JPS6191507A - 傾斜角測定装置 - Google Patents
傾斜角測定装置Info
- Publication number
- JPS6191507A JPS6191507A JP21480084A JP21480084A JPS6191507A JP S6191507 A JPS6191507 A JP S6191507A JP 21480084 A JP21480084 A JP 21480084A JP 21480084 A JP21480084 A JP 21480084A JP S6191507 A JPS6191507 A JP S6191507A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は油井管端部のへベル角等、所定の基準面に対す
る傾斜面の傾斜角を光学的に測定する装置に関する。
る傾斜面の傾斜角を光学的に測定する装置に関する。
油井用鋼管は原油、天然ガスの採取・生産に用いられ、
採取の場合通常、地球の表面に垂直或は垂直に近い角度
にて地下数千メートルに達するように多数本を接続して
使用される。
採取の場合通常、地球の表面に垂直或は垂直に近い角度
にて地下数千メートルに達するように多数本を接続して
使用される。
その接続には各種の方式があるが、一般に、第３図にそ
の端部断面を示す油井用鋼管を、軸心を一致させて対向
させ、その外周にカンプリングと称さる雌ネジを油井用
鋼管の端部１に形成せしめた雄ネジ部１６に螺着させて
継ぎ合せて行っている。
の端部断面を示す油井用鋼管を、軸心を一致させて対向
させ、その外周にカンプリングと称さる雌ネジを油井用
鋼管の端部１に形成せしめた雄ネジ部１６に螺着させて
継ぎ合せて行っている。
このように使用される油井用鋼管はＡＰＩ（米国石油協
会）規格により耐力、引張強さ、伸び、各部の寸法が規
定されており、油井用鋼管の端部のベベル角はその規定
項目の１つとなっている。
会）規格により耐力、引張強さ、伸び、各部の寸法が規
定されており、油井用鋼管の端部のベベル角はその規定
項目の１つとなっている。
ヘベル角とは雄ネジ部１６の端部から端縁までの間に形
成された傾斜面と管軸心に垂直な面とのなす角をいい、
換言すればこの傾斜面、即ちベベル部１ａでの母線と半
径方向とのなす角度を指す。
成された傾斜面と管軸心に垂直な面とのなす角をいい、
換言すればこの傾斜面、即ちベベル部１ａでの母線と半
径方向とのなす角度を指す。
ベベル角の検査は、従来公差内の最大角の基準ゲージと
、公差内の最小角の基準ゲージとをヘベル部１ａに押し
当てて、ベベル角が２つのゲージ角度内に入っているか
否かを確かめるか、又は分度器タイプの角度ゲージにて
行っていた。
、公差内の最小角の基準ゲージとをヘベル部１ａに押し
当てて、ベベル角が２つのゲージ角度内に入っているか
否かを確かめるか、又は分度器タイプの角度ゲージにて
行っていた。
しかしながら上記基準ゲージ、角度ゲージにより検査す
る場合は、人の手作業によるため個人差による測定ミス
を避けることができず、自動化が望まれていた。
る場合は、人の手作業によるため個人差による測定ミス
を避けることができず、自動化が望まれていた。
この自動化は既知の光切断方式を適用した装置により測
定することにより一応可能である。この装置は油井用鋼
管の軸長方向に長いスリット光を油井用鋼管の軸心に直
交する方向からベベル部に照射してその照射線を、例え
ばその４５°の角度からＴＶ左カメラにて撮影し、操影
した照射線の傾き及びＴＶ左カメラの受光角度、光学倍
率等に基づきベベル角を測定するものであり、照射線像
のへベル部での折れ曲り角度がベベル角に依存すること
を利用する。
定することにより一応可能である。この装置は油井用鋼
管の軸長方向に長いスリット光を油井用鋼管の軸心に直
交する方向からベベル部に照射してその照射線を、例え
ばその４５°の角度からＴＶ左カメラにて撮影し、操影
した照射線の傾き及びＴＶ左カメラの受光角度、光学倍
率等に基づきベベル角を測定するものであり、照射線像
のへベル部での折れ曲り角度がベベル角に依存すること
を利用する。
しかしながらこの装置による場合は、２次元画像情報に
基づいて測定するため高速処理が難しく、また装置が相
当大ｌ）すなものとなる欠点がある。
基づいて測定するため高速処理が難しく、また装置が相
当大ｌ）すなものとなる欠点がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは高速処理が可能でありしかも簡潔な
傾斜角測定装置を提供するにある〔発明の構成〕 本発明に係る傾斜角測定装置は、被測定材の傾斜面に一
定の走査速度、一定の入射角度にてスポット光を傾斜面
の傾斜方向に走査する光走査装置と、傾斜面の走査域に
向けて設置してあり、傾斜面からの反射光を結像させて
得たスポット光の位置を検出する位置検出器と、位置検
出器にて検出されたスポ７１−光の移動速度を算出する
速度算出回路と、算出された移動速度及び前記走査速度
、入射角度に基づき傾斜面の所定基準に対する傾斜角を
算出する演算回路とを具備することを特徴とする。
目的とするところは高速処理が可能でありしかも簡潔な
傾斜角測定装置を提供するにある〔発明の構成〕 本発明に係る傾斜角測定装置は、被測定材の傾斜面に一
定の走査速度、一定の入射角度にてスポット光を傾斜面
の傾斜方向に走査する光走査装置と、傾斜面の走査域に
向けて設置してあり、傾斜面からの反射光を結像させて
得たスポット光の位置を検出する位置検出器と、位置検
出器にて検出されたスポ７１−光の移動速度を算出する
速度算出回路と、算出された移動速度及び前記走査速度
、入射角度に基づき傾斜面の所定基準に対する傾斜角を
算出する演算回路とを具備することを特徴とする。
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す模式的平面図であり、図
中１は油井用鋼管の一方の端部を示す。端部１は先端部
に先端側が中央側よりも縮径してテーパー状となった傾
斜部、つまり−・ベル部１ａが形成されており、ヘベル
部１ａより管中央側にはヘベル部１ａ側が縮径したテー
パーネジが切られている。
中１は油井用鋼管の一方の端部を示す。端部１は先端部
に先端側が中央側よりも縮径してテーパー状となった傾
斜部、つまり−・ベル部１ａが形成されており、ヘベル
部１ａより管中央側にはヘベル部１ａ側が縮径したテー
パーネジが切られている。
油井用鋼管の端面から軸長方向に少し離隔した位置には
所要の口径のＦ−〇レンズ４がその光軸方向を軸長方向
に一致させ、また光軸をベベル部１ａ母線の中央点近傍
に位置させて配設されている。
所要の口径のＦ−〇レンズ４がその光軸方向を軸長方向
に一致させ、また光軸をベベル部１ａ母線の中央点近傍
に位置させて配設されている。
Ｆ−θレンズ４のベベル部１ａと反対方向にはその焦点
距離だけ離隔した位置に反射面を有し、反射点を中心と
して一定角速度で往復回動する光スキヤナ−３が設けら
れている。光スキヤナ−３は適宜面積の鏡面体とこれを
回動駆動する装置とからなり鋼管端部１の肉厚方向又は
その半径方向に往復回動するようにその枢軸を設置しで
ある。
距離だけ離隔した位置に反射面を有し、反射点を中心と
して一定角速度で往復回動する光スキヤナ−３が設けら
れている。光スキヤナ−３は適宜面積の鏡面体とこれを
回動駆動する装置とからなり鋼管端部１の肉厚方向又は
その半径方向に往復回動するようにその枢軸を設置しで
ある。
Ｆ−θレンズ４の光軸と直交し、光スキヤナ−３から適
長離れた位置にはレーザ発生器２が配設されていて、レ
ーザ発生器２にて発生せしめたスポット光は光スキヤナ
−３へ照射されるようになっており、照射された光は光
スキヤナ−３にて反射され、反射光は光スキャ−）；−
３の回動角度に応じて反射方向が変化せしめられてＦ−
θレンズ４へ入す、Ｆ−θレンズ４にてその入射角度に
拘らずその先軸に平行なスポット光となってヘベル部１
ａに照射され、ここに光スポットＰｏが形成される。
長離れた位置にはレーザ発生器２が配設されていて、レ
ーザ発生器２にて発生せしめたスポット光は光スキヤナ
−３へ照射されるようになっており、照射された光は光
スキヤナ−３にて反射され、反射光は光スキャ−）；−
３の回動角度に応じて反射方向が変化せしめられてＦ−
θレンズ４へ入す、Ｆ−θレンズ４にてその入射角度に
拘らずその先軸に平行なスポット光となってヘベル部１
ａに照射され、ここに光スポットＰｏが形成される。
光スキヤナ−３の回動の角速度は一定であるからスポッ
ト光の移動速度又はへベル部１ａでの光スポットＰｏの
移動（走査）速度は一定である。
ト光の移動速度又はへベル部１ａでの光スポットＰｏの
移動（走査）速度は一定である。
なお光ビームの走査域の鋼管の半径方向寸法は、ヘベル
部１ａでの（最大径−最小径）／２より大きくして、光
スキヤナ−３の往復回動の反転時の減速による影響を排
除せんとしている。
部１ａでの（最大径−最小径）／２より大きくして、光
スキヤナ−３の往復回動の反転時の減速による影響を排
除せんとしている。
ヘベル部１ａの中央点に立てた垂線とその光軸を一致さ
せて凸レンズ５が配設されており、凸レンズ５に対して
ヘベル部１ａと反対側には、その光軸上に中央点を合わ
せて１次元の光スポツト位置検出器（例えば浜松ホトニ
クス製、Ｓ−１３５２） ６かその長平方向をヘベル
部１ａの光スポソ）Ｐｏの走査域と平行にして又はベベ
ル部１ａの母線方向にして配設されている。
せて凸レンズ５が配設されており、凸レンズ５に対して
ヘベル部１ａと反対側には、その光軸上に中央点を合わ
せて１次元の光スポツト位置検出器（例えば浜松ホトニ
クス製、Ｓ−１３５２） ６かその長平方向をヘベル
部１ａの光スポソ）Ｐｏの走査域と平行にして又はベベ
ル部１ａの母線方向にして配設されている。
ベベル部１ａに照射されたレーザ光はここで反射され、
その反射光は凸レンズ５にて集光されて位置検出器６に
結像される。
その反射光は凸レンズ５にて集光されて位置検出器６に
結像される。
さてＦ−θレンズ４を透過したスポット光の走査速度を
Ｖｌとすると、ベベル部１ａへ照射された光のベベル部
１ａ表面上の移動速度■２は、■１の移動方向と角度が
ベベル角θだけ異なるので下記（１）式にて表される。
Ｖｌとすると、ベベル部１ａへ照射された光のベベル部
１ａ表面上の移動速度■２は、■１の移動方向と角度が
ベベル角θだけ異なるので下記（１）式にて表される。
Ｖｌ ＝Ｖ＋ ／ｃｏｓ θ ・（１１従ってＶ、、Ｖ
２がわかればｃｏｓ θが定まり、これによりベベル角
θがわかる。
２がわかればｃｏｓ θが定まり、これによりベベル角
θがわかる。
ｖ２はベベル部１８表面にて反射された光が凸レンズ５
にて集光されて位置検出器６に結像した光スポットの速
度■３によりもとめられる。■２は■３に光学系の倍率
を掛けた下記（２）式にて表される。
にて集光されて位置検出器６に結像した光スポットの速
度■３によりもとめられる。■２は■３に光学系の倍率
を掛けた下記（２）式にて表される。
Ｖ２ ” （ａ／ｂ ） −ｖ３・・・（２１但し、
ａ：ベベル部１ａのレーザ光照射位置〜凸レンズ５間距
離 ｂ：凸レンズ５〜位置検出器６間距翻 従って■２の替わりに■３を測定することによりベベル
角θを測定できる。
ａ：ベベル部１ａのレーザ光照射位置〜凸レンズ５間距
離 ｂ：凸レンズ５〜位置検出器６間距翻 従って■２の替わりに■３を測定することによりベベル
角θを測定できる。
即ち、＋１１． （２１式より（３）式が得られ、Ｖｌ
＝ （ｂ−Ｖｌ） ／ （ａ −ｃｏｓ θ）−（３
＋これをベベル角θについて表すと下記（４）式が得ら
れる。
＝ （ｂ−Ｖｌ） ／ （ａ −ｃｏｓ θ）−（３
＋これをベベル角θについて表すと下記（４）式が得ら
れる。
θ−ｃｏｓ”−’ （ａ−Ｖｌ ／ｂ・Ｖｌ） ・＝（
４１従ってベベル角は実質的にａ、ｂ、Ｖ、、Ｖｌによ
り求められる。ａ、ｂ、Ｖｌはベベル角測定前の光学系
調節時に予め測定しておくことにより得られ、ｖ３は位
置検出器６出力から次のようにして求められる。
４１従ってベベル角は実質的にａ、ｂ、Ｖ、、Ｖｌによ
り求められる。ａ、ｂ、Ｖｌはベベル角測定前の光学系
調節時に予め測定しておくことにより得られ、ｖ３は位
置検出器６出力から次のようにして求められる。
位置検出器６の光電変換部はベベル部１ａの母線方向に
長い受光面を有しており、第２図に示す如く両端人々の
電極Ａ、Ｂと背面の共通電極Ｃとの間から光電流ＩＡ、
ＩＢが取り出せるものである。
長い受光面を有しており、第２図に示す如く両端人々の
電極Ａ、Ｂと背面の共通電極Ｃとの間から光電流ＩＡ、
ＩＢが取り出せるものである。
この光電流Ｉ＾、ＩＢは端の電極Ａ、Ｂからスポット位
置りまでの距離に反比例し、また入射された光の強さに
略比例する値である。
置りまでの距離に反比例し、また入射された光の強さに
略比例する値である。
即ちＡＢ間距ｊＱをり、ＡＩ）間距離をＸとすると、夫
々の光電流値ＩＡ、１Ｂは、 ＴＢ±Ｉ□ ・・・（６） となる。ここにＩはＩＡとＩＢとの和である。
々の光電流値ＩＡ、１Ｂは、 ＴＢ±Ｉ□ ・・・（６） となる。ここにＩはＩＡとＩＢとの和である。
位置検出器６はこの光電流値ＩＡ、ＩＢを入射光位置演
算回路７へ与え、ここで光スポツト位置りを表すＸの値
を として求める。
算回路７へ与え、ここで光スポツト位置りを表すＸの値
を として求める。
入射光位置演算回路７は算出したＸの信号を微分回路８
へ入力する。
へ入力する。
微分回路８は刻々と連続的に変化するＸを時間にズ微分
し、移動量の微分値、即ち速度■３を求める。
し、移動量の微分値、即ち速度■３を求める。
このようにして求めたＶｌは角度演算回路９に入力され
る。角度演算回路９は前記ａ、 ｂ、 Ｖｌを設定し
、前記（４）式に基づきベベル角θを算出出力できるよ
うにしたアナログ回路であり、その算出値を表示器１０
に表示させる。
る。角度演算回路９は前記ａ、 ｂ、 Ｖｌを設定し
、前記（４）式に基づきベベル角θを算出出力できるよ
うにしたアナログ回路であり、その算出値を表示器１０
に表示させる。
この表示値をオペレータが監視し、表示値が許容角度以
内であれば油井用鋼管を良品とし、それを外れる場合に
は不良品として判定できる。
内であれば油井用鋼管を良品とし、それを外れる場合に
は不良品として判定できる。
なお本発明はレーザ光の照射方向を、油井管の軸長方向
に限らず、他の方向から照射しても測定できることは勿
論である。この場合はレーザ光のベベル部１ａの照射角
度に応じて■１と■２との関係式（１）式の角度を補正
する必要がある。
に限らず、他の方向から照射しても測定できることは勿
論である。この場合はレーザ光のベベル部１ａの照射角
度に応じて■１と■２との関係式（１）式の角度を補正
する必要がある。
また、上記説明では測定にレーザ光を使用しているが、
本発明はこれに限らず他の光を使用してもよい。
本発明はこれに限らず他の光を使用してもよい。
そして、また本発明は光スキャナーを往復動させること
に限らず、一定角速度にて回転するようにしてもよい。
に限らず、一定角速度にて回転するようにしてもよい。
更に本発明はＦ−〇レンズに替えて通常の凸レンズを用
いてその凸レンズの光軸に直交する方向に一定の速度で
スポット光を移動するようにしてもよいことは勿論であ
る。
いてその凸レンズの光軸に直交する方向に一定の速度で
スポット光を移動するようにしてもよいことは勿論であ
る。
そして、更に本発明は油井用鋼管のベベル角測定に限ら
ず、所定の基準に対する傾斜角の測定一般に適用できる
。 ゛ なお位置検出器６．入射光位置演算回路７．微分回路８
．角度演算回路９の一部又は全部をデジタル回路、素子
にて構成することが可能である。
ず、所定の基準に対する傾斜角の測定一般に適用できる
。 ゛ なお位置検出器６．入射光位置演算回路７．微分回路８
．角度演算回路９の一部又は全部をデジタル回路、素子
にて構成することが可能である。
以上詳述した如く本発明はスポット光の一次元的位置移
動量を求めることにより傾斜角を算出するように構成し
ているので高速測定が可能であり、また装置を簡略化で
きる等優れた効果を奏する。
動量を求めることにより傾斜角を算出するように構成し
ているので高速測定が可能であり、また装置を簡略化で
きる等優れた効果を奏する。
第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は位置検
出器の測定原理説明図、第３図は油井用鋼管の端部を示
す縦断面図である。
出器の測定原理説明図、第３図は油井用鋼管の端部を示
す縦断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被測定材の傾斜面に一定の走査速度、一定の入射角
度にてスポット光を傾斜面の傾斜方向に走査する光走査
装置と、 傾斜面の走査域に向けて設置してあり、傾 斜面からの反射光を結像させて得たスポット光の位置を
検出する位置検出器と、 位置検出器にて検出されたスポット光の移 動速度を算出する速度算出回路と、 算出された移動速度及び前記走査速度、入 射角度に基づき傾斜面の所定基準に対する傾斜角を算出
する演算回路と を具備することを特徴とする傾斜角測定装 置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21480084A JPS6191507A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 傾斜角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21480084A JPS6191507A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 傾斜角測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191507A true JPS6191507A (ja) | 1986-05-09 |
| JPH0426403B2 JPH0426403B2 (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=16661730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21480084A Granted JPS6191507A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 傾斜角測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6191507A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04148817A (ja) * | 1990-10-11 | 1992-05-21 | Mitsubishi Kasei Corp | 表面検査装置 |
| JP2005289517A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Robert Bosch Gmbh | ばら荷の調量充填装置 |
| JP4789028B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-10-05 | 住友金属工業株式会社 | 欠陥検査装置 |
| CN113358030A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-09-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 色散共焦测量***及其误差修正方法 |
-
1984
- 1984-10-12 JP JP21480084A patent/JPS6191507A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04148817A (ja) * | 1990-10-11 | 1992-05-21 | Mitsubishi Kasei Corp | 表面検査装置 |
| JP2005289517A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Robert Bosch Gmbh | ばら荷の調量充填装置 |
| JP4789028B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-10-05 | 住友金属工業株式会社 | 欠陥検査装置 |
| CN113358030A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-09-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 色散共焦测量***及其误差修正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426403B2 (ja) | 1992-05-07 |
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