JPH02170007A - 板厚測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非接触方式で鋼板等の板材の厚みを精度良く
測定する装置に関する。

〔従来の技術〕

厚み測定装置としては、測定対象に放射線を照射し、こ
の放射線が測定対象を透過するときの強度減衰量が厚さ
に比例して変化することを利用した放射線方式が知られ
ている。たとえば、特開昭６１−２１９８０８号公報で
は、放射線検出器の出力の所定単位時間当りの積分値を
、その時間より短い時間ずらせて順次求めることにより
、凹凸を検出している。

また、測定対象に光を照射し、その反射光を検出する光
学方式も知られている。たとえば、特開昭６０−５７２
０３号公報では、測定対象である板材の上下に設けた走
行レールに配置した光学距離センサーで、板材及びそれ
に対応する位置に設けた標準板との比較測定を行うこと
により、測定精度を向上させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

放射線方式の厚み測定装置では、透過による減衰量から
板厚を測定するため、測定対象が厚み方向に変動した場
合でも、その変動が測定結果に悪影響を与えず、高精度
の測定が可能である。しかし、この方式の厚み測定装置
は、光学方式に比較して格段に高価であるため、非常に
高度の測定精度が要求される特殊な用途に使用が限定さ
れている。

これに対し、光学方式の厚み測定装置は、三角測量方式
を基本としており、投光部、測定対象及び受光部で作ら
れる三角形が変わることで測定対象の変位を求めている
。この方式では、測定対象上で光を小さく絞る光学系を
使用しているため、変位測定機構と測定対象との間の距
離（基準距離）が短すぎても長すぎても、光の拡散が生
じる。また、受光素子の精度を上げようとすると、たと
え光の広りが小さい場合にあっても、測定可能な範囲に
限界がある。たとえば、測定対象が厚み方向に変動した
場合、一方の面の変位測定対象位置が受光素子に近くな
り過ぎ、他方の面の変位測定対象位置が遠くなり過ぎる
。その結果、表裏両面共に測定不能になる。

そこで、本発明は、測定対象の厚み方向への変動に追従
して光路を変更させる調整機構を組み込むことによって
、広範囲にわたって鋼板、アルミ板、非金属板等の板材
の厚みを精度良く測定することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の板厚測定装置は、その目的を達成するために、
厚み測定される板材の両面に対向して配置された固定ミ
ラーと、該固定ミラーの背面に設けられた可動ミラーと
、該可動ミラー及び前記固定ミラーを経て測定用光を前
記板材の表面に照射する光源と、前記板材の表面で反射
された測定用光が前記固定ミラー及び前記可動ミラーを
経て入射する光位置検出素子を備えた受光部と、光路長
が一定になるように前記板材の変位に応じて前記可動ミ
ラーを移動させるモータと、前記可動ミラーの位置を検
出して演算器に出力する位置検出器とからなる変位検出
機構を備えており、板材の両側に配置されている前記変
位検出機構が同調器で接続されていることを特徴とする
。

〔作用〕

本発明においては、光源から測定対象物である板材の表
面を経て受光部に至る光路の長さを変えないように、固
定ミラーで折り曲げられた測定用光が入射される可動ミ
ラーを光路の途中に設けている。そして、この可動ミラ
ーの移動量を、厚み測定時に生じる板材の厚み方向の変
動に対応させて制御している。そのため、受光部の光位
置検出素子上に、常に鮮明な結像が得られる。また、こ
のときの可動ミラーの移動距離を基にして、板材の肉厚
を算出する。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

本実施例の板厚測定装置は、第１図で示したような光路
を測定対象である鋼板Ｓの両側に構成する。すなわち、
鋼板Ｓの両面に固定ミラー１ａ、　ｌｂを配置し、その
背面側に可動ミラー２ａ、　２ｂを配置する。この可動
ミラー２ａ、　２ｂは、位置検出器３ａ。

３ｂでその位置が正確に検出され、また鋼板Ｓの変動に
応じて駆動されるリニアモータ４ａ、　４ｂによって、
鋼板Ｓ表面に対して直角な方向に沿って移動する。

それぞれの測定機構は、一方の機構を示した第２図の構
成となっている。光源となる半導体レーザー５から出射
されたレーザー光６は、コリメートレンズ７で細いビー
ムに絞られて、測定対象である鋼板Ｓに照射される。こ
の照射光は、固定ミラー１の反射面８で外側に反射され
、可動ミラー２に入射される。この可動ミラー２は、二
枚のミラー９ａ、　９ｂの反射面を内側にして所定の角
度で接合されている。そして、ミラー９ａ、　９ｂの各
反射面を、固定ミラー１の反射面８と対向させている。

可動ミラー２は、矢印六方向に移動自在となっており、
鋼板Ｓの測定初期位置或いは測定基準位置からの変位に
よるコリメートレンズ７と鋼板Ｓとの間及び鋼板Ｓと受
光レンズ１０との間の光路長の変化を吸収する。すなわ
ち、レーザー光６は、第３図に示すように固定ミラー１
の反射面８で直角に折り曲げられた後、可動ミラー２で
折り返され、固定ミラー１を透過し鋼板Ｓに照射される
。

鋼板Ｓ表面で乱反射したレーザー光６の一部は、可動ミ
ラー２及び固定ミラー１で反射され、受光レンズ１０に
より、干渉フィルタ１１を経て光位置検出素子１２上に
微少スポット光として結像される。

ここで、鋼板Ｓ及び可動ミラー２が第３図の実線位置に
あるとき、光位置検出素子１２上の微少スポット光が光
位置検出素子１２中央の受光点、すなわち結像基準位置
にくるように調整しておく。また、第３図の点線で示し
たように鋼板Ｓが変位した場合に、鋼板Ｓの変位量δの
半分に相当する距離β（−δ／２）だけ可動ミラー２を
移動させる。

この可動ミラー２の移動によって、鋼板Ｓの変位量δは
、光路の往復で吸収される。その結果、レーザー光６は
、鋼板Ｓが実線位置にあるときと同様に光位置検出素子
１２上の結像基準位置に微少スポット光として結像され
る。

したがって、可動ミラー２の移動距離ｌを測定すること
によって、鋼板Ｓの変位量δを知ることができる。可動
ミラー２の移動量制御は、次のようにして行われる。す
なわち、鋼板Ｓが変位することによって光路長が変わる
とき、光位置検出素子１２の上に結ばれる光径が大きく
なり、また結像位置が基準位置からずれる。そこで、第
２図に示した位置検出器１３で光径及び結像位置を検出
し、演算器１４に人力する。また、光径を小さくし且つ
結像位置を基準位置に戻す信号を位置制御器１５に出力
する。そして、位置制御器１５からリニアモータ４に、
鋼板Ｓの変位量δに対応した移動距離βだけ可動ミラー
２を移動させる信号を発する。

リニアモータ４で可動ミラー２を移動させることにより
、鋼板Ｓの変位量δを吸収して光路長が一定となるため
、レーザー光６０反射光は、受光レンズ１０の結像基準
位置に微少スポット光として結像される。このときの可
動ミラー２の移動距離βを、位置検出器３で検出し、演
算器１４に入力する。そして、可動ミラー２の移動距離
！を２倍することにより、鋼板Ｓの変位量δが求められ
る。

なお、半導体レーザー５と位置検出器１３との間には、
変調信号発生器１６が設けられている。この変調信号発
生器１６は、半導体レーザー５に発信指令を出力するも
のである。また、変調信号発生器１６は、出力タイミン
グをとるため、位置検出器１３にも電気的に連結されて
いる。

以上に説明した鋼板Ｓの変位量δを検出する機構は、鋼
板Ｓの両面に対向して設けられている。

これら一対の変位検出機構Ｂは、同調器１７を介して結
ばれている。同調器１７は、被検鋼板Ｓの同一板厚方向
の両面の変位を同一タイミングで検出するために設けら
れたものであり、前記鋼板Ｓの両面に設けた変位検出機
構Ｂを連結している。

第３図に示すように鋼板Ｓが右側に変位したとき、右側
の可動ミラー２ａを変位量δに対応する移動距離βだけ
後退させ、左側の可動ミラー２ｂを移動距離！だけ前進
させる。これによって、鋼板Ｓが厚み方向に変動した場
合にあっても、同一時点で鋼板Ｓの両面の位置を正確に
検出することができる。そして、両側の可動ミラー２ａ
、　２ｂ間の予め判っている距離りから、可動ミラー２
ａ、２ｂと鋼板Ｓ表面間の距離り、、　　Ｌ２を引くこ
とによって、鋼板Ｓの厚みがＬ−（Ｌｌ＋Ｌ２＞として
求められる。

このとき、鋼板Ｓの変位量δに応じて光路長が変わるた
め、鋼板Ｓがたとえば走行時に板厚方向に変位しても、
鋼板Ｓの表面で反射したレーザー光６は、光位置検出素
子１２の結像基準位置で極給て鮮明に結像される。その
ため、検出精度が±０．１％と放射線方式と同程度まで
高くなり、また光位置検出素子１２の検出範囲に制約さ
れることがなく測定範囲が大幅に拡大される。

なお、以上の例においては、固定ミラー１として、可動
ミラー２からの反射光を透過させる形状をもつものを使
用した。しかし、本発明は、これに拘束されるものでは
なく、反射面８だけを備えた固定ミラー、或いは可動ミ
ラー２からの反射光を更に反射させるミラーを備えたも
の等を使用することができる。また、測定用の光として
は、レーザー光に限らず、たとえばＬＥＤのように他の
光源を使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、板材の変位
量に応じて可動ミラーを移動させ、測定用光の出射から
受光までの光路長を一定に維持している。そして、光位
置検出素子の上で鮮明な結像が得られるときの可動ミラ
ーの移動量から、板材の両表面位置を検出し、この検出
値から肉厚を算出している。このようにして、厚み測定
時に板材が肉厚方向に変動している場合にあっても、板
材の肉厚を正確に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って鋼板の厚みを測定している状態
を示し、第２図は一方の変位検出機構を示し、第３図は
本発明の詳細な説明するための図である。 １、　ｌａ、　ｌｂ：固定ミラー　２．２ａ、　２ｂ：
可動ミラー３、３ａ、　３ｂ：位置検出器　４．４ａ、
　４ｂ：リニアモータ５：半導体レーザー　　６゛レー
ザー光７：コリメートレンズ　８９反射面 ９ａ、９ｂ：ミラ−１０：受光ワンス １１゛干渉フィルタ　　　１２：光位置検出素子１３：
位置検出器　　　　１４：演算器１５：位置制御器 １７：同調器 δ：鋼板の変位量 １６：変調信号発生器 Ｓ：鋼板（測定対象） ！＝可動ミラーの移動距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、厚み測定される板材の両面に対向して配置された固
   定ミラーと、該固定ミラーの背面に設けられた可動ミラ
   ーと、該可動ミラー及び前記固定ミラーを経て測定用光
   を前記板材の表面に照射する光源と、前記板材の表面で
   反射された測定用光が前記固定ミラー及び前記可動ミラ
   ーを経て入射する光位置検出素子を備えた受光部と、光
   路長が一定となるように前記板材の変位に応じ前記可動
   ミラーを移動させるモータと、前記可動ミラーの位置を
   検出して演算器に出力する位置検出器とからなる変位検
   出機構を備えており、板材の両側に配置されている前記
   変位検出機構が同調器で接続されていることを特徴とす
   る板厚測定装置。