(57)【要約】  ガスケットを挟んで複数のボルトおよびナットで締結されたフランジ間を計測するフランジ間計測装置であって、細光の照射で、フランジ間の隙間を挟んでフランジ上に細光像を生じさせる光照射部（２０）と、細光像を含む画像を取得する撮像部（１６）と、画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出してフランジ間の隙間または隙間段差を計測する計測部（２４）とを備える。これにより、フランジの周面に対する計測位置の位置決めおよびフランジ間計測の容易化とともに計測精度が高められる。
2019189293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスケットを挟んで複数のボルトおよびナットで締結されたフランジ間を計測するフランジ間計測装置であって、
細光の照射で、前記フランジ間の隙間を挟んでフランジ上に細光像を生じさせる光照射部と、
前記細光像を含む画像を取得する撮像部と、
前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する計測部と、
を備えることを特徴とするフランジ間計測装置。
【請求項２】
前記光照射部は、前記ボルトの位置またはボルト締付け位置に関係付けた計測位置に前記細光像を生じさせることを特徴とする請求項１に記載のフランジ間計測装置。
【請求項３】
さらに、フランジ、前記ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する情報提示部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフランジ間計測装置。
【請求項４】
フランジ間の隙間に位置決めガイド部を挿入してフランジの計測位置に位置決めされる筐体部を備え
前記位置決めガイド部は、
前記計測位置を挟んで前記フランジの周面に当てられる当接部と、
前記当接部の一部に形成され、前記隙間に挿入されるガイド突部と、
を備え、前記当接部および前記ガイド突部により、前記計測位置に前記筐体部が位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のフランジ間計測装置。
【請求項５】
前記筐体部はグリップ部とともに撮像スイッチを備え、前記グリップ部の把持とともに撮像スイッチが操作可能であることを特徴とする請求項１に記載のフランジ間計測装置。
【請求項６】
さらに、計測データを送出する通信部を備え、この通信部と有線または無線により接続される情報端末に前記計測データを提供することを特徴とする請求項１に記載のフランジ間計測装置。
【請求項７】
コンピュータで実現するためのプログラムであって、
筐体部から細光を照射し、フランジ間の隙間を挟んで該フランジ上に細光像を生じさせる機能と、
前記細光像を含む画像を取得する機能と、
前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する機能と、
を前記コンピュータで実現するためのプログラム。
【請求項８】
さらに、前記フランジ、ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する機能を前記コンピュータで実現するための請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
ガスケットを挟んで複数のボルトおよびナットで締結されたフランジ間を計測するフランジ間計測方法であって、
前記フランジ間の計測位置に筐体部を位置決めする工程と、
光照射部の細光の照射により、前記フランジ間の隙間を挟んでフランジ上に細光像を生じさせる工程と、
撮像部により前記細光像を含む画像を取得する工程と、
計測部により前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する工程と、
を含むことを特徴とするフランジ間計測方法。
【請求項１０】
さらに、前記フランジ、ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載のフランジ間計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスケットを挟んでボルトおよびナットにより締結されるフランジ間の隙間または隙間段差の計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
管路やポンプなどの管路間は、管路の端部に形成されたフランジにガスケットを挟み込み、フランジの周縁に取り付けられた複数のボルトおよびナットを用いて締結される。
このような管路などの締結では、フランジ間にあるガスケットを均等に締付けることでフランジを並行に維持しながら固定させる必要がある。このため、フランジ間の隙間の計測および管理は不可欠である。
斯かる部材間隙間の計測では、部材間に跨がるゲージベースを備え、目盛軸によって支持された楔型のゲージ部材を部材間の隙間に挿入し、ゲージ部材の挿入量をダイヤルの回転に変換し、部材間の隙間を計測する治具が知られている（たとえば、特許文献１）。
このような機械的な計測に対し、スリット光の照射像を撮像素子で撮像することにより、隙間や段差を計測することが知られている（たとえば、特許文献２、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５９７５５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５０２０号公報
【特許文献３】特開２０１５−４５５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フランジを利用した管路などの締結では、ガスケットを挟み込む各フランジの中心軸を一致させ、ボルトの締付け軸力を均等に与え、フランジ間の並行度を維持することが不可欠である。各フランジの中心軸が不一致であれば、各フランジの周面がずれることで隙間や段差を生じる。複数のボルト間で軸力に相違があると、フランジやガスケットの剛性などに起因する弾性相互作用の影響で、フランジ間の隙間が変化を生じる。このようなフランジ間の隙間の変化は、いわゆる片締めが発生している状態である。これらの現象は、施工者の技能レベルや不注意に依存し、何れも放置すればフランジ間のシール精度を低下させるという課題がある。
しかしながら、楔型のゲージ部材を挿入する部材間の隙間計測（特許文献１）では、測定対象であるフランジに対応するゲージ部材を用意しなければならず、むしろ、隙間ゲージを用いた隙間計測より劣ることになる。
管路間などの締結に用いられるフランジは円形タイプが多用されており、斯かる円周面上で隙間や隙間段差を計測するには位置決めが非常に厄介であり、位置決め精度が計測精度に顕著な影響を及ぼすという課題がある。
このようなフランジ間のシール施工では、ひとつのフランジに多数のボルト締付けを実施しなければならず、しかも複数回に亘って実施する必要がある。そのためフランジ間の隙間計測に要する時間は短時間であることが望ましいし、複数回の計測作業に手間取れば、施工時間が長くなるという課題がある。施工者が隙間計測を怠れば、シール精度を低下させる原因にもなるという課題がある。【０００５】
斯かる要求や課題について、特許文献１〜３にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。【０００６】
そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、フランジの周面に対する計測位置の位置決めおよびフランジ間計測の容易化とともに計測精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のフランジ間計測装置の一側面によれば、ガスケットを挟んで複数のボルトおよびナットで締結されたフランジ間を計測するフランジ間計測装置であって、細光の照射で、前記フランジ間の隙間を挟んでフランジ上に細光像を生じさせる光照射部と、前記細光像を含む画像を取得する撮像部と、前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する計測部とを備える。
このフランジ間計測装置において、前記光照射部は、前記ボルトの位置またはボルト締付け位置に関係付けた計測位置に前記細光像を生じさせてよい。
このフランジ間計測装置において、さらに、フランジ、前記ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する情報提示部を備えてよい。
このフランジ間計測装置において、フランジ間の隙間に位置決めガイド部を挿入してフランジの計測位置に位置決めされる筐体部を備え、前記位置決めガイド部は、前記計測位置を挟んで前記フランジの周面に当てられる当接部と、前記当接部の一部に形成され、前記隙間に挿入されるガイド突部とを備え、前記当接部および前記ガイド突部により、前記計測位置に前記筐体部が位置決めされてよい。
このフランジ間計測装置において、前記筐体部はグリップ部とともに撮像スイッチを備え、前記グリップ部の把持とともに撮像スイッチが操作可能であればよい。
このフランジ間計測装置において、さらに、計測データを送出する通信部を備え、この通信部と有線または無線により接続される情報端末に前記計測データを提供してよい。【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のプログラムの一側面によれば、コンピュータで実現するためのプログラムであって、筐体部から細光を照射し、フランジ間の隙間を挟んで該フランジ上に細光像を生じさせる機能と、前記細光像を含む画像を取得する機能と、前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する機能とを前記コンピュータで実現する。
このプログラムにおいて、さらに、前記フランジ、ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する機能を前記コンピュータで実現してよい。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のフランジ間計測方法の一側面によれば、ガスケットを挟んで複数のボルトおよびナットで締結されたフランジ間を計測するフランジ間計測方法であって、前記フランジ間の計測位置に筐体部を位置決めする工程と、光照射部の細光の照射により、前記フランジ間の隙間を挟んでフランジ上に細光像を生じさせる工程と、撮像部により前記細光像を含む画像を取得する工程と、計測部により前記画像から細光像データおよびフランジエッジデータを抽出して前記フランジ間の隙間または隙間段差を計測する工程とを含む。
このフランジ間計測方法において、さらに、前記フランジ、ボルトの位置またはボルト締付け位置の識別情報に関係付けて前記隙間または隙間段差の計測結果を提示する工程を含んでよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) フランジ間の隙間の計測位置に対して計測装置の筐体部を容易且つ精度よく位置決めでき、隙間または隙間段差を容易に且つ迅速に計測できる。
(2) フランジのボルト締めのシール作業に対し、計測作業に手間取ることなく隙間または隙間段差の計測を高精度に行うことができる。
(3) シール作業の信頼性を向上させることができる。【００１１】
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係るフランジ間計測装置の構成例を示す図である。
【図２】Ａは隙間の計測処理の一例を示す図、Ｂは隙間段差の計測処理の一例を示す図である。
【図３】フランジ間計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係るフランジ間計測装置の構成例を示す図である。
【図５】フランジ間計測装置を示す斜視図である。
【図６】フランジ間計測装置の内部構成例を示す部分断面図である。
【図７】フランジ間計測装置の計測操作の一例を示す図である。
【図８】計測位置に対する光の照射状態例を示す図である。
【図９】制御部の構成例を示す図である。
【図１０】フランジ間計測結果の一例を示す図である。
【図１１】フランジ間計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態に係るフランジ間計測システムの構成例を示す図である。
【図１３】計測結果の表示例を示す図である。
【図１４】フランジ間計測処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔第１の実施の形態〕
＜フランジ間計測装置２＞
図１は、第１の実施の形態に係るフランジ間計測装置の構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
このフランジ間計測装置２は、たとえば複数の管路同士や、配管と弁、配管とポンプなどを連結するシール施工部４の締付け状態の管理に用いられる計測手段の一例である。
シール施工部４は、たとえば図１のＡに示すように、締付対象であるフランジ６−１、６−２間にガスケット８が挟み込まれ、フランジ６−１、６−２の平面部分に設定された締付け箇所でボルト１０およびナット１２により締付けられている。すなわち、ガスケット８は、対向するフランジ６−１、６−２の平面間で圧着状態となる。
フランジ間計測装置２は、シール施工部４に対し、ガスケット８が挟み込まれるフランジ６−１、６−２の対向面間の隙間１４の幅や、フランジ６−１、６−２の対向面に対して平行方向への変位を表す隙間段差の長さを計測する。
【００１４】
このフランジ間計測装置２には、たとえば筐体部１６と、この筐体部１６に形成されており、少なくともその一部がフランジ６−１、６−２の隙間１４に挿入される接触部１８を備える。接触部１８は、たとえば隙間１４に挿入される全体部分または先端部分が隙間１４よりも薄く形成される。
また筐体部１６には、たとえばフランジ６−１、６−２の周面に光を照射する光源である光照射部２０と、計測位置Ｃ１の画像を取り込む撮像部２２と、撮像部２２が取り込んだ画像を利用して隙間１４の幅や隙間段差を計測する計測部２４を備える。この計測位置Ｃ１は、たとえばフランジ６−１、６−２に設置されるボルト１０やナット１２の設置位置や、ボルト１０およびナット１２による締付け位置に関係付けられて設定される。すなわちフランジ間計測装置２は、フランジ６−１、６−２のボルト１０およびナット１２の締付け位置またはこの締付けの影響を受ける位置でのフランジ６−１、６−２の隙間１４の寸法や隙間段差の大きさを計測して、シール施工部４の締付け状態の管理を行う。
【００１５】
接触部１８は、本発明の位置決めガイド部の一例であり、計測位置Ｃ１に対して筐体部１６を配置させる。この接触部１８は、たとえば図１のＢに示すように、少なくとも２本の接触アーム１８−１、１８−２を備える。この接触アーム１８−１、１８−２は、たとえば同等な長さＬａであって、筐体部１６から計測対象に向けて平行方向に突出している。そして２本の接触アーム１８−１、１８−２は、フランジ６−１、６−２の周面に沿って隙間１４内に挿入可能な向きで配置される。
【００１６】
フランジ間計測装置２の光照射部２０は、たとえば接触アーム１８−１、１８−２で挟まれた範囲に、かつ接触アーム１８−１、１８−２の突出方向に平行に光を照射する。光照射部２０は、たとえばレーザー光や赤外光、その他の光源で構成され、計測位置Ｃ１に対して、光を直接照射し、または図示しないスリットを通過させたスリット光を照射することで、少なくとも隙間１４を挟んで２つのフランジ６−１、６−２の周面に所定長さの細光像（Ｆ１、Ｆ２）（図１のＡ）を形成する。
撮像部２２は、たとえば光照射部２０の光の照射方向に対して所定の配置角度θの方向にずらして配置されており、計測位置Ｃ１のフランジ６−１、６−２や隙間１４に照射された細光像（Ｆ１、Ｆ２）を取り込む。
このようにフランジ間計測装置２は、接触アーム１８−１、１８−２を隙間１４に挿入させることで、光照射部２０からフランジ６−１、６−２の計測位置Ｃ１の面に対して、たとえば垂直またはそれに近い角度などの一定の照射方向、および照射距離Ｌｂを維持できる。この照射距離Ｌｂは、フランジ表面の光照射位置までの距離であって、フランジ６−１、６−２の曲率、接触アーム１８−１、１８−２の幅、接触アーム１８−１、１８−２とフランジ表面との接触位置などに応じて決まる。また、撮像部２２は、照射された細光像に対する撮像角度やその撮像距離Ｌｃが決まる。接触アーム１８−１、１８−２は、たとえば計測位置Ｃ１に対する撮像部２２を構成するカメラの焦点距離に応じて長さが設定される。
【００１７】
計測部２４は、たとえば撮像部２２が取り込んだ画像データの画像処理や、隙間や隙間段差の計測演算処理を行う機能部の一例である。このフランジ間計測装置２では、測定対象に対して照射された光による像を撮像して得られる画像の解析演算処理によって隙間や隙間段差を計測する手段として、いわゆる光切断法を用いている。
【００１８】
図２は、隙間および隙間段差の計測処理例を示している。
計測部２４は、たとえば画像処理として、取り込んだ画像に対する二値化処理や特徴点の抽出処理などを行う。この二値化処理は、取り込んだ画像内に含まれる細光像を抽出する画像処理であり、たとえば画像内の光強度などに基づく濃淡比較や、光照射前後の画像比較処理を行えばよい。
【００１９】
＜隙間計測＞
計測部２４は、たとえば図２のＡに示すように、細光像を抽出した画像から特徴点の抽出処理を行う。計測部２４は、たとえばフランジ６−１、６−２の周面上の細光像を表す細光像Ｆ１、Ｆ２のデータや、フランジ６−１、６−２と隙間１４の境界を表すエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２を抽出する。
計測部２４は、２値化処理した画像データを利用した解析処理によって特徴点を抽出する処理を行ってもよく、または撮像部２２が取り込んだ画像から画像解析処理によって細光像Ｆ１、Ｆ２のデータやエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２を解析し、抽出してもよい。エッジデータＦｘ１、Ｆｘ２は、たとえば細光像Ｆ１、Ｆ２のデータの端部を抽出してもよく、または細光像Ｆ１、Ｆ２のデータの一部を端部として抽出してもよい。これにより、計測部２４は、たとえば隙間１４内の光によって細光像Ｆ１、Ｆ２のデータの先端側が屈曲状態となった場合、屈曲直前の直線部分をエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２として抽出すればよい。
このエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２との間には、たとえば空間部Ｇが存在する。この空間部Ｇは、計測位置Ｃ１において、光照射部２０から照射された光が反射せず、または撮像部２２が取り込めない方向に反射した状態である。つまりこの空間部Ｇは、フランジ６−１、６−２間に隙間１４が存在していることや隙間１４の位置などを表している。
そして、計測部２４は、たとえば隙間計測処理として、エッジデータＦｘ１、Ｆｘ２間の幅Ｗに対して隙間解析処理を行うことで、隙間１４の幅を算出する。この隙間解析処理は、たとえば照射距離Ｌｂや撮像距離Ｌｃ、光照射部２０と撮像部２２との配置角度θの値を加味した算出アルゴリズムを利用して隙間１４の幅Ｗを算出する。
【００２０】
＜隙間段差計測＞
計測部２４は、たとえば図２のＢに示すように、抽出した細光像Ｆ１、Ｆ２のデータや、フランジ６−１、６−２と隙間１４の境界を表すエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２に対し、縦方向の変位の有無を判断するとともに、その変位量Ｈを計測する。この縦方向の変位は、計測位置Ｃ１において、フランジ間計測装置２の配置方向に対してフランジ６−１、６−２が前後方向にずれて隙間段差が生じている状態を表しており、撮像画像内で捉えた変位量がフランジ６−１、６−２の隙間段差Ｈである。この変位量は、たとえば撮像時に想定した基準軸に対して上方向への変位量ｈ１と下方向への変位量ｈ２との合計である。フランジ６−１、６−２はたとえば対向面が円形であることから、フランジ６−１、６−２の円周方向に沿って変位量ｈ１、ｈ２の検出値が変化していくほか、所定の計測位置Ｃ１に対してフランジ６−１、６−２の反対側の周面を計測したときの変位量ｈ１、ｈ２は上下が反転することになる。
【００２１】
計測部２４は、隙間段差計測処理として、画面上の変位量ｈ１、ｈ２を、エッジデータＦｘ１、Ｆｘ２間の長さやこれらを座標値に換算処理した値から割り出すとともに、照射距離Ｌｂや撮像距離Ｌｃ、光照射部２０と撮像部２２との配置角度θの値を加味した隙間解析アルゴリズムを利用して、フランジ６−１、６−２の前後方向の隙間段差を算出する。
【００２２】
＜フランジ間計測処理＞
図３は、フランジ間計測の処理例を示している。図３に示す処理内容、処理手順は、本発明のフランジ間計測方法、またはフランジ間計測プログラムの一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
フランジ間計測処理では、位置決めガイド部である接触アーム１８−１、１８−２をフランジ６−１、６−２の計測位置Ｃ１の隙間１４内に挿入させる（Ｓ１）。これによりフランジ間計測装置２の配置位置や光照射方向、照射角度、撮像方向を所定の状態に安定化させる。
光照射部２０をＯＮさせて、計測位置Ｃ１に向けて光照射し（Ｓ２）、フランジ６−１、６−２の隙間１４を挟んだ周面に細光像を形成する。そして撮像部２２により計測位置Ｃ１に形成された細光像を含む画像を撮影する（Ｓ３）。
計測部２４は、光切断法による解析処理として、たとえば取り込んだ画像に対し、二値化処理や特徴点の抽出処理、画像上の値から画像の取り込み条件などを加味した解析処理を行って、フランジ間の隙間や隙間段差を計測する（Ｓ４）。
【００２３】
〔第１の実施の形態の効果〕
斯かる構成によれば、次のような効果が得られる。
(1) 接触アーム１８−１、１８−２をフランジ６−１、６−２に接触させることで、フランジ間の隙間１４の計測位置に筐体部１６を容易且つ精度よく位置決めでき、計測位置の隙間または隙間段差を容易に且つ迅速に計測できる。
(2) 定規やノギスなどの計測器具を利用した測定作業に対し、撮像した画像の解析によりフランジ間の隙間や隙間段差を算出することで、作業者の熟練度などによる誤差や計測結果の記録誤差などを生じさせず、計測精度の向上が図れる。
(3) フランジ間の隙間管理の信頼性が高められる。
(4) 隙間および隙間段差の計測処理の作業時間を短縮することができる。
【００２４】
〔第２の実施の形態〕
＜フランジ間計測装置の構成＞
図４および図５は、第２の実施の形態に係るフランジ間計測装置の構成例を示している。図４および図５に示す構成は一例である。
このフランジ間計測装置３０には、たとえば図４のＡに示すように、筐体部３２の前面側に２本の接触片３４−１、３４−２が平行に形成されている。この接触片３４−１、３４−２には、たとえば先端部分の幅方向に狭小な挿入片３６を備えている。この挿入片３６は本発明のガイド突部の一例である。そして接触片３４−１、３４−２と挿入片３６が本発明の位置決めガイド部を構成し、フランジ６−１、６−２間にある隙間１４内に挿入片３６を挿入することで、筐体部３２を計測位置に位置決めできる。この接触片３４−１、３４−２は、たとえば筐体部３２に対して着脱可能に形成されている。
また筐体部３２の背面側には、操作部３８を備えている。この操作部３８には、たとえば筐体部３２に一体に構成されてもよく、または独立した操作部品が着脱可能に構成されており、筐体部３２の背面部分に設置されてもよい。操作部３８には、たとえば計測作業者によって把持されて筐体部３２を持ち運び可能にするグリップ部４０や、グリップ部４０の端部側に形成されており、電源投入、光照射や撮像などの計測操作などの入力操作を行うトリガースイッチ４２を備える。
【００２５】
フランジ間計測装置３０の上面側には、たとえば図４のＢに示すように、筐体部３２の天井面の一部または全部に情報提示部４６が形成されている。この情報提示部４６は、たとえば表示モニター４８を備えるほか、図示しない表示ランプを備えてもよい。
この表示モニター４８は、たとえば作業者に対する作業指示画面の表示や計測処理に関する選択・操作画面を表示するほか、後述する撮像部で撮影した画像を表示してもよい。
そのほか、接触片３４−１、３４−２には、たとえば挿入片３６がフランジ６−１、６−２の隙間１４に挿入されたときにフランジ６−１、６−２の周面に接触させる当接部３７が形成される。この当接部３７は、たとえば接触片３４−１、３４−２の突出方向に対して直交方向の平面状に形成されてよく、または接触するフランジ６−１、６−２の周面に合せた曲面形状に形成されてもよい。接触片３４−１、３４−２は、たとえば軽量化や測定作業時の視認性向上のために、中央部を開口し、両端部に所定の幅で形成した接触片４４Ａ、４４Ｂを備えてよい。
【００２６】
筐体部３２の前面側には、たとえば図４のＣに示すように、上下方向に平行な接触片３４−１、３４−２の間に光を通過させるほか、フランジの画像を取り込むための計測領域を備えている。この筐体部３２には、たとえば計測領域を通過してフランジ周面に光を照射する発光手段５０や、この発光手段５０の下側には、計測領域を通してフランジ６−１、６−２の周面を撮像するための撮像窓部内に対物レンズ５２およびこの撮像窓部を通じて画像を取り込むカメラ５４を備える。発光手段５０は、本発明の光照射部の一例であり、たとえば上側の接触片３４に近い位置に開口された計測窓から計測位置に対して光を照射する。
【００２７】
少なくとも対物レンズ５２は、たとえば図５のＡに示すように、計測箇所に接触する接触片３４−１、３４−２で形成される計測領域に対して所定の角度で上方に変位させて配置されている。この対物レンズ５２の配置向きは、発光手段５０が照射した光の像が形成されるフランジ６−１、６−２の周面方向の画像が取込み可能な角度に設定されている。
そのほか、筐体部３２の前面部５５は、たとえば接触片３４−２よりも下方側を傾斜させた傾斜面を形成してもよい。筐体部３２の前面部５５の内側には、たとえば対物レンズ５２の配置角度に合せて筐体内３２に設置されるカメラ５４を載置される。また、この前面部５５は、計測処理を行う作業者に筐体部３２を把持させる把持部としてもよい。
【００２８】
そのほか、筐体背面側のグリップ部４０は、たとえば図５のＢに示すように、筐体部３２の左右両端に対して中央側に配置されればよく、またはたとえば作業者の利き腕もしくはグリップ部４０を把持する左右何れかの腕に応じて、左右方向に依った位置に形成してもよい。
【００２９】
＜フランジ間計測装置の内部構成＞
図６は、フランジ間計測装置の内部構成例を示している。
筐体部３２の内部には、たとえば図６に示すように、筐体３２の前面側に向けて配置された発光手段５０や撮影対象に合せて傾斜させた対物レンズ５２およびカメラ５４を備える。また、発光手段５０やカメラ５４に対して動作指示を出力するほか、計測した画像データの取込みや解析処理を行う制御部５６を備える。また、制御部５６は、トリガースイッチ４２と電気的に、または物理的な手段で接続されており、トリガースイッチ４２の押下操作の有無が通知される。
【００３０】
＜隙間・隙間段差計側＞
図７は、フランジ間計測装置を使用して隙間・隙間段差の計測を行う状態例を示している。
フランジ間計測装置３０は、たとえば図７のＡに示すように、作業者がグリップ部４０を把持して計測対象であるシール施工部４に対して接触片３４−１、３４−２を配置させる。このとき作業者は、接触片３４−１、３４−２の各挿入片３６を共にフランジ６−１、６−２間の隙間１４内に挿入可能な向きに配置させる。また、隙間・隙間段差計測処理では、たとえばフランジ６−１、６−２の周面に沿って１箇所または複数の計測位置Ｃが設定されており、作業者が所定の計測位置Ｃに対してフランジ間計測装置３０を配置させる必要がある。計測位置Ｃの特定および作業者への指示は、たとえばフランジ６−１、６−２や隙間１４内部のガスケット８、またはボルト１０やナット１２に計測位置を表す符号を付してもよく、または測定時に設定してもよい。測定位置は、たとえば作業者が決めた最初の測定位置を基準位置とし、その位置からフランジ６−１、６−２の中心軸に対して所定の角度をずらした位置を次の測定位置に設定してもよい。
そのほか、フランジ間計測装置３０の制御部５６は、たとえばボルト１０やナット１２に設置された識別タグ情報をカメラ５４や図示しない照合手段などで読み取り、設定された計測位置か否かを判断してもよい。
【００３１】
フランジ間計測装置３０は、たとえば図７のＢに示すように、挿入片３６が隙間１４に挿入されるとともに、接触片３４−１、３４−２が共にフランジの周面に接触した状態でトリガースイッチ４２が操作されると、発光手段５０の発光やカメラ５４により撮像処理を行う。
【００３２】
発光手段５０は、たとえばフランジ６−１、６−２の周面および隙間１４の開口面に対して垂直方向に光を照射する。これによりフランジ６−１、６−２の表面には、たとえば図８のＡに示すように隙間１４を挟んで、発光手段５０から照射された光によって細光像Ｆ１、Ｆ２（図８のＢ）が形成される。また隙間１４の内部には、たとえばフランジ６−１、６−２の対向面の一部に細光像が形成され、さらに、図８のＢに示すように、隙間１４の内部にあるガスケット８の周面にも光が照射されて細光像Ｆ３が形成される。
フランジ間計測装置３０のカメラ５４は、発光手段５０に対して所定角度に変位した位置に配置され、フランジ６−１、６−２の周面に撮像の焦点距離が調整されている。つまり、２本の接触片３４−１、３４−２が隙間に沿って配置されることで、カメラ５４は、シール施工部４の隙間１４の開口方向に沿って、発光手段５０から変位しており、計測位置Ｃに対して斜め方向から細光像の撮影を行う。これによりカメラ５４は、少なくともフランジ６−１、６−２の表面上に形成された細光像Ｆ１、Ｆ２を撮影して取り込むほか、たとえばフランジ６−１、６−２の対向面に照射された光で形成された像やガスケット８上に照射されて形成された像を取り込む場合もある。
【００３３】
＜制御部５６＞
図９は、フランジ間計測装置の制御部の構成例を示している。
制御部５６は、フランジ間計測装置３０の制御手段であるとともに、フランジ間計測管理手段の一例である。
この制御部５６は、たとえばコンピュータで構成され、プロセッサ６０、記憶部６２、入出力部（Ｉ／Ｏ）６４、タッチセンサー６６、通信部６８および表示モニター４８を備える。
プロセッサ６０は処理手段の一例であって、記憶部６２にあるＯＳ（Operating System）やフランジ間計測プログラムなどの演算処理を行う。この演算処理には、トリガースイッチ４２の操作に応じて実行する発光手段５０の発光制御、カメラ５４による撮影処理、細光像Ｆ１、Ｆ２の二値化などの画像処理、細光像Ｆ１、Ｆ２のデータやエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２を抽出するための解析処理、解析結果に基づいて隙間１４を表すエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２の幅Ｗや隙間段差Ｈの算出処理のほか、モニター４８に計測結果を表示する処理などを含む。
記憶部６２はＯＳ、フランジ間計測プログラム、取り込んだ画像の記録、解析結果や算出結果などの記憶に用いられ、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）が備えられる。この記憶部６２には記憶内容を保持可能な記憶素子を用いればよい。
【００３４】
Ｉ／Ｏ６４はプロセッサ６０により制御されて制御情報の入出力に用いられる。このＩ／Ｏ６４にはたとえば、タッチセンサー６６、表示モニター４８、カメラ５４、発光手段５０が接続される。そのほか、フランジ間計測装置３０には、たとえばフランジやガスケット、ボルト、ナットなどの特定に利用するバーコードリーダーや着脱可能な外部メモリなどが接続されてもよい。バーコードリーダーは情報取得部の一例である。外部メモリはログ情報の取出しメモリであり、たとえば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリを用いればよい。
タッチセンサー６６は、情報提示部４６を形成する手段の一例であり、表示モニター４８の表示画面に対応して、作業者の接触操作を検出することで、入力情報の入力契機、出力情報の取出し契機、モード切替えなどに用いられる。
通信部６８はプロセッサ６０により制御され、外部機器との無線接続やインターネット接続に用いられる。
【００３５】
＜計測結果について＞
図１０は、隙間・隙間段差の計測結果の一例を示している。
記憶部６２には、たとえば図１０に示すように、解析処理で算出された計測データ７０が記憶される。この計測データ７０は、撮像した画像に含まれる細光像Ｆ１、Ｆ２のデータやエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２を所定の算出アルゴリズムによって解析した結果が格納されている。この計測データ７０には、たとえば図１０のＡに示すように、計測位置Ｃ毎にそれぞれ隙間の幅Ｗ１４や隙間段差Ｈが格納される。
【００３６】
また制御部５６は、たとえば撮影した画像データを利用して、計測箇所間での隙間や隙間段差を視覚的に比較できる表示画面を生成してもよい。表示モニター４８には、たとえば図１０のＢに示すように、撮像した細光像Ｆ１、Ｆ２のデータとそのエッジデータＦｘ１、Ｆｘ２を抽出した測定結果画面を表示する。この測定結果画面には、たとえば測定箇所Ｃ１〜Ｃ３で撮像し、解析したデータを対比可能な比較線（破線表示）などに組み合せて表示してもよい。このように測定箇所同士を比較可能に表示することで、計測位置毎の隙間１４の幅Ｗや隙間段差Ｈの変位が把握可能になる。
【００３７】
＜フランジ間計測処理＞
図１１は、フランジ間計測の処理例を示している。図１１に示す処理内容、処理手順は、本発明のフランジ間計測方法、またはフランジ間計測プログラムの一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
フランジ間計測処理では、フランジに設定された計測位置Ｃに位置決めガイド部である接触片３４−１、３４−２の挿入片３６を隙間１４内に挿入させる（Ｓ１１）。これによりフランジ間計測装置２の配置位置や光照射方向、照射角度、撮像方向を所定の状態に安定化させる。
制御部５６は、トリガースイッチ４２の押下操作（Ｓ１２）を検出すると、発光手段５０をＯＮさせて、計測位置Ｃ１に向けて光照射し（Ｓ１３）、カメラ５４により計測位置Ｃに形成された細光像を含む画像を撮影する（Ｓ１４）。
制御部５６は、画像解析により隙間、隙間段差の計測処理を行う（Ｓ１５）。この計測処理は、たとえば図３のＳ４等で説明した処理を行えばよい。そして、制御部５６は、隙間・隙間段差の計測結果を表示モニター４８に表示させる（Ｓ１６）。
【００３８】
〔第２の実施の形態の効果〕
斯かる構成によれば、次の効果が得られる。
(1) 隙間・隙間段差の計測に利用する細光像の形成において、複数の接触片３４−１、３４−２によって光の照射方向や距離、撮影角度が決まるので、作業者毎の計測結果のばらつきの発生が抑えられ、精度の高い計測処理が行える。
(2) 作業者の視認間違いや作業熟練度などのヒューマンエラーが発生する可能性の工程が減らせるので、隙間や隙間段差の計測およびシール施工処理の管理の精度が高められる。
(3) 計測位置に装置を配置させてトリガースイッチを操作するという簡易な操作で隙間や隙間段差の計測処理が行えるので、シール施工処理の作業時間の短縮化が図れるとともに、計測時間が短いために、隙間確認工程の回数を増やしても、フランジの締付け作業負荷を増加させることなく、締付け精度の向上が図れる。
(4) フランジの複数箇所で計測した結果を対比可能に表示することで、シール施工状態を視覚的に把握できるとともに、施工が不十分な箇所の割り出しが容易化する。
【００３９】
〔第３の実施の形態〕
図１２は、第３の実施の形態に係るフランジ間計測システムの構成例を示している。図１２に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。図１２において、図１、図４と同一箇所には、同一の符号を付している。
このフランジ間計測システム８０は、たとえば図１２に示すように、シール施工部４の隙間を計測するフランジ間計測装置３０、情報端末装置８２を備える。
フランジ間計測装置３０は、既述した構成と同様であるので、説明を省略する。
情報端末装置８２は、フランジ間計測装置３０と有線または無線により接続されている。
この情報端末装置８２は、たとえばフランジ間計測装置３０で計測した隙間・隙間段差の計測結果を取り込んで管理する機能のほか、フランジ間計測装置３０が撮影した細光像データを取り込んで、画像処理や解析処理を行う機能を備えてもよい。そのほか、情報端末装置８２は、たとえばフランジ間計測装置３０に対して制御指示を出力してもよい。
情報端末装置８２は、たとえばフランジ間計測装置３０と連動して動作するコントローラー端末、またはＰＣ（Personal Computer）、サーバー装置などで構成され、処理装置８４、入力装置８６、表示装置８８を備えている。
【００４０】
そのほか、この情報端末装置８２は、たとえばシール施工部４のボルト１０、ナット１２の締付け処理を行うシール施工装置と接続され、シール施工処理において検出した軸力やシール施工装置に設定した締付けトルク値などの設定情報、およびシール施工部４の締付け位置情報などを記憶している。
【００４１】
情報端末装置８２の処理装置８４は、たとえばシール施工管理処理において取得した締付け位置情報や検出軸力などの検出結果を示す表示画面を生成する。さらに処理装置８４は、たとえば図１３に示すように、シール施工管理で取得したボルトおよびナットの締付け位置情報と、フランジ間計測処理で取得または算出した隙間・隙間段差情報を組み合せて締付け結果画面９０を生成してもよい。この締付け結果画面９０には、たとえばボルトおよびナットの締付け位置を表す８箇所の締付け位置〔１〕〜〔８〕が設定されている。また、この画面には、計測した隙間情報および４箇所の隙間の計測位置Ｃ１〜Ｃ４の情報が入力されている。処理装置８４は、たとえば締付け位置〔１〕〜〔８〕に対し、計測位置Ｃ１〜Ｃ４での隙間の結果を組み合せるとともに、計測位置以外の隙間の予測処理を行ってもよい。この予測処理では、たとえば従前の隙間計測情報を利用し、複数の計測位置間の隙間状態の変化傾向を算出してもよい。
【００４２】
このような計測結果の組み合せ処理により、締付け位置〔１〕〜〔８〕間で隙間１４にばらつきが生じていることを視覚的に把握することができる。この計測位置同士または締付け位置間の隙間１４の相違は、締付け箇所毎のボルトおよびナットの締付け軸力のばらつきが影響している。またフランジ６−１、６−２は、たとえば一部の締付け箇所の締付けが強い場合、中心軸を介して反対側、すなわちフランジの中心軸に沿って１８０〔°〕もしくはそれに近い角度の位置の締付けが弱くなり、隙間１４の幅Ｗが広くなるいわゆる片締め状態となるため、隙間のばらつきによって片締めとなっているボルトの把握を可能にしている。
【００４３】
＜フランジ間計測処理＞
図１４は、フランジ間計測システムによる計測処理例を示している。図１４に示す処理内容、処理手順は、本発明のフランジ間計測方法、またはフランジ間計測プログラムの一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
シール施工部４は、たとえば図示しない締付け工具を利用したボルトおよびナットの締め付け作業によるフランジ締付け処理が行われる（Ｓ２１）。
フランジ間計測処理として、設定された計測位置にフランジ間計測装置３０を設置し（Ｓ２２）、トリガースイッチの押下により、光照射および計測位置の撮影処理を行う（Ｓ２３）。そしてフランジ間計測装置３０または情報端末装置８２が、撮影された画像情報を取得して隙間や隙間段差の算出処理を行い、その算出による計測結果がフランジ間計測装置３０と情報処理装置８２の間で送受信される（Ｓ２４）。
【００４４】
情報端末装置８２では、計測位置に対する計測結果の隙間管理処理を行うとともに、シール施工管理処理で記憶している軸力管理情報などを利用して、画像の生成処理を行う（Ｓ２５）。そして、情報端末装置８２は、表示装置８８に隙間管理画像を表示させる（Ｓ２６）。
なお、隙間管理画像は、たとえば情報端末装置８２からフランジ間計測装置３０に送信されて、表示モニター４８に表示させてもよい。
【００４５】
〔第３の実施の形態の効果〕
斯かる構成によれば、次の効果が得られる。
(1) ボルトおよびナットの締付け処理に関連付けてフランジ締付け状態を管理できるので、シール施工管理の利便性や信頼性が高められる。
(2) 締付け位置または計測位置のフランジの締付け状態の計測や管理処理が容易化でき、利便性が高められる。
(3) フランジ間の隙間計測処理が容易化することで、締付け作業後の確認および増し締めや締め直しの作業が迅速に行えるので、作業効率の向上、作業時間の軽減が図れる。
(4) フランジ間の隙間計測処理が容易化することで、経時変化におけるねじの緩みを確認でき、増し締めや締め直しの作業が迅速に行えるので、作業効率の向上、作業時間の軽減が図れ、長期間に渡りシール施工管理の信頼性が高められる。
【００４６】
〔他の実施の形態〕
(1) フランジ間計測装置３０は、たとえばモニター４８を利用して、計測処理手順や計測手順をガイドする処理を行ってもよい。
(2) フランジ間計測装置３０のモニター４８は、たとえば計測結果を表示する機能に限られない。モニター４８は、たとえばカメラ５０が取り込んだ画像情報をリアルタイムで表示する、いわゆるファインダーとして機能してもよい。これによりフランジ間計測装置３０を計測位置Ｃ１に配置するときに、装置外部からの視認に加えて、実際に撮像する画像を確認しながら、装置の配置作業が可能となる。
さらに、モニター４８には、たとえば作業者に対して配置位置を指示する指示画面を表示してもよい。これにより、設定された位置に対して正確に装置を配置でき、隙間監視の精度が高められる。
【００４７】
(3) 上記実施の形態では、光照射部２０に対する撮像部２２の配置角度θが固定される場合を示したがこれに限らない。配置角度θは、たとえば計測対象であるフランジの径の大きさなどに応じて、調整可能にしてもよい。
(4) 上記実施の形態では、フランジ６−１、６−２の周面に形成された細光像Ｆ１、Ｆ２を撮影し、フランジ間の隙間や隙間段差を算出する処理を示したがこれに限られない。カメラ５４を含む撮像部２２では、たとえばフランジ６−１、６−２の周面に形成された細光像Ｆ１、Ｆ２とともに、隙間１４の内部に形成された細光像Ｆ３を取込み、その細光像データやエッジデータを解析して、隙間や隙間段差の計測に利用してもよい。すなわち、隙間１４の内部に形成される細光像Ｆ３は、たとえば撮像部２２の焦点距離の相違や反射光の強度の違いなどを解析し、細光像Ｆ３の長さなどを利用して隙間１４内の幅を測定してもよい。
さらに、細光像Ｆ３の画像解析により隙間１４内のガスケットの締付け状態として、ガスケットが波打ち状態となっていることや皺、またはつぶれ度合いを検出して、シール施工管理に利用してもよい。
(5) また、フランジ間計測装置３０において発光手段５０の発光やカメラ５４による撮像処理は、異なるスイッチを設けてもよい。
【００４８】
(6) 上記実施の形態では、計測位置においてフランジ６−１、６−２の側面に接触部１８である接触片３４−１、３４−２の当接部３７を接触させるとともに、その先端部にある挿入片３６を隙間１４内に挿入させて隙間や隙間段差を計測する場合を示したがこれに限らない。フランジ間計測処理では、たとえば接触片３４−１、３４−２をフランジ６−１、６−２に接触させずにフランジ間計測処理を行ってもよい。この場合、フランジ間計測装置２、３０は、たとえば筐体部１６、３２から接触片３４−１、３４−２を取り外してもよい。また、フランジ間計測処理では、たとえば作業者の目視や図示しない位置決め治具などを利用して、フランジ６−１、６−２の隙間１４にフランジ間計測装置２、３０を位置決めし、照射距離Ｌｂを設定してもよい。またこのフランジ計測装置２、３０には、たとえば表示モニターなどを利用して、適切な計測位置かどうか、照射距離Ｌｂもしくは撮像距離Ｌｃとなるように配置されているかどうかを判別する機能を設けてもよい。さらに、カメラ５４は、たとえばＡＦ（Auto Focus）機能を利用して、カメラ５４から測定対象であるフランジ６−１、６−２の側面に生成された細光像もしくは隙間１４までの距離に応じた撮像距離Ｌｃを調整してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明した。本発明は上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のフランジ間計測装置、プログラムおよび方法は、設定した計測位置において、照射距離および生成された細光像の画像取得距離などの条件を一定化して、画像解析によりフランジ間の隙間を算出することで、計測作業の容易化および計測精度が向上するとともに測定結果の安定化が図れ、有益である。
【符号の説明】
【００５１】
２、３０  フランジ間計測装置
４  シール施工部
６−１、６−２  フランジ
８  ガスケット
１０  ボルト
１２  ナット
１４  隙間
１６、３２  筐体部
１８  接触部
１８−１、１８−２  接触アーム
２０  光照射部
２２  撮像部
２４  計測部
３４−１、３４−２  接触片
３６  挿入片
３７  当接部
３８  操作部
４０  グリップ部
４２  トリガースイッチ
４４Ａ、４４Ｂ  接触片
４６  情報提示部
４８  表示モニター
５０  発光手段
５２  対物レンズ
５４  カメラ
５５  傾斜部
５６  制御部
６０  プロセッサ
６２  記憶部
６４  入出力部（Ｉ／Ｏ）
６６  タッチセンサー
６８  通信部
７０  計測データ
８０  フランジ間計測システム
８２  情報端末装置
８４  処理装置
８６  入力装置
８８  表示装置
【図１】
2019189293.tif 000003
【図２】
2019189293.tif 000004
【図３】
2019189293.tif 000005
【図４】
2019189293.tif 000006
【図５】
2019189293.tif 000007
【図６】
2019189293.tif 000008
【図７】
2019189293.tif 000009
【図８】
2019189293.tif 000010
【図９】
2019189293.tif 000011
【図１０】
2019189293.tif 000012
【図１１】
2019189293.tif 000013
【図１２】
2019189293.tif 000014
【図１３】
2019189293.tif 000015
【図１４】
2019189293.tif 000016
【国際調査報告】
2019189293.tif 000017
2019189293.tif 000018
2019189293.tif 000019
2019189293.tif 000020