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
状態判定部３７は、以上のようにして得られた差分画像に基づいて、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じたか否かを判定する。この判定の結果、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じていないと判定した場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないと判定する。一方、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じていると判定した場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定する。
状態判定部３７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。尚、本実施形態では、時間的に連続する２つの画像の差分画像に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、連続して得られた複数の差分画像に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定するようにしてもよい。
判定結果出力部３８は、Ｒ成分判定部３４による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であるという判定結果）、Ｂ成分判定部３５による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるという判定結果、溶接部分５がＶ字形又は逆Ｖ字形であるという判定結果、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常であるという判定結果）、及び状態判定部３７による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの状態の判定結果）に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を表示装置１６に表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。これにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”と、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）とをオンラインで同時に監視することができる。
また、判定結果出力部３８は、Ｒ成分判定部３４、Ｂ成分判定部３５、及び状態判定部３７による判定結果を示す情報を、制御装置１７に出力する。これにより、制御装置１７は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”と、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無とに応じて、電縫管製造ラインの操業を制御することができる。例えば、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態である場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力を増大させる。逆に、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態である場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力を減少させる。また、溶接部分５がＶ字形又は逆Ｖ字形である場合、制御装置１７は、溶接部分５の突合せ状態に合わせて図示しない成形ロールを制御する。更に、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだ場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力や、ロール（図示しない成形ロール、スクイーズロール４ａ、４ｂ等）を制御して、スケールの発生量等を調整する。
判定結果出力部３８は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ビデオＲＡＭ、画像処理装置、表示装置１６とのインターフェース、及び制御装置１７とのインターフェース等を用いることにより実現できる。
次に、図１４のフローチャートを参照しながら、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”を解析する際の情報処理装置１５の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得するまで待機する。そして、これらのデータが取得されると、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２に進むと、画像取得部３１は、ステップＳ１で取得した画像データと位置データとを互いに関連付けて記憶媒体に記憶する。
次に、ステップＳ３において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２で記憶された画像データを読み出す。そして、測定エリア設定部３２は、読み出した画像データを使用して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像に、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせた直線８１、８２を挿入する。
次に、ステップＳ４において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ３で挿入した直線８１、８２の交点８３を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、この突合せ面の内側端部（交点８３）を下端中央とする第１の測定エリア８４を設定する（図８を参照）。
次に、ステップＳ５において、輝度抽出部３３は、ステップＳ４で設定された第１の測定エリア８４において、ライン毎の最大輝度を求める。
次に、ステップＳ６において、輝度抽出部３３は、ステップＳ５で求められた“ライン毎の最大輝度”をＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分に分離し、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の輝度分布を求める。
次に、ステップＳ７において、Ｒ成分判定部３４は、ステップＳ６で求められたＲ成分の輝度分布を参照し、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が、一定領域（例えば突合せ部分の６０［％］の領域）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が一定領域以上である場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であることを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいて電源装置１８等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
一方、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が一定領域以上でない場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９に進むと、Ｂ成分判定部３５は、ステップＳ６で求められたＢ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上である場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であることを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいて電源装置１８等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上でない場合には、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１に進むと、Ｂ成分判定部３５は、ステップＳ６で求められたＢ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみあるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみある場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５の突合せ角が異常であることを示すデータと、突合せ面（溶接部分５）の形状（Ｖ字状又は逆Ｖ字状）を示すデータ又は突合せ角（図７の角度θ）を示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、突合せ角（図７の角度θ）を示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいてロール等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置のみにない場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
以上のように、図１４に示すフローチャートでは、ステップＳ３〜Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１の処理を行うことによって解析手段が実現される。また、ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３の処理を行うことによって表示手段が実現される。
次に、図１５のフローチャートを参照しながら、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールを解析する際の情報処理装置１５の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ２１において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得するまで待機する。そして、これらのデータが取得されると、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２に進むと、画像取得部３１は、ステップＳ２１で取得した画像データと位置データとを互いに関連付けて記憶媒体に記憶する。
次に、ステップＳ２３において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２２で記憶された画像データを読み出す。そして、測定エリア設定部３２は、読み出した画像データを用いて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像に、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせた直線８１、８２を挿入する。
次に、ステップＳ２４において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２３で挿入した直線８１、８２の交点８３を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、この突合せ面（溶接部分５）の内側端部（交点８３）を下端中央とする第２の測定エリア１２１を設定する（図１２を参照）。
次に、ステップＳ２５において、差分画像生成部３６は、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られたか否かを判定する。この判定の結果、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られていない場合には、ステップＳ２１に戻る。
一方、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られた場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６に進むと、差分画像生成部３６は、それら２つの画像の差分画像を生成する。
次に、ステップＳ２７において、状態判定部３７は、ステップＳ２６で生成された差分画像に基づいて、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じたか否かを判定する。この判定の結果、第２の測定エリア１２１内に輝度変化が生じている場合には、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２６で生成した差分画像のデータと、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだことを示すデータと、スケールの位置と大きさとを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、スケールの位置と大きさとを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいてロール等の動作を制御する。そして、図１５のフローチャートによる動作を終了する。
一方、第２の測定エリア１２１内に輝度変化が生じていない場合には、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２６で生成した差分画像のデータと、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないことを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。そして、図１５のフローチャートによる動作を終了する。
以上のように、図１５に示すフローチャートでは、ステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を行うことによって解析手段が実現される。また、ステップＳ２８、２９の処理を行うことによって表示手段が実現される。
以上のように本実施形態では、非導電体で形成された収容体２１内に、円筒状帯鋼１の溶接部分５を側方向から観察するためのミラー２３と、ミラー２３に映し出された画像を変換レンズ１２に伝えるためのリレーレンズ２４とを設けるようにした。このように収容体２１を非導電体で構成することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５（コンタクトチップ３ａ、３ｂ）に収容体２１を近づけてもコンタクトチップ３ａ、３ｂの周囲に生じる電磁ノイズの影響を収容体２１が受けることを低減することができ、収容体２１が溶損することを防止することができる。また、コンタクトチップ３ａ、３ｂよりも溶接部分５に近い位置に収容体２１を挿入することができるので、コンタクトチップ３ａ、３ｂの冷却水の影響を可及的に受けずに、円筒状帯鋼１の溶接部分５を観察することができる。
そして、このような収容体２１内の先端側に設けられたミラー２３は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が自己発光する光を、耐熱ガラス２２を介して側方向から入光し、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を、リレーレンズユニット１３内の基端側に設けられたリレーレンズ２４の方向に映し出す。リレーレンズ２４は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を変換レンズ１２に伝え、変換レンズ１２は、その画像をＣＣＤカメラ１１の撮像面に結像させる。したがって、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその側方向からＣＣＤカメラ１１の解像度に応じた解像度で撮像することができ、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報を従来よりも正確に且つオンラインで得ることができる。つき合わせ面の板厚方向の発光部分は、約０．１［ｍｍ］と実測されており、サンプリング定理から、これを撮影するには、望ましくは０．０５［ｍｍ］のＣＣＤカメラの分解能が必要である。一方で、この部位の発光輝度が高く、結果的にＣＣＤカメラの分解能は０．２［ｍｍ］であれば、溶接状態が識別できることが実験的に確認した。
そして、このようにしてＣＣＤカメラ１１で撮像された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を処理することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”や、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）をオンラインで従来よりも正確に解析することができる。また、円筒状帯鋼１の溶接部分５の撮影画像から、突合せ上部のビード幅を測定することで、溶融部分５の排出状態の可否も容易に判定できる。
そして、解析した情報を表示することにより、電縫管の品質をオンラインで監視することができると共に、既に製造した電縫管を破壊検査しなくても、帯状鋼板の品替え時に、ロールの操業条件の設定を行うことが可能になる。
また、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａの表面に、螺旋状に取り付けられた金属製のエアパイプ１３ｂを取り付け、エアパイプ１３ｂに、低温のエアーを通風し、そのエアーが、耐熱ガラス２２上に排出されるようにした。したがって、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａ（収容体２１等）の温度上昇を抑制すると共に、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
尚、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１で撮像された画像の輝度に関するデータを用いて処理を行うようにした場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、温度較正（温度と輝度との相関関係の設定）が予め行われているＣＣＤカメラを用いた場合には、ＣＣＤカメラから、円筒状帯鋼１の溶接部分５の温度に関するデータ（温度情報）が得られるので、その温度に関するデータを用いて処理を行うようにしてもよい。また、撮像装置は、ＣＣＤカメラに限定されず、例えばＣＭＯＳセンサを有するカメラであってもよい。
また、本実施形態では、螺旋状に取り付けられた金属製のエアパイプ１３ｂに低温のエアー（空気）を通風するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、不活性ガス等の気体を通風するようにしてもよい。また、水等の液体をエアパイプ１３ｂに供給してもよい。また、エアパイプ１３ｂは螺旋状でなくてもよく、例えば、エアパイプからのエアーが、耐熱ガラス２２上に排出されるように取り付けられていれば、エアパイプは直線状であってもよいし、必ずしもパイプである必要もない。例えば、図２１は、パイプを用いないリレーレンズユニット１３の構造図の一例である。リレーレンズを収容する収容体２１を２重構造とし、内側の収容体２１と外側の収容体２１ｂとの間には数ミリの隙間を設け、通風ができるようになっている。ポンプに接続するエアーの挿入口と、排出口以外は、密閉しており、エアーが耐熱ガラス２２表面に効率よく噴出される。また、鋼材からの熱輻射を受けやすい先端部を集中的に冷却するために、内側の収容体２１と外側の収容体２１ｂとの間にスペーサーを装着し、エアーを先端部に導く経路を形作ることも容易にできる。
また、本実施形態では、円筒状帯鋼１の軸方向に対して、リレーレンズユニット１３を垂直に挿入する構成を例に挙げて説明したが、リレーレンズユニット１３を挿入する角度はこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、ミラー２３の取り付け角度を固定するようにしたが、ミラー２３の取り付け角度を調整できるようにしてもよい。尚、ミラー２３の取り付け角度を固定する場合でも調整できるようにする場合でも、リレーレンズユニット１３を挿入する角度や、観察対象となる溶接部分５の大きさや位置等に応じてミラー２３の取り付け角度を決定することになる。
また、本実施形態では、Ｒ成分とＢ成分とを用いて処理を行う場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｒ成分とＢ成分とを用いた処理だけでは円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を確実に判別することができない場合には、Ｇ成分も用いて処理を行い、その処理の結果も考慮して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしてもよい。
また、本実施形態では、コンタクトチップ３ａ、３ｂを用いて電縫管を製造する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。図１６は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。図１６に示すように、コンタクトチップ３ａ、３ｂの代わりにワークコイル（誘導コイル）１６１を用いるようにしてもよい。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第１の実施形態で説明した構成に加え、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像することにより得られた画像データも用いて円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしている。このように本実施形態は、前述した第１の実施形態に対して、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像して処理する構成が付加されたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１６に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
図１７は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。図１７において、ＣＣＤカメラ１７１は、その撮像面が円筒状帯鋼１の溶接部分５と正対するように、円筒状帯鋼１の溶接部分５の真上に配置されている。図１８は、ＣＣＤカメラ１７１により撮像された画像の一例を示す図である。図１８に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその真上から撮像すると、Ｖ角（図１８の角度φ、真上から見たときの円筒状帯鋼１の開き角）に関する情報を得ることができる。
したがって、情報処理装置１５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”に関する情報をＣＣＤカメラ１１から得るようにすると共に、Ｖ角に関する情報をＣＣＤカメラ１７１から得ることができる。尚、本実施形態の情報処理装置１５は、ＣＣＤカメラ１１、１７１において同じタイミングで撮像された画像を得るための同期回路を有し、この同期回路の動作により、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“側方向から見た画像”と“真上から見た画像”とを同時刻に取得することができるようにしている。
以上のように本実施形態では、円筒状帯鋼１の溶接部分５を側方向から見た画像だけでなく、真上方向から見た画像を得るようにしたので、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報をより一層正確に得ることができ、また、制御装置１７における制御の内容を決定するための指標としてＶ角を用いることもできる。
尚、本実施形態においても、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１及び第２の実施形態では、リレーレンズユニット１３の収容体２１の内部にミラー２３を設けるようにした。これに対し、本実施形態では、ミラー２３を設けずにリレーレンズユニットを構成する場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１及び第２の実施形態とは、リレーレンズユニットの構成の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１及び第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図１７に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
図１９は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
図１９に示すように、本実施形態では、リレーレンズユニット１９１の軸方向が、帯状鋼板１が進む方向（電縫管６の管軸方向、図の矢印の方向）と略平行になるようにし、リレーレンズユニット１９１の先端面が溶接部分５と略正対するようにしている。
図２０は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１９１の詳細な構成の一例を示す図である。
図２０（ａ）において、リレーレンズユニット１９１は、本体部１９１ａとエアパイプ９１ｂとを有している。本体部１９１ａは、その先端面から取り込まれた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を（そのままの大きさで（又は拡大して））変換レンズ１２に伝えるためのものである。一方、エアパイプ１９１ｂは、本体部１９１ａの表面に螺旋状に取り付けられた非導電体製の管であり、その内部にはエアポンプ１４から供給されたエアーが通風される。
図２０（ｂ）に示すように、リレーレンズユニット１９１の本体部１９１ａは、収容体２０１と、耐熱ガラス２２と、リレーレンズ２４とを有している。
収容体２０１は、第１の実施形態で説明した収容体２１と同様の材料を用いて形成される。収容体２０１の先端面の開口部には、耐熱ガラス２２が取り付けられている。
リレーレンズ２４は、収容体２０１の内部において、収容体２０１の管軸方向に沿って設けられ、耐熱ガラス２２を透過した“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を収容体２０１の基端部に取り付けられた変換レンズ１２に伝える。
本体部１９１ａの表面には、螺旋状にエアパイプ１９１ｂが取り付けられている。したがって、エアパイプ１９１ｂに、例えば常温よりも低温のエアーを通風することにより、本体部１９１ａの温度上昇を抑制することができる。また、図１９（ｂ）に示すように、エアパイプ１９１ｂからのエアー２５が、耐熱ガラス２２上に排出されるようにすることにより、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
以上のように本実施形態では、収容体２０１を用いることにより収容体が実現され、エアパイプ１９１ｂを用いることにより非導電体製のパイプが実現される。
以上のように構成しても第１及び第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。本実施形態のようにすれば、ミラーを設ける必要がなくなるので、リレーレンズユニット１９１の構成を第１及び第２の実施形態のリレーレンズユニット１３よりも簡素化することができる。
尚、前述した各実施形態において、耐熱ガラス２２を用いれば、収容体２１、２０１の内部を保護したり、収容体２１、２０１の内部に異物（埃やスケール等）が混入したりすることを防止することができ好ましいが、必ずしも耐熱ガラス２２を設ける必要はない。
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第４の実施形態を説明する。
図２２は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。図２２は、電縫管製造ライン自体は、図１に示した第１の実施形態と同様の製造ラインであるが、第１〜３の実施形態でのリレーレンズによる撮像手段に変わり、溶接部分から放射された光に基づく画像を拡大して撮像できるようにするためのレンズ（撮像レンズ１２ｂ）と、該画像を製造ラインの上流側から撮像し画像データに変換する撮像素子を有する撮像手段による形態を示している。
図２２において、監視装置（電縫管の製造状態監視装置）は、ＣＣＤカメラ１１と、撮像レンズ１２ｂと、情報処理装置１５と、表示装置１６と、制御装置１７と、電源装置１８とを有している。
図２３は、図２２に示す電縫管製造ライン（電縫管製造システム）を横方向から見た図である。
図２２及び図２３において、ＣＣＤカメラ１１は、例えばＸＧＡの解像度を有する１／３型の撮像装置であり、例えば、縦３０［ｍｍ］、横４５［ｍｍ］の矩形領域の画像を、焦点距離が５０［ｍｍ］のレンズを用いて、突合せ面からの距離０．５［ｍ］から撮影すると、０．０５［ｍｍ］程度の分解能が得られる。つき合わせ面の板厚方向の発光部分は、約０．１［ｍｍ］と実測されており、サンプリング定理から、これを撮影するには、望ましくは０．０５［ｍｍ］の分解能が必要である。一方で、この部位の発光輝度が高く、分解能０．２［ｍｍ］であれば、溶接状態が識別できることが実験的に確認した。
撮像レンズ１２ｂは、溶接部分５全体から放射された光を、溶接部分５の突合せ面（正面）から入光できる位置であって、溶接部分５に焦点を合わせられる位置に設けられている。すなわち、撮像レンズ１２ｂのレンズ面が溶接部分５と互いに向かい合い、且つ撮像レンズ１２ｂの焦点距離に応じた距離だけ溶接部分５から離れた位置となるように撮像レンズ１２ｂの位置が定められている。具体的に説明すると、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂの光軸方向を見たときの仰角δが、マイナス２０［°］以上２０［°］以下、好ましくはマイナス１０［°］以上１０［°］以下となるようにしている。これは、電縫溶接では、溶接部分５付近で鋼材の端部から加熱されることから、板厚中心に近づくほど、つき合わせ面が下流側にシフトする状態になっており、板厚中心も含め、突合せ面全体を撮影するのに必要な角度条件である。また、溶接部分５と撮像レンズ１２ｂのレンズ面との水平方向における距離ｘは、電磁ノイズを回避するために、０．５［ｍ］以上離して設置することが好ましい。一方で、２［ｍ］以上の距離から高倍率で撮影すると、溶接部分５の変動をカバーするだけの被写界深度が得られにくくなる問題もあることから、好ましくは０．５［ｍ］以上、２［ｍ］以下の距離から撮影する。
以上のような構成を有する撮像レンズ１２ｂを透過した光がＣＣＤカメラ１１（ＣＣＤ）に入光する。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１を用いることにより撮像手段が実現され、撮像レンズ１２ｂを用いることによりレンズが実現される。尚、本実施形態では、撮像レンズ１２ｂとＣＣＤカメラ１１とを別々の構成としたが、ＣＣＤカメラ１１と撮像レンズ１２ｂとが一体のものを用いてもよい。また、撮像レンズ１２ｂとして拡大レンズ（拡大専用のレンズ）を用いずに例えばズームレンズ（望遠レンズ、標準レンズ、広角レンズの機能を兼用するレンズ）を用いてもよい。
解析手段および表示手段については、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
以上のように本実施形態では、溶接部分５よりも製造ラインの上流側に、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂの光軸方向を見たときの仰角δが小さくなるように（低角度になるように）、撮像レンズ１２ｂとＣＣＤカメラ１１とを配置する。撮像レンズ１２ｂは、溶接部分５を拡大して撮像するためのレンズを有し、溶接部分５の突合せ面から放射された光を、そのレンズを介してＣＣＤカメラ１１に伝える。このとき、撮像レンズ１２ｂの焦点が溶接部分５に合うように、溶接部分５と撮像レンズ１２ｂとの間の距離（溶接部分５と撮像レンズ１２ｂとの水平方向における距離ｘと、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの仰角δ）やレンズの焦点距離（倍率）が調整される。
以上のように構成することにより、溶接部分５の突合せ面の画像をＣＣＤカメラ１１の解像度に応じた解像度で撮像することができる。よって、溶接部分５の情報を、従来よりも正確に且つオンラインで得ることが、特別な装置を用いることなく簡易な構成で実現することができる。
そして、このようにしてＣＣＤカメラ１１で撮像された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を処理することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”や、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）をオンラインで従来よりも正確に解析することができる。また、円筒状帯鋼１の溶接部分５の撮影画像から、突合せ上部のビード幅を測定することで、溶接部分５の排出状態の可否も容易に判定できる。
そして、解析した情報を表示することにより、電縫管の品質をオンラインで監視することができると共に、既に製造した電縫管を破壊検査しなくても、帯状鋼板の品替え時に、ロールの操業条件の設定を行うことが可能になる。
尚、第１の実施形態と同様、本実施形態でも、ＣＣＤカメラ１１で撮像された画像の輝度に関するデータを用いて処理を行うことは、必ずしも必要はない。例えば、第１の実施形態と同様、温度に関するデータを用いて溶融温度処理を行うようにしてもよいし、また、温度較正も、情報処理装置１５で行うようにしてもよく、撮像装置は、ＣＭＯＳセンサを有するカメラであってもよい。
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５よりも上側に配置するようにしたが、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５と同じ高さ又は溶接部分５よりも下側に配置するようにしてもよい。ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５と同じ高さに配置する場合には、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの仰角δは０［°］になる。また、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５よりも下側に配置する場合には、仰角δはマイナスの値となる。この場合、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの俯角を用いて、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂの位置を特定することと同じ結果となる。
また、本実施形態では、Ｒ成分とＢ成分とを用いて処理を行う場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｒ成分とＢ成分とを用いた処理だけでは円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を確実に判別することができない場合には、Ｇ成分も用いて処理を行い、その処理の結果も考慮して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしてもよい。
また、本実施形態では、コンタクトチップ３ａ、３ｂを用いて電縫管を製造する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。図２４は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。図２４に示すように、コンタクトチップ３ａ、３ｂの代わりにワークコイル（誘導コイル）１６１を用いるようにしてもよい。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第４の実施形態で説明した構成に加え、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像することにより得られた画像データも用いて円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしている。このように本実施形態は、前述した第４の実施形態に対して、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像して処理する構成が付加されたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第４の実施形態と同一の部分については、図２２〜図２４に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
図２５は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。図２５において、ＣＣＤカメラ１７１は、その撮像面が円筒状帯鋼１の溶接部分５の真上に配置されている。図１８は、ＣＣＤカメラ１７１により撮像された画像の一例を示す図である。図１８に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその真上から撮像すると、Ｖ角（図１８の角度φ、真上から見たときの円筒状帯鋼１の開き角）に関する情報を得ることができる。
したがって、情報処理装置１５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”に関する情報をＣＣＤカメラ１１から得るようにすると共に、Ｖ角に関する情報をＣＣＤカメラ１７１から得ることができる。尚、本実施形態の情報処理装置１５は、ＣＣＤカメラ１１、１７１において同じタイミングで撮像された画像を得るための同期回路を有し、この同期回路の動作により、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“側方向から見た画像”と“真上から見た画像”とを同時刻に取得することができるようにしている。
以上のように本実施形態では、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその突合せ面から見た画像だけでなく、真上から見た画像を得るようにしたので、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報をより一層正確に得ることができ、また、制御装置１７における制御の内容を決定するための指標としてＶ角を用いることもできる。
尚、本実施形態においても、前述した第４の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。上記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
前述したように、本発明によれば、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分から放射された光を、高精細に撮像することができ、それを画像データに変換して解析、表示することができる。これにより、高精度な解析と、画像加工やデータ加工による分かり易い表示が可能となる。これら高精度な解析結果や分かり易い表示は、結果的に、高精度、高応答な制御を可能とし、品質の安定や生産性の向上に寄与するだけでなく、オペレータの作業性、監視性を著しく改善するため、電縫鋼管の製造プロセスの飛躍的な発展に貢献するものと確信している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月12日(2010.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、
該溶接部分の該鋼板の突合せ面から放射された光を該溶接工程の上流側から撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって得られた画像データにおいて、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向内側端部を下端中央とし、前記鋼板の板厚に相当する長さを縦方向長さとする測定エリアを設定して、該測定エリアの画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、
該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段を有し、
前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し前記画像データに変換する撮像素子とを有し、
前記解析手段は、前記測定エリアにおける画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報から、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報を計算して求めて、計算で求めた１次元の輝度情報又は温度情報を用いて、該溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする電縫管の製造状態監視装置。
【請求項２】
前記解析手段が、前記測定エリアにおける前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報から、ライン毎の最大輝度又は温度を求めて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報とすることを特徴とする請求項１に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項３】
前記撮像手段の撮影分解能が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項４】
前記解析手段は、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、前記輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断手段と、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断手段とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項５】
前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向の外側端部又は内側端部に対応する位置にある場合には、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項６】
前記解析手段は、前記撮像手段によって異なる時間に得られた２つの画像データにおいて、前記測定エリアを第１の測定エリアとして、該第１の測定エリアを含み、且つ少なくともその横方向の長さが該第1の測定エリアの横方向長さより長い第２の測定エリアをさらに設定して、該２つの画像データそれぞれの第２の測定エリアの画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の混入状態を解析する電縫管の製造状態監視装置であって、
該２つの画像データの差分データを生成する差分画像生成手段と、前記差分画像生成手段により生成された差分データの内の前記第２の測定エリア内のデータに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度低下又は温度低下があったか否かを判定する変化判定手段を有し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下があったと判定された場合には前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項７】
前記収容体の内部に、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を反射するミラーを有し、前記ミラーによって映し出された画像を前記リレーレンズによって伝達することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項８】
前記収容体に、前記溶接部分から放射された光を前記収容体の内部に透過させる透過部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項９】
前記収容体の表面に、非導電体製のパイプを取り付け、該パイプの内部に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１０】
前記パイプの内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする請求項９に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１１】
前記収容体の外側に、前記収容体と平行で且つ空間を保って設置された非導電体製の第２の収容体を有し、前記収容体と該第２の収容体との間に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１２】
前記第２の収容体の内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする請求項１１に記載の電縫管の製造状態監視装置。
【請求項１３】
前記請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置に関し、電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、
該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、
該画像データにおいて、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向内側端部を下端中央とし、前記鋼板の板厚に相当する長さを縦方向長さとする測定エリアを設定して、該測定エリアの画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、
前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有し、
前記撮像ステップが、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し前記画像データに変換する撮像素子とによって行われ、
前記解析ステップは、前記測定エリアにおける画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報から、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報を計算して求めて、計算で求めた１次元の輝度情報又は温度情報を用いて、前記溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする製造状態監視方法。
【請求項１４】
前記解析ステップが、前記測定エリアにおける前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報から、ライン毎の最大輝度又は温度を求めて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報することを特徴とする請求項１３に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項１５】
前記解析ステップは、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、
予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、該輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下ある場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断ステップと、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断ステップとを有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項１６】
前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向の外側端部又は内側端部に対応する位置にある場合に、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断ステップとを有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【請求項１７】
前記解析ステップは、撮像した異なる時間に得られた２つの前記画像データにおいて、前記測定エリアを第１の測定エリアとして、該第１の測定エリアを含み、且つ少なくともその横方向の長さが該第1の測定エリアの横方向長さより長い第２の測定エリアをさらに設定して、該２つの画像データそれぞれの第２の測定エリアの画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の混入状態を解析する電縫管の製造状態監視方法であって、
該２つの画像の差分データを生成する差分画像生成ステップと、該差分画像生成ステップにより生成された差分データの内の前記第２の測定エリア内のデータに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度低下又は温度低下があったか否かを判定する変化判定ステップを有し、該変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下があったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断する
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  溶接状態監視装置及び方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管の製造状態監視装置、及び電縫管の製造状態監視方法に関し、特に、電縫管の状態をオンラインで監視するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電縫管を製造する場合には、まず、帯状鋼板の両端部が互いに対向するように複数の成形ロールを用いて、帯状鋼板を円筒状にする。そして、当該円筒状の帯状鋼板と略同軸に配設した誘導コイル、又は電極であるコンタクトチップによって、円筒状にした帯状鋼板の両端部（溶接面）に高周波電流を通電し、この高周波電流により帯状鋼板の両端部に生じるジュール熱により、溶接面を加熱溶融する。そして、加熱溶融した部分をスクイーズロールで加圧することにより接合する。
【０００３】
以上のようにして電縫管を製造する場合、溶接面のエッジ部分から溶融する。したがって、溶接面の中央部分の溶融状態が問題となる。すなわち、溶接面の中央部分が溶融していないと、スクイーズロールで加圧しても溶接面が接合しなかったり、製造した電縫管の強度が不足したりする。一方、溶接面の中央部分が溶融し過ぎていると、溶接面から押し出されたスケール（酸化物）が電磁力により溶接面に引き込まれ、このスケールが欠陥の要因になる。
したがって、電縫管製造ラインにおける電縫管の溶接状況を正確に監視することは極めて重要である。
【０００４】
そこで、特開平５−１２３８７４号公報には、製造中の電縫管の溶接点の真上に設置したカメラを用いて溶接点の周辺の静止画像を撮像し、撮像した静止画像をデジタル画像として取り込んで画像処理を行うことにより、溶接点の位置を求める技術が開示されている。
【０００５】
また、特開昭６２−２０３６８０号公報には、製造中の電縫管の管内にイメージファイバ（ファイバスコープ）を通し、そのイメージファイバにより得られた溶接部分の画像を画像処理して電縫管の突合せ状態を推定する技術が開示されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開平５−１２３８７４号公報に記載の技術では、製造中の電縫管の溶接点の真上から溶接点の周辺の画像を撮像しているために、例えば、電縫管の軸方向から見た突合せ状態が逆Ｖ型であり、低入熱の状態（溶接面が十分に溶融していない状態）であると、適正な状態であると判断してしまうおそれがある。したがって、溶接面の突合せ状態を含めた入熱状態（溶融状態）を把握することが極めて困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、特開昭６２−２０３６８０号公報に記載の技術では、イメージファイバにより画像を得ているために、溶接面の状態を把握するのに十分な解像度で撮像することができない。また、イメージファイバを構成する各ファイバの間（隙間）の部分の画像が得られず、全体の画像が所謂メッシュ状になってしまう。したがって、溶接面の状態を正確に把握することが極めて困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態等の電縫管の溶接状態を、オンラインで且つ従来よりも正確に監視できるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
本発明の電縫管の製造状態監視装置は、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の両端部を加熱して溶接するときに、溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、
【００１０】
具体的態様として、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、前記リレーレンズを収容する、少なくとも一部が非導電体製の収容体と、前記リレーレンズにより伝達された画像を撮像する撮像手段または、前記溶接部分を拡大して撮像できるようにするためのレンズと、前記レンズを透過した光に基づく画像を、製造ラインの上流側から撮像する撮像手段と、それら撮像手段によって得られた画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段とを有し、溶接部分の板厚方向の情報を収集及び処理することを特徴とする。そして、その要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１１】
（１）電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視装置であって、
該溶接部分の該鋼板の突合せ面から放射された光を該溶接工程の上流側から撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって得られた画像データにおいて、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向内側端部を下端中央とし、前記鋼板の板厚に相当する長さを縦方向長さとする測定エリアを設定して、該測定エリアの画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析手段と、
該解析手段により解析された結果を表示装置に表示する表示手段を有し、
前記撮像手段が、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し前記画像データに変換する撮像素子とを有し、
前記解析手段は、前記測定エリアにおける画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報から、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報を計算して、計算した１次元の輝度情報又は温度情報を用いて、該溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする電縫管の製造状態監視装置。
（２）前記解析手段が、前記測定エリアにおける前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報から、ライン毎の最大輝度又は温度を求めて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報とすることを特徴とする（１）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（３）前記撮像手段の撮影分解能が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（４）前記解析手段は、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、前記輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下である場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断手段と、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断手段とを有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（５）前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向の外側端部又は内側端部に対応する位置にある場合には、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断手段とを有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（６）前記解析手段は、前記撮像手段によって異なる時間に得られた２つの画像データにおいて、前記測定エリアを第１の測定エリアとして、該第１の測定エリアを含み、且つ少なくともその横方向の長さが該第1の測定エリアの横方向長さより長い第２の測定エリアをさらに設定して、該２つの画像データそれぞれの第２の測定エリアの画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の混入状態を解析する電縫管の製造状態監視装置であって、
該２つの画像データの差分データを生成する差分画像生成手段と、前記差分画像生成手段により生成された差分データの内の前記第２の測定エリア内のデータに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度低下又は温度低下があったか否かを判定する変化判定手段を有し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下があったと判定された場合には前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定手段により前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断する
ことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（７）前記収容体の内部に、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を反射するミラーを有し、前記ミラーによって映し出された画像を前記リレーレンズによって伝達することを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（８）前記収容体に、前記溶接部分から放射された光を前記収容体の内部に透過させる透過部材を有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（９）前記収容体の表面に、非導電体製のパイプを取り付け、該パイプの内部に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１０）前記パイプの内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする（９）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１１）前記収容体の外側に、前記収容体と平行で且つ空間を保って設置された非導電体製の第２の収容体を有し、前記収容体と該第２の収容体との間に気体又は液体を供給する供給手段を有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置。
（１２）前記第２の収容体の内部に供給された気体又は液体が、前記透過部材上に排出されることを特徴とする（１１）に記載の電縫管の製造状態監視装置。
本発明の電縫管の製造状態監視方法は、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、前期電縫管の製造状態監視装置に関し、該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、該画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有することを特徴とする。
そして、その要旨とするところは、以下のとおりである。
（１３）前記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視装置に関し、電縫管を製造するために鋼板を円筒状に形成しながら、該鋼板の両端部を加熱して溶接する際に、該溶接部分の状態をオンラインで監視する電縫管の製造状態監視方法であって、
該溶接部分から放射された光を撮像し、それを画像データに変換する撮像ステップと、
該画像データにおいて、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向内側端部を下端中央とし、前記鋼板の板厚に相当する長さを縦方向長さとする測定エリアを設定して、該測定エリアの画像データに基づいて、前記溶接部分における鋼板の板厚方向の状態を解析する解析ステップと、
前記解析した結果を表示装置に表示する表示ステップを有し、
前記撮像ステップが、前記溶接部分から放射された光に基づく画像を伝達するリレーレンズと、該リレーレンズを収容する少なくとも一部が非導電体製の収容体と、該リレーレンズにより伝達された前記画像を撮像し前記画像データに変換する撮像素子とによって行われ、
前記解析ステップは、前記測定エリアにおける画像データに基づいて、前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報を求め、求めた輝度情報又は温度情報から、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報を計算して、計算した１次元の輝度情報又は温度情報を用いて、前記溶接部分における鋼板の溶融状態及び鋼板の突合せ状態を解析することを特徴とする製造状態監視方法。
（１４）前記解析ステップが、前記測定エリアにおける前記溶接部分の鋼板の輝度情報又は温度情報から、ライン毎の最大輝度又は温度を求めて、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における１次元の輝度情報又は温度情報することを特徴とする（１３）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（１５）前記解析ステップは、前記溶接部分の鋼板の板厚方向における輝度情報又は温度情報と、
予め設定した第１及び第２の閾値とを比較し、該輝度情報又は温度情報が第１の閾値以下ある場合には、前記溶接部分が低入熱状態であるか否かを解析する第１の判断ステップと、前記輝度情報又は温度情報が第２の閾値以上である場合には、前記溶接部分が過入熱状態であると判断する第２の判断ステップとを有することを特徴とする（１３）又は（１４）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（１６）前記輝度情報又は温度情報の飽和領域が、前記鋼板の突合せ面の前記円筒状の半径方向の外側端部又は内側端部に対応する位置にある場合に、前記溶接部分の突合せ角が異常であると判断する第３の判断ステップとを有することを特徴とする（１３）〜（１５）のいずれか１項に記載の電縫管の製造状態監視方法。
（１７）前記解析ステップは、撮像した異なる時間に得られた２つの前記画像データにおいて、前記測定エリアを第１の測定エリアとして、該第１の測定エリアを含み、且つ少なくともその横方向の長さが該第1の測定エリアの横方向長さより長い第２の測定エリアをさらに設定して、該２つの画像データそれぞれの第２の測定エリアの画像データに基づく輝度情報又は温度情報を比較して、前記溶接部分における酸化物の混入状態を解析する電縫管の製造状態監視方法であって、
該２つの画像の差分データを生成する差分画像生成ステップと、該差分画像生成ステップにより生成された差分データの内の前記第２の測定エリア内のデータに基づいて、前記溶接部分に予め設定した閾値以上の輝度低下又は温度低下があったか否かを判定する変化判定ステップを有し、該変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下があったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物があると判断し、前記変化判定ステップにより、前記溶接部分に前記閾値以上の輝度低下又は温度低下がなかったと判定された場合には、前記溶接部分に酸化物がないと判断する
ことを特徴とする（１３）又は（１４）に記載の電縫管の製造状態監視方法。
【００１２】
ここで、（６）（１７）にて言う「異なる時間に得られた２つの画像」とは、時間間隔を空けて撮像された２つの画像のことであり、３０ｍｓｅｃ以内の時間間隔にて撮像された２つの画像であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、次のような効果が得られる。即ち、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分から放射された光を、高精細に撮像することができ、それを画像データに変換して解析、表示することができ、これにより高精度な解析と、画像加工やデータ加工による分かり易い表示が可能となる。これら高精度な解析結果や分かり易い表示は、結果的に、高精度、応答性のよい制御を可能とし、品質の安定や生産性の向上に寄与するだけでなく、オペレータの作業性、監視性を著しく改善する。
【００１４】
また、少なくとも一部が非導電体製の収容体の内部に入光させ、入光させた光に基づく画像をリレーレンズにより伝達して撮像手段で撮像するとき、収容体を非導電体製にすることによって、収容体が電磁ノイズによって溶損してしまうことを防止することができるだけでなく、撮像手段を電磁ノイズ源である誘導コイル或いはコンタクトチップから離れた場所に設置できるため、ノイズの影響を抑制でき、溶接部分をその側方から撮像手段の解像度に応じた解像度で撮像することができることから、溶接部分の情報を従来よりも正確に且つオンラインで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。尚、図１では、説明の都合上、電縫管製造ラインが有する構成の一部を省略している。また、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を横方向から見た図である。また、図１では、矢印の方向（図１（ａ）では手前から奥方向、図１（ｂ）では左から右方向）に帯状鋼板１が進むものとする。
【００１６】
電縫管製造ラインでは、帯状鋼板１の両端部（両側端部）が互いに対向するように、図示しない複数の成形ロールを用いて、帯状鋼板１を円筒状にする。図１では、このようにして帯状鋼板１が円筒状になった後の状態を示している。尚、以下の説明では、円筒状になった帯状鋼板１を必要に応じて円筒状帯鋼１と称する。
【００１７】
インピーダ２は、円筒状帯鋼１の内部に位置するようにしている。コンタクトチップ３ａ、３ｂに高周波電力が供給されると、インピーダ２とコンタクトチップ３ａ、３ｂとの作用により、高周波電流が円筒状帯鋼１に流れる。高周波電流は、表皮効果により円筒状帯鋼１の両端部に集中する。これにより、円筒状帯鋼１の両端部がジュール熱により加熱溶融される。尚、本実施形態では、必要に応じて、コンタクトチップ３ａ、３ｂに冷却水が供給されるものとする。また、円筒状帯鋼１を直接通電加熱するとき場合には、インピーダ２を用いずに、コンタクトチップ３ａ、３ｂの作用によって高周波電流を円筒状帯鋼１に流すことができる。このようにインピーダ２は必須の構成ではない。
【００１８】
スクイーズロール４ａ、４ｂは、円筒状帯鋼１の溶接部分５よりも後段で、円筒状帯鋼１を介して互いに対向する位置に配置される。加熱溶融された円筒状帯鋼１は、このスクイーズロール４ａ、４ｂにより加圧されることによってその両端部が接合される。加熱溶融された円筒状帯鋼１がスクイーズロール４ａ、４ｂにより加圧される際には、溶融金属の一部と共にスケール（酸化物）が、円筒状帯鋼１の衝合部（円筒状帯鋼１の両端部のうち最初に接合する部分）等から排出される。
以上のようにして形成される電縫管６の溶接部分の状態を監視するために、電縫管の製造状態監視装置（以下、必要に応じて監視装置と略称する）が設けられている。
【００１９】
図１において、監視装置は、ＣＣＤカメラ１１と、変換レンズ１２と、リレーレンズユニット１３と、エアポンプ１４と、情報処理装置１５と、表示装置１６と、制御装置１７と、電源装置１８とを有している。
図２は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１３の詳細な構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１３の全体構成を示す図であり、図２（ｂ）は、リレーレンズユニット１３の内部構成を示す図である。
【００２０】
図２（ａ）において、ＣＣＤカメラ１１は、例えばＶＧＡ以上の解像度を有する撮像装置である。変換レンズ１２は、後述するリレーレンズユニット１３から得られた画像をＣＣＤカメラ１１内の撮像面（ＣＣＤ）に結像するための光学モジュールである。本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１と変換レンズ１２とを用いることにより撮像手段が実現される。
【００２１】
また、リレーレンズユニット１３は、本体部１３ａとエアパイプ１３ｂとを有している。本体部１３ａは、その先端部から取り込まれた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を（そのままの大きさで（又は拡大して））変換レンズ１２に伝えるためのものである。一方、エアパイプ１３ｂは、本体部１３ａの表面に螺旋状に取り付けられた非導電体製の管であり、その内部にはエアポンプ１４から供給されたエアーが通風される。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａは、収容体２１と、耐熱ガラス２２と、ミラー２３と、リレーレンズ２４とを有している。
【００２３】
収容体２１は、絶縁体（非導電体）又は半導電体からなる非導電体（好ましくは１０５［Ω・ｃｍ］以上の比抵抗を有する絶縁体）を用いて形成された円筒状の管である。収容体２１の材質としては、例えば、セラミックや、樹脂や、ガラス等を用いることができる。また、収容体２１の全てを、非導電体を用いて形成する必要はなく、収容体２１が溶損しないように、少なくとも一部（好ましくは先端側（ミラー２３が取り付けられている側）の部分）を、非導電体を用いて形成していればよい。
収容体２１の先端側の側面の開口部には、耐熱ガラス２２が取り付けられている。耐熱ガラス２２としては、例えば石英ガラスを用いることができる。
【００２４】
ミラー２３は、収容体２１の内部において、その鏡面が耐熱ガラス２２と所定の角度を有して対向する位置に設けられている。更にミラー２３は、耐熱ガラス２２を介して入光する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が、収容体２１の管軸方向（リレーレンズ２４の方向）に映し出されるようにするために傾斜している。ミラー２３の材質には、可視光を高い効率で反射する誘電体多層膜が用いられることが望ましい。
【００２５】
リレーレンズ２４は、収容体２１の内部において、ミラー２３の鏡面と所定の角度を有して対向する位置に設けられ、ミラー２３に映し出された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を収容体２１の基端部に取り付けられた変換レンズ１２に伝えるためのものである。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、収容体２１の管軸方向と耐熱ガラス２２を介して入光する光の方向とに対して、夫々４５［°］の角度を有するように、ミラー２３が収容体２１の内部に取り付けられている。
【００２７】
前述したように、本体部１３ａの表面には、螺旋状にエアパイプ１３ｂが取り付けられている。したがって、エアパイプ１３ｂに、例えば常温よりも低温のエアーを通風することにより、本体部１３ａの温度上昇を抑制することができる。また、図２（ｂ）に示すように、エアパイプ１３ｂからのエアー２５が、耐熱ガラス２２上に排出されるようにすることにより、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
【００２８】
以上のように本実施形態では、収容体２１を用いることにより、収容体が実現され、耐熱ガラス２２を用いることにより、透過部材が実現される。また、エアパイプ１３ｂを用いることにより、非導電体製のパイプが実現され、エアポンプ１４を用いることにより供給手段が実現される。
【００２９】
図１の説明に戻り、情報処理装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、キーボード、マウス、各種インターフェース、及び画像入力ボード等を備える。情報処理装置１５は、以上のような構成を有するリレーレンズユニット１３、変換レンズ１２、及びＣＣＤカメラ１１を用いて得られた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を入力すると共に、エンコーダ１９から“円筒状帯鋼１の溶接部分５の位置に関する位置データ”を入力する。そして、情報処理装置１５は、入力した“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データと位置データ”に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態とスケールの状態とを解析する。
【００３０】
表示装置１６は、例えば液晶ディスプレイを備え、情報処理装置１５で行われた解析の結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態）等を表示する。
制御装置１７は、情報処理装置１５で行われた解析の結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態）に基づいて、電源装置１８や、図示しない成形ロール等の動作を制御する。
電源装置１８は、制御装置１７による制御に従って、コンタクトチップ３ａ、３ｂに電力を供給し、円筒状帯鋼１に高周波電流が流れるようにする。
【００３１】
図３は、情報処理装置１５の機能的な構成の一例を示す図である。
図３において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得する。そして、画像取得部３１は、それらのデータを互いに関連付けてＨＤＤ等の記憶媒体に記憶する。
画像取得部３１は、例えば、画像入力ボード、エンコーダ１９とのインターフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００３２】
図４は、円筒状帯鋼１の両端部（溶接部分）の様子の一例を示す図である。また、図５は、突合せ角が０［°］である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、入熱状態（溶融状態）が正常である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図５（ｂ）は、入熱状態が低入熱である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図５（ｃ）は、入熱状態が過入熱である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。
【００３３】
入熱状態（溶融状態）が正常である場合には、図５（ａ）に示すように、溶接部分５（図４の領域４１に対応する部分であり、図５（ａ）においてグレーの縦線で見える部分）における輝度が適正範囲で概ね一定になる。これに対し、入熱状態が低入熱である場合には、溶接部分５の熱が不十分になり、図５（ｂ）に示すように、溶接部分５における輝度は低く暗い画像になる。また、入熱状態が過入熱である場合には、溶接部分５の両端部でアークが発生し、図５（ｃ）に示すように、その溶接部分５の両端部の輝度が著しく高くなる（図５（ｃ）の白色の部分）。
【００３４】
図６は、突合せ角が異なる場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。具体的に図６（ａ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常（概ね０［°］）である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図６（ｂ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。図６（ｃ）は、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形である場合の“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”の一例を示す図である。尚、図６では、円筒状帯鋼１の溶接部分５の入熱状態が一定であるとする。
【００３５】
ここで、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常であるとは、図７（ａ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）が互いに概ね平行であることをいう。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形であるとは、図７（ｂ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）の外側が内側よりも開いている状態をいう。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形であるとは、図７（ｃ）に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５（両端部）の内側が外側よりも開いている状態をいう。
【００３６】
円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が正常である場合には、図６（ａ）に示すように、溶接部分５における輝度が適正範囲で概ね一定になる。これに対し、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角がＶ字形である場合には、溶接部分５の内側端部でアークが発生し、図６（ｂ）に示すように、その溶接部分５の内側端部の輝度が著しく高くなる（図６（ｂ）の白色の部分）。また、円筒状帯鋼１の両端部の突合せ角が逆Ｖ字形である場合には、溶接部分５の外側端部でアークが発生し、図６（ｃ）に示すように、その溶接部分５の外側端部の輝度が著しく高くなる（図６（ｃ）の白色の部分）。
【００３７】
図３の説明に戻り、測定エリア設定部３２は、以上のような“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が得られると、その画像に、円筒状帯鋼１の内側端部（図４の領域４２、４３に対応する部分）の形状に合わせた直線を挿入し、その直線の交点を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、検出した内側端部の位置を下端中央とする第１の測定エリアを設定する。図８は、第１の測定エリアの一例を示す図である。図８に示す例では、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせて挿入された２つの直線８１、８２の交点８３が突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出される。そして、この突合せ面（溶接部分５）の内側端部（交点８３）を下端中央とし、縦方向が円筒状帯鋼１の厚さ（板厚）に対応する長さを有し、横方向が例えば２０画素の長さを有する第１の測定エリア８４を設定する。尚、第１の測定エリア８４の横方向が、ある程度の長さを有するようにするのは、前述したように突合せ面（溶接部分５）がＶ字形になったり、逆Ｖ字形になったりする等、突合せ面（溶接部分５）が垂直にならないことがあるからである。
測定エリア設定部３２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００３８】
図３の説明に戻り、輝度抽出部３３は、測定エリア設定部３２で設定された第１の測定エリア８４において、ライン毎の最大輝度を求める（すなわち、第１の測定エリア８４の各ラインにおける最大輝度を求める）。これにより、１次元の輝度情報が得られる。そして、ライン毎の最大輝度である１次元の輝度情報をＲ（Ｒｅｄ）成分とＧ（Ｇｒｅｅｎ）成分とＢ（Ｂｌｕｅ）成分とに分離し、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の輝度分布（第１の測定エリア８４内におけるＲＧＢ各成分の１次元の輝度情報）を求める。本実施形態では、例えば、４００［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＲ成分として抽出し、５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＧ成分として抽出し、５５０［ｎｍ］以上７００［ｎｍ］未満の波長を有する成分をＢ成分として抽出するものとする。
輝度抽出部３３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００３９】
Ｒ成分判定部３４は、輝度抽出部３３により得られたＲ成分の輝度分布を参照し、Ｒ成分の輝度が予め設定した第１の閾値以下の領域が、一定領域（例えば突合せ部分（中央部分）の６０［％］）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｒ成分の輝度が第１の閾値以下の領域が、一定領域以上である場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、低入熱（冷接）状態であると判定する。尚、判定の閾値は、撮影したデータとシャルピー試験結果との相関を解析して決定する。このとき、画像全体の輝度レベルが変化しても誤判定しにくくするために、つき合わせ部両端の輝度レベルとつき合わせ内部との相対的なレベル変化（例えば両者の平均値を計算後、つき合わせ内部／つき合わせ部両端が５０％以上かどうか）を閾値とすることもできる。
【００４０】
図９は、Ｒ成分の輝度分布の一例を示す図である。図９に示す例では、グラフ（輝度分布）９１のようになると、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、低入熱（冷接）状態であると判定される。尚、図９では、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
Ｒ成分判定部３４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００４１】
Ｂ成分判定部３５は、Ｒ成分判定部３４により、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が、一定領域以上でないと判定されると、輝度抽出部３３により得られたＢ成分の輝度分布を参照し、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、一定領域（例えば突合せ部分（中央部分）の４０［％］）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が予め設定した第２の閾値以上の領域又は飽和している領域が、一定領域以上である場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、過入熱状態であると判定する。
【００４２】
図１０は、Ｂ成分の輝度分布の第１の例を示す図である。図１０に示す例では、グラフ（輝度分布）１０１のようになると、円筒状帯鋼１の溶接部分５は、過入熱状態であると判定される。尚、図９と同様に図１０でも、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
【００４３】
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、一定領域以上でないと判定した場合には、Ｂ成分判定部３５は、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみにあるか否かを判定する。ここで特定の位置とは、突合せ面（溶接部分５）の外側端部又は内側端部に対応する位置である。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみないと判定した場合、Ｂ成分判定部３５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５は正常であると判定する。
【００４４】
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみある場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５の突合せ角が異常であると判定する。また、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、突合せ面（溶接部分５）の外側端部に対応する位置にある場合には、突合せ面（溶接部分５）が逆Ｖ字形であると判定し、突合せ面（溶接部分５）の内側端部に対応する位置にある場合には、突合せ面（溶接部分５）がＶ字形であると判定する。
【００４５】
図１１は、Ｂ成分の輝度分布の第２の例を示す図である。図１１に示す例では、グラフ（輝度分布）１１１のようになると、突合せ面（溶接部分５）が逆Ｖ字形であると判定される。また、グラフ（輝度分布）１１２のようになると、突合せ面（溶接部分５）がＶ字形であると判定される。尚、図９及び図１０と同様に図１１でも、外側になるほど値が大きくなるように横軸の値をとっている。
Ｂ成分判定部３５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００４６】
図３の説明に戻り、前述した測定エリア設定部３２は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像が得られると、第１の測定エリア８４に加えて、第２の測定エリアを設定する。前述したように、第１の測定エリア８４は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の溶融状態と突合せ状態とを解析するエリアである。これに対し、第２の測定エリアは、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケール（酸化物）の混入状態を解析するエリアである。具体的に測定エリア設定部３２は、第１の測定エリア８４よりも横方向の長さが長い（例えば２００画素の長さを有する）測定エリアを第２の測定エリアとして設定する。このように、第２の測定エリアの横方向の長さを第１の測定エリア８４よりも長くするのは、スケールが円筒状帯鋼１の溶接部分５に飛び込む様子をできるだけ遠方から把握できるようにするためである。尚、横方向の長さ以外については、第１の測定エリア８４と同じ方法で第２の測定エリアは設定されるので、第２の測定エリアの設定方法の詳細な説明を省略する。図１２は、第２の測定エリアの一例を示す図である。図１２に示すように、第２の測定エリア１２１は、図８に示した第１の測定エリア８４よりも横方向の長さが長い。
【００４７】
図３の説明に戻り、差分画像生成部３６は、時間的に連続する（撮影時間が異なる）“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られると、それら２つの画像を比較するために、それら２つの画像の差分画像を生成する。ここで、差分画像を生成するための画像の撮影間隔は、予め定められた間隔であるとする。好ましくは、３０ｍｓｅｃ以内の時間間隔にて撮像された２つの画像であることが望ましい。例えば、連続して撮像された２つの画像の差分画像を生成することができる。図１３は、差分画像を生成する過程の一例を概念的に示す図である。図１３（ａ）は、第２の測定エリア１２１内にスケールが飛び込む前の画像を示し、図１３（ｂ）は、第２の測定エリア１２１内にスケールが飛び込んだときの画像を示す。そして、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す画像と図１３（ｂ）に示す画像との差分画像を示す。
差分画像生成部３６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。
【００４８】
状態判定部３７は、以上のようにして得られた差分画像に基づいて、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じたか否かを判定する。この判定の結果、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じていないと判定した場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないと判定する。一方、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じていると判定した場合には、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定する。
【００４９】
状態判定部３７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いることにより実現できる。尚、本実施形態では、時間的に連続する２つの画像の差分画像に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、連続して得られた複数の差分画像に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいると判定するようにしてもよい。
【００５０】
判定結果出力部３８は、Ｒ成分判定部３４による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であるという判定結果）、Ｂ成分判定部３５による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるという判定結果、溶接部分５がＶ字形又は逆Ｖ字形であるという判定結果、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常であるという判定結果）、及び状態判定部３７による判定結果（円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの状態の判定結果）に基づいて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を表示装置１６に表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。これにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”と、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）とをオンラインで同時に監視することができる。
【００５１】
また、判定結果出力部３８は、Ｒ成分判定部３４、Ｂ成分判定部３５、及び状態判定部３７による判定結果を示す情報を、制御装置１７に出力する。これにより、制御装置１７は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”と、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無とに応じて、電縫管製造ラインの操業を制御することができる。例えば、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態である場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力を増大させる。逆に、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態である場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力を減少させる。また、溶接部分５がＶ字形又は逆Ｖ字形である場合、制御装置１７は、溶接部分５の突合せ状態に合わせて図示しない成形ロールを制御する。更に、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだ場合、制御装置１７は、コンタクトチップ３ａ、３ｂに供給する電力や、ロール（図示しない成形ロール、スクイーズロール４ａ、４ｂ等）を制御して、スケールの発生量等を調整する。
判定結果出力部３８は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ビデオＲＡＭ、画像処理装置、表示装置１６とのインターフェース、及び制御装置１７とのインターフェース等を用いることにより実現できる。
【００５２】
次に、図１４のフローチャートを参照しながら、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”を解析する際の情報処理装置１５の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得するまで待機する。そして、これらのデータが取得されると、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２に進むと、画像取得部３１は、ステップＳ１で取得した画像データと位置データとを互いに関連付けて記憶媒体に記憶する。
【００５３】
次に、ステップＳ３において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２で記憶された画像データを読み出す。そして、測定エリア設定部３２は、読み出した画像データを使用して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像に、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせた直線８１、８２を挿入する。
【００５４】
次に、ステップＳ４において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ３で挿入した直線８１、８２の交点８３を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、この突合せ面の内側端部（交点８３）を下端中央とする第１の測定エリア８４を設定する（図８を参照）。
【００５５】
次に、ステップＳ５において、輝度抽出部３３は、ステップＳ４で設定された第１の測定エリア８４において、ライン毎の最大輝度を求める。
【００５６】
次に、ステップＳ６において、輝度抽出部３３は、ステップＳ５で求められた“ライン毎の最大輝度”をＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分に分離し、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の輝度分布を求める。
【００５７】
次に、ステップＳ７において、Ｒ成分判定部３４は、ステップＳ６で求められたＲ成分の輝度分布を参照し、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が、一定領域（例えば突合せ部分の６０［％］の領域）以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が一定領域以上である場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が低入熱（冷接）状態であることを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいて電源装置１８等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
【００５８】
一方、Ｒ成分の輝度が閾値以下の領域が一定領域以上でない場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９に進むと、Ｂ成分判定部３５は、ステップＳ６で求められたＢ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上であるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上である場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であることを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいて電源装置１８等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
【００５９】
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が一定領域以上でない場合には、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１に進むと、Ｂ成分判定部３５は、ステップＳ６で求められたＢ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみあるか否かを判定する。この判定の結果、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置にのみある場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が過入熱状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５の突合せ角が異常であることを示すデータと、突合せ面（溶接部分５）の形状（Ｖ字状又は逆Ｖ字状）を示すデータ又は突合せ角（図７の角度θ）を示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、突合せ角（図７の角度θ）を示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいてロール等の動作を制御する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
【００６０】
一方、Ｂ成分の輝度が飽和している領域が、特定の位置のみにない場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常状態であるものとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２で記憶した画像データと、円筒状帯鋼１の溶接部分５が正常状態であることを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。そして、図１４のフローチャートによる動作を終了する。
【００６１】
以上のように、図１４に示すフローチャートでは、ステップＳ３〜Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１の処理を行うことによって解析手段が実現される。また、ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３の処理を行うことによって表示手段が実現される。
【００６２】
次に、図１５のフローチャートを参照しながら、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールを解析する際の情報処理装置１５の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ２１において、画像取得部３１は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データをＣＣＤカメラ１１から取得すると共に、そのときの円筒状帯鋼１の位置に関する位置データをエンコーダ１９から取得するまで待機する。そして、これらのデータが取得されると、ステップＳ２２に進む。
【００６３】
ステップＳ２２に進むと、画像取得部３１は、ステップＳ２１で取得した画像データと位置データとを互いに関連付けて記憶媒体に記憶する。
【００６４】
次に、ステップＳ２３において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２２で記憶された画像データを読み出す。そして、測定エリア設定部３２は、読み出した画像データを用いて、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像に、円筒状帯鋼１の内側端部の形状に合わせた直線８１、８２を挿入する。
【００６５】
次に、ステップＳ２４において、測定エリア設定部３２は、ステップＳ２３で挿入した直線８１、８２の交点８３を、突合せ面（溶接部分５）の内側端部の位置として検出する。そして、測定エリア設定部３２は、この突合せ面（溶接部分５）の内側端部（交点８３）を下端中央とする第２の測定エリア１２１を設定する（図１２を参照）。
【００６６】
次に、ステップＳ２５において、差分画像生成部３６は、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られたか否かを判定する。この判定の結果、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られていない場合には、ステップＳ２１に戻る。
【００６７】
一方、時間的に連続する“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”が２つ得られた場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６に進むと、差分画像生成部３６は、それら２つの画像の差分画像を生成する。
【００６８】
次に、ステップＳ２７において、状態判定部３７は、ステップＳ２６で生成された差分画像に基づいて、第２の測定エリア１２１内に、閾値以上の輝度変化が生じたか否かを判定する。この判定の結果、第２の測定エリア１２１内に輝度変化が生じている場合には、ステップＳ２８に進む。
【００６９】
ステップＳ２８に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２６で生成した差分画像のデータと、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んだことを示すデータと、スケールの位置と大きさとを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。また、判定結果出力部３８は、スケールの位置と大きさとを示すデータを制御装置１７に出力する。制御装置１７は、このデータに基づいてロール等の動作を制御する。そして、図１５のフローチャートによる動作を終了する。
【００７０】
一方、第２の測定エリア１２１内に輝度変化が生じていない場合には、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９に進むと、判定結果出力部３８は、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないとし、その状態を表示するための表示データを生成して表示装置１６に出力する。この表示データには、ステップＳ２６で生成した差分画像のデータと、円筒状帯鋼１の溶接部分５にスケールが飛び込んでいないことを示すデータとが含まれているものとする。表示装置１６は、この表示データに基づく画像を表示する。そして、図１５のフローチャートによる動作を終了する。
以上のように、図１５に示すフローチャートでは、ステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を行うことによって解析手段が実現される。また、ステップＳ２８、２９の処理を行うことによって表示手段が実現される。
【００７１】
以上のように本実施形態では、非導電体で形成された収容体２１内に、円筒状帯鋼１の溶接部分５を側方向から観察するためのミラー２３と、ミラー２３に映し出された画像を変換レンズ１２に伝えるためのリレーレンズ２４とを設けるようにした。このように収容体２１を非導電体で構成することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５（コンタクトチップ３ａ、３ｂ）に収容体２１を近づけてもコンタクトチップ３ａ、３ｂの周囲に生じる電磁ノイズの影響を収容体２１が受けることを低減することができ、収容体２１が溶損することを防止することができる。また、コンタクトチップ３ａ、３ｂよりも溶接部分５に近い位置に収容体２１を挿入することができるので、コンタクトチップ３ａ、３ｂの冷却水の影響を可及的に受けずに、円筒状帯鋼１の溶接部分５を観察することができる。
【００７２】
そして、このような収容体２１内の先端側に設けられたミラー２３は、円筒状帯鋼１の溶接部分５が自己発光する光を、耐熱ガラス２２を介して側方向から入光し、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を、リレーレンズユニット１３内の基端側に設けられたリレーレンズ２４の方向に映し出す。リレーレンズ２４は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像を変換レンズ１２に伝え、変換レンズ１２は、その画像をＣＣＤカメラ１１の撮像面に結像させる。したがって、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその側方向からＣＣＤカメラ１１の解像度に応じた解像度で撮像することができ、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報を従来よりも正確に且つオンラインで得ることができる。つき合わせ面の板厚方向の発光部分は、約０．１［ｍｍ］と実測されており、サンプリング定理から、これを撮影するには、望ましくは０．０５［ｍｍ］のＣＣＤカメラの分解能が必要である。一方で、この部位の発光輝度が高く、結果的にＣＣＤカメラの分解能は０．２［ｍｍ］であれば、溶接状態が識別できることが実験的に確認した。
【００７３】
そして、このようにしてＣＣＤカメラ１１で撮像された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を処理することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”や、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）をオンラインで従来よりも正確に解析することができる。また、円筒状帯鋼１の溶接部分５の撮影画像から、突合せ上部のビード幅を測定することで、溶融部分５の排出状態の可否も容易に判定できる。
【００７４】
そして、解析した情報を表示することにより、電縫管の品質をオンラインで監視することができると共に、既に製造した電縫管を破壊検査しなくても、帯状鋼板の品替え時に、ロールの操業条件の設定を行うことが可能になる。
【００７５】
また、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａの表面に、螺旋状に取り付けられた金属製のエアパイプ１３ｂを取り付け、エアパイプ１３ｂに、低温のエアーを通風し、そのエアーが、耐熱ガラス２２上に排出されるようにした。したがって、リレーレンズユニット１３の本体部１３ａ（収容体２１等）の温度上昇を抑制すると共に、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
【００７６】
尚、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１で撮像された画像の輝度に関するデータを用いて処理を行うようにした場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、温度較正（温度と輝度との相関関係の設定）が予め行われているＣＣＤカメラを用いた場合には、ＣＣＤカメラから、円筒状帯鋼１の溶接部分５の温度に関するデータ（温度情報）が得られるので、その温度に関するデータを用いて処理を行うようにしてもよい。また、撮像装置は、ＣＣＤカメラに限定されず、例えばＣＭＯＳセンサを有するカメラであってもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、螺旋状に取り付けられた金属製のエアパイプ１３ｂに低温のエアー（空気）を通風するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、不活性ガス等の気体を通風するようにしてもよい。また、水等の液体をエアパイプ１３ｂに供給してもよい。また、エアパイプ１３ｂは螺旋状でなくてもよく、例えば、エアパイプからのエアーが、耐熱ガラス２２上に排出されるように取り付けられていれば、エアパイプは直線状であってもよいし、必ずしもパイプである必要もない。例えば、図２１は、パイプを用いないリレーレンズユニット１３の構造図の一例である。リレーレンズを収容する収容体２１を２重構造とし、内側の収容体２１と外側の収容体２１ｂとの間には数ミリの隙間を設け、通風ができるようになっている。ポンプに接続するエアーの挿入口と、排出口以外は、密閉しており、エアーが耐熱ガラス２２表面に効率よく噴出される。また、鋼材からの熱輻射を受けやすい先端部を集中的に冷却するために、内側の収容体２１と外側の収容体２１ｂとの間にスペーサーを装着し、エアーを先端部に導く経路を形作ることも容易にできる。
【００７８】
また、本実施形態では、円筒状帯鋼１の軸方向に対して、リレーレンズユニット１３を垂直に挿入する構成を例に挙げて説明したが、リレーレンズユニット１３を挿入する角度はこれに限定されるものではない。また、本実施形態では、ミラー２３の取り付け角度を固定するようにしたが、ミラー２３の取り付け角度を調整できるようにしてもよい。尚、ミラー２３の取り付け角度を固定する場合でも調整できるようにする場合でも、リレーレンズユニット１３を挿入する角度や、観察対象となる溶接部分５の大きさや位置等に応じてミラー２３の取り付け角度を決定することになる。
【００７９】
また、本実施形態では、Ｒ成分とＢ成分とを用いて処理を行う場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｒ成分とＢ成分とを用いた処理だけでは円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を確実に判別することができない場合には、Ｇ成分も用いて処理を行い、その処理の結果も考慮して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、コンタクトチップ３ａ、３ｂを用いて電縫管を製造する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。図１６は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。図１６に示すように、コンタクトチップ３ａ、３ｂの代わりにワークコイル（誘導コイル）１６１を用いるようにしてもよい。
【００８１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第１の実施形態で説明した構成に加え、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像することにより得られた画像データも用いて円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしている。このように本実施形態は、前述した第１の実施形態に対して、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像して処理する構成が付加されたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１６に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【００８２】
図１７は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。図１７において、ＣＣＤカメラ１７１は、その撮像面が円筒状帯鋼１の溶接部分５と正対するように、円筒状帯鋼１の溶接部分５の真上に配置されている。図１８は、ＣＣＤカメラ１７１により撮像された画像の一例を示す図である。図１８に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその真上から撮像すると、Ｖ角（図１８の角度φ、真上から見たときの円筒状帯鋼１の開き角）に関する情報を得ることができる。
【００８３】
したがって、情報処理装置１５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”に関する情報をＣＣＤカメラ１１から得るようにすると共に、Ｖ角に関する情報をＣＣＤカメラ１７１から得ることができる。尚、本実施形態の情報処理装置１５は、ＣＣＤカメラ１１、１７１において同じタイミングで撮像された画像を得るための同期回路を有し、この同期回路の動作により、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“側方向から見た画像”と“真上から見た画像”とを同時刻に取得することができるようにしている。
【００８４】
以上のように本実施形態では、円筒状帯鋼１の溶接部分５を側方向から見た画像だけでなく、真上方向から見た画像を得るようにしたので、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報をより一層正確に得ることができ、また、制御装置１７における制御の内容を決定するための指標としてＶ角を用いることもできる。
尚、本実施形態においても、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００８５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１及び第２の実施形態では、リレーレンズユニット１３の収容体２１の内部にミラー２３を設けるようにした。これに対し、本実施形態では、ミラー２３を設けずにリレーレンズユニットを構成する場合について説明する。このように本実施形態と前述した第１及び第２の実施形態とは、リレーレンズユニットの構成の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１及び第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図１７に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【００８６】
図１９は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
図１９に示すように、本実施形態では、リレーレンズユニット１９１の軸方向が、帯状鋼板１が進む方向（電縫管６の管軸方向、図の矢印の方向）と略平行になるようにし、リレーレンズユニット１９１の先端面が溶接部分５と略正対するようにしている。
【００８７】
図２０は、ＣＣＤカメラ１１、変換レンズ１２、及びリレーレンズユニット１９１の詳細な構成の一例を示す図である。
図２０（ａ）において、リレーレンズユニット１９１は、本体部１９１ａとエアパイプ９１ｂとを有している。本体部１９１ａは、その先端面から取り込まれた“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を（そのままの大きさで（又は拡大して））変換レンズ１２に伝えるためのものである。一方、エアパイプ１９１ｂは、本体部１９１ａの表面に螺旋状に取り付けられた非導電体製の管であり、その内部にはエアポンプ１４から供給されたエアーが通風される。
図２０（ｂ）に示すように、リレーレンズユニット１９１の本体部１９１ａは、収容体２０１と、耐熱ガラス２２と、リレーレンズ２４とを有している。
収容体２０１は、第１の実施形態で説明した収容体２１と同様の材料を用いて形成される。収容体２０１の先端面の開口部には、耐熱ガラス２２が取り付けられている。
【００８８】
リレーレンズ２４は、収容体２０１の内部において、収容体２０１の管軸方向に沿って設けられ、耐熱ガラス２２を透過した“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像”を収容体２０１の基端部に取り付けられた変換レンズ１２に伝える。
【００８９】
本体部１９１ａの表面には、螺旋状にエアパイプ１９１ｂが取り付けられている。したがって、エアパイプ１９１ｂに、例えば常温よりも低温のエアーを通風することにより、本体部１９１ａの温度上昇を抑制することができる。また、図１９（ｂ）に示すように、エアパイプ１９１ｂからのエアー２５が、耐熱ガラス２２上に排出されるようにすることにより、耐熱ガラス２２にスケール等が付着することを抑制することができる。
【００９０】
以上のように本実施形態では、収容体２０１を用いることにより収容体が実現され、エアパイプ１９１ｂを用いることにより非導電体製のパイプが実現される。
以上のように構成しても第１及び第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。本実施形態のようにすれば、ミラーを設ける必要がなくなるので、リレーレンズユニット１９１の構成を第１及び第２の実施形態のリレーレンズユニット１３よりも簡素化することができる。
【００９１】
尚、前述した各実施形態において、耐熱ガラス２２を用いれば、収容体２１、２０１の内部を保護したり、収容体２１、２０１の内部に異物（埃やスケール等）が混入したりすることを防止することができ好ましいが、必ずしも耐熱ガラス２２を設ける必要はない。
【００９２】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の関連発明の実施形態（第４の実施形態）を説明する。
図２２は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。図２２は、電縫管製造ライン自体は、図１に示した第１の実施形態と同様の製造ラインであるが、第１〜３の実施形態でのリレーレンズによる撮像手段に変わり、溶接部分から放射された光に基づく画像を拡大して撮像できるようにするためのレンズ（撮像レンズ１２ｂ）と、該画像を製造ラインの上流側から撮像し画像データに変換する撮像素子を有する撮像手段による形態を示している。
【００９３】
図２２において、監視装置（電縫管の製造状態監視装置）は、ＣＣＤカメラ１１と、撮像レンズ１２ｂと、情報処理装置１５と、表示装置１６と、制御装置１７と、電源装置１８とを有している。
【００９４】
図２３は、図２２に示す電縫管製造ライン（電縫管製造システム）を横方向から見た図である。
図２２及び図２３において、ＣＣＤカメラ１１は、例えばＸＧＡの解像度を有する１／３型の撮像装置であり、例えば、縦３０［ｍｍ］、横４５［ｍｍ］の矩形領域の画像を、焦点距離が５０［ｍｍ］のレンズを用いて、突合せ面からの距離０．５［ｍ］から撮影すると、０．０５［ｍｍ］程度の分解能が得られる。つき合わせ面の板厚方向の発光部分は、約０．１［ｍｍ］と実測されており、サンプリング定理から、これを撮影するには、望ましくは０．０５［ｍｍ］の分解能が必要である。一方で、この部位の発光輝度が高く、分解能０．２［ｍｍ］であれば、溶接状態が識別できることが実験的に確認した。
【００９５】
撮像レンズ１２ｂは、溶接部分５全体から放射された光を、溶接部分５の突合せ面（正面）から入光できる位置であって、溶接部分５に焦点を合わせられる位置に設けられている。すなわち、撮像レンズ１２ｂのレンズ面が溶接部分５と互いに向かい合い、且つ撮像レンズ１２ｂの焦点距離に応じた距離だけ溶接部分５から離れた位置となるように撮像レンズ１２ｂの位置が定められている。具体的に説明すると、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂの光軸方向を見たときの仰角δが、マイナス２０［°］以上２０［°］以下、好ましくはマイナス１０［°］以上１０［°］以下となるようにしている。これは、電縫溶接では、溶接部分５付近で鋼材の端部から加熱されることから、板厚中心に近づくほど、つき合わせ面が下流側にシフトする状態になっており、板厚中心も含め、突合せ面全体を撮影するのに必要な角度条件である。また、溶接部分５と撮像レンズ１２ｂのレンズ面との水平方向における距離ｘは、電磁ノイズを回避するために、０．５［ｍ］以上離して設置することが好ましい。一方で、２［ｍ］以上の距離から高倍率で撮影すると、溶接部分５の変動をカバーするだけの被写界深度が得られにくくなる問題もあることから、好ましくは０．５［ｍ］以上、２［ｍ］以下の距離から撮影する。
以上のような構成を有する撮像レンズ１２ｂを透過した光がＣＣＤカメラ１１（ＣＣＤ）に入光する。
【００９６】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１を用いることにより撮像手段が実現され、撮像レンズ１２ｂを用いることによりレンズが実現される。尚、本実施形態では、撮像レンズ１２ｂとＣＣＤカメラ１１とを別々の構成としたが、ＣＣＤカメラ１１と撮像レンズ１２ｂとが一体のものを用いてもよい。また、撮像レンズ１２ｂとして拡大レンズ（拡大専用のレンズ）を用いずに例えばズームレンズ（望遠レンズ、標準レンズ、広角レンズの機能を兼用するレンズ）を用いてもよい。
解析手段および表示手段については、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００９７】
以上のように本実施形態では、溶接部分５よりも製造ラインの上流側に、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂの光軸方向を見たときの仰角δが小さくなるように（低角度になるように）、撮像レンズ１２ｂとＣＣＤカメラ１１とを配置する。撮像レンズ１２ｂは、溶接部分５を拡大して撮像するためのレンズを有し、溶接部分５の突合せ面から放射された光を、そのレンズを介してＣＣＤカメラ１１に伝える。このとき、撮像レンズ１２ｂの焦点が溶接部分５に合うように、溶接部分５と撮像レンズ１２ｂとの間の距離（溶接部分５と撮像レンズ１２ｂとの水平方向における距離ｘと、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの仰角δ）やレンズの焦点距離（倍率）が調整される。
【００９８】
以上のように構成することにより、溶接部分５の突合せ面の画像をＣＣＤカメラ１１の解像度に応じた解像度で撮像することができる。よって、溶接部分５の情報を、従来よりも正確に且つオンラインで得ることが、特別な装置を用いることなく簡易な構成で実現することができる。
【００９９】
そして、このようにしてＣＣＤカメラ１１で撮像された“円筒状帯鋼１の溶接部分５の画像データ”を処理することにより、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”や、円筒状帯鋼１の溶接部分５におけるスケールの有無（スケールがある場合にはその位置と大きさ）をオンラインで従来よりも正確に解析することができる。また、円筒状帯鋼１の溶接部分５の撮影画像から、突合せ上部のビード幅を測定することで、溶接部分５の排出状態の可否も容易に判定できる。
【０１００】
そして、解析した情報を表示することにより、電縫管の品質をオンラインで監視することができると共に、既に製造した電縫管を破壊検査しなくても、帯状鋼板の品替え時に、ロールの操業条件の設定を行うことが可能になる。
尚、第１の実施形態と同様、本実施形態でも、ＣＣＤカメラ１１で撮像された画像の輝度に関するデータを用いて処理を行うことは、必ずしも必要はない。例えば、第１の実施形態と同様、温度に関するデータを用いて溶融温度処理を行うようにしてもよいし、また、温度較正も、情報処理装置１５で行うようにしてもよく、撮像装置は、ＣＭＯＳセンサを有するカメラであってもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５よりも上側に配置するようにしたが、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５と同じ高さ又は溶接部分５よりも下側に配置するようにしてもよい。ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５と同じ高さに配置する場合には、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの仰角δは０［°］になる。また、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂを溶接部分５よりも下側に配置する場合には、仰角δはマイナスの値となる。この場合、溶接部分５の中心部分から撮像レンズ１２ｂを見たときの俯角を用いて、ＣＣＤカメラ１１及び撮像レンズ１２ｂの位置を特定することと同じ結果となる。
【０１０２】
また、本実施形態では、Ｒ成分とＢ成分とを用いて処理を行う場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｒ成分とＢ成分とを用いた処理だけでは円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を確実に判別することができない場合には、Ｇ成分も用いて処理を行い、その処理の結果も考慮して、円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、コンタクトチップ３ａ、３ｂを用いて電縫管を製造する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。図２４は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。図２４に示すように、コンタクトチップ３ａ、３ｂの代わりにワークコイル（誘導コイル）１６１を用いるようにしてもよい。
【０１０４】
（第５の実施形態）
次に、本発明の関連発明の実施形態（第５の実施形態）について説明する。本実施形態では、前述した第４の実施形態で説明した構成に加え、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像することにより得られた画像データも用いて円筒状帯鋼１の溶接部分５の状態を解析するようにしている。このように本実施形態は、前述した第４の実施形態に対して、円筒状帯鋼１の溶接部分５を真上から撮像して処理する構成が付加されたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第４の実施形態と同一の部分については、図２２〜図２４に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図２５は、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。図２５において、ＣＣＤカメラ１７１は、その撮像面が円筒状帯鋼１の溶接部分５の真上に配置されている。図１８は、ＣＣＤカメラ１７１により撮像された画像の一例を示す図である。図１８に示すように、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその真上から撮像すると、Ｖ角（図１８の角度φ、真上から見たときの円筒状帯鋼１の開き角）に関する情報を得ることができる。
【０１０６】
したがって、情報処理装置１５は、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“入熱状態及び突合せ状態”に関する情報をＣＣＤカメラ１１から得るようにすると共に、Ｖ角に関する情報をＣＣＤカメラ１７１から得ることができる。尚、本実施形態の情報処理装置１５は、ＣＣＤカメラ１１、１７１において同じタイミングで撮像された画像を得るための同期回路を有し、この同期回路の動作により、円筒状帯鋼１の溶接部分５の“側方向から見た画像”と“真上から見た画像”とを同時刻に取得することができるようにしている。
【０１０７】
以上のように本実施形態では、円筒状帯鋼１の溶接部分５をその突合せ面から見た画像だけでなく、真上から見た画像を得るようにしたので、円筒状帯鋼１の溶接部分５の情報をより一層正確に得ることができ、また、制御装置１７における制御の内容を決定するための指標としてＶ角を用いることもできる。
尚、本実施形態においても、前述した第４の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【０１０８】
以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。上記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
【０１０９】
また、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
前述したように、本発明によれば、電縫管を製造するために円筒状に形成された鋼板の溶接部分から放射された光を、高精細に撮像することができ、それを画像データに変換して解析、表示することができる。これにより、高精度な解析と、画像加工やデータ加工による分かり易い表示が可能となる。これら高精度な解析結果や分かり易い表示は、結果的に、高精度、高応答な制御を可能とし、品質の安定や生産性の向上に寄与するだけでなく、オペレータの作業性、監視性を著しく改善するため、電縫鋼管の製造プロセスの飛躍的な発展に貢献するものと確信している。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、ＣＣＤカメラ、変換レンズ、及びリレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、情報処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の両端部（溶接部分）の様子の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示し、突合せ角が０［°］である場合の“円筒状帯鋼の溶接部分の画像”の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、突合せ角が異なる場合の“円筒状帯鋼の溶接部分の画像”の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の両端部の突合せ角を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施形態を示し、第１の測定エリアの一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態を示し、Ｒ成分の輝度分布の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態を示し、Ｂ成分の輝度分布の第１の例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態を示し、Ｂ成分の輝度分布の第２の例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態を示し、第２の測定エリアの一例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態を示し、差分画像を生成する過程の一例を概念的に示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分の“入熱状態及び突合せ状態”を解析する際の情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明の第１の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分におけるスケールを解析する際の情報処理装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態を示し、円筒状帯鋼の溶接部分の真上に配置されたＣＣＤカメラにより撮像された画像の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態を示し、ＣＣＤカメラ、変換レンズ、及びリレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
【図２１】本発明の第１の実施形態を示し、リレーレンズユニットの詳細な構成の一例を示す図である。
【図２２】本発明の関連発明の実施形態（第４の実施形態）を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示した図である。
【図２３】本発明の関連発明の実施形態（第４の実施形態）を示し、図２２に示す電縫管製造ライン（電縫管製造システム）を横方向から見た図である。
【図２４】本発明の関連発明の実施形態（第４の実施形態）を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の他の例を示した図である。
【図２５】本発明の関連発明の実施形態（第５の実施形態）を示し、電縫管製造ライン（電縫管製造システム）の構成の一例を示す図である。
【国際調査報告】
2009057830.tif 000028
2009057830.tif 000029
2009057830.tif 000030
2009057830.tif 000031
2009057830.tif 000032
2009057830.tif 000033
2009057830.tif 000034
2009057830.tif 000035