JPH05502301A - 幾何学的に規則的な形状の製品の製造時の品質を制御するための自動化システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］　幾何学的に規則的な形状の製品の製造時の品質を制御するため の自動化システム［産業上の利用分野］ 本発明はチューブ及び丸鋼（ラウンド）等、幾何学的に規則的な形状を有する製 品を広範囲の温度領域で製造する製造プロセスにおける自動品質管理及び制御の ための方法及び装置に関する。より詳細には、貫通輻射線と製品のコンピュータ ・モデルとによって非破壊的に次元解析を行う方法及び装置に関する。

［技術の技術］ 近年多くの技術の進歩により材料はその限界レベルで使用されるに至っている。

このため、それが検出されなかった場合財産と生命の損失さえもたらす可能性を 有することになる装置の部品の欠陥を防止するために、品質管理及び品質保証は 増々重要となって来ている。

いかなる製品の品質管理においても、製品を各項目の有限セグメントをテストす る方がランダムにサンプルを行うよりも好ましい、また、各々の製品のテストは 、テストが連続的でかつ非破壊的であることが本質的であり、さらに製造プロセ スを妨げないために、リアルタイム制御を提供することが望まれる。

製造プロセスの自動プロセス制御では、品質管理用のフィードバック及びフィー ドフォアワード信号は、製造される全製品のランダムな標本に基づくのでなく、 製造ラインにおける各々の製品に関する詳細な順次的情輻に基づくものであるこ とが好ましい。製品の各ユニットのデータの収集において、製造プロセスを割り 込むことなくテスティングが実施されることが本質的で有る。

さらに、プロセス制御では、品質管理用フィードバック及びフィードフォアワー ド信号が、出来る限りリアルタイムに供給されることが好ましい、すなわち、フ ィードバック制御信号の製造プロセスへの給配が迅速であればある程、規格外の 製品のｍ造数は減縮されることになる。

高温製造プロセスの場合、製品が高温状態にあるときに、テスト・データが収集 されることが要求される。

高温状態のｌＩ造過程中の製品をテストする機能は、製品が高温状態にある時に 欠陥を修正するという付加的製造プロセスに制御信号をフィードフォアワードす る場合特に重要となる。

従来、いくつかの品質管理の応用システムにおいて、貫通輻射線が利用されてい る０例えば、米国特許第３．２４８，９１６号に示されたように、いくつかの発 明は、シート・メタルの厚みを計測するため、入射Ｘ−線の使用を開示している 。

米国特許第３．８４１．１２３号と第 ３．８５１．５０９号は、シート・メタルの過終厚みを計測するため入射Ｘ−線 の使用を教示しているが、二つの発明はかかる単純なＩＩ造プロセスにあっても 、Ｘ−鯵による計測は自動プロセス制御システムに適用した場合非常におそいこ とを開示している。

従来のプロセス制御システムの中でより複雑な製品の１１ｍへＸ−線を適用した ものが一つある。米国特許第３，４９６，７４５号は、チューブの壁の平均厚み を最終のローリングスタンドのあと測定し、フィードバックを提供するプロセス 制御装置において、Ｘ線を使用している。

しかしながら、この装置は、１次元測定すなわち、壁の平均厚みに関してのみフ ィードバックを提供するだけである。

チューブやパイプといった高密度の幾何学的に複雑な製品の製造用のプロセス制 御システムにはこの方法を適用する場合大幅に制限が譚せられることになる。

米国特許第４．７２５，９６３号は複雑な製品の連続的な３次元解析を行う装置 を開示している。

しかしながら、この発明はチューブのＷｉ遣過程でのリアルタイム解析を提供し ていない。

したがって、製品の製造過程でのフィードバック、フィードフォアワード情報を リアルタイムで提供する製造制御プロセスに組み込むことは不可能である。

米国特許第４，７２５，９６３号に開示された発明は製造される製品の縮みを考 慮に入れることができないために制約を受けている。上記発明は、温度を上昇し た状態でチューブを測定するシステムを開示しているが、高温からの冷却過程で 生じる製品の縮みを説明する測定値の補正を行っていない、さらに、米国特許第 ４，７２５，９６３号は製品のきすのタイプまたはきすの原因を識別するために 、収集された測定値を解析する手段を含んでいす、また、次元解析によって、品 質の制御のために製造プロセスを修正する手段も含んでいない、米国特許第３． ４９８，７４５号と第４．５３５，６１４号は縦方向のきずに基づき１１造プロ セスを調節するシステムを開示している。

これら従来の制御システムは製品の前端と債端に印加される力の差を説明するた めにローラのセツティングを各製品ごと自動的に調節している。しかしながら、 これら従来の発明は、あらかじめ行われた実験データに対応して各チューブには 同一の調節が必要であるという想定に基づいている。

自動制御システムでＸ−線以外の次元解析を行う手段を有するものがある。上記 方法は、製品の外側表面の情報はのみ制限され、チューブやその他チューブと同 様な形状の製品については、その穴部品の検出が行えないため適用できない。従 来多くのプロセス制御システムが製品の温度と縮みを考慮に入れてきた。米国特 許第３，８４１，１２３号、第３，８５１，５０９号及び第３，５９２，０３１ 号はシート・メタルローリングシステムに温度データを使用して゛いる。しかし ながら、これらのシステムはあらかじめ測定された温度に基づき前もって決定さ れた調節を製造プロセスに施すというものである。

さらに、これらのシステムは、製品の厚みという一次元データにのみを扱うとい う点で単純なシステムとなっている。従前のシステムは、原材料の特定のバッチ に対して適用される金属の緒特性に原因する補正項の計算を行っていない、米国 特許第 ３．８４１，１２３及び第３，８５１，５０９号は、シート・メタルへのフォー ス・ゲージの使用を示している。一方、米国特許第４，７７１，６２２号はシー ト・メタルへ磁気ディテクタを使用している。磁気ディテクタはチューブやパイ プといった複雑な形状体には適用不可能であり、かつ磁気検出される材料にのみ 限定されることになる。スチールはキューリ一点以上で磁性を保有しないため、 上記装置はホット・スチール・ローリング・プロセスには使用できなＩｌ）こと になる０本発明は非磁性材料にも磁性材料とともに適用できるシステムである。

米国特許第４．５３５．８１４号で開示された別の発明は製品の影を測定するた めの光源と光ディテクタの利用を述べている。

［発明の概要〕 従って、本発明の目的は、前述の問題点を解決し、スチール・チューブ及びパイ プなどの製品の、３次元解析を連続的に実質的にリアルタイムにし、製造制御プ ロセスに組み込み可能な装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、製品の温度を測定し、冷却による製品の縮みに対する測定 値の補正を行う解析を行う方法及び装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、 プロセス制御システムのフィードフォアワード及びフィードバック償号を生成す るに必要な補助的手段を提供することである。

さらに本発明の他の目的は、システムの次元計測の精度と品質を向上する校正方 法及び装置を提供することにあ−る。

［発明の概要］ 本発明は、製造段階にある幾何学的に規則的な形状の製品の３次元測定を非破壊 的にリアルタイムで行う新しく改良された方法及び装置を提供する。物体が走置 装置に対して移動するに従い、貫通輻射線によって物体の横断面を走査し、物体 の横断面を輻射線が通過するときの輻射線の減衰を表わす信号を生成し、走査し た各横断面に関する物体の精度を表わす信号を発生し、物体の横断面の次元測定 値を得るために、物体のコンピュータ・モデルを使って位置をインデックスとし た横断面走置信号を処理して、物体の縦方向の位置の監視を行う方法を本発明は 含んでいる。

本発明は位置をインデックスとする横断面の寸法測定値を使用することによって 、物体中に検出されたきすの特性を決定する、新しくかつ改良された装置を提供 する。新しい方法は、物体の横断面の寸法を理想物体のコンピュータ・モデルと 比較し、分散データを生成する。横断面の位置データと結合された分散データは 、きすときずの３次元パターンを構成するきすの縦方向の位置を表わす。

本発明は、きすの３次元パターンを使用することにより、きすのタイプときすの ３次元パターンをあらかじめ知られたきすのパターンとその原因との組合わせと 比較することによってきすを引き起こした製造工程とを識別することができる。

本発明は物体の実際の寸法を測定し、理想の寸法と実際の寸法との分散を計算し 分散のＲ囚を識別し、きずの原因を治癒するのに必要とされる製造工程への調節 を計算し、きすの原因となった製造プロセスのプロセス工程を制御するプロセス 装置またはきすを治癒するプロセス装置にｍ前計算結果に基づく制置信号を送信 する。

本発明は、さらに物体を貫通する輻射線によって物体の横断面を走査して、幾何 学的に規則的な横断面を有する物体の寸法をリアルタイムに、非破壊的に雰囲気 温度において測定する方法及び装置を提供する０本発明において、輻射線の物体 を通過する時の減衰率を表わす信号が発生し１本漬号は、走査した物体の寸法測 定値を得るため物体のコンピュータ・モデルを使用して処理され、物体走査時に 物体の温度が測定され、物体の寸法の変化を温度の関数として関連付けたコンピ ュータ・モデルを使用して、物体の周囲温度の寸法が計算される。

さらに、本５！明は物体の寸法に関する情報を発生するため、貫通輻射線で物体 を走査する装置を校正する、改良された手段を提供する。すなわち、本発明は、 複数のビンが配置されたプレートと、厚みの変化する一組のプレートと、装置の 通常操作において使用される校正因子を生成するために校正プレートについて収 集されたデータを計算するコンピュータアルゴリズムとを含んでいる。

［図面の簡単な説明］ 図１は、本発明の適用例であるシームレス・チューブの製造フローのダイアグラ ムの機略図である。

図２（ａ）は、ｌｌｌシラインおいて晟終ローラとペイントマーキング装置との 間に配置された本発明の装置の概略構成図である。

図２（ｂ）は、装置の環境安全ｍｌシステムの概略構成図である。

図３（ａ）は、本発明の複数ソース／ディテクタ装置の一部を構成する一組のソ ース／ディテクタの概略構成図である。

図３　（ｂ）は、図２の装置の信号コンディショニングサブシステムの概略構成 図である。

図４は、図３（ａ）のディテクタはよって生成される信号と検出器信号の愛情に 対応して図３（ｂ）の信号コンデイシツニング・サブシステムによって生成され た変換された信号とを図示したものである。

図５は、図２の装置のデータ収集制御システムの構成概略図である。

図６は、図２の装置のコンピュータ・システムのハードウェアと周辺装置の構成 図である。

図７（ａ）は、ｒＭ６で示したコンピュータシステムのソフトウェア・アーキテ クチュアのダイアグラム図である。

図７（ｂ）は、計算アルゴリズムで使用されるパラメータを示す藺略図である。

図８（ａ）ないしくｂ）は図２の装置によって処理されるソース／ディテクタか ら発した信号のデータの流れを示すダイアグラム図である。

図９（ａ）ないし図９（ｂ）は、図２（ａ）（７）装置が検出したきすの特性を 示す図である。

図１０は上昇した温度で測定した製品の雰囲気温度の寸法を計算するためにコン ピュータシステムが使用する膨張曲線の一例を示したものである。

図１１は、ソース／ディテクタのジオメトリを説明するために装置を校正するた めのコンピュータシステムが使用するパラメータの代表例を図解したものである 。

図１２はソースとディテクタのアレイの間のジオメトリ関係を校正するために使 用され、ソースとディテクタのアレイ間の位置に置かれた校正プレートの構成概 略図である。

図１３は、ディテクタアレイの個々のディテクタを校正するために使用され、ソ ースとディテクタの間に置かれた変化した厚みの校正用のプレートの構成概略図 である。

［最良の実施形態コ 図１は以下にｓ！明される本発明がインチグレートされるシームレスパイプ・ミ ルのダイアグラム図である。

酸素炉１で鉄鉱石からｆｌＩ（スチール〕が製造される。

連続鋳造ユニット２は長い連続した粗鋼片を鋳造し、鋼片は、ローラ３によって 丸鋼（ｒｏｕｎｄｓ）に成型される。

固体の丸鋼はカッタ４によって切断され、ロータリー炉床ファーナンス５に配置 される。ロータリー炉床ファーナンス５によって丸鋼の温度が上昇すると打抜き パンチ（ｐｉｅｃｅｒ）６が丸鋼の中央に穴を開け、丸鋼は、チューブに類似し た形状となる。

展伸機７と、プラグミル８と磨き圧延Ｉ１９は、チューブを展伸し、チューブの 内側表面を整厚し、該チューブの長さ分の壁の厚さを一様とする。

チューブはハイミル１０に通され、最絆の内側直径と壁の厚さを作り出され、つ いで、冷却ベッド１１上で徐冷される。チューブは焼入れ炉１２で再度加熱され 、焼入れ装置１３で焼入れされる。焼戻し炉】４は再びチューブを再加熱し、仕 上げミル１５とホットストレイトナー（ｈｏｔ　ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｅｒ）１ ６とによって仕上げのタッチングが行われる。

ｊ＆葎にチューブの両端がチューブカッタ１７により端切りされ、チューブはキ ツカー１８によって製造ラインからはずされ、出荷のため格納される。従来校正 装置はパイプが完成し、充分冷却したあとの製造ラインの端に、配置されていた 。この校正装置を使ったテストは、サンプルテスト用に切り出され、ついでスク ラップにされるという破壊的なものであった。

チューブの端を過大な長さ分カットしてしまいむだが生じる。チューブの両端は 製造プロセス固有の特性に帰因した規格値外の不規則であるため製造されるチュ ーブの端は端切りしりければならない。

従来、チューブの大きさが規格におさまるための情報の欠如により、切断が任意 に行われた結果大きなむだが生じたことになる。

さらに製造からテストに至るまでの遅延により大量のむだが生じた。すなわち、 製造プロセスを修正するには、製造における寸法の変化やその他のきずが先ず第 一に発見されなければならない、きずを検出するには、製品がテストされなけれ ばならな髪）、上記遅延の間中、修正されないままの製造プロセスは規格外品と してスクラップにされるチューブを製産し続けることになる。したがって、遅延 を減少させることがむだの絞量を減少させる。

現存する校正装置と対比して、図２（ａ）に示した本発明の製造Ａの好適位置２ ０はハイミル１０と冷却ベッド１１との間とされる。

装置Ａは、この位置にあって、打抜きバンチ６、展伸＠７、プラグミル８、磨き 圧延ＩＩ９と第１のハイミル１０とによって成型されたチューブＰを直接受は取 る。装置Ａは、将来の製造において発生する欠陥をより少ない遅延によって上流 の製造工程のすべてにフィードバック情報を提供し、識別された欠陥が治痘する ために実際に走査されるチューブＰに関する下流の製造プロセス装置に重要なフ ィードフォアワード情報を提供している。

しかしながら、装置Ａの配置は、シームレス・チューブ・ミルにおいてその好適 位置２０にのみに限定されるものではなく、製造ラインの他の位置に配置しても よい。

例として、装置Ａは焼戻し炉１４と寸法仕上げミル１５の間に配置してもよい、 この位置において、薄板上製品Ｐは装置Ａにより、成型、寸法仕上げ、焼入れ、 焼戻しされ、フィードフォアワード情報が仕上げ圧延機１５に修正用として送信 され、またホット・ストレイトナー１６とペイント・マーカ１７にも該フィード フォアワード情報が送信される。装置Ａは、製造中の欠陥に関するプロセスｆ＠ 御情報を識別し提供するために図１に示された製造ラインに於いて別の位置に合 うように修正することができる。

装置Ａは、シームレスパイプミルの製造プロセスにのみ限定されるものではない 。すなわち他のプロセス例えば、矯かな変更によって、装置Ａは押出し、連続鋳 造、電磁抵抗および機械加工製造プロセス、および、溶接パイプ、ロッドまたは 棒の製造プロセスは容易に利用することができる。

また本宛明の装置と方法は、円筒型製品の製造プロセスにも利用できる。しかし ながら、適切なモデリング・アルゴリズムによって修正が行われた場合、本発明 の方法は、任意のジオメトリ的に規則的な型体の物体の製造プロセスにも有効で ある。以下の説明において、チューブＰあるいは製品Ｐとは鋼片（ビレット）、 丸いチューブ、仕上ったパイプＰをそれぞれの文脈に応じて意味するものとする 。

Ｗ２　（ａ）に示された装置Ａはハイ・ミル・ローラ１０とペイント・マーカ１ ７との間に置かれている。

同図においてチューブＰは左から右に移送される。物体ディテクタ３０は、＊＊ ラインを下流に進行するチューブＰを監視している。物体ディテクタ３０はＩｌ 造プロセスのさまざまな段階におけるチューブＰの速度及び位置の決定に使用さ れる。物体ディテクタ３０はチューブの切断、チューブの両端からの切断距離と の製品の長さの決定のためのマーキングといったｍ追工程の品質管理のために必 要とされている。チューブが正確な位置で切断されるためにチューブ・カッター １７におけるチューブＰの正確な位置が、装置Ａに知らされなければならない。

以下で詳細に説明されるソース／ディテクタ装置３２は、製造ラインのチューブ Ｐの経路１２のレイルカート３４上に配置される。レイルカートの経路は、チュ ーブＰの経路に乗置及び直下を通る２つのレイル３６によって定義される。ソー ス／ディテクタ装置３２のハウジングに装着されて少なくとも１つ、好ましくは ２または３ｇｉの、高温測定機４０が配置され、高温測定機４０はソース／ディ テクタ装置３２に接近したチューブＰの温度を測定する。高温測定機は、赤外輻 射線の波長を検出することにより、華氏１２００度から２０００度の範囲で物体 の温度を測定する非接触型の温度トランスデユーサであることが好ましい。

高温測定機の視野範囲は物体の良好な平均温度を得るために十分広くなければな らない、スポット・サイズが小さいと測定温度に顕著な変動が生じる。直径１イ ンチのスポット・サイズで十分とされる。応答時間は５０ミリ秒から１秒の範囲 でｌｌＨ可能とされ、被検物体の移動速度に従って設定される。

モジュール４２もレイルカート３４の上に装着される。モジュール４２は、以下 に詳細に説明されるソース／ディテクタ装置３２からのコンディショニング信号 のための電子部品を含んでいる。モジュール４２によって生成された電気信号は データ収集制御システム４４によって収集される。データ収集制御システム４４ は、さらに収集されたデータを処理し、結果情報を高速通信リンク４８を介して コンピュータ・システム４６に給配する。モジュール４２は保護用ハウジング３ ８の中に収容されてもよい。　高速通信リンク４８により、コンピュータシステ ム４６および以下で説明される周辺装置を、図１に示された製造ミルの典型的な 環境にみられる、苛酷な電磁界ノイズ、振動、よごれ、高温などから離隔した場 所に配置することが可能とされている。通信リンク４日として、ノイズ干渉が過 少の高速データ転送を提供する光ファイバー・システムであればよい。

以下に詳細に説明するコンピュータ・システム４６は、チューブＰの次元解析を 連続して行い、調節が必要な処理装置を固定するために、データ収集制御システ ム４４からの信号を処理する。ついで、コンピュータ・システム４６は別の高速 通信リンクを介して自動プロセス制御インターフェイスに制御信号を送信する。

コンピュータ・システム４６は、２つの自動プロセス制御インターフェイス、す なわち、リンク５２を介してフィードバック制＠５０用のインターフェイスと、 リンク５５を介してフィードフォアワード制＠５４用のインターフェイスの２つ に接続されることが好ましい。

２つの自動プロセス制御インターフェイス５０と５４とを使用するのは、ソース ／ディテクタ走査装置３２が図１において配置される特定の製造プロセスとその 配置による。別の製造プロセスでは自動プロセス刺傷インターフェイスは１つで 充分な場合もある。

自動プロセス制御インターフェイス５０と５４は制御情報の条件付けを行い、そ れぞれリンク５６と５８とを介して調節モータ、マーキング・″システム、カッ タ等へフィードバック及びフィードフォアワード信号を送信し、装置Ａによって 測定・検出される欠陥を説明するため、ｒＩ！Ｊ１の製造プロセスの１または複 数個のプロセスの修正を行わしめる。欠陥が自動的に修正できないという場合、 コンピュータシステム４６は、ｔベレータに欠陥の発生とありそうな理由を通知 する。

フィード７オアワード情報は、フィードフォアワード制御インターフェイス５４ から、リンク５８ａを介して［１に示されたＷｉ造プロセスのコンポーネントに 送信される。上記コンポーネントは、チューブＰが規格外品であるとき、チュー ブＰの両端を刻印または切断するペイント・マーカー６９またはカッター１７な どである。

コンピュータシステム４６はリンク６１を介していくつかの周辺装置６２、すな わち、グラフィック・ディスプレ仁プリンタ、データ蓄積格納装置などに接続さ れている。

安全と環境制御システム シームレス・スチール・チューブミルのような製造ミルの環境は、本発明の多く の装置にとって苛酷であり、敵対的ですらある。このような環境は、汚れ、粉塵 、湿気、高温、１Ｌノイズ、および電磁界などで汚染されている。

本発明の装置Ａ（図２（ａ）と２（ｂ）参照）は、装置の部品を保護するいくつ かの方法が組み込まれている。コンピュータ・システム４６とその周辺装置５２ ．１２８，１２９は、苛酷な環境とは別の場所に設置されることにより、圧延穐 の苛酷な環境から解放されている。これは、時間遅延に影響を及ぼすことなくコ ンピュータ・システムとその周辺装置とを圧延機の近辺から取り除くことを可能 ならしめる高速光ファイバー・リンクの組み込みによって実現された。光フアイ バー通信４８の別の利点として、製造環境において業通にみられる高レベルの電 磁界ノイズ干渉に対する実質的な雑音許容性があげられる。

しかし、ソース／ディテクタ装置３２と信号コンディショニングモジュール４２ は製造環境から除去することはできない、データ収ｌＩ＆ｌ１１１１システム４ ４と自動プロセス制御インターフェイス５０．５４も製造環境に置かれるが、密 封型の保護エンクロージャの中に置かれる。

エンクロージャは、システム４４とインターフェイス５０．５４とを粉塵、破片 、温度揺動、電磁界ノイズ、その他年都合な条件から保護するための設計が行わ れている。ソース／ディテクタ装置３２は、保護ハウジング３８内に封入されハ ウジングの内側は、プラス圧の空調システムによってその環境の制御が行われて いる。若干のプラスの圧が使用されるのは、圧延機の汚れがエンクロージャの中 に入らないようにするためである。プラス圧はエアコンプレーサ６５によって供 給される。

ソース／ディテクタ装置３２が収容される保護的ハウジング３日にはさらに環境 上の及び安全上の特徴が設けられている。ソース／ディテクタ・装置３２を通過 する高温チューブＰから輻射される熱と、ハウジング３８と４２内での電気的パ ワーの散逸の結果発生する熱のために上記特徴が必要とされている。（図２（ａ ）と図２（ｂ）を参照）ハウジング３８は、図示されない温度モニタと輻射モニ タの内部とハウジング３８のモニタ６１と６３の外側に、水冷却システム６４が 設けられている。

水冷却システム６４は、１１造ラインが停止したとき、ハウジング３８内の温度 が安全レベルを超えたとき、チューブＰを冷却する。さらに、チューブ間のハウ ジング３８を外側から冷却するニアコンプレッサ６５とソース／ディテクタ装置 ３２を高温チューブの輻射熱から保護するためにハウジング内部に冷却水を循環 させる冷却システム６８とが設けられ冷却システム６８には内部水温センサ６８ と圧力センサ６６とが備えられている。もし安全でない条件が発見された場合、 コンピュータは告示システムを通してアラーム６９の警告音を発し、ソース／デ ィテクタ装置３２をシャフトダウンする。安全性と環境制御システムはコンピュ ータ・ソフトウェアで説明されるようにコンピュータシステム４６によって監視 、制御されている。

［ソース／ディテクター装置コ 図３（Ａ）はソースとディテクター・アレイの対７０を示している。ソース／デ ィテクター装置３２は、少なくとも２つのソース／ディテクタ一対から構成され る０本発明の好適実施例では、ソース／ディテクター装置３２には３つの対７０ が含まれている。

ソース７２はチューブＰの全横断面を貫通するガンマ線またはＸ−轢輻射のビー ム７４を輻射する。チューブＰの反対側の減衰されたガンマ線またはＸ−總ビー ム７６は多くの密接に詰められたディテクター８０からなるディテクター・アレ イ７８によって検出される。各ディテクター８０は検出したガンマ線またはＸ− 線に応答して、図３（ｂ）に示したような高速のアナログ電圧信号８１を発生す る。アナログ信号８１は、信号コンディショニング・モジュール４２の複数チャ ネルに送信される０図４には、１つのチャネルが示されている。モジュール４２ の各チャネル８５は、その入力がディテクターからリンク８１に接続された超高 速コンパレータ８４を含んでいる。コンパレータに対するスレショールド電圧８ ３を提供す名調節可能な電圧ソースｖＴＨには第２の人力が接続され′ている。

コンパレータはトリガーパルスを発生し、該パルスはディジタル・パルス・ジェ ネレータ８６に送信される。ジェネレータ８６は、入力のトリガーパルスに応答 してディジタルパルスまた条件付けられた信号を発生する。

しかし、ジェネレータ８６は１１１３（ｂ）に示されるように、データ収集シス テム４４による収集の以前において、トリガーパルスが一定のデッド・タイム期 間ｔ。を経過したときにのみ、パルスを発生する。ソース７２とディテクターア レイ７８の好適実施例は本発明以外にも米国特許第４，７２５，９６３号におい て説明されている。　アナログ信号８１はソース７２からのランダムに輻射され るフォトンによりその振幅は変動し、信号自体もランダムに発生するため、モジ ュール４２の各チャネルはディテクター８０のアナログ信号がある一定のスレシ 覆−ルド・レベル８３を超えたときにのみ発生するように設計されている。−塩 トリガーされると、モジュール４２のチャネル８５は「デッドタイム」と呼ばれ る一定の時間期間ｔ０の間、別の条件付けされた信号８２を発生することができ ない。

一定のデッドタイム期間を設けることにより、計数されるパルス数の精確な補正 が行われることになる。

各ディテクター８０は１つのパルスをセンスしたあと回復して、次のパルスをセ ンスするまでの回復時間がそれぞれ多少異っている。

回復時間の相異は入力信号８１のパルスの高さと幅のランダム性によるものであ る。ディテクターの回復時間の間、別のパルスがディテクターに入る場合がある 。パルスのこのような積み重ねは、補正されることが必要である。各ディテクタ ー８０は、それぞれ別々の回復時間を有し、修正は困難となる。補正を単純化す るため、適長の［ｉｏ復待時間りも長く設定され、各ディテクターに一定のデッ ドタイムを設定する回路を設ける一定のデッドタイムの使用によって、ディテク ターが入力輻射に応答しない時間の比率が知られる。この比率を知ることによっ て、測定輻射カウントについてディテクターに入った実際の全輻射に対応した修 正を施すことができる０例として、測定輻射カウントが９００であり、全デッド タイムが全時間の１０％であるとしたとき、実際の輻射カウントは１０００と計 算される。すべてのディテクターに対して一定のデッドタイムを使用することに より、すべてのディテクター８０に対して１つの公式を使用することが可能とな り、個々のディテクターの応答時間を決定することは不要とされる。

データ収集 図５は、１つのチャネル８５のデータの収集と信号コンディショニング・サブア センブリ４２からコンピュータ・システム４６への送信の方法を詳細に説明して いる。各ディテクターのコンディショニング・チャネル８２からのディジタル信 号はカウンタ１０２に送信される。カウンタ１０２はあらかじめ決定されたスレ シ嘗−ルド値を超えた信号の数をカウントする。データ・レジスタ１０４はあら かじめ定められたサンプリング・レートで湯部的にカウンタ１０２のカウントを ラッチし、該カウントをデータ収集サブシステムのデータ・バス１００に伝達す る。レジスタ１０４がカウントをラッチすると即刻、カウンタはクリアされ、カ ウントＯからカウントを開始する。レジスタ１０４のラッチとカウンタ１０２の クリアは、従来のコントローラ１０６によって行われる。コントローラ１０６は 、時間情報をコントローラ１０６とデータ・バス１００に伝達するタイマ１０６ を有していてもよい。シーケンサとバッファ１１０はデータ・レジスタ１０４か ら送られるデータを収集し、３２ビツト・ワードで１秒あたり最高５人がバイト の転送レートで動作可能な高速通信リンク４８を介してコンピュータ・システム ４６に該データを送信する前に、データをコンパクトな形式にブロック化するこ とが好ましい、高速通信リンク４８は減衰率が５　ｄ　Ｂ　／　Ｋ　ｍあるいは これ以下であって、１００マイクロメータの光ファイバー・コアの光通信接続が 好ましい。電気−光フアイバー信号変換器１１２は、ディジタル信号を、光フア イバーケーブル１１４に伝達される光パルスに変換する。ケーブル１１４の一方 の端では、ディジタル電気信号をコンピュータシステム４６に伝達する光ファイ バー−電気信号変換１Ｉｈ１１６によって、光１３号がディジタル信号に再変換 される。

コンピュータ処理 図６にはコンピュータシステム４６のハードウェア構成が示されている。コンピ ュータシステム４６は高速低雑音通信リンク４８を介してデータ収集制御システ ム４４からデータを獲得する。好適実施例ではコンピュータシステム４６は、三 つの周辺のコプロセッサ１２２．１２４，１２６を備えたメイン・コンピュータ １２０から構成されている。メイン・コンピュータとして、ディジタル・イクイ ップメント・コーポレーシ＊ン（ＤＥＣ）のＭｉｃｒｏＶａｘｌｌ、約０．９Ｍ ＩＰＳが実装されている。コプロセッサとしては、１秒間に２０ミリ回数のオン 浮動小数点命令を実行するアレイ・プロセッサが実装されている。

コンピュータ１２０は二つのコプロセッサに特定のデータ処理タスクを割り付は データ処理自体のバランスを保つように中央データ処理装置としての役割をはな うべくプログラムされている。コンピュータ１２０は装置Ａの他のコンポーネン トに対するオペレータのリンクとしての働きも有する。二つの″コプロセッサの 一般的目的は往側処理によって、コンピュータシステム４６のデータ処理の効率 の増大を図ることである。

コプロセッサは並列に動作可能な特定のデータ処理タスクが割り付けられる。

例として、コプロセッサ１１２は、チューブを通過する輻射の経路長を計算し、 後で証明される解析データ処理を実行し、最終結果を導くために他のプログラム によって使用されるデータポイントの決定を行う。

同時刻に、コプロセッサ１２４は、冷却後の製品の冷却状態の寸法を計算するた めに高温チューブの寸法測定値（ｏＤ、ＩＤ、壁の厚み、エフセントリシティ、 オーパリティ、及び長大なと）と、金属化学及び膨張データの計算を行う、コプ ロセッサ１２２と１２４は計算を行い、コプロセッサ１２６は測定した寸法デー タと所望の寸法との分散を計算する。これらの分散から、第３のコプロセッサ１ ２６はきすを同定し、きすを修正するか、またはオペレータにきすとその原因を 通知する。コプロセッサ−１２２，１２４，１２６によって行われるデータ処理 タスクは以下でより詳細に説明されるＤＥＣ社Ｍ　ｉ　ｃ　ｒ　ｏ　Ｖ　Ａ　Ｘ と三つのコプロセッサ−は周辺装置とデータ収集電子回路とインターフェイス可 能な他のコンピュータ・システムであって、ＭｉｃｒｏＶＡＸおよびコプロセッ サ−と同程度または以上の処理能力のコンピュータシステムで置き換えてもよい 。

コンピュータシステム４６はディスプレイ、印刷、記憶蓄積、データ保管用の数 多くの周辺装置１２８゜１２９に接続されている。

コンピュータ・ソフトウェア ｅ１７　（＆）には、メイン・コンピュータ１２０のアプリケーションソフトウ ェアのアーキテクチュア１３０が示されている。ソフトウェアアーキテクチュア １３０はシェアド・コモン・メモリ１３２の馬りに集中している。シェアド・コ モン・メモリ１３２はコンピュータのメイン・メモリの分割された部分であって 、タスクを実行するための情報を必要とされるデータをコンビニ−タブログラム に利用可能としている。シェアド・メモリ１３２はそれ自身いくつかのパーティ シランに分割されている。一つのパーティシ曹ンは、コンピュータシステム４６ によって処理されていない、データ収集制御システム４４からの生のかつ未処理 のデータを格納している。　第２のパーティション１３６は計算の各種段階の処 理データを保持する。第三のパーティション１３８はパーティション１３４およ び／または１３６からのデータの収集を開始するようプログラムに信号を送るス テータスフラグを保有する。

常駐プログラムが、シェアド・メモリ１３２からデータの収集を完了し、プログ ラムが実行すべきデータ処理タスクを遂行したあと、結果はパーティション１３ ６にコピーされ、パーティション１３８のシグナル・フラグは変更され、以下で 証明される他のプログラムに、パーティション１３４および／または１３６の必 要なデータが利用可能であることを信号通知する。

本実施例では以下で証明される７個のアブリケーシミン・プログラムがメインコ ンピュータ１２０上で実行される。

７個のプログラムの１つはデータ収集と環境制御マネージャ１４０である。環境 制御マネージャ１４０の環境制御機能は以下で詳細に説明される。プログラム１ ４０のデータ収集機能はデータ収集制御システム４４から高速通信リンク４８を 介してコンピュータ・システム４６に送られたデータの収集と該データをシェア ド・メモリ１３２へ配置することである。

コンピュータは、コプロセッサ１２２，１２４．１２６をそれぞれ管理するため の三つのコプロセッサ・マネージャプログラム１４２，１４４．及び１４６を含 んでいる。プログラム１４２，１４４，１４６の主たる機能はコプロセッサ１２ ２，１２４，１２６のコプロセッサの計算結果をパーティション１３６に格納さ せることである。

コプロセッサ１２２のマネージャプログラム１４２はシェアド・メモリ１３２の パーティション１３４から生データをとり出し、該データを処理タスクを実行す るコプロセッサ１２２に送り、結果を受信し、以下に証明される別の計算を行い 、最後に計算結果をシェアド・コモン・メモリ１３２のパーティション１３６に コピーする。

コプロセッサマネージャプログラム１４４は、コプロセッサマネージャプログラ ム１４２によってパーティション１３６に配置された結果をとり出し処理タスク を行うコプロセッサ１２４に送り、結果を受信し別の計算を行い最後に計算結果 をパーティション１３６にコピーする。

コプロセッサマネージャプログラム１４４は、コプロセッサマネージャプログラ ム１４６によってパーティション１３６に配置された結果をとり出し、処理タス クを行うコプロセッサ１２６に送り、結果を受信し別の計算を行い＝ｉ攪に計算 結果をパーティション１３６にコピーする。各コプロセッサ１２２，１２４゜１ ２６とコプロセッサマネージャプログラム１４２゜１４４．１４６の処理タスク は以下に詳細に説明される。

メインコンピュータ１２０のマネージャプログラムはプロセス・コントロールマ ネージャ１４８である。

このプログラム１４８はプロセスコントロール情報を自動プロセス制御インター フェイス５０′への送信を制御するものである。

メインコンピュータ１２０のディスプレイプログラム１５０は装置Ａとのユーザ インターフェイスと提携する。このプログラム１５０は以下で詳細に開示される 。

データ保管プログラム１５２は永久記憶装置６２に選択データとコンピュータシ ステム４６によって生成された結果とを電気的に格納する。

しかしながらデータ保管プログラム１５２は、別の機能も実行する。例として、 以下で説明されるように、データをメモリ装置６２に保管する前にチューブＰの 全長に関するいくつか計算を行う、これら７個のプログラムは特定の順序で実行 される訳ではないが、優先順位がつけられている。例として、安全動作が最も重 要とされ、したがって、環境制御機能の監視と制御を行うプログラムが最も優先 度が高い、別の例として、チューブＰの全項目を測定することが情報をリアルタ イムで表示することよりも重要とされる場合、チューブＰを測定するプログラム が表示プログラムよりも高い優先度が与えられる。

もし品質管理性が、他のプロセス制御よりも重要とされる場合、きすを検出する プログラムに、きすの原因を決定するプログラムよりも高い優先度が与えられる 。

本発明の実施例が図１のチューブ製造ミルに使用されることから、チューブＰの 測定とその計算の間には時間区間が設けられている。コンピュータシステム４６ はこの時間期間を利用してデータ保管プログラム１５２においていくつかの計算 を行っている。しかしながら、別の実施例では装置に時間区間を設ける必要がな く、連続的にリアルタイムでＩｆ　ｉｔ　してもよい６図示されない第４のコプ ロセッサ−が、データ保管プログラム１５２で実行される計算を行うに必要な時 間をメインメモリから解放するために実装されてもよい。

データ保管プログラム１５２が稼動中に２番百のチューブがソース／ディテクタ ー３２に入った場合、メインコンピュータ１２０はデータ保管プログラム１５２ の実行を停止し、データ収集と環境創傷マネージャ１４０を起動する。この停止 は、オペレータがプロセス制御よりも品質管理とチューブＰのきすの検出の方を 重要と考える場合にとられる措置である。従ってデ−夕収集プログラム１４０は データ保管プログラム１５の読み値が与えられるような方法で収集される。

コプロセッサ■マネージャ１４２の目的は、外側直プロセッサ１２２はさらに別 の２Ｍのスカラー・デー（Ｔｚ／Ｔ＊）とＰ　Ｌ　（Ｔ　ｌ／　Ｔ　、）の量は 実際の応用例では１よりもはるかに小さい。カウント率が修正が無意味な程にお そいため、背景カウント率に対するデッド・タイムの修正は通常必要とされない 。

空気カウントとチューブ減衰力カウントのデッドタイムの修正が行われたあと、 背景カウントＢｉがチューブカウントと空気カウントから差し引かれる。

上式でＡｓ’はデッドタイム修正後の空気カウントの空気カウントを、Ｐｔ゛は デッドタイム修正後のチューブ減衰カウントを表わす。

デッドタイムと背景カウントの修正が完了侵、元の経路から逸脱し、および元の 経路の直線から外れてディテクタに入った輻射の修正を行う必要がある。この輻 射は散乱輻射と呼ばれる。散乱輻射はガンマ線とチューブＰ内の原子の相互作用 の副産物である。減衰はチューブＰの壁における原子をガンマ線をビットし、吸 収され、散乱されることによって生じる。不運にも、ソースを出たときは輻射７ ４の直線上にない散乱輻射の一部がディテクター８０によってひろねれることが ある。

したがってディテクタ８０の読み値は直接の輻射でなく散乱輻射によって生じた カウントの比率を修正することが必要とされる。しかしながら、この修正を行う 前に、空気カウントとパイプカウント・データが、一定の輻射フラックスを有す るかのようにそれぞれが正規化される。本ステップは、輻射検出動車において各 ディテクター８０は制御不可能な粗異を有しており、近接するディテクターのカ ウントレートに基づきディテクターのカウント率を考慮するとき、正規化が必要 とされる。

正規化された空気カウント率Ａ、−゛とパイプカウント率Ｐｔ””はそれぞれ次 式で与えられる。

Ａ　ｔ−’　＝　Ｃ／　Ｄ　”九 Ｐ、−“＝ｐ’″ｈ　［Ａ　ｔ−’／　Ａ　ｉ−１前式でＣは任意の定数であり ＤＬはソースからディテクタまでの距離をＡｔ″′とＰどとはデッドタイムの修 正がなされ、背景カウントが差し引かれた空気とパイプのカウント率である。Ｄ ”＋項はソースと各ディテクター間の距離の相違に対する一定の輻射フラックス 率を修正する。チューブ減衰カウント率が正規化された借、チューブＰではなく ディテクタ８０自体によって生じる輻射散乱の修正が行われる。一般に、この散 乱のタイプはインター・ディテクター２次散乱と呼ばれている。

インター・ディテクタ２次散乱の修正は次式で与えられる。

２客−一＝　Ｐ　ｔ−’−Σ　ｊ　［Ｎ　Ｊ　（Ｐ　ｌ、Ｊ−’＋　Ｐ　ＬＪ− ’）　］上式においてＪとＮＪとは校正測定から実験的に決められる。

カウント率のＡ　ｆ＆の修正は、パイプ自体とその他の支持構造体材料からの輻 射散乱によるものである。この修正はカウント率に比例しており、ディテクタ間 のばらつきを考慮しなくてもよい。完全に修正されたカウント率は、次式で与え られる。

Ｐ％″−＝Ｐ、″’−Ｂ　Ａ　ｔ−’ 上式でＢは校正測定で実験的に決定される。　Ｐ　、”−’とＡｉ”’とを使っ た経路長は、次式で与えられる。

Ｌ　ｈ＝　Ｆ　ｌ　ｎ　（Ａ　Ｌ−’／　Ｐ　Ｌ−’　）ここに、Ｆの値はＸＩ Ｉの吸収率μと密度ｐと関係し、次式で与えられるφ Ｆ冨（１／μｐ） ｘＩＩ吸収率はＸ線エネルギとパイプの化学組成に依存する。バイマ材料の密度 ｐは化学組成と温度に依存する。

最後に、経路長は１つのディテクタ８０から次のディテクタへの経路の非線形性 を考慮した修正力１行われ２次項の次式で与えられる。

Ｌｌ’＝Ｘｉ＋　（Ｙｉ）（Ｌｌ）　＋　（Ｚｔ）　（Ｌｔ）　２ここにＬｌ゛ は修正長であり、Ｌｌは無修正の長さを、Ｘ　ｔ、Ｙ　Ｌｒ　Ｚ　Ｌは校正測定 によって決められる因子である。経路長の計算の他に、コプロセッサ１２２はチ ューブＰの外側直径と内側直径を計算するために使われるデータ点を決定し以下 に説明されるアパーチャ・サイズに対するデータ点の修正を行うためのデータ解 析タスクを実行する。

データは以下の解析を使用して解析される。３つのディテクタ・アレイはチュー ブＰの影を変動した強度で見ることになる。影は一般にチューブ・プロフィール と呼ばれる。影がディテクタ・アレイ７８で始まる所は鮮鋭な相違が存在する。

ディテクタ・アレイ７８の長さ方向に沿って、影は漸次暗くなる。影はチューブ Ｐの内側直径が始まる所で再び！ＩＷに明るくなる。

チューブＰの内側直径が始まる所の点から、チューブＰの中心点まで、影は漸次 明るくなる。チューブの中心をすぎると影は暗くなり、内側直径が終了する所で 顕著に暗くなる。内側直径が終了する点で影は漸次明るくなり影は突然に終わる 。

影のこのような変化が、チューブＰの内側と外側の直径の決定に利用される。し かしながら、計算を行う前に、データ点は一１１ｆｔされるチューブＰの規格サ イズに対して適切な値を含んでいるテーブルを指標としてアパーチュアサイズの 修正を行わねばならない、このようにして渣で使用されるデータ点の数と経路長 間の距離が決定される。

内側直径のエッヂは上記の外側直径のインデックス決定法によるインデックス・ セットに対応しないため、内側直径を計算するために使われるインデックスは外 債直径インデックスからオフセットを有する１次式のＩｎｄｅｘ　＝　ＩＮＴＥ ＧＥＲ（Ｃ１４（Ｗａｌｌ））（Ｃａ）上式においてＣ１と０２は定数である。

外側と内側の直径の計算はメインコンピュータ１２０のコプロセッサｒプログラ ム１０２によって行われる。

実行される第１の計算は、二つのディテクタ・アレイ７８の各々から見たチュー ブＰの中心に対する角度の決定である。

本計算は次式で与えられる。

ここに、Φ、はソースｊ７２からのチューブとシステムセンタ７９（図７（ｂ） 参照）間の角度であり、ｊは１から３の範囲（各ディテクタ・アレイ７８のうち の一つ）で、Ｌｌは１番目のディテクタ８０によって測定した経路表を表わす、 さらに 上記各式において緩和はチューブＰの各サイドで２つずつ４つの経路長に及び、 Ｑｉはソースｊ７２からの１番目のディテクタ８０とシステムの中心７９（Ｊ７ （ｂ）参照）の間の角度を表わしている。３つのディテクタ・アレイ７８のそれ ぞれから見た、チューブＰの中心に対する角度を知ることによって、次式を使っ て任意の対の角度の間の三角法による（Ｘ、Ｙ）中心を計算することができる。

ｘ、＝Ｓ、　ｃｏｓΩ」＝Ｄ　Ｃ０５（φｊ＋Ωｊ）７、＝＋Ｓ、　ｓｉｎΩＪ ＝Ｄｓ　ｘ　ｎ　（φＪ＋Ωｊ）上式において、（Ｘ＋、Ｙｊ）は０番目のディ テクタ８０に対して決定されるチューブＰの中心位置を表わし、ＳＪは装置から 一番目のソース７２への距離を表わし、Ω、はシステムの中心から４番目のソー ス７２と任意の基準線との間の角度を表わす。

ＤＬ＝−ｃｏｓ　（φＪｅｔ＋Ω、ｎＬ）　（ＳＪ＊Ｌ８　ｉ　ｎΩ４＋ｔ−５ ｊＳ１ｎＱｊ）ＤＰ＝−ｓｉｎ（φＪｅｔ＋Ωｉ＊ｔ）　（ＳＪ＊ｔＣＯ９ＱＪ ＊ｔ　５ＩＣＯａΩ、）ＤＤ＝　−５ｉｎ　（φｊ＋Ω、）　ｃｏｓ　（≠４＋ ｔ＋Ω９Ｘ）−ｃｏｓ　（φｊ＋ΩＪ）　ｓｉｎ　（φｊ４１＋Ω１ヤ、）上記 の式の計算が終ったあと、各ディテクタ７８゜かう見た外側の直径が次式にした がって計算される。

０、　Ｄ、　Ｊ＝２ＤＣＪ　［（ＴＵＬ＋−ＴＵＲＦ）　／ＤＥＮＹ］　”但し 、 そして、 外側の直径を知ることによって、影と同一の外側直径を有する固体棒によって引 き起こされる影又は経路長の予測を行うことが可能となる。７１１定された経路 長は外債円の中心と外側直径が決定されたのと同様に固体棒の経路長から差引か れて計算される。

コプロセッサ１１マネージヤ 図１に示された製造プロセスに対するフィードバックを高速化するために、チュ ーブが高温にある時に測定を行うことが必要とされる。しかしながら、スチール ・チューブの高温の次元は、該チューブの低温の次元とは同一でない。スチール は図１０にその例が示されている膨張曲線と呼ばれる曲線に沿って縮む。スチー ルの別のバッチの膨張１１１ＩＩを決定する場合、スチール巾の炭素含有率が重 要な因子となる。従って、膨張−１；適合させるために使われる公式は製品の材 料組成に依存して変動することになる。本発明では、高温の修正用の公式を得る ための膨張曲線のカーブ・フィッティングはコンピュータシステム４６以外で実 行され、膨張曲線カーブ・フィツト公式はディスプレイプログラム１５０を介し てコンピュータに入力される。

本発明の実施例では、この計算はコプロセッサＩｔ　１２４で実行される。

コプロセッサ■マネージャ１４４の主たる目的は、コプロセッサ■１２４とのデ ータ・セットの送信検索を行うことである０本タスクを実行するプロセスにおい て、コプロセッサ１１マネージヤ１４４はステータスフラグ１３８を監視し、コ プロセッサ１１２２によってデータ・セットの処理が完了し及び更なる処理を行 うためコプロセッサ■１２２にデータセットを送信してよい時を決定する。同様 にしてコプロセッサ■マネージャ１４４は、ステータスフラグ１３８をオンとし 、コプロセッサ■マネージャプログラム１４６にコブロセッサ■１２４はそのタ スクを終了したことを知らせる信号を送る。

コプロセッサ口マネージャ１４４によってコプロセッサ■１２２に送られるデー タとして、○Ｄ、ＩＤの高温測定、壁の厚み、エフセントリシティ、オーパリテ ィ、物体ディテクタ３０からのデータ、高温計４０からのデータがある。さらに コプロセッサ口マネージャ１４４は、前述したように、ディスプレイ・プログラ ム１５０を介してシェアド・コモン・メモ１月３２に格納されたバッチ特有の膨 張カーブフィツト用公式データを送る。データを一担受信するとコプロセッサ■ １２４は各高温計４０によって測定された温度を計算する。この計算は各高温計 ４０の電気信号を従来の直線変換アルゴリズムを使って変換することにより実行 される。コプロセッサ１１１２４は、従来の平均化アルゴリズムを使ってチュー ブＰの各断面の平均温度と、チューブＰ全体の平均温度を計算する。コプロセッ サＵ１２４はチューブの各断面の平均ＯＤとＩＤの計算も行う。これらの平均値 は断面のす−バリテイとエフセントリシティの計算に必要とされる。

外側直径の最大値と最少値とをチューブＰの周辺に沿って回転した時の寸法の相 違によって定義されるオーパリティ（ｏｖａｌｉｔｙ）は、チューブＰに沿った 各断面の平均外側直径と内側直径の計算が絆ったあとで計算される。チューブＰ の外側表面Ｓは振幅Ａの正弦関数で変調された平均半径Ｒによって配送されると 仮定する。すなわち、 Ｓ（θ）　＝Ｒ＋Ａ　（ｓ　ｉｎ　２θ）オーパリティはこの場合２Ａと定義さ れる。各ディテクタアレイ７８について複数の測定が左右するためカイ２乗フィ ツト技法がＡの解法に使われる。エフセントリシティは（Ｘ、Ｙ）中心を使って コプロセッサ１プログラム１４２によって計算される。エフセントリシティは物 理的には、チューブＰの外側表面の中心とチューブＰの内側表面の中心との次元 上の変移として定義される。

チューブＰの各断面の外側及び内側直径について平均（ｘ、ｙ）中心が計算され る。平均は全体の変移を見つけるために相互にベクトル的に差し引かれる。

Ｄ＝ＳＱＲＴｒ（ＸＯＤＸ！Ｄ）”十（Ｙｏｏ−Ｙｘｏ）’］上式において、（ Ｘ　０５．　Ｙ　０口）は外側表面の平均座標軸であり（Ｘ　！ｌ）、　Ｙ　ｔ ｏ）は内側表面の平均座標軸である。Ｄは２つの平均中心座標軸間の変移である 。

オーパリティとエフセントリシティと壁の轟少厚みとが計算されると、コプロセ ッサｕ１２４はチューブＰの高温測定値をとり出し、チューブＰの予測されろ低 い温度の次元の計算を行う。チューブＰの低い温度の次元は次式によって計算あ るいは予測が行われる。

Ｄａ＝Ｆ　（ＤＪ ここに、Ｄｃは、低温の寸法を、Ｄｈは高温の寸法表わし、Ｆ（Ｄｈ）は、コプ ロセッサ口マネージャ１４４によって＝プロセッサ＋１１２４にインプットされ 、走査物体の組成材料の膨張カーブに対するフィツトを提供する関数である。コ プロセッサ口１２４はオーバリテ仁エクセントリシティ、膨張修正の計算という 主な機能に加えて、さらにいくつかの機能を有する。

コプロセッサｎ１２４は、チューブＰの長さと速度を決定する。これらのタスク を実行するため、コプロセッサ■１２４は、チューブＰのｌｌｌシライン沿って 配置された一連のディテクタ３０からの情報に依存する。

これらのディテクタ３０はチューブＰの存在と検出したときターンオンし、チュ ーブＰがもはや存在しないときターンオフする。２つの速度の測定と平均速度は 次の各式を使って計算される。

上式において、ｉはチューブＰの前端と記録するディテクタ３０を表わし、ｊは チューブＰの後端を記録するディテクタ３０を表わしている。また、Ｔｊはチュ ーブＰの前端が１番目のディテクタ３０を通過したときに記録された時間を、Ｔ ｊ＋１はチューブＰの後端が１番目のディテクタ３０のすぐ後に続くｉ＋１番目 のディテクタ３０を通過した時の時間を表わしている。

Ｄｉ＋１は１番目のディテクタ３０の後にすぐ続くｉ＋１番目のディテクタ３０ の位置を表わしている。ＶｌはチューブＰの前端の速度を、ＴｊはチューブＰの 後端がｊ番目のディテクタ３０を通過した時に記録された時間を、Ｔｊ＋１はチ ューブＰの後端がｊ番目のディテクタ３０のすぐ俺に続くｊ＋１番目のディテク タ３０を通過した時に記録された時間を表わしている。

Ｄｊは５番面のディテクタ３０の位置を、Ｄｊ＋ｌはｊ番目のディテクタ３０の すぐ葎に続くｊ＋１番目のディテクタ３０の位置を表わしている。ｖ２はチュー ブＰの後端の速度を表わし、■はチューブＰの平均速度を表わしている。

以上の計算から、チューブＰの長さＬは次式を使ってめられる。

Ｌ　”　［Ｄ　ｔ−Ｄ　Ｊゴ　＋　Ｖ　本　［Ｔ　ｈ−Ｔ　Ｊ］チューブＰの速 度が変化した場合、上式はこの変化分に相当する量だけ修正されることになる。

コプロセッサ１１１２４が温度、低温の寸法、及びチューブの長さと速度とを計 算し絆えた後、コプロセッサｍマネージャは悄慢を抽出し、すべての結果データ をシェアドコモンに配置し、システムの他のプログラムがこの結果データを利用 できるようにする。

コプロセッサｍマネージャ コプロセッサｍマネージャ１４６の主たる目的は、コプロセッサ■１２６とのテ ンタ・セットの送信・検索である。このタスクを実行するプロセスにおいて、コ プロセッサｍマネージャ１４６はステータス・フラグ１３８を監視し、コブロサ ッセ■１２４によってデータ・セットが完了し、更なる処理のためにコプロセッ サ１２６にデータセットを送信してよい時を決定する。同様にコプロセッサｍマ ネージャ１４６はステータス・フラグをオンとし、そのタスクが完了したことを 他のプログラムに通知する。コプロセッサｍマネージャ１４６によってコプロセ ッサｍ１２６に送られるデータには計算又は予測されたチューブＰの低温の寸法 と、理想チューブの所望の寸法とが含まれる。更にコプロセッサ［ｌ１１２６は 製造プロセスのさまざまなコンポーネントの次元特性データも受信する。

上記特性データの例として外側直径（ＯＤ）＝内側直径（ｒＤ）、圧力、製造プ ロセス内のすべてのローラのギャップ距離などがある。データには、製造プロセ スの各段階におけるチューブＰの温度とコンポーネント打抜きバンチ６、展伸機 ７、プラグミル８、チューブＰの内側表面を形成する磨き圧延機９のＯＤが含ま れる。

コプロセッサｌ１１１２６は実際のチューブＰの測定された低温の寸法と理想チ ューブの所望の寸法との分散を計算する。この分散がチューブＰのきすを表わす 。

計算には、ＯＤ、より、壁の厚み、エフセントリシティ、オーパリティの分散が 含まれる。これらの分散データから、コプロセッサｍ１２６はきすを修正し、将 来に同様のきすがｌｌ造されることを防止するための制御信号を発生する。

分散の特性がコプロセッサｍ１２６によって生成される制御信号を決定する。生 成される信号は装置Ａが統合化されている製造プロセスにとって一義的となる。

本発明の開示された実施形態において、この制御信号は、さまざまなｉｉ工程の 変数に影響を与える従来型のモータ６０又は他のタイプのアクチュエータに配給 される。モータ６０はローラの位置を制御し、これによってローラ間のギャップ 距離の設定を行う、いくつかのローラの組がタンデム型で作動する時、ローラの 位置は、ローラが製品に及ぼす圧力に付加的な影響を及ぼす。モータ６０はロー ラの回転速度を制御するために使用されている。更に、打抜きバンチ６の位置は モータによって制御されている。コプロセッサ［１２６１＊Ｕ炉５の制御アルゴ リズムにおいて、回転炉５、焼入れ炉１２と焼戻し炉１４の温度調節に利用され る信号を発生する。コプロセッサｍ１２６が、そのぶ因が自動的に修正できない 変動を同定した場合、コプロセッサｌｌ１１２６は、きすときすの原因とおもわ れる理由とに関する悄輸をオペレータに提供する信号を発生する。チューブＰの 内側表面１５４と入側表面１５５間のエフセントリシティ１５３（図９（ｂ）） の形状における変動について考察してみる。エフセントリシティ１５３の受容可 能なレベルが見つかったとき、コプロセッサｍ１２６は打抜さバンチ６と回転炉 ５を制御する信号を発生する。特定の駆動システム用に開発された修正アルゴリ ズムがコプロセッサｍ１２６により提供される。モータ６０はピアサ６を同一の エラーを再度生じることがないよう再配置する。エフセントリシティ１５３の変 動がチューブの長さ方向に沿って一つのパターンに従う場合、コプロセッサｍ１ ２６は、モータ６０による調節が可能であるとき、打抜きバンチ６に知らせる信 号を発生する。しかしながら、パターンが打抜きバンチ６に対するフィードバッ クを通じて修正できないとき、コプロセッサ１２６は変動とその原因に関する情 報をオペレータに提供する信号を発生する。：プロセッサ■１２６が受容可能な 程度のオーパリティ（図９（ｅ））を発見した場合、展伸機７、プラグミル８お よび仕上げミル１５におけるローラ間のギャップ距離を設定するモータ６０に向 けて信号を発生する。これらの処理工程の間の修正の比率は、オーパリティの度 数の関数となる。コプロセッサＩ［１１２６がＩＤ１５６　（図９（ａ）参照） の変動を発見した場合、コプロセッサｎ１１２６はプラグ・ミル８とハイ・ミル １０のプラグのサイズと、ギャップの幅とローラ圧力とを比較する。変動がロー ラ圧力またはギャップ幅によって生じたものと決定されたとき、コプロセッサ■ １２６は、プラグ・ミル８および／またはハイ・ミル１０のローラの位置を調節 するモータ６０への信号を発生する。しかしながらコプロセッサｍ１２６がプラ グがかかる変動を引き起こすものと決定したとき、コプロセッサｌｌ１１２６は 、プラグの交換をオペレータに勧告する信号を発生する。同様にコプロセッサｍ １２６が０Ｄ１５７（図９（ａ）参照）の変動を発見した場合、プラグミル８、 ハイ・ミル１０および仕上げミル１５のギャップ幅とローラ圧力の比較が行われ る。コプロセッサｌＩｒ１２６は、変動の大きさに基づき、プラグ・ミル８、ハ イ・ミル１０及び仕上げミル１５のローラの圧力とギャップ幅を修正すべくロー ラのモータに向けて信号を発生する。変動が小さい場合、ＩＩＨの大半は仕上げ ミル１５０ローラについて行われる。変動が大きい場合、調節の大半はプラグ・ ミル８とハイ・ミル１０のローラについて行われる。

８のプラグを交換すべきであることを通知する信号をている連続した螺旋状のき ずをチューブＰの外側表面理想規格値を入力するためのメニューが提供されてい 制、御されるシェアド・コモン・メモリ１３２の中の信号をモニタすることによ ってチューブＰか装置Ａに存在するときはいつでも周期的に起動される。データ 保管プログラム１５２はフットの平均、チューブの平均、ＯＤとＩＤと壁の厚み の最大・最少、走資したチューブと操業中のミルのチューブの全バッチのチュー ブに関する要約情−の計算を行う。データ保管プログラム１５２は、出力結集を プリンタによる印刷情報またはコンピュータ画面上のグラフィック表示にてオペ レータに提供する。装置の好適実施例が制御するチューブ製造プロセスの場合、 チュー１２間に十分な時間間隔があるためメインコンピュータ１２０が前述の計 算を行うことができる。Ｉｌ造プロセスが連続的である場合、前述の計算は計算 を実行するだけの時間区間が存在しないため新たに追加されたコプロセッサに姿 ねられることになる。

装置の構造は十分柔軟な構造を有しており、効率の過大化と経費の最少化を達成 する目的で別の製造プロセスに適応させることがてできる。

校正 以上説明したコンピュータ・プログラムの他に装置は校正プログラムを含んでい る。装置Ａの校正は、精確な結果を得るために奉賀的である０校正プログラムは ２つの別個の独立した校正を行５゜１つの校正はソース／ディテクタ装置３２の 幾何学的パラメータを決定し、他の校正プログラムは、その使用が前述されてい る各ディテクタ８０の経路２乗修正パラメータを決定する。本好適実施例では、 少くとも３つのソース／ディテクタ・アレイ対７０を含んでいるため、ソース／ ディテクタ装置３２（図１１参照）のジオメトリは、ソース／ディテクタ装置の 中心から測定される１０個のパラメータによって定義される。すなわち三個のパ ラメータ２５１．２５．２及び２５３は各ソース７２の中心からの距離５１．５ ２及び５３を定義し三個のパラメータ２６１．２６２及び２６３は三個のディテ クタ・アレイ７８の間の角度Ω１、Ω２、及びΩ、を定義し、三個のパラメータ ２７１．２７２及び２７３は各ディテクタ・アレイ７８の装置Ａの中心からの距 離を定義し、図示されない１個のパラメータはディテクタ・アレイ７８内の各デ ィテクタ間のディテクタ相互の間隔を定義す、これらのパラメータの決定に使わ れる方法として、複数の校正位置９６におけるスチール棒９５を位置付ける校正 プレート９４（図１２参照）を含んでいる。好適実施例では、各々の位置につい て装置Ａによって測定が行われたあと、装置Ａの１０個の幾何学パラメータを決 定するためにジオメトリ校正プログラムによってカイ２乗最少化が実行される。

校正プログラムによる第２の校正は、チューブＰが走置装置の中心から変動する 場合にも予告のない結果を得ることができるために、１つのディテクタ８０から 他のディテクタへの経路長計算を正規化するように設計されている。この校正は 、チューブＰは一点に固定保持されず、移動時に装置内におけるその位置が変動 するため必要とされている。経路原を正規化する公式は次式で与えられる。

Ｌ’　＝Ｘ＋　（Ｙ）（Ｌ）＋　（Ｚ）（Ｌ）各ディテクタ８０は校正プログラ ムによって計算・決定される一義的なＸｉ、Ｙｉ、Ｚｉを持つ。これらのパラメ ータを決定する方法には、０．５インチから５゜５インチまで０．５インチの増 分で厚さが変動する一組のスチール・プレート（図１３参照）が含まれる。

各プレートについて正規化されていない測定値がめられたあと、各ディテクタ８ ０について正規化パラメータＸｉ、Ｙｉ、Ｚｉを決定するためにカイ２乗最少化 が実行される。

操作 図８に示されたものと同一のデータの流れとグラフィック表示に関する以下の説 明はあくまで代表例である。前述した通り、各プログラムはそれぞれ一定の順序 で実行されねばならないという必然性を有しない。

実際これらのプログラムは同時に実行可能である０例として、コプロセッサｎマ ネージャ１４４が第１組の横断面のデータからきすを検出した時、コプロセッサ ｎマネージャ１４２は横断面の第２Ｍのデータを処理しているか、又はデータ収 集マネージャ１４０が第３組の横断面のデータ収集しているという具合である。

チューブＰの存在は物体ディテクター３０によって検出される。ステップ５００ において、ソース／ディテクター装置３２はガンマ線信号の放射で検出を行う。

ステップ５０２では、ガンマ＠７４の光路中にあるチューブＰの存在がガンマ線 信号を減衰せしめている。

ステップ５０４では、検出器８０はガンマ線信号を電気信号に変換している。ス テップ５０６では、ディテクター８０からの信号はディテクター信号コンディシ ヲニング・サブアセンブリ４２によって条件付けられ、データ収集制御システム ４４によって収集及び計数される。ステップ５０８では、データ収集制御システ ム４４と５０７がコンピュータシステム４６への高速低雑音通信リンク４８にデ ータセットを配給している。

ステップ５１０ではメイン・コンピュータ１２０のデータ収集マネージブログラ ム１４０が、メイン・コンピュータ１２０のシェアド・コモン・メモリ１３２の パーティション１３４に生のディジタル・データを配置している。

前述した５つのプログラムは、シェアド・コモン１３２のステータス・フラグ１ ３８を監視することによって交代する。これらのプログラムは、ディスプレイ・ プログラム１５ｏ、コプロセッサＩマネージャ１４２、コプロセッサマネージャ ■１４４コプロセッサ■マネージャ１４６、及びデータ保管プログラム１５２で ある。ディスプレイプログラム１５０はコンピュータシステム４６へのオペレー タのインターフェイスを提供しており、シェアド・コモン１３２あるいは長期記 憶装置１２９．５１１の情報のアクセスに利用される。ディスプレイプログラム はオペレータのオプション５１２により情報の表示を命令することができる。

簡略化のため、データの流れの説明として、１組の横断面データがメインコンピ ュータ・プログラム、コプロセッサ、及びコプロセッサプログラムを通過してい く場合を追跡してみる。

すべての生データが収集された後、ステップ５４５でステータス・フラグ１３８ がオンにセットされ、コプロセッサＩ、マネージャプログラム１４２の起動が要 求される。ステップ５１８ではコプロセッサ■マネージャ１４２がパーティショ ン１３４からの生データをコプロセッサ■１２２へ送信する。

ステップ５２０（図８（ｂ）ｌｉ照）でチューブＰの存在が検出されると、ステ ップ５２２において、コブロセッサエ１２２は生データ１３４をシェアド・コモ ン１３２（図８（ｂ））から受信する。ステップ５２４では、コプロセッサ■１ ２２は経路長の計算を行い、生データ１３４の解析を行う。ステップ５２６では 、コプロセッサ１１２２は、外側直径、内側直径壁の厚み、（Ｘ、Ｙ）中心を各 ＯＤ、ＩＤの測定に対して計算するため上記経路長の結果を利用する。ステップ ５２８では、コプロセッサ１１２２はコプロセッサＩマネージャ１４２に結果デ ータを送信し、コプロセッサ！マネージャ１４２はステップ５１８においてシェ アド・コモン・メモリ１３２のパーティション１３６に結果を配置する。コブロ セッサエ１２２からの結果がシェアドメモリ１３２に配置された時、シェアド・ コモン１３２のステータス・フラグ１３８がステップ５３０においてオンにセッ トされる。ステータス・フラグ１３８がオンとされると、コプロセッサロマネー ジャはコプロセッサ＋１１２４にステップ５３２でデータを送信する。ステップ ５３４と１３６（図８（Ｃ）参照）でコプロセッサｎは、金属の膨張曲線にフィ ツトさせるための公式を含む金属化学データと高温計４０からの温度データ物体 位置ディテクター３０かもの位置データＯＤ、ＩＤの高温測定値、プロセッサ１ １２２で計算された壁の厚みデータを受信する。ステップ５３８で、コプロセッ サ１１１２４はチューブＰの長さ方向に沿った各横断面についての平均ＯＤ、Ｉ Ｄと３つの高温計４０の読み値の平均温度を計算する。ステップ５４０では、横 断面のＯＤとＩＤの平均値を使って、コプロセッサｌ１１２４は高温チューブＰ の横断面のオーパリティとエフセントリシティを計算する。ステップ５４２では 、高温チューブの測定された次元と横断面の平均温度と、材料特有の膨張曲線フ ィツト関数を使って、コプロセッサ［１１２４はチューブＰの低温次元を計算す る。ステップ５４４では′コプロセッサ■１２４は、位置物体ディテクター３０ によって収集されたデータを使ってチューブの速度とチューブ速度の差分を計算 する。最後にステップ５４５においてコプロセッサｎ１２４はすべての計算結果 をコプロセッサｍマネージャプログラム１４４に利用可能とする。

ステップ５３２　（ｆｆｉ５８　（ａ）参照）では、コプロセッサ■１２４から の結果はシェアド・コモン１３２に配置される。ステップ５４８では、フラグが セットされ、コプロセッサ■マネージャブロテスに１４６が起動される。前のコ プロセッサｍマネージャプログラムと同様にステップ５５０では、コブロセッサ コマネージャプログラム１４６はコプロセッサ■１２６とのデータの送受信を行 う、ステップ５５２（図８（ｄ）参照）では、コプロセッサ［１２８はチューブ Ｐの計算済みの低温寸法と理想チューブの所望の寸法とを受信する。

ステップ５５４では、コプロセッサｍ１２６はローラ、外側直径、内側ＩＬｌｌ 化炉５、打抜きパンチ６、展伸Ｉａ７、プラグミル８、ハイミル１０、焼戻し炉 １４、仕上げミル１５、および打抜きパンチとプラグの外側直径を含む種々の製 造工程の寸法特性値を受信する。

ステップ５５６では、コプロセッサＩＩ［１２６は、チューブの実際と理想の寸 法を使って、ＯＤ、ＩＤ、壁の厚み、エフセントリシティ、オーパリティの分散 を計算する。エフセントリシティ、オーパリティより、ＯＤ、壁の厚みにおける 変動がステップ５５８．５６２．５６６．５７２及び５７８（図８（ｄ）及び８ （ｅ）参照）において発見されたとき、コプロセッサ■１２６はステップ５６０ ．５６４．５６８から５７０．５７４から５７６、及び５８０から５８２のそれ ぞれのステップ（図８（ｄ）及び図８　（ｅ）　）における変動を防止・油密す るために、製造プロセスの修正に必要なステッピング・モータ６０の調節を計算 する。ステップ５８４（１１８（ｆ））においてコプロセッサロ１２６はチュー ブＰの長さ方向に沿って壁の厚みの局在化した変動のパターンをｅｌｆする。ス テップ５８６で局在化した変動が周期的であると発見されたとき、ステップ５８ ８において、コプロセッサｌｌ１１２６は、きすの周期（ｅ！１９　（ｆ）　） をローラのＯＤとＩＤと比較し、ステップ５９０において、とのローラが最も確 からしく該変動を引き起こしたかを指示する信号を発生する。ステップ５９２で 変動が、チューブの内側表面１５４上で連続的でかつ縦方向であることが発見さ れると、ステップ５９４でコプロセッサ［１２６はプラグミル８のプラグの交換 が必要であることを指示する信号を発生する。ステップ５９６において変動がチ ューブの内側表面１６１（図９（ｈ）参り上で連続的でかつ螺旋であることが発 見されると、コプロセッサｍ１２６はステップ６００でどのプラグが変動をもた らしたかを決定するため打抜きバンチ６、展伸橿７、及び磨き圧延機９における チューブＰの回転率と螺旋とを比較する。この比較に基づき、コプロセッサ■１ ２６はステップ６０２でどのプラグを交換しなければならないかを示す信号を生 成する。ステップ６０４（図５（ｆ）参照）において、変動が外側表面１５５（ 図９（ｈ））の連続螺旋１６３であることが発見されると、ステップ６０６で、 コプロセッサ■１２６は螺旋の欠陥をローラの直径と打抜きバンチ６、低展伸機 ７、磨き圧延機９の回転車とを比較し、とのローラが変動を生じたかを決定する 。この比較結果に基づき、コプロセッサ■１２６はステップ６０８で、どのロー ラが最も尤度が高く該変動を発生したかを示す信号を発生する。ステップ６１０ において、変動がチューブの外側表面１５５（図９（Ｃ）参照）の連続的でかつ 縦方向であると発見されると、コプロセッサＩｎ１２６はステップ６１２で変動 の周期性を探索する。周期性が見つかると、コプロセッサｌｌ１１２６はステッ プ６１４で変動の周期と、プラグミル８と寸法仕上げミル１０のローラのＯＤと よりとを比較する。この結果に基づき、コプロセッサ■１２６はステップ６１６ でどのローラが最も尤度が高く該変動を引き起こしたかを示す信号を発生する。

ステップ６１８では、コプロセッサ■１２６は各ステップ・モータが発生する集 合的信号を平均化する。ステップ６２０では、コプロセッサｍ１２６は、前述さ れた端点１５９ｅ　（図９（ｇ）参照）の距離を計算する。これらのタスクが終 了すると、コプロセッサ１１２６はステップ６６２で計算結果をコプロセッサｍ マネージャ１４６に利用可能とする。

ステップ５５０でコプロセッサ■マネジャ１４６はコプロセッサｍ１２６からの 結果データをシェアド・コモン１３２のパーティション１３２に配置する。ステ ップ６２３で、これらの結果はプロセス制御サブシステム５０及び５４に配給さ れる。ステップ６２５では、制御信号がモータ制御システムに配給される。

最情に、ステップ６０３（図８（ａ）参照）において、データ保管プログラム１ ５２がコプロセッサが生成したデータに対する付加的タスクを実行する。ステッ プ６２５（図８（ｈ）参照）において、コプロセッサ１１２２が１つのチューブ Ｐに関するタスクを終了すると、ステップ６２６でデータ保管プログラムはコプ ロセッサＩの計算結果１３６をシェアド・コモン１３２から取り出し、ステップ ６２８でチューブＰの全長についての結果データの平均を計算する。ステップ６ ３０では、データ保管プログラム１５２はコプロセッサ１１２２に結果データ１ ３８を送り、チューブの平均をシェアド・コモンに送る。ステップ６３２１：お いて、コプロセッサ■がチューブＰの″全バッチの処理を完了した時、ステップ ６３４ではデータ保管プログラム１５２が長期記憶装置１２９からチューブの平 均データを取り出し、ステップ６３６において、チューブＰの全バッチの平均値 を計算する。ステップ６３８では、データ保管プログラム１５２はバッチの平均 値を長期蓄積装置１２２に配給する。長期蓄積装置１２９に格納されたすべての データは、ステップ６４０と６４２で示されている製造報告書を生成するために ディスプレイ・プログラムを介してアクセスできる。

以下本発明の実施例を例解してきたが、実施例で示された構成の詳細部の変更は 本発明の原理に準する実施例である。

図１ 図２（ａ） １　］ １　−−−＋＋＋−＋＋　−−−−−−−−−−−−−−一図２（ｂ） 図３（ａ） 図３（ｂ） 時間 図５ 図６ 図７（ａ） 図７（ｂ） 図８（ｂ）　図８（Ｃ） 図８（ｄ） ＦＳＱ　Ｑ　（＃　） 図８ば） 図８（ｇ） 図８（ｈ） 図９　（Ｉａ）　図９（ｂ） 図９（ｃ）　図９（ｄ） 図１０ 図１１ 図１２ 図１３ 要約嘗 チューブまた：＝九鋼のような円貨型、またはその他幾何学的に規則的な形状の 元解析によって行う方法及び装置が開示される。装置は、複数の貫通輻射線のソ ースとデテクタとを含む、装置は、■、ｘまたは低温の製品の３１次元解析を連 続的かつリアルタイムに実行し、製品の横断面と縦断面のきすを検出し、きすを 発生させた製造工程を決定し、そして処理装置のフィードバックおよび／または フィードフォアワード制ｉ卸を通じて製造プロセスを修正する。高温または低温 の製品の解析の実行において、装置：＝製品の寸法測定値を別の温度で決定し、 これらの測定値を考慮に入れて、終始変わらない寸法品質の製品を製造するため に製造工程を制御するものである。

手続補正書 平成４年１１月１９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．幾何学的に規則性を有する形状の物体の非破壊的な測定を行うための方法で あって、 ａ）前記物体を物体の複数経路に沿って貫通する輻射により走査し、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を発生し、 ｃ）減衰信号を経路の各経路に沿った物体の密度／長さを表わす信号に変換し、 ｄ）密度／長さを処理して被検査物体のコンピュータ・モデルを使って走査物体 の横断面の寸法測定値を決定し、 ｅ）走査時に物体の温度を測定し、 物体の温度を表わす温度信号を発生し、ｆ）温度信号とある温度における寸法測 定値に応答して、別の温度における物体の寸法測定値を決定することを含む方法 。 ２． ａ．）幾何字的に規則的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応ずるものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第１項記載の方法 ３． 幾何学的に規則的を有する形状の物体の寸法測定及び分析をその製造中に行うた めの方法であって、ａ）前記物体を物体の複数の横断面に沿って貫通する輻射に より走査し、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を各々の横断面について発生し、 ｃ）減衰信号を各々の横断面の複数経路の各経路に沿った物体の密度／長さを表 わす信号に減衰信号を変換し、 ｄ）密度／長さ信号を処理して被検査物体のコンピユータ・モデルを使って走査 物体の各々の横断面の寸法測定値を処理し、 ｅ）物体が走査される間その位置をモニターし、寸法測定値の処置がなされてい る、各々の横断面の、物体上の位置を表わす位置信号を発生させ、ｆ）各々の横 断面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関連させること によって、物体の３次元的表現を作りだすことを含む方法。 ４． ａ）幾何学的に規則的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応するものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第３項記載の方法 ５． 幾何学的に規則性を科する形状の物体の寸法測定及び分析をその製造中に行うた めの方法であって、ａ）前記物体を物体の複数の横断面に沿って貫通する輻射に より走査し、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を各々の横断面にりいて発生し、 ｃ）減衰信号を各々の横断面の複数経路の各経路に沿った物体の密度／長さを表 わす信号に減衰信号を変換し、 ｄ）密度／長さ信号を処理して被検査物体のコンピュータ・モデルを使って走査 物体の各々の横断面の寸法測定値を処理し、 ｅ）物体が走査される間その位置をモニターし、寸法測定値の処理がなされてい る各々の横断面の、物体上の位置を表わす位置信号を発生させ、ｆ）各々の横断 面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関連させることに よって、物体の３次元的表現を作りだすことを含む方法。 ６． ａ）物体の寸法測定値を物体のコンピュータモデルの寸法と比較して変動信号を 生成し、結果変動信号がきずを表わし、 ｂ）物体の各々の走査した横断面に関連された変動信号を、物体の各々の走査さ れた横断面に関連された位置信号と共に累積して、きずの３次元パターンを生成 させ、 ｃ）きずパターン特性を一組の既知のきずパターン特性と比較してきずの形式を 定めることを含む方法。 ７． 物体の製造が少くとも２つの処理工程を含み、きずパターン特性の比較工程が、 累積されたきず特性を一組の既知のきず特性及びその原因と比較して、きずを発 生させた処理工程を診断することを含む請求の範囲第６項に記載の方法。 ８． ａ）所要の処理工程に対する調節値をきず特任から計算して、きずの原因を治癒 し、 ｂ）調節値の計算に応答して制御信号を発生し、この制御信号を識別された処理 工程に転送して工程を調節することを１に含む請求の範囲第７項に記載の方法。 ９． 物体の走査工程の上流製造工程の工程段階を制御する装置に、前記制御信号を転 送することにより、該処理工程段階を調節し、この検出されたきずが以後の物体 において再び生じないようにする請求の範囲第８項に記載の方法。 １０． 物体の走査工程の下流製造工程の工程段階を制御する装置に、前記制御信号を転 送することにより、該処理工程段階を調節し、走査物体において検出されたきず を治癒することを含む請求の範囲第８項に記載の方法。 １１． 変換、処理、比較、累積、計算、測定及び決定の各工程段階が、複数の処理装置 に分けられ、並列に実行される請求の範囲第８項に記載の方法。 １２． ａ）走査の間に物体の温度を測定し、物体の温度を表わす温度信号を発生させ、 ｂ）現在の温度についての温度信号及び寸法測定値に応答して、異なる温度にお いての物体の測定値を決定することを更に含む請求の範囲第８項に記載の方法。 １３． ａ）物体の寸法測定温度値を物体のコンピュータモデルの寸法と比較して変動信 号を発生させ、結果信号は、きずを表わし、 ｂ）物体の各々の走査された横断面に関連された変動信号を、物体の各々の走査 された横断面に関連された位置信号と共に累積して、きずの３次元パターンを生 成させ、 ｃ）きずパターン特注を１組の既知のきずパターン特性と比較してきずの形式を 定めることを含む方法。 １４． きずパターン特性の比較工程が、 累積されたきず特性を一組の既知のきず特性及びその原因と比較して、きずを発 生させた処理工程を診断することを含む請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５． ａ）きず特性から、きずの原因を治癒するに必要な処理工程に対する調節値を計 算し、 ｂ）調節値の計算に応答して制御信号を発生し、この制御信号を、識別された処 理工程に転送して工程を調節することを更に含む請求の範囲第１４項に記載の方 法。 １６． 物体の走査工程の上流製造工程の工程段階を制御する装置が、前記制御信号を転 送することにより、該処理工程段階調節し、検出されたきずが以後の物体におい て再び生じないようにする請求の範囲第１５項に記載の方法。 １７． 物体の走査工程の下流製造工程の工程段階を制御する装置に、前記制御信号を転 送することにより、該処理工程段階を調節し、走査物体において検出されたきず を治癒することを含む請求の範囲第１５項に記載の方法。 １８．変換、処理、累積、計算、測定及び決定の各工程段階が、複数の処理位置 に分けられ、並列に実行される請求の範囲第１５項に記載の方法。 １９． ａ）幾何学的に規則的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応するものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第５項記載の方法 ２０． 幾何学的に規則性を有する形状の物体の補正された非破壊測定値を得るための方 法であって、ａ）前記物体を物体の複数経路に沿って貫通する輻射によって走査 し、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を発生し、 ｃ）複数経路の各経路に沿った物体の密度／長さを表わす信号に減衰信号を変換 し、 ｄ）密度／長さ信号を処理して被検査物体のコンピュータ・モデルを使って走査 物体の各々の横断面の寸法測定値を処理し、 ｅ）物体が検査される間その温度を測定し、物体の温度を表わす温度信号を発生 させ、 ｆ）該温度信号及び現在の温度においての寸法測定値に応答して、異なる温度に おいての物体の寸法測定値を決定し、 ｇ）複数の貫通輻射経路の幾何学的パラメータを決定し、 ｈ）輻射経路パラメータを表わす式を生成させ、ｉ）輻射経路パラメータを表わ すように生成させた式を用いて、寸法測定値を修正することを含む方法。 ２１． 幾何学的に規則性を有する形状の物体の補正された寸法測定値及び分析値を製造 中に得るための方法であって、 ａ）前記物体を物体の複数の横断面に沿って貫通する輻射によって走査し、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を各々の横断面について発生し、 ｃ）各々の横断面の複数経路の各経路に沿っ物体の密度／長さを表わす信号に減 衰信号を変換し、ｄ）密度／長さ信号を処理して被検査物体のコンピュータ・モ デルを使って走査物体の各々の横断面の寸法測定値を処理し、 ｅ）物体が走査される間その位置をモニターし、寸法測定値の処理がなされてい る各々の横断面の、物体上の位置を表わす位置信号を発生させ、ｆ）各々の横断 面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関連させることに よって、物体の３次元的表現を作成し、 ｇ）複数の貫通輻射経路の幾何学的パラメータを決定し、 ｈ）輻射経路パラメータを表わす式を生成し、ｉ）輻射経路パラメータを表わす ように生成させた式を用いて、寸法測定値を修正することを含む方法。 ２２． 幾何学的に規則性を有する形状の物体の補正された非破壊測定値を製造中に得る 方法であって、ａ）前記物体を物体の複数の横断面に沿って貫通する輻射によっ て、 ｂ）複数経路に沿った輻射の減衰を表わす信号を各々の横断面について発生し、 Ｃ）各々の横断面の複数経路の各経路に沿った物体の密度／長さを表わす信号に 減衰信号を変換し、ｄ）密度／長さ信号を処置して複検査物体のコンピュータ・ モデルを使って走査物体の各々の横断面の寸法測定値を処理し、 ｅ）物体が走査される間その位置をモニターし、寸法測定値の処理がなされてい る各々の横断面の、物体上の位置を表わす位置信号を発生させ、ｆ）各々の横断 面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関連させることに よって、物体の３次元的表現を作成し、 ｇ）複数の貫通輻射径路の幾何学的パラメータを決定し、 ｈ）輻射経路パラメータを表わす式を生成し、ｉ）輻射経路パラメータを表わす ように生成させた式を用いて、寸法測定置を修正することを含む方法。 ２３． 幾何学的に規則的の形状を有する物体の非破壊測定値を得る装置であって、 ａ）物体を通る複数の経路に沿った貫通輻射によって該物体を走査する手段と、 ｂ）複数の経路の各々に沿って輻射の減衰を表わす信号を発生する手段と、 ｃ）複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に減衰信号を変換 する手段とｄ）該密度／長さ信号を処理して検査される物体のコンピュータ・モ デルを使って走査物体の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の温度を測定し、物体の温度を表わす温度信号を発生する手段 と ｆ）現在の温度においての温度信号及び寸法測定値に応答して、異なる温度にお いての物体の次元測定値を決定する手段と、を有する装置。 ２４． ａ）幾何学的に現用的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応するものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第２３項記載の方法２５． 幾何学的に規則性の形状を有する物体の寸法測定値及び分析値を製造中に得る装 置であって、ａ）物体の複数の横断面を通る複数の経路に沿った貫通輻射によっ て該物体を走査する手段と、ｂ）各々の横断面の複数の径路の各々に沿って輻射 減衰を表わす信号を発生する手段と、 ｃ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に 減衰信号を変換する手段と ｄ）該密度／長さ信号を処現して検査される物体のコンピュータ・モデルを使っ て走査物体の各々の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の位置をモニターし、寸法測定値の処理がなされる各々の横断 面の物体上の位置を表わす位置信号を死生する手段と ｆ）各々の横断面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関 連させることによって、物体の３次元的表示を作成する手段とを有する装置。 ２６． ａ）幾何学的に規則的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応するものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第２５項記載の方法２７． 幾何学的に規則性の形状を有する物体の非破壊寸法測定値を製造中に得る装置で あって、 ａ）物体の複数の横断面を通る複数の経路に沿った貫通輻射によって該物体を走 査する手段と、ｂ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿って輻射減衰を表わす 信号を発生する手段と、 ｃ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に 減衰信号を変換する手段と ｄ）該密度／長さ信号を処理して検査される物体のコンピュータ・モデルを使っ て走査物体の各々の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の位置をモニターし、寸法測定値の処理がなされる各々の横断 面の物体上の位置を表わす位置信号を発生する手段と ｆ）各々の横断面の寸法測定について、発生位置信号から物体に沿った位置を関 連させることによって、物体の３次元的表示を作成する手段とを有する装置。 ２８． ａ）製造中の物体の理想的な寸法を有する物体のコンピューターモデルと、 ｂ）物体の測定された寸法と物体のコンピューターモデルの寸法と比較して、き ずを表わす変動信号を発生させる手段と、 ｃ）物体の各々の走査される横断面に関連された変動信号を、物体上の各々の走 査される横断面に関連された位置信号と共に累積し、きずの３よ元パターンを発 生させる手段と、 ｄ）きずの形式及びそのパターン特性のデータベースと、 ｅ）累積されたきずパターン特性をきずパターン特性のデータベース徒費かくし てきずの形式を識別する手段とを有する請求項第２７項記載の装置。 ２９． きすパターン特性を比較する手段が、 ａ）特性的なきずパターン及びその関連された原因のデータベースと、 ｂ）累積されたきず特性をきず特性のデータベース及びその原因と比較し、結果 する同一性がきずを生じた工程段階の診断を表わすようにする手段と、を有する 請求項第２８項記載の装置。 ３０． ａ）きずの原因を治癒するのに必要な工程段階への調節をきず特性から計算する 手段と、 ｂ９物体の製造に際して工程段階を調節する手段と、ｃ）調節計算に応答して制 御信号を発生して、識別された処理工程への調節手段に転送し、工程を調節する 手段と、を更に有する請求項第２９項記載の装置。 ３１． 制御信号が、走査手段の前の製造工程中のある処理段階の工程調節手段に転送さ れることによって、検出されたきずが以降の物体において再現されないように処 理段階が調節きれる請求項第３０項記載の装置。 ３２． 制御信号が、走査手段の後の製造工程中のある処理段階の工程調節手段に転送さ れることによりて、走査物体において検出されたきずが治癒されるように該処理 段階が調節される請求項第３０項記載の装置。 ３３． ａ）走査中の物体の温度を測定して、物体の温度を表わす信号を発生させる手段 と、 ｂ）現在の温度においての温度信号及び寸法測定値に応答して、異なる温度にお いての物体の寸法測定値を決定する手段と、を更に有する請求項２７項記載の装 置。 ３４． ａ）製造中の物体の理想的な寸法を有する物体のコンピューターモデルと、 ｂ）物体の測定された寸法と物体のコンピューターモデルの寸法と比較して、き ずを表わす変動信号を発生させる手段と、 ｃ）物体の各々の走査される横断面に関連された変動信号を、物体上の各々の走 査される横断面に関連された位置信号と共に累積し、きずの３次元パターンを発 生させる手段と、 ｄ）きずの形式及びそのパターン特性のデータベースと、 ｅ）累積されたきずパターン特性をきずパターン特性のデータベース徒費かくし てきずの形式を識別する手段とを有する請求項第３３項記載の装置。 ３５． きずパターン特性を比較する手段が、 ａ）特注的なきずパターン及びその関連された原因のデータベースと、 ｂ）累積されたきず特性をきず特性のデータベース及びその原因と比較し、結果 する同一性がきずを生じた工程段階の診断を表わすようにする手段と、を有する 請求項第３４項記載の装置。 ３６． ａ）きずの原因を治癒するのに必要な工程段階への調節をきず特任から計算する 手段と、 ｂ）物体の製造に際して工程段階を調節する手段と、ｃ）調節計算にら答して制 御信号を発生して、識別された処理工程への調節手段に転送し、工程を調節する 手段と、を更に有する請求項第３５項記載の装置。 ３７． 制御信号が、走査手段の前の製造工程中のある処理段階の工程調節手段に転送さ れることによって、検出され丸きずが以降の物体において再現されないように処 理段階が調節される請求項第３６項記載の装置。 ３８． 制御信号が、走査手段の後の製造工程中のある処理段階の工程調節手段に転送さ れることによって、走査物体において検出されたきずが治癒されるように該処理 段階が調節される請求項第３６項記載の装置。 ３９． ａ）幾何学的に規則的な形状の物体が、円筒状の物体であり ｂ）物体の横断面の寸法測定値を定めるために密度／長さ信号が、ほぼ円形の横 断面の物体に対応するものと想定するアルゴリズムを、コンピュータモデルが利 用する請求の範囲第２７記載の装置。 幾何学的に規則的を有する形状の物体の補正された非破壊測定値を得るための方 法であって、４０． 幾何学的に規則性の形状を有する物体の非破壊測定値を得る装置であって、 ａ）物体を通る複数の経路に沿った貫通輻射によって該物体を走査する手段と、 ｂ）複数の経路の各々に沿った貫通輻射の減衰を表わす信号を発生する手段と、 ｃ）複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に該減衰信号を変 換する手段と、ｄ）該密度／長さ信号を処理して検査される物体のコンピュータ ・モデルを使って走査物体の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の温度を測定し、物体の温度を表わす温度信号を発生する手段 と、 ｆ）現在の温度においての温度信号及び寸法測定値に応答して、異なる温度にお いての物体の寸法測定値を決定する手段と、 ｇ）複数の貫通輻射経路の幾何学的パラメータを決定する手段と、 ｈ）輻射パラメータを表わす式を生成する手段と、ｉ）輻射経路パラメータを表 わすように生成させた式を用いて、寸法測定値を修正する手段と、を有する装置 。 ４１． 幾何学的に規則性の形状を有する物体の寸法測定値及び分析値を製造中に得る装 置であって、ａ）物体の複数の検断面を通る複数の経路に沿った貫通輻射によっ て該物体を走査する手段と、ｂ）各々の検断面の複数の経路の各々に沿って輻射 減衰を表わす信号を発生する手段と、 ｃ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に 該減衰信号を変換する手段と、 ｄ）該密度／長さ信号を処理して検査される物体のコンピュータ・モデルを使っ て走査物体の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の位置をモニターし、寸法測定値の処理がされる各々の横断面 の物体上の温度を表わす位置信号を発生する手段 ｆ）各々の温断面の寸法測定値について発生位置信号から物体に沿った位置を関 連させることによって物体の３次元表を作成する手段と、 ｇ）複数の貫通輻射経路の幾何学的パラメータを決定する手段と、 ｈ）輻射パラメータを表わす式を生成させる手段と、ｉ）輻射経路パラメータを 表わすように生成させた式を用いて、寸法測定値を修正する手段と、を有する装 置。 ４２． 幾何学的に規則性の形状を有する物体の非破壊測定値を製造中に得る装置であっ て、 ａ）物体の複数の横断面を通る複数の経路に沿った貫通輻射によって該物体を走 査する手段と、ｂ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿って輻射減衰を表わす 信号を発生する手段と、 ｃ）各々の横断面の複数の経路の各々に沿った物体の密度／長さを表わす信号に 該減衰信号を変換する手段と、 ｄ）該密度／長さ信号を処理して検査される物体のコンピュータ・モデルを使っ て走査物体の横断面の寸法測定値を決定する手段と、 ｅ）走査中に物体の位置をモニターし、寸法測定値の処理がされる各々の横断面 の物体上の温度を表わす位置信号を発生する手段 ｆ）各々の横断面の寸法測定値について発生位置信号から物体に沿った位置を関 連させることによって物体の３次元表を作成する手段と、 ｇ）複数の貫通輻射経路の幾何学的パラメータを決定する手段と、 ｈ）輻射パラメータを表わす式を生成させる手段と、ｉ）輻射経路パラメータを 表わすように生成させた式を用いて、寸法測定値を修正する手段と、を有する装 置。