(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定材である熱間押出製管法に用いられたダイスを保持し、該ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルと、前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラと、前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構とを備えた内径測定装置を用いてダイスの内径を測定する方法であって、
前記テーブルに保持した前記ダイスのベアリング部の一部が前記カメラの視野内に収まるように前記送り機構を動作させて前記カメラを移動する移動工程と、
前記移動工程の後で前記テーブルを揺動して３〜５°ごとに前記カメラで画像を撮像する撮像工程と、
前記３〜５°ごとにおいて、前記撮像工程で撮像した画像を解析することにより前記ダイスのベアリング部の位置を検出し、該検出した位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出工程と、
得られた角度データおよび半径データで構成される点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出工程とを含み、
前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、前記点群データのうちで前記ダイスのベアリング部の設計寸法を基準とする所定の範囲を超える半径データを置き換える置換処理を行い、該置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出し、
前記置換処理では、前記半径データが前記所定の範囲内であるか確認するステップ、前記半径データが前記所定の範囲内である場合に前記半径データの値を記憶するステップ、および、前記半径データが前記所定の範囲を超える場合に記憶されている値に置き換えるステップを、前記点群データの各半径データに対して順に行うことを特徴とするダイス内径測定方法。
【請求項２】
前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、補正処理および前記置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出し、
前記補正処理で前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正することを特徴とする請求項１に記載のダイス内径測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の製造に用いられるダイスのベアリング部の内径を測定する装置およびそれを用いた測定方法に関する。さらに詳しくは、熱間押出製管法に用いるダイスのベアリング部の内径を短時間に高精度で測定できる測定装置およびそれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユジーン・セジュルネ法に代表される熱間押出製管法は、ダイスとマンドレルとで形成される隙間から材料である中空ビレットを押出して成形することにより継目無管を製造する方法である。熱間押出製管法は、中空ビレットに比較的高加工度を加えることができ、製管性に優れることから、高合金等の難加工材を素材とする継目無鋼管の製造で多用されている。
【０００３】
このような熱間押出製管法に用いられるダイスは、一般的に、材料の入側から出側に向かってアプローチ部、ベアリング部および逃げ部の順で設けられる。アプローチ部は、中空ビレットをベアリング部に案内するために出側に近づくに伴い内径が小さくなり、ベアリング部は内径が一定である。押出成形された継目無管の外径は、主にダイスのベアリング部の内径により決定される。このため、ダイスのベアリング部の内径は、熱間で押出成形した継目無管が常温に冷却される過程で収縮する量を考慮しつつ継目無管に要求される外径に応じて適宜設計される。
【０００４】
このようなダイスを用いて熱間押出製管法により継目無管を製造する場合、ダイスの原単位を抑える観点から、ダイスを繰り返し使用（再利用）する。しかし、ダイスを押出成形に再利用すると、徐々にダイスが摩耗してベアリング部の内径が大きくなる場合や、使用中に潤滑不良や押出速度の急激な上昇が発生して突発的にベアリング部の内径が大きくなる場合がある。ダイスのベアリング部の内径が大きくなると、押出成形した継目無管は、その外径が増大して不良品となる。
【０００５】
この管外径が増大する製造時の不良を抑制するため、押出成形の前にダイスのベアリング部の内径を測定して、ベアリング部の内径の変化を確認する必要がある。通常、ベアリング部の内径は、ノギスを用いて測定されるが、ノギスを用いた測定は、作業者の手作業になることから、時間を要するとともに作業者等によって結果がばらつく。
【０００６】
部品の形状測定に関して、フェルールの穴径および同芯度を自動的に測定する方法が、特許文献１に開示されている。この穴径測定方法は、ベルトを用いてフェルールをＶ字ブロックに押さえ付けことにより、フェルールを回転可能に保持する。このフェルールの穴全体をＣＣＤカメラにより１画面で取り込み、射影処理を行うことにより、仮想穴中心位置を求めるとともに穴の外周を等分割して複数の測定点を設定し、その測定点毎に外周境界点を求め円の式に近似することにより穴の半径を測定する。
【０００７】
ここで、特許文献１に提案される穴径測定方法が対象とするフェルールは穴径が１２６μｍ程度であるのに対し、本願の対象である熱間押出製管法に用いるダイスは、ベアリング部の内径が３３．７〜２８０．０ｍｍの範囲である。このため、ダイスのベアリング部を１画面で取り込むと分解能が低下するので、特許文献１で提案される穴径測定方法を、そのままダイスのベアリング部の内径測定に適用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１２８８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述のような状況に鑑みてなされたものであり、熱間押出製管法に用いるダイスのベアリング部の内径を短時間に高精度で測定できるダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は、次の通りである。なお、下記（１）〜（４）のダイス内径測定装置、並びに、下記（５）および（６）のダイス内径測定方法は、本発明の参考例である：
（１）ダイス内径測定装置は次の構成を備える。
ａ）被測定材であるダイスを保持し、そのダイスの周方向に揺動可能であるテーブル
ｂ）前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラ
ｃ）前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構
ｄ）前記テーブルの揺動および前記送り機構を制御する制御手段
ｅ）前記カメラで撮像された前記ダイスの画像を解析し、前記ダイスのベアリング部の位置を検出する画像解析手段
ｆ）前記画像解析手段により検出した前記ダイスのベアリング部の位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出手段
ｇ）前記テーブルを揺動させて所定の角度ごとに前記カメラで画像が撮像された際に前記テーブルを揺動させた角度のデータ、並びに、前記所定の角度ごとに撮像された画像に基いて前記画像解析手段および前記半径算出手段を用いて求められた半径のデータで構成される点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出手段
【００１１】
（２）上記（１）に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する角度データおよび半径データを補正する補正手段を備え、前記ｇ）の内径算出手段が、前記補正手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。
【００１２】
（３）上記（１）に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備え、前記ｇ）の内径算出手段が、前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。
【００１３】
（４）上記（１）に記載のダイスの内径測定装置が、さらに、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正する補正手段と、前記点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備え、前記ｇ）の内径算出手段が、前記補正手段および前記置換手段により処理された点群データから前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。
【００１４】
（５）さらに、ダイス内径測定方法が次の構成を含む。
ｈ）被測定材であるダイスを保持し、該ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルと、前記テーブルに保持される前記ダイスをその端面側から撮像するカメラと、前記カメラを前記テーブルに保持される前記ダイスの径方向に移動させる送り機構とを備えた内径測定装置を用いる。
ｉ）前記テーブルに保持した前記ダイスのベアリング部の一部が前記カメラの視野内に収まるように前記送り機構を動作させて前記カメラを移動する移動工程
ｊ）前記移動工程の後で前記テーブルを揺動して３〜５°ごとに前記カメラで画像を撮像する撮像工程
ｋ）前記３〜５°ごとにおいて、前記撮像工程で撮像した画像を解析することにより前記ダイスのベアリング部の位置を検出し、該検出した位置および前記送り機構における前記カメラの位置から前記ダイスのベアリング部の半径を算出する半径算出工程
ｌ）得られた角度データおよび半径データで構成される点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する内径算出工程
【００１５】
（６）上記（５）に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データの角度データおよび半径データを補正する補正処理を行い、該補正処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。
【００１６】
（７）上記（５）に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、前記点群データのうちで前記ダイスのベアリング部の設計寸法を基準とする所定の範囲を超える半径データを置き換える置換処理を行い、該置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する。
前記置換処理では、前記半径データが前記所定の範囲内であるか確認するステップ、前記半径データが前記所定の範囲内である場合に前記半径データの値を記憶するステップ、および、前記半径データが前記所定の範囲を超える場合に記憶されている値に置き換えるステップを、前記点群データの各半径データに対して順に行う。
【００１７】
（８）上記（７）に記載のダイスの内径測定方法が、前記点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出する際、補正処理および前記置換処理された点群データに基づき前記ダイスのベアリング部の内径を算出し、前記補正処理で前記点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて前記点群データを構成する半径データを補正する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルとともにダイスの径方向にカメラを移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して高精度で画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる
（２）制御手段、画像解析手段および算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のダイス内径測定装置の構成例を説明する模式図である。
【図２】本発明のダイス内径測定方法を用いたダイスの再利用方法を示す図であり、同図（ａ）は測定開始時の装置状態、同図（ｂ）は撮像時の装置状態、同図（ｃ）はダイスの撮像箇所、同図（ｄ）は撮像した画像を２値化した画像、同図（ｅ）はテーブル揺動中心からカメラ中心までの距離ｄ１と、カメラ中心からベアリング部までの距離ｄ２との関係をそれぞれ示す図である。
【図３】テーブルの揺動角度と算出されるダイスのベアリング部の半径との関係を示す図である。
【図４】補正処理の手順を説明する図であり、同図（ａ）は中心位置を算出する手順を、同図（ｂ）は算出した中心位置を用いて補正する手順をそれぞれ示す。
【図５】本発明の置換処理を説明する図であり、同図（ａ）は複数の半径データが連続して所定の範囲を超える場合、同図（ｂ）は１点のみの半径データが所定の範囲を超える場合をそれぞれ示す。
【図６】実施例の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明のダイス内径測定装置の構成例を説明する模式図である。同図には、ダイス内径測定装置１０と、被測定材であるダイス５０とを示す。同図に示すダイス内径測定装置１０は、ダイス５０を保持するテーブル２０と、ヘッド３０と、図示しない制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段とを備える。
【００２２】
同図に示すダイス内径測定装置１０では、ヘッド３０に、カメラ３１と、発光する照明３２と、ハーフミラー３３とが装着される。このように構成されたヘッド３０では、照明からの光をハーフミラーで反射することによりダイス５０およびテーブル２０に照射するとともに、ダイス５０およびテーブル２０が反射した光はハーフミラーを介してカメラ３１により検知される。このようにしてカメラ３１は、ダイス５０を端面側から撮像する。
【００２３】
また、同図に示すダイス内径測定装置１０では、ヘッド３０がダイス５０の径方向（同図の実線矢印参照）に案内するガイド（図示なし）に装着され、このガイドはヘッド３０を移動させる送り機構（図示なし）を備える。このようなガイドおよび送り機構により、ヘッド３０に装着されたカメラ３１が、テーブル２０に保持されたダイスの径方向に移動可能となる。
【００２４】
ダイス５０を保持するテーブル２０は、保持されるダイス５０の周方向（同図の破線で示す矢印参照）に揺動可能であり、テーブル２０が揺動するのに伴って保持されたダイス５０も周方向に揺動する。
【００２５】
このため、送り機構によりカメラ３１を径方向に移動させてダイス５０のベアリング部の一部をカメラ３１の視野内に収めた状態でテーブル２０を揺動させれば、ダイスのベアリング部の全周を複数の画像に分けて撮像できる。これにより、分解能を確保して画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる。
【００２６】
また、本発明のダイス内径測定装置は、画像解析手段を備えることから、カメラ３１で撮像した画像を解析することによってダイス５０のベアリング部の位置を検出できる。この画像解析手段で検出したダイス５０のベアリング部の位置および送り機構におけるカメラ３１の位置から、半径算出手段により、ダイス５０のベアリング部の半径を算出できる。本発明のダイス内径測定装置は、前述の通り、テーブル２０でダイス５０を周方向に揺動可能に保持することから、テーブル２０を所定の角度ごとに揺動させればダイスのベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出できる。そして、テーブル２０の揺動およびカメラ３１の移動を制御する制御手段を備えるので、ダイス５０のベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出する処理を省力化できる。
【００２７】
このようにテーブル２０を所定の角度ごとに揺動させることによりダイスのベアリング部を全周にわたって撮像して半径を算出すれば、その角度データおよび半径データで構成される点群データを得ることができる。この点群データは、ダイスのベアリング部の形状を示す。
【００２８】
本発明のダイス内径測定装置は、得られた角度データおよび半径データで構成される点群データからベアリング部の内径を算出する内径算出手段を備えることから、ベアリング部の内径を測定することができる。
【００２９】
このように本発明のダイス内径測定装置は、ダイス５０の周方向に揺動可能であるテーブルとともにカメラ３１をダイス５０の径方向に移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して画像を撮像でき、その結果、ダイスのベアリング部の内径を高精度で測定できる。また、制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
【００３０】
本発明のダイス内径測定装置は、さらに、角度データおよび半径データで構成される点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データを構成する角度データおよび半径データを補正する補正手段（図示なし）を備えるのが好ましい。これにより、ダイスをテーブルに保持する際にテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置を合わせる芯出し作業を簡略化でき、テーブルの揺動中心とダイスの中心とに位置ずれが発生している場合でも高精度にダイスのベアリング部の内径を測定することができる。このため、内径測定処理前に行うる芯出し作業に要する時間を抑制し、効率よくベアリング部の内径を測定できる。
【００３１】
ここで、押出成形でダイスを使用すると、潤滑材として使用される潤滑ガラスや中空ビレットの表面に形成されたスケールがダイスの表面に付着して残存する場合がある。また、ダイスと材料との接触や手入れによりダイス表面に疵が形成され、この疵は削られた凹部と、削られた部分が塊となって表面に付着した凸部とからなる。このような疵の凸部は、いわゆる「かえり」である。このようにダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていると、算出される半径が変動し、測定されるダイスのベアリング部の内径も変動する。
【００３２】
しかし、ダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていても、そのダイスを用いて押出成形された継目無管の外径にほとんど影響を与えることがない。このため、ダイスの表面に潤滑ガラスやスケールが付着したり、かえりが生じたりしていても、その影響を除いたベアリング部の内径を測定することが重要となる。
【００３３】
この潤滑ガラスやスケール、かえりによる問題に対応するため、本発明のダイス内径測定装置は、さらに、角度データおよび半径データで構成される点群データのうちで所定の範囲を超えた半径データを置き換える置換手段を備えるのが好ましい。これにより、潤滑ガラスやスケール、かえりにより測定されたダイスのベアリング部の半径が局所的に変動している場合にその値が置き換えられることから、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてダイスのベアリング部の内径を測定することができる。
【００３４】
本発明のダイスの内径測定装置は、内径算出手段が、補正手段および置換手段により処理された点群データからダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。これにより、事前の芯出し作業を簡略化できるとともに、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてベアリング部の内径を高精度に測定することができる。
【００３５】
以上のような本発明のダイス内径測定装置を用いる本発明のダイス内径測定方法について、熱間押出製管法に用いられたダイスの再利用方法に言及しながら説明する。
【００３６】
図２は、本発明のダイス内径測定方法を用いたダイスの再利用方法を示す図であり、同図（ａ）は測定開始時の装置状態、同図（ｂ）は撮像時の装置状態、同図（ｃ）はダイスの撮像箇所、同図（ｄ）は撮像した画像を２値化した画像、同図（ｅ）はテーブル揺動中心からカメラ中心までの距離ｄ１と、カメラ中心からベアリング部までの距離ｄ２との関係をそれぞれ示す図である。同図により説明する再利用方法（測定手順）では、前記図１に示すダイス内径測定装置を用いる。
【００３７】
本発明のダイス内径測定方法を用いたダイスの再利用方法では、同図（ａ）に示すように、被測定材であるダイスを周方向に揺動可能にしてテーブルに保持する。ダイスとして、熱間押出製管法に用いられたダイスを水冷し、その後、ブラシや圧縮空気の噴射で表面を手入れすることにより、表面に付着した潤滑ガラスやスケールの大部分を除去したものを用いることができる。
【００３８】
続いて、送り機構を動作させてヘッド３０に装着されたカメラ３１をダイス５０の径方向に移動させ、同図（ｂ）に示すように、ダイスのベアリング部の一部をカメラ３１の視野内に収める。この状態で、カメラ３１により画像を撮像する。
【００３９】
カメラ３１により画像を撮像した後、テーブル２０を揺動し、ベアリング部の別の部分についてカメラ３１により画像を撮像する。このようにテーブル２０の揺動と、カメラ３１による画像の撮像を繰り返し、所定の角度ごとにベアリング部の全周にわたって画像を撮像する。同図（ｃ）は、被測定材であるダイス５０を示す上面図であり、同図（ｃ）に示すように、撮像箇所５１がベアリング部の全周に分布するようにカメラで撮像を行う。
【００４０】
撮像した画像を画像解析手段により解析し、ダイスのベアリング部の位置を検出する。同図（ｄ）は、撮像した画像を輝度を基準に２値化した画像４０を示し、ダイス５０とテーブル２０とで照明から照射された光の反射が異なることから、ダイスは黒色、テーブルは白色となる。このため、黒色の部分と白色の部分との境界がダイスのベアリング部の位置となり、この位置を画像解析手段により検出する。具体的には、事前にカメラの中心位置３１ａを定め、このカメラの中心３１ａと検出したダイスのベアリング部の位置との距離ｄ２を画素数に基づいて測定（算出）すればよい。
【００４１】
この画像解析手段により検出したダイス５０のベアリング部の位置および送り機構におけるカメラ３１の位置からダイス５０のベアリング部の半径を算出する。具体的には、テーブルの揺動中心２０ａからカメラの中心３１ａまでの距離ｄ１に、カメラ３１の中心３１ａから検出したダイス５０のベアリング部の位置までの距離ｄ２を加えることにより、画像を撮像したテーブル２０の揺動角度におけるダイス５０のベアリング部の半径を算出できる。
【００４２】
このように画像を解析して半径を算出する処理を所定の角度ごとに撮像した複数の画像について行うことにより、角度データおよび半径データで構成される点群データを得ることができる。同図（ｅ）は、テーブルの揺動中心からカメラの中心までの距離ｄ１と、カメラの中心からダイスのベアリング部までの距離ｄ２と、これらから算出されるダイスのベアリング部の半径（ｄ１＋ｄ２）との関係を示す模式図である。同図（ｅ）は、横軸をテーブルの揺動角度、縦軸を距離とするグラフである。同図（ｅ）に示すように、テーブルの揺動中心２０ａからカメラの中心３１ａまでの距離は一定となり、カメラの中心３１ａから検出したダイス５０のベアリング部の位置までの距離が変動する。
【００４３】
このような角度データおよび半径データで構成される点群データに基づいてダイスのベアリング部の内径を算出する。内径の算出は、例えば、点群データの半径の平均値を算出し、その平均値を直径に換算することにより算出できる。
【００４４】
測定されたベアリング部の内径が許容範囲内であるかを評価する。ベアリング部の内径が許容範囲の下限を超えて小さい場合、ダイスに切削等の除去加工を施すことによりベアリング部の内径を調整して許容範囲内とする。一方、ベアリング部の内径が許容範囲の上限を超えて大きい場合、ダイスのベアリング部に肉盛溶接を施すことによりベアリング部の内径を調整して許容範囲内とする。ベアリング部の内径が許容範囲内である場合、除去加工や肉盛熔接を施すことなく、ダイスを熱間押出製管法に再び使用する。ここで、ベアリング部の内径の許容範囲は、製造される継目無管に要求される寸法範囲やダイスのベアリング部の設計寸法に基づいて適宜設定することができる。
【００４５】
本発明のダイス内径測定方法は、ダイス５０の周方向に揺動可能であるテーブルとともにカメラ３１をダイス５０の径方向に移動させる送り機構を用いてダイス５０のベアリング部の一部をカメラ３１で撮像することから、分解能を確保して画像を撮像でき、その結果、ダイス５０のベアリング部の内径を高精度で測定できる。また、ダイス内径測定装置１０が備える制制御手段、画像解析手段、半径算出手段および内径算出手段を用いれば、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
【００４６】
本発明のダイス内径測定方法は、カメラ３１で画像を撮像する際に撮像箇所がテーブル２０の揺動中心に対して対称（点対称）となるように所定の角度を定め、点群データに基づいてダイスのベアリング部の内径を算出する際にある角度について算出された半径に、揺動中心に対して対称となる角度における半径を加えて直径を算出し、算出される直径の平均値をダイスのベアリング部の内径とするのが好ましい。ここで、撮像箇所がテーブル２０の揺動中心に対して対称（点対称）となるように所定の角度を定めるとは、所定の角度（°）をθ1、θ2、・・・、θiとした場合、｜θj−θ2j｜＝１８０°を満たすことを意味する。ただし、ｉは偶数であり、ｊは１〜ｉ／２の整数である。また、ある角度をθj（°）とした場合に揺動中心に対して対称となる角度とは（θj＋１８０°）を意味する。
【００４７】
本発明のダイス内径測定方法は、ダイス５０を保持するテーブル２０が揺動することから、保持されるダイス５０の中心とテーブル２０の揺動中心とにずれがあると、下記図３に示すように算出される半径に誤差が生じる。
【００４８】
図３は、テーブルの揺動角度と算出されるダイスのベアリング部の半径との関係を示す図である。同図に示すように、保持されるダイスの中心とテーブルの揺動中心とが一致して位置ずれがないと、通常、算出される半径はほぼ一定となる。このような半径がほぼ一定であるダイスであっても、保持されるダイスの中心とテーブルの揺動中心とにずれが生じていると、角度によって半径が変動して増減する。
【００４９】
このような半径の変動によってベアリング部の内径の測定結果に誤差が生じるのを防止するには、ダイスの中心とテーブルの揺動中心とを一致させる芯出し作業が事前に必要となる。しかし、継目無管の製造ラインにおいて、ダイスを再利用する際に行うダイスの内径測定では、生産性を確保するため、ダイスの内径測定を短い時間で行うことが要求され、芯出し作業を簡略化してそれに要する時間を削減することが必須となる。
【００５０】
このため、本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データの半径を補正する補正処理を行い、該補正処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。これにより、ダイスの中心とテーブルの揺動中心とにずれが生じることによる誤差を抑制でき、事前に行う芯出し作業を簡略化できる。
【００５１】
カメラで画像を撮像する際に撮像箇所がテーブル２０の揺動中心に対して対称（点対称）となるように所定の角度を定める場合、例えば、以下の手順により点群データから中心位置を算出し、該中心位置を用いて点群データの半径を補正する補正処理を行うことができる。
【００５２】
図４は、補正処理の手順を説明する図であり、同図（ａ）は中心位置を算出する手順を、同図（ｂ）は算出した中心位置を用いて補正する手順をそれぞれ示す。同図（ａ）には点群データにより描かれる曲線６０と、テーブルの揺動中心２０ａとを示す。曲線６０は、ダイスのベアリング部の位置を検出して得られた点群データであることから、同図（ａ）に示すように円状となる。
【００５３】
このような点群データのｉ番目の点をｐiとし、その半径をｒi、揺動角度をθiとする。また、点群データの中で半径が最大である点をｐmaxとし、その点の半径をｒmax、揺動角度をθmaxとするとともに、半径が最小である点をｐminとし、その点の半径をｒmin、揺動角度をθminとする。この場合、曲線６０の中心位置Ｃとテーブルの揺動中心との距離である偏心量ｗは下記（１）式で算出された値、テーブルの揺動中心に対する曲線６０の中心位置Ｃの角度はθmaxによってそれぞれ近似することができる。
ｗ＝（ｒmax−ｒmin）／２    ・・・（１）
【００５４】
ここで、テーブルの揺動中心を原点（０，０）とするｘｙ座標を設定すると、点ｐiの座標は（ｒiｃｏｓθi，ｒiｓｉｎθi）となり、同様に、曲線６０の中心位置Ｃの座標（ｘc，ｙc）は、上述の偏心量ｗおよびその角度θmaxを用いて下記（２）式および（３）式により算出できる。
ｘc＝ｗ×ｃｏｓθmax    ・・・（２）
ｙc＝ｗ×ｓｉｎθmax    ・・・（３）
【００５５】
このように点群データから算出された中心位置を原点として角度および半径を求めることにより補正を行う。同図（ｂ）は算出された中心位置Ｃと、点群データにより描かれる曲線６０とを示す。同図（ｂ）に示すようにテーブル揺動中心を原点とするｘｙ座標を設定し、そのｘｙ座標における点ｐiの座標を（ｘi，ｙi）とすると、算出した中心位置Ｃを原点とするｘ’ｙ’座標における点ｐiの座標、すなわち、補正後の点ｐiの座標は（（ｘi−ｘc），（ｙi−ｙc））となる。したがって、補正後の半径ｒi’および中心位置Ｃに対する角度θi’は、下記（４）式および（５）式で算出できる。
ｒi’＝（（ｘi−ｘc）2＋（ｙi−ｙc）2）1/2    ・・・（４）
θi’＝ｔａｎ-1（（ｙi−ｙc）／（ｘi−ｘc））    ・・・（５）
【００５６】
本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、点群データのうちで所定の範囲を超える半径データを置き換える置換処理を行い、該置換処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。前述の潤滑ガラスやスケール、かえりによる問題に対応するためであり、この置換処理について下記図５を参照しながら説明する。
【００５７】
図５は、本発明の置換処理を説明する図であり、同図（ａ）は複数の半径データが連続して所定の範囲を超える場合、同図（ｂ）は１点のみの半径データが所定の範囲を超える場合をそれぞれ示す。同図には、テーブル２０の揺動中心に対する角度と算出された半径との関係を示す。潤滑ガラスやスケールが付着すると、同図（ａ）に示すように複数の半径データが連続して変動する傾向がある。置換処理では、所定の範囲を超える半径データを、別の点であって所定の範囲内である半径に置き換える。また、かえりが生じると、同図（ｂ）に示すように１点のみの半径データが変動する傾向がある。置換処理では、所定の範囲を超える半径データを、別の点であって所定の範囲内である半径データに置き換える。
【００５８】
置換処理における「所定の範囲」は、ダイスを用いて押出成形される継目無管で要求される寸法許容範囲に基づいて適宜設定すればよい。具体的には、ダイスのベアリング部の設計寸法（半径）を基準として、±０．０５ｍｍを「所定の範囲」とすることができる。また、所定の範囲を超える場合、例えば、所定の範囲内であった直近の半径データに置き換ればよい。具体的には半径データが所定の範囲であるか確認し、範囲内であった場合にその値を記憶し、範囲を超えた場合に記憶されている値に置き換える。この処理をｉ個の点群データの半径ｒ1からｒiまで順に行えばよい。
【００５９】
本発明のダイス内径測定方法は、点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出する際、前述の補正処理および置換処理された点群データに基づきダイスのベアリング部の内径を算出するのが好ましい。点群データに補正処理とともに置換処理を行うことにより、事前の芯出し作業を簡略化できるとともに、潤滑ガラスやスケール、かえりによる影響を除いてベアリング部の内径を高精度に測定することができる。
【００６０】
所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、テーブルを揺動した後、揺動を停止して静止した状態で撮像する方式と、テーブルの揺動を停止させることなく、揺動している状態で撮像する方式とが考えられる。しかし、揺動を停止して静止した状態で撮像する方式では、テーブルの揺動と停止とを繰り返すことから、測定に要する時間が増加する。このため、本発明のダイス内径測定方法は、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、テーブルの揺動を停止させることなく、揺動している状態で撮像するのが好ましい。これにより、測定に要する時間を短くすることができる。
【００６１】
本発明のダイス内径測定方法は、処理方式として、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式（以下、単に「前者の方式」ともいう）と、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式（以下、単に「後者の方式」ともいう）とが考えられる。どちらの方式も、理論上の測定に要する時間は同じとなる。しかし、複数のダイスについて測定を行う場合、後者の方式では、撮像と解析・算出とが分離していることから、例えば、一つのダイスについて画像を撮像した後、そのダイスについて一旦保存された画像を解析して算出しつつ、別のダイスについて画像を撮像する処理を行うことができる。
【００６２】
このため、本発明のダイス内径測定方法は、後者の方式を採用するのが好ましく、具体的には、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する工程が完了した後、画像を解析して半径を算出する工程を開始するのが好ましい。
【００６３】
本発明のダイス内径測定方法は、テーブルを揺動して所定の角度ごとにカメラで画像を撮像する際、画像を撮像する間隔を小さくして連続的に撮像してもよく、一定の等角度間隔で撮像してもよい。しかし、撮像する間隔を小さ過ぎると測定処理や画像解析に要する時間が問題となる一方で、撮像する間隔が大きくなり過ぎると測定精度が低下する懸念がある。本発明のダイス内径測定方法は、高精度を確保しつつ処理に要する時間を短くするため、テーブルを揺動してカメラで画像を撮像する角度間隔を１〜５°とするのが好ましく、３〜５°とするのがより好ましい。
【実施例】
【００６４】
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法による効果を検証するため、熱間押出製管法に用いられるダイスのベアリング部の内径を測定する試験を行った。
【００６５】
［試験方法］
本発明例１では、前記図１に示すダイス内径測定装置を用い、前記図２で説明した手順によりベアリング部の内径が５０ｍｍである校正用ダイスのベアリング部の内径を測定した。この際、カメラによる撮像は、２°ごとに１８０箇所で行い、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式を採用した。
【００６６】
本発明例２では、カメラによる撮像を４°ごとに９０箇所で行い、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式を採用した。また、算出された半径および角度で構成される点群データに置換処理を行った後、前記図４を用いて説明した手順で補正処理を行った。置換処理では、半径が５０±０．０５ｍｍの範囲であるか確認し、範囲内であった場合にその値を記憶し、範囲を超えた場合に記憶されている値に置き換える処理を点ｐ1〜ｐ90について順に行った。これら以外の測定条件は、本発明例１と同じとした。
【００６７】
本発明例３では、ベアリング部の内径が５０ｍｍであって、熱間押出製管法に用いられて摩耗が生じているダイスについて、ベアリング部の内径を測定した。これ以外の条件は、本発明例２と同じとした。
【００６８】
本試験では、内径測定を１０回繰り返して行った。本発明例１〜３ともに、ダイスの外径に応じたダイスプレートをテーブル上に固定し、そのダイスプレートが上部に備えている３つのストッパでダイスの外周を締め付けることにより、テーブルでダイスを保持した。また、カメラとしてＣＣＤカメラを用い、分解能が０．０１ｍｍ、すなわち、撮影された画像における１画素が実長さで０．０１ｍｍとなるように調整した。
【００６９】
［試験結果］
図６は、実施例の試験結果を示す図である。同図より、本発明例１では、補正処理および置換処理を行うことなく内径を測定し、測定結果が±３０μｍを超えてばらついた。また、カメラによる撮像を２°ごとに１８０箇所で行い、カメラによる画像を撮像する都度、その画像を解析して半径を算出する方式を採用したので、１回の測定に要する時間は２５秒となった。
【００７０】
一方、本発明例２では、補正処理および置換処理を行い、測定結果がいずれも±３０μｍの範囲内となり良好であった。また、本発明例２では、カメラによる撮像を４°ごとに９０箇所で行い、本発明例１と比べて撮像箇所を半減させたが、その影響による測定精度の低下は確認できなかった。また、本発明例２では、カメラによる撮像を４°ごとに９０箇所で行うとともに、カメラによる複数の画像の撮像を完了した後で一旦保存された画像を解析して半径を算出する方式を採用したので、１回の測定に要する時間も１０秒となり良好であった。
【００７１】
ここで、本発明例１で測定結果がばらついたのは、局所的な寸法変動のない校正用ダイスが被測定材であることから、ダイスをテーブルに保持する際にテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置がずれたことが原因である。このため、ダイスをテーブルで保持する際にマイクロメータ等を用いてテーブルの揺動中心とダイスの中心との位置ずれを確認する芯出し作業を行えば、測定結果をいずれも±３０μｍにできる。
【００７２】
本発明例３では、熱間押出製管法に用いられて摩耗が生じているダイスについてベアリング部の内径を測定し、測定結果がいずれも±３０μｍの範囲内となり良好であった。
【００７３】
これらから、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法により、ダイスのベアリング部の内径を高精度で測定できるとともに、測定時間を短くできることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）ダイスの周方向に揺動可能であるテーブルとともにダイスの径方向にカメラを移動させる送り機構を備えることから、分解能を確保して高精度で画像を撮像できるとともに、様々な内径に対応することが可能となる
（２）制御手段、画像解析手段および算出手段を備えるので、測定を省力化することができ、測定に要する時間を短くすることができる。
【００７５】
したがって、本発明のダイス内径測定装置およびそれを用いた測定方法を、熱間押出製管法による継目無管の製造で行われるダイスの再利用に適用すれば、ダイスの管理精度を高めることができるとともに、処理時間を短くすることができる。このため、継目無管の品質向上や使用するダイス数を低減することによる工具コストの削減に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０：内径測定装置、  ２０：テーブル、  ２０ａ：テーブルの揺動中心、
３０：ヘッド、  ３１：カメラ、  ３１ａ：カメラの中心、  ３２：照明、
３３：ハーフミラー、  ４０：２値化した画像、  ５０：ダイス（被測定材）、
５０ａ：ダイスの中心、  ５１：撮像箇所、  ６０：点群データによる曲線、
ｄ１：テーブルの揺動中心からカメラの中心までの距離、
ｄ２：カメラの中心からダイスのベアリング部までの距離
【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５】
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【図６】
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