(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルミルに配設された対向する一対の孔型ロールの状態を測定する装置であって、
前記一対の孔型ロールを該一対の孔型ロールの回転軸方向に挟んでそれぞれ配置され、前記一対の孔型ロールのフランジ部間の周辺を撮像可能な視野を有する一対の撮像手段と、
管を延伸圧延中の前記一対の孔型ロールのフランジ部間の周辺を前記一対の撮像手段によって撮像した撮像画像に対して画像処理を施すことで、前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出する画像処理手段と、
を備え、
前記画像処理手段は、
前記撮像画像に対して、前記一対の孔型ロールの対向方向に相当する第１方向に微分処理を施す手順と、
前記微分処理を施した撮像画像において、前記第１方向の最大濃度を有する画素を検出し、該検出した最大濃度を有する画素の前記第１方向に直交する第２方向の分布を算出すると共に、前記第１方向の最小濃度を有する画素を検出し、該検出した最小濃度を有する画素の前記第２方向の分布を算出する手順と、
前記最大濃度を有する画素の前記第２方向の分布に基づき第１近似曲線を算出すると共に、前記最小濃度を有する画素の前記第２方向の分布に基づき第２近似曲線を算出する手順と、
前記第１近似直線と前記第２近似直線との前記第１方向についての離間距離に基づき、前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出する手順と、
を実行することを特徴とする孔型ロールの状態測定装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記算出した前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、少なくとも何れか一方側のギャップが予め定めた許容値を超えた場合、又は、前記算出した前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、何れか一方側のギャップと他方側のギャップとの差が予め定めた許容値を超えた場合、警報を発することを特徴とする請求項１に記載の孔型ロールの状態測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルミルに配設された対向する一対の孔型ロールの状態を測定する装置に関する。特に、本発明は、マンドレルミルにおける管の偏肉（管周方向の肉厚変動）を抑制する上で有用な情報である一対の孔型ロールの状態を管の延伸圧延中に精度良く測定可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンネスマン−マンドレルミル方式による継目無管の製造においては、まず素材の丸ビレットを回転炉床式加熱炉で加熱した後、穿孔圧延機でプラグと圧延ロールにより丸ビレットを穿孔圧延して中空素管を製造する。次に、中空素管にマンドレルバーを挿通し、複数の圧延スタンドを備えるマンドレルミルで素管の外面を孔型ロールで拘束して延伸圧延することにより、所定の肉厚まで減肉する。その後、マンドレルバーを抜き出し、減肉された素管を複数の圧延スタンドを備えるストレッチレデューサ等の定径圧延機で所定外径に成形圧延して製品を得る。
マンドレルミルとしては、対向する一対の孔型ロールが各圧延スタンドに配設され、隣接する圧延スタンド間で孔型ロールの圧下方向（対向方向）を９０°ずらして交互に配置した２ロール式マンドレルミルが広く用いられている。
上記のようにして製造される継目無管の寸法精度に対する要求は、近年、ますます厳格化しており、これに伴い、管の偏肉を抑制することが望まれている。
【０００３】
ここで、一対の孔型ロールは、管を延伸圧延する際に、管から押圧力を受けて圧下方向に若干開いてしまうのが一般的である。すなわち、ロールギャップ（一対の孔型ロールの溝底間距離）は、管を延伸圧延することで、延伸圧延前の設定値よりも大きくなってしまい、延伸圧延中の実際のロールギャップは不明である。また、管を繰り返し延伸圧延することにより、孔型ロールの取り付け機構にガタが生じることに起因して、ロールギャップが変化するおそれもある。このように、延伸圧延中の実際のロールギャップが設定値と異なり、なお且つ、設定値との差が不明であることが、管に偏肉が生じる一要因になっていると考えられる。
また、管を繰り返し延伸圧延することで、孔型ロールの孔型プロフィール（内面形状）が摩耗・変形することで、管からの押圧力の方向が圧下方向からズレることに起因して、図５（ｂ）に示すように、孔型ロールの回転軸が設定方向から傾くことも考えられる。また、孔型ロールの取り付け機構に機械的なガタが生じることで、孔型ロールの回転軸が傾くおそれもある。図５（ｂ）に示すように孔型ロールの回転軸が傾けば（図５（ｂ）に示す例では孔型ロールＲｂの回転軸が傾いている）、図５（ａ）に示すように一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸が互いに平行である場合とは管Ｐの圧延状況が異なるものになる。したがい、この孔型ロールの回転軸の傾きも管に偏肉が生じる一要因になっていると考えられる。
【０００４】
従来、一対の孔型ロールの実際のロールギャップは、オペレータがアルミニウム製の細棒を一対の孔型ロール間に差し込んで圧延し、圧延後の細棒の外径をマイクロメータなどの計測器具を用いて測定することで評価している。このため、測定値に個体差が生じると共に、実際に製品となる管を延伸圧延する際のロールギャップを測定しているわけではないので、測定精度が悪くなるという問題がある。また、オペレータが細棒を一対の孔型ロール間に差し込む作業には安全面の問題もある。
【０００５】
上記従来のオペレータの手作業による評価の問題点等を解決するため、特許文献１に記載の装置が提案されている。ただし、特許文献１に記載の装置は、対向する一対の孔型ロールが配設された２ロール式圧延機に適用される装置であるものの、特許文献１の図１、２を参照すればわかるように、マンドレルバーを用いておらず、ストレッチレデューサ等の定径圧延機への適用を想定した装置である。
特許文献１に記載の装置は、管を圧延中の一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップ周辺を、一対の孔型ロールの回転軸方向の片側から２次元ＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像し、撮像画像に対して画像処理を施すことで、一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出する装置である（特許文献１の請求項１、図１等）。
【０００６】
特許文献１に記載の装置によれば、一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップ、ひいては、予め設定されたフランジ部間のギャップとロールギャップ（一対の孔型ロールの溝底間距離）との関係等を用いて、ロールギャップを算出可能である。このため、算出したロールギャップに基づき、一対の孔型ロールの位置を調整すれば、比較的安定した仕上がり外径の管を得ることができると考えられる（特許文献１の段落００１８等）。
【０００７】
しかしながら、仮に特許文献１に記載の装置をマンドレルミルに適用することを考えたとしても、特許文献１に記載の装置では、孔型ロールの回転軸の傾きを評価することができない。
前述のように、孔型ロールの回転軸の傾きは、マンドレルミルにおいて管に偏肉が生じる一要因になっていると考えられるため、管の偏肉を抑制する上では、孔型ロールの回転軸の傾きをも評価可能な装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２０８９４２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、上記のような従来技術の課題を解決するべくなされたものであり、マンドレルミルにおける管の偏肉を抑制する上で有用な情報である一対の孔型ロールの状態を管の延伸圧延中に精度良く測定可能な装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、マンドレルミルに配設された対向する一対の孔型ロールの状態を測定する装置であって、前記一対の孔型ロールを該一対の孔型ロールの回転軸方向に挟んでそれぞれ配置され、前記一対の孔型ロールのフランジ部間の周辺を撮像可能な視野を有する一対の撮像手段と、管を延伸圧延中の前記一対の孔型ロールのフランジ部間の周辺を前記一対の撮像手段によって撮像した撮像画像に対して画像処理を施すことで、前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出する画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、前記撮像画像に対して、前記一対の孔型ロールの対向方向に相当する第１方向に微分処理を施す手順と、前記微分処理を施した撮像画像において、前記第１方向の最大濃度を有する画素を検出し、該検出した最大濃度を有する画素の前記第１方向に直交する第２方向の分布を算出すると共に、前記第１方向の最小濃度を有する画素を検出し、該検出した最小濃度を有する画素の前記第２方向の分布を算出する手順と、前記最大濃度を有する画素の前記第２方向の分布に基づき第１近似曲線を算出すると共に、前記最小濃度を有する画素の前記第２方向の分布に基づき第２近似曲線を算出する手順と、前記第１近似直線と前記第２近似直線との前記第１方向についての離間距離に基づき、前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出する手順と、を実行することを特徴とする孔型ロールの状態測定装置を提供する。
【００１１】
本発明に係る孔型ロールの状態測定装置は、一対の孔型ロールを該一対の孔型ロールの回転軸方向に挟んでそれぞれ配置された一対の撮像手段を備える。そして、各撮像手段は、一対の孔型ロールのフランジ部間の周辺を撮像可能な視野を有するため、一方の撮像手段によって撮像した撮像画像には、一対の孔型ロールの回転軸方向の一方側のフランジ部間の周辺が写り、他方の撮像手段によって撮像した撮像画像には、他方側のフランジ部間の周辺が写ることになる。いずれの撮像画像も管を延伸圧延中に撮像したものであり、マンドレルミルにおける延伸圧延は熱間圧延である。このため、フランジ部間には高温の管が存在し、管に相当する画素領域は明るく、フランジ部に相当する画素領域は暗く写ることになる。
したがい、本発明に係る孔型ロールの状態測定装置が備える画像処理手段により、いずれの撮像画像に対しても画像処理を施すことで、明暗の境界部分であるフランジ部のエッジを検出し、ひいてはフランジ部間のギャップを精度良く算出することが可能である。そして、孔型ロールの孔型形状等に基づき、フランジ部間のギャップとロールギャップとの関係を予め設定しておけば、算出したフランジ部間のギャップと前記関係とに基づき、ロールギャップを評価することも可能である。
【００１２】
ここで、通常は、一対の孔型ロールの回転軸は互いに平行である。しかしながら、一対の孔型ロールのうち、一方の孔型ロールの回転軸に対して他方の孔型ロールの回転軸が傾いていれば、一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップは、互いに異なる値となる。そして、一方の孔型ロールの回転軸に対する他方の孔型ロールの回転軸の傾き角が大きくなればなるほど、両側のフランジ部間のギャップの差も大きくなる。
本発明に係る孔型ロールの状態測定装置は、一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出可能であるため、算出した両側のギャップの差によって、一方の孔型ロールの回転軸に対する他方の孔型ロールの回転軸の傾きを評価可能である。
【００１３】
撮像画像における一対の孔型ロールの対向方向に相当する第１方向の濃度分布は、一方の孔型ロールのフランジ部に相当する画素領域で暗く、管に相当する画素領域で明るく、他方の孔型ロールのフランジ部に相当する画素領域で暗くなる。
本発明に係る孔型ロールの状態測定装置によれば、撮像画像に対して第１方向に微分処理を施すことにより、管に相当する画素領域と一対の孔型ロールのフランジ部に相当する画素領域との境界部（画素の明暗が変化する部分）において、微分強度（微分処理を施した後の画素の濃度）が大きくなるか又は小さくなる。したがい、第１方向の最大濃度を有する画素を検出し、該検出した最大濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向の分布を算出し、この分布に基づき第１近似曲線を算出すれば、この第１近似曲線は、一対の孔型ロールのうち、何れか一方の孔型ロールのフランジ部のエッジに相当する曲線となる。同様に、第１方向の最小濃度を有する画素を検出し、該検出した最小濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向の分布を算出し、この分布に基づき第２近似曲線を算出すれば、この第２近似曲線は、他方の孔型ロールのフランジ部のエッジに相当する曲線となる。したがい、第１近似直線と第２近似直線との第１方向についての離間距離に基づき、一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップを算出することが可能である。
【００１４】
以上のように、本発明に係る孔型ロールの状態測定装置によれば、マンドレルミルにおける管の偏肉を抑制する上で有用な情報である一対の孔型ロールの状態、具体的には、フランジ部間のギャップや、回転軸の傾きを評価可能である。
【００１６】
好ましくは、前記画像処理手段は、前記算出した前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、少なくとも何れか一方側のギャップが予め定めた許容値を超えた場合、又は、前記算出した前記一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における前記一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、何れか一方側のギャップと他方側のギャップとの差が予め定めた許容値を超えた場合、警報を発する。
【００１７】
上記の好ましい構成によれば、一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、少なくとも何れか一方側のギャップが予め定めた許容値を超えた場合に警報が発せられる。これにより、オペレータは、管を延伸圧延中の実際のロールギャップに異常が生じ、管に偏肉が生じる可能性があることを早期に検知することが可能である。そして、管の偏肉を抑制するべく、必要に応じて、一対の孔型ロールの位置を調整する等の対策を迅速に施すことが可能である。
また、上記の好ましい構成によれば、一対の孔型ロールの回転軸方向の両側における一対の孔型ロールのフランジ部間のギャップのうち、何れか一方側のギャップと他方側のギャップとの差が予め定めた許容値を超えた場合にも警報が発せられる。これにより、オペレータは、管を延伸圧延中の孔型ロールの回転軸が傾き、管に偏肉が生じる可能性があることを早期に検知することが可能である。そして、管の偏肉を抑制するべく、必要に応じて、一対の孔型ロールの傾きを調整する等の対策を迅速に施すことが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、本発明は、マンドレルミルにおける管の偏肉を抑制する上で有用な情報である一対の孔型ロールの状態を管の延伸圧延中に精度良く測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る孔型ロールの状態測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す一対の撮像手段によって撮像した撮像画の一例を示す。
【図３】図３は、図１に示す画像処理手段が実行する画像処理の概要を説明する説明図である。
【図４】図４は、図１に示す状態測定装置によって第１フランジギャップを測定した一例を示す図である。
【図５】図５は、孔型ロールの回転軸の傾きを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る孔型ロールの状態測定装置（以下、適宜、単に「状態測定装置」と称する）の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は管の軸方向から見た正面図を、図１（ｂ）は管の側面から見た側面図を示す。なお、図１（ｂ）では画像処理手段の図示を省略している。
図１に示すように、本実施形態に係る状態測定装置１００は、マンドレルミルに配設された対向する一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの状態を測定する装置であって、一対の撮像手段１ａ、１ｂと、画像処理手段２とを備えている。図１では、一つの圧延スタンドに配設された孔型ロールＲａ、Ｒｂの状態のみを測定する例を示しているが、マンドレルミルを構成する全ての圧延スタンドに配設された孔型ロールＲａ、Ｒｂの状態を測定する場合には、圧延スタンドの数に応じた対の撮像手段１ａ、１ｂが配置されることになる。また、マンドレルミルを構成する圧延スタンドのうち特定の圧延スタンドに配設された孔型ロールＲａ、Ｒｂの状態を測定する場合には、測定対象とする圧延スタンドの数に応じた対の撮像手段１ａ、１ｂが配置されることになる。
【００２１】
一対の撮像手段１ａ、１ｂとしては、例えば、２次元ＣＣＤカメラが好適に用いられる。
一対の撮像手段１ａ、１ｂは、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂを一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸方向（図１に示すＺ方向）に挟んでそれぞれ配置されている。図１に示す例では、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂが上下方向に対向して配設されているため、孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸方向は水平方向であり、一対の撮像手段１ａ、１ｂは、水平方向に一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂを挟んでそれぞれ配置されている。仮に、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂが水平方向に対向して配設されている場合には、一対の撮像手段１ａ、１ｂは、上下方向に一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂを挟んでそれぞれ配置されることになる。また、仮に、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂが上下方向に対して４５°を成す方向に対向して配設されている場合には、一対の撮像手段１ａ、１ｂは、上下方向に対して逆向きの４５°を成す方向に一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂを挟んでそれぞれ配置されることになる。
【００２２】
一対の撮像手段１ａ、１ｂは、マンドレルミルの圧延スタンドに設けられたハウジングＨの外部に、或いは、内部に、適宜の取り付け治具（図示せず）を用いて取り付ければよい。図１に示す例では、一対の撮像手段１ａ、１ｂの双方がハウジングＨの外部に取り付けられた例を示しているが、いずれか一方の撮像手段をハウジングＨの内部に取り付けたり、双方の撮像手段１ａ、１ｂをハウジングＨの内部に取り付けることも考えられる。いずれにせよ、圧延スタンド及びその周辺設備の状況に応じて、適切な取り付け位置を選択すればよい。
【００２３】
撮像手段１ａは、一対の孔型ロールＲａ、ＲｂのＺ方向一方側のフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間の周辺を撮像可能な視野（図１（ａ）に破線で示す視野）を有するように、その配置位置や結像光学系が調整されている。同様に、撮像手段１ｂは、一対の孔型ロールＲａ、ＲｂのＺ方向他方側のフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間の周辺を撮像可能な視野を有するように、その配置位置や結像光学系が調整されている。
【００２４】
一対の撮像手段１ａ、１ｂは、管Ｐを一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂで延伸圧延中に、それぞれフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間の周辺及びフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間の周辺を撮像するため、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂに供給する冷却水が視野内に入って撮像画像に悪影響を及ぼすことが考えられる。このため、一対の撮像手段１ａ、１ｂで撮像するタイミングでは冷却水の供給を一時的に停止するか、或いは、特許文献１に記載の構成と同様に、フランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間の周辺及びフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間の周辺に圧縮空気を噴射するエアパージ機構を設けることが好ましい。
【００２５】
図２は、撮像手段１ａによって撮像した撮像画像の一例を示す。図２に示す例は、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂへの冷却水の供給を一時的に停止して撮像した撮像画像である。マンドレルミルにおける延伸圧延は熱間圧延であるため、フランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間には高温の管Ｐが存在し、管Ｐに相当する画素領域は明るく、フランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂに相当する画素領域は暗く写ることになる。撮像手段１ｂによって撮像した撮像画像も同様である。
【００２６】
画像処理手段２は、一対の撮像手段１ａ、１ｂに接続され、例えば、後述する画像処理を実行するためのプログラムがインストールされたプロセスコンピュータやパーソナルコンピュータから構成されている。
画像処理手段２は、一対の撮像手段１ａ、１ｂによって撮像した撮像画像に対して画像処理を施すことで、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸方向（Ｚ方向）の両側における一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間のギャップ及びフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間のギャップを算出する。以下、適宜、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間のギャップを「第１フランジギャップ」と称し、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間のギャップを「第２フランジギャップ」と称する。
【００２７】
以下、本実施形態の画像処理手段２が実行する画像処理の内容について具体的に説明する。
図３は、本実施形態の画像処理手段２が実行する画像処理の概要を説明する説明図である。本実施形態の画像処理手段２は、まず図３（ａ）に示すような撮像画像に対して、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの対向方向（Ｙ方向）に相当する第１方向に微分処理を施す。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、処理時間を早める観点より、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップを算出する上で必要となる特定の処理領域についてのみ微分処理を施している。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、撮像画像全体に対して微分処理を施すことも可能である。
図３（ｂ）に示すように、撮像画像における第１方向（Ｙ方向）の濃度分布は、一方の孔型ロールＲａのフランジ部に相当する画素領域で暗く、管Ｐに相当する画素領域で明るく、他方の孔型ロールＲｂのフランジ部に相当する画素領域で暗くなる。したがい、撮像画像に対して第１方向に微分処理を施すことにより、管Ｐに相当する画素領域と一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部に相当する画素領域との境界部（画素の明暗が変化する部分）において、微分強度（微分処理を施した後の画素の濃度）が大きくなるか又は小さくなる。
【００２８】
次に、画像処理手段２は、図３（ｃ）に示すように、微分処理を施した撮像画像において、第１方向の最大濃度を有する画素を検出し、該検出した最大濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向（Ｘ方向、管Ｐの軸方向に相当）の分布を算出する。仮に、図３（ａ）の上側（孔型ロールＲａ側）から下側（孔型ロールＲｂ側）に向けて微分処理を施すのであれば、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲａのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最大濃度を有することになると考えられる。これとは逆に、図３（ａ）の下側から上側に向けて微分処理を施すのであれば、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲｂのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最大濃度を有することになると考えられる。
同様にして、画像処理手段２は、図３（ｃ）に示すように、微分処理を施した撮像画像において、第１方向の最小濃度を有する画素を検出し、該検出した最小濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向（Ｘ方向）の分布を算出する。仮に、図３（ａ）の上側（孔型ロールＲａ側）から下側（孔型ロールＲｂ側）に向けて微分処理を施すのであれば、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲｂのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最小濃度を有することになると考えられる。これとは逆に、図３（ａ）の下側から上側に向けて微分処理を施すのであれば、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲａのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最大濃度を有することになると考えられる。
図３（ｃ）に示す例では、図３（ａ）の上側から下側に向けて微分処理を施している。このため、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲａのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最大濃度を有し、管Ｐに相当する画素領域と孔型ロールＲｂのフランジ部に相当する画素領域との境界部に存在する画素が最小濃度を有することになると考えられる。
【００２９】
しかしながら、図３（ｃ）に示すように、撮像画像における管Ｐに相当する画素領域に、冷却水の残りや、酸化スケール、水蒸気などが写って、ノイズとなる場合がある。このノイズは管Ｐに相当する画素領域に比べて暗くなるため、微分処理を施した場合に、誤って最大濃度又は最小濃度を有する画素として検出されるおそれがある。このため、本実施形態の画像処理手段２は、好ましい構成として、検出した最大濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向の分布、及び、検出した最小濃度を有する画素の第１方向に直交する第２方向の分布のうち、所定のしきい値以下の面積や長さを有するものをノイズであるとして除去する処理を行っている。具体的には、各分布にラベリング処理等を施して得られる各画素群の面積や長さを算出して、所定のしきい値以下の面積や長さを有する画素群を除去する処理を行っている。
【００３０】
次に、画像処理手段２は、図３（ｄ）に示すように、最大濃度を有する画素の第２方向の分布（ノイズ除去後の分布）に基づき第１近似曲線Ｌ１を算出する。また、最小濃度を有する画素の第２方向の分布に基づき第２近似曲線Ｌ２を算出する。第１近似直線Ｌ１及び第２近似直線Ｌ２の算出方法としては、これに限られるものではないが、例えば、各分布に最小二乗法等を用いて２次曲線を当てはめる方法が考えられる。本実施形態では、第１近似直線Ｌ１は孔型ロールＲａのフランジ部のエッジに相当する曲線となり、第２近似直線Ｌ２は孔型ロールＲｂのフランジ部のエッジに相当する曲線となる。
【００３１】
最後に、画像処理手段２は、図３（ｄ）に示すように、第１近似直線Ｌ１と第２近似直線Ｌ２との第１方向についての離間距離Ｇに基づき、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部間のギャップ（第１フランジギャップ、第２フランジギャップ）を算出する。具体的には、本実施形態では、第１近似直線Ｌ１の下部頂点のＹ座標と、第２近似直線Ｌ２の上部頂点のＹ座標とを検出し、両者の差である離間距離Ｇを画素単位で算出し、この差に撮像画像の分解能（１画素当たりの長さ）を乗算することで、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップを算出している。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る状態測定装置１００によって第１フランジギャップを測定した一例を示すグラフである。具体的には、図４は、第１フランジギャップの設定値と測定値とを比較したグラフである。図４中のＮｏ１は、マンドレルミル出側での外径１１０ｍｍ、肉厚４ｍｍ、長さ３０８００ｍｍの鋼管についてのデータであり、Ｎｏ２は、マンドレルミル出側での外径１１０ｍｍ、肉厚７．２５ｍｍ、長さ２９１９０ｍｍの鋼管についてのデータである。Ｎｏ２のデータは複数本について測定したため、図４には測定値を範囲で表わしている。
図４に示すように、第１フランジギャップの測定値は、設定値よりも大きくなった。ただし、図４に示す第１フランジギャップの測定値と設定値との差と、圧延荷重との関係は、過去の実績から算出したミル剛性曲線にほぼ近い関係となっていることがわかった。ミル剛性曲線は、押し開き量（管Ｐを延伸圧延する際に、管Ｐから押圧力を受けて、延伸圧延前の設定値よりも圧下方向に第１フランジギャップが大きくなる量）を横軸にし、圧延荷重を縦軸にした場合に、押し開き量と圧延荷重との関係を示す曲線である。すなわち、図４に示す各データ（第１フランジギャップの測定値と設定値との差）を横軸にプロットし、各データを取得したときの圧延荷重を縦軸にプロットすると、プロットした点は、過去の実績から算出したミル剛性曲線上の位置又はミル剛性曲線にほぼ近い位置にプロットされることがわかった。このため、本実施形態に係る状態測定装置１００によれば、管Ｐの延伸圧延中に第１フランジギャップを比較的精度良く測定可能であることがわかった。第２フランジギャップについても同様である。
【００３３】
以上に説明したように、本実施形態に係る状態測定装置１００によれば、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップを精度良く算出することが可能である。そして、孔型ロールの孔型形状等に基づき、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップとロールギャップ（一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの溝底間距離）との関係を画像処理手段２に予め設定しておけば、算出した第１フランジギャップ及び第２フランジギャップと前記関係とに基づき、ロールギャップを評価することも可能である。
また、本実施形態に係る状態測定装置１００によれば、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸方向（Ｚ方向）の両側における一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂのフランジ部Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ間のギャップ及びフランジ部Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ間のギャップ、すなわち、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップを算出可能であるため、算出した第１フランジギャップと第２フランジギャップとの差によって、一方の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸に対する他方の孔型ロールＲｂ、Ｒａの回転軸の傾きを評価可能である。
以上のように、本実施形態に係る状態測定装置１００によれば、マンドレルミルにおける管Ｐの偏肉を抑制する上で有用な情報である一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの状態、具体的には、フランジ部間のギャップや、回転軸の傾きを評価可能である。
【００３４】
なお、画像処理手段２は、算出した第１フランジギャップ及び第２フランジギャップのうち、少なくとも何れか一方側のギャップが予め定めた許容値を超えた場合（例えば、少なくとも一方側のギャップの測定値と設定値との差が、ミル剛性曲線で定まる押し開き量以上になった場合）、又は、算出した第１フランジギャップと第２フランジギャップとの差が予め定めた許容値を超えた場合、警報を発するように構成することが好ましい。警報の種類としては何ら限定されるものではないが、例えば、音による警報や、画像処理手段２が具備するモニタ画面上に文字で警報を発することが考えられる。
【００３５】
上記の好ましい構成によれば、第１フランジギャップ及び第２フランジギャップのうち、少なくとも何れか一方側のギャップが予め定めた許容値を超えた場合に警報が発せられる。これにより、オペレータは、管Ｐを延伸圧延中の実際のロールギャップに異常が生じ、管Ｐに偏肉が生じる可能性があることを早期に検知することが可能である。そして、管Ｐの偏肉を抑制するべく、必要に応じて、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの位置を調整する等の対策を迅速に施すことが可能である。ロールギャップに異常が生じる原因としては、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの取り付け機構のガタ、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸に設けられるベアリングの破損、穿孔圧延機の不良によってマンドレルミル入側の素管の外径が設定値よりも大きくなっている場合などが考えられる。いずれにせよ、画像処理手段２が発する警報により、オペレータは、管Ｐの偏肉を抑制するための対策が必要であることを早期に検知し、歩留まり悪化を抑制可能である。
【００３６】
また、上記の好ましい構成によれば、第１フランジギャップと第２フランジギャップとの差が予め定めた許容値を超えた場合にも警報が発せられる。これにより、オペレータは、管Ｐを延伸圧延中の孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸が傾き、管Ｐに偏肉が生じる可能性があることを早期に検知することが可能である。そして、管Ｐの偏肉を抑制するべく、必要に応じて、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの傾きを調整する等の対策を迅速に施すことが可能である。孔型ロールＲａ、Ｒｂの回転軸の傾きに異常が生じる原因としては、一対の孔型ロールＲａ、Ｒｂの取り付け機構のガタの他、孔型ロールＲａ、Ｒｂの孔型プロフィール（内面形状）が摩耗・変形することで、管Ｐからの押圧力の方向が圧下方向からズレることが考えられる。いずれにせよ、画像処理手段２が発する警報により、オペレータは、管Ｐの偏肉を抑制するための対策が必要であることを早期に検知し、歩留まり悪化を抑制可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ、１ｂ・・・撮像手段
２・・・画像処理手段
１００・・・孔型ロールの状態測定装置
Ｐ・・・管
Ｒａ、Ｒｂ・・・孔型ロール
Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ・・・フランジ部
【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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