JPH0352892B2 - - Google Patents

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JPH0352892B2
JPH0352892B2 JP23503084A JP23503084A JPH0352892B2 JP H0352892 B2 JPH0352892 B2 JP H0352892B2 JP 23503084 A JP23503084 A JP 23503084A JP 23503084 A JP23503084 A JP 23503084A JP H0352892 B2 JPH0352892 B2 JP H0352892B2
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JP
Japan
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measured
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thickness measuring
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JP23503084A
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JPS61114120A (ja
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Katsuhiro Iguchi
Satoshi Nitsuta
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B5/207Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、光学式変位計、赤外線、紫外線ま
たはβ線等を応用する厚さ測定装置に係り、特に
投光器等の信号源を含むセンサヘツドを連続する
シート状被測定物に対し幅方向に変位させながら
その長手方向に走査するようにした走査形厚さ測
定装置の改良に関する。
〔従来技術とその問題点〕
一般に、光学式走査形厚さ計は、投光器と受光
器とを備え、投光器よりの光が被測定物を透過ま
たは反射するときに、吸収や散乱によつて減衰
し、その減衰量が被測定物の厚さの関数であるこ
とを利用して被測定物の厚さを測定するものであ
る。
しかるに、押出成形機によつて連続的に製造す
る合成樹脂シートおよびフイルムに対し、幅方向
の厚さ分布(通常プロフアイルという)を測定す
ることが製品管理上要求される。従来、このよう
なプロフアイル測定用として、製品搬送路の一部
にその幅方向に往復移動する測定ヘツドを備えた
光学式等の走査形厚さ計が使用されている。
しかるに、従来のこの種厚さ計における代表的
なフレーム形式として、O形フレームとC形フレ
ームとが知られている。例えば、従来の赤外線走
査形厚さ計のO形フレームとC形フレームの構成
例を第4図および第5図に示す。また、従来のβ
線走査形厚さ計のO形フレームとC形フレームの
構成例を第6図および第7図に示す。すなわち、
第4図は赤外線走査形厚さ計のO形フレームを示
し、この場合センサヘツドは1組の投光器10と
受光器12を備え、これらの投光器10と受光器
12とが上下のフレーム14,16に配置された
レール18,20上を連動するワイヤ22の作用
下に相対移動するよう構成される。また、第5図
は赤外線走査形厚さ計のC形フレームを示し、こ
の場合もセンサヘツド24は1組の投光器と受光
器とを一体化して設けている。第6図は、β線走
査形厚さ計のO形フレームを示し、この場合1組
の線源容器26と検出器28とからなるセンサヘ
ツドは相対移動するよう構成される。さらに、第
7図は、β線走査形厚さ計のC形フレームを示
し、この場合も1組の線源容器26と検出器28
とからなるセンサヘツドは一体化して設けられて
いる。このように、前述したO形フレームを使用
する厚さ計の場合、投光器10または線源26と
受光器12または検出器28とは、機械的もしく
は電気的に連動するよう構成されているが、それ
ぞれ別のレール18,20上を走行するため、第
8図に示すように発生する3次元的なずれによつ
てスキヤン誤差を生じ、プロフアイルの測定精度
を低下させる。因みに、赤外線走査形厚さ計によ
るスキヤン誤差の測定データを示せば、第9図に
示す通りである。一方、C形フレームの場合、前
述したようなスキヤン誤差は殆んど生じないが、
フレームが移動するためこれがプロフアイルのラ
イン外側に出つ張ることから、例えば1m以上の
幅広の被測定シート等には適用できない難点があ
る。さらに、O形フレームの場合、被測定シート
の上面側に汚れの発生源を有し、シート幅に比例
してスキヤン周期が長くなり、しかもスキヤン装
置やケーブル処理もしはスキヤン誤差修正機構が
複雑になる等多くの欠点を有する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、スキヤン誤差を生じないC形
フレームの特徴を最大限に生かし、一方ラインか
ら出つ張るC形フレームの欠点を改善してO形フ
レームと同様の機能を発揮できるように構成し、
取扱いが簡便で各種シート等のプロフアイル測定
を高精度に達成することができる走査形厚さ測定
装置を提供するにある。
〔発明の要点〕
従つて、本発明に係る走査形厚さ測定装置は、
被測定物に厚さ測定用センサヘツドを対向配置
し、このセンサヘツドを連続移送される被測定物
の幅方向に往復移動走査して被測定物のプロフア
イルを計測するよう構成した走査形厚さ測定装置
において、 被測定物の幅方向に往復移動する移動フレーム
を設け、この移動フレームに前記被測定物の幅方
向に複数のセンサヘツドを所定間隔離間して設
け、 前記各センサヘツドの測定信号を個別に順次選
択するマルチプレクサと、このマルチプレクサで
選択された信号を厚さ測定値に変換するA/D変
換器と、A/D変換器との演算制御を行うコント
ローラと、前記A/D変換器で得られた厚さデー
タを移動フレームの位置データに基づいて記憶処
理すると共に前記コントローラに演算指令を行う
CPUと、このCPUのデータ処理を行う入出力機
器とから構成してなり、これらセンサヘツドによ
る厚さ測定信号を被測定物の幅方向に順次個別に
選択すると共に前記移動フレームを少なくともセ
ンサヘツドの前記所定間隔距離だけ往復移動する
よう制御する制御器を設けることを特徴とする。
前記の走査形厚さ測定装置において、移動フレ
ームには、被測定物の上下面に対しそれぞれ独立
してその変位量を計測するセンサヘツドを対称的
に対向配置した構成とすることができる。
代案として、移動フレームには、被測定物の下
面に所定の基準面を設定する基準ロールを配設
し、被測定物の上面に対しそれぞれセンサヘツド
を配置した構成とすることができる。
さらにまた、移動フレームには、被測定物の上
下面またはいずれか一方の面に対し一組のセンサ
ヘツドを配置した構成とすることもできる。
〔発明の実施例〕
次に、本発明に係る走査形厚さ測定装置の実施
例につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
第1図は本発明装置の一実施例を示す正面説明
図である。すなわち、第1図に示す実施例は、固
定フレーム30と移動フレーム32とを備え、移
動フレーム32は固定フレーム30上に載置され
て所定方向に移動するよう構成される。また、移
動フレーム32は上下に分割可能に構成され、分
割面にギヤツプ調整用ライナ34を介して結合さ
れO形フレームを形成している。しかるに、この
ように構成された移動フレーム32には、その上
下フレームに対しその長手方向に所定ピツチP間
隔で複数のセンサSa1〜Sa4およびSb1〜Sb4をその
中央部に供給される被測定物36に対し対向配置
される。
図示例において、センサは同一構成からなる光
学式反射形変位計を上下に各4個宛取付け、移動
フレーム32を隣接するセンサの1ピツチP間隔
移動するスキヤンストロークに設定されている。
なお、移動フレーム32の移動は、固定フレーム
30上にレール38を配置してこのレール38上
に移動フレーム32に設けた車輪40を載置する
ことによつて円滑化し、しかも固定フレーム30
の一部に操作シリンダ42を設けてこの操作シリ
ンダ42の操作部44を移動フレーム32の一部
に結合することにより達成する。また、前記固定
フレーム30には、前記移動フレーム32の移動
位置を検出するための位置測定器46を設ける。
さらに、前記移動フレーム32に設けられた各セ
ンサSa1〜Sa4およびSb1〜Sb4に対する信号伝送ラ
インおよび位置測定器46に対する信号伝送ライ
ンは、適宜図示のようにケーブル48として一括
しフレームの外部へ導出する。
次に、前記実施例装置に好適に採用し得るセン
サの構成とその配置につき説明する。第2図はセ
ンサの基本構成を示すもので、投光器としての発
光ダイオード50と受光器としての光検出素子5
2とを内蔵し、発光ダイオード50には駆動回路
54が接続され駆動により発生する所定の光を送
光レンズ56を介して被測定物に対し照射し、一
方光検出素子52は被測定物からの反射光を受光
レンズ58を介してその入射角に応じて所定の変
位信号を出力し、この出力信号を信号増幅回路6
0を介して送出するよう構成される。しかも、本
実施例装置においては、このように構成されたセ
ンサSa1,Sb1を2個1組として、第3図に示すよ
うに、被測定物36に対し上下対称的に対向配置
して使用する。
次に、前記構成からなる本実施例装置の作用に
つき、第10図に示す被測定物のプロフアイル測
定回路図および第11図に示すプロフアイル測定
フローチヤート図を参照して以下説明する。前述
した実施例の記載から明らかなように、本発明に
おいては、走行する被測定物36の厚さを同時に
多点(図示例では8個のセンサを使用して4点)
測定できることが特徴である。このため、各セン
サSa1〜Sa4およびSb1〜Sb4の測定信号はプリアン
プ62をそれぞれ介して外部機器による制御可能
なマルチプレクサ64によつて順次信号処理装置
66へ送信するよう構成する。なお、マルチプレ
クサ64より出力される変位信号は増幅器68を
介して信号処理装置66に供給される。また、信
号処理装置66は、A/D変換器70、CPU7
2、コントローラ74、内部メモリ76および入
出力機器としてのCRTデイスプレイ78、キー
ボード80、プリンタ82、外部記憶装置84等
から構成されている。なお、前記CPU72に対
しては、位置測定器46により検出した移動フレ
ーム32の位置信号を入力し、この位置データと
の関係において前記各センサSa1〜Sa4およびSb1
〜Sb4により測定される被測定物36の厚さ測定
データをCPU72によつて内部メモリ76に記
憶させる。CPU72は、さらにコントローラ7
4を介してマルチプレクサ64を制御してプロフ
アイル測定のサンプリングを順次行うと共にA/
D変換器70を制御して各センサ出力に基づく厚
さ演算および補正演算を行う。
このように構成したプロフアイル測定回路は、
CPU72によつて例えば第11図に示すフロー
チヤートに従つてプロフアイル測定をプログラマ
ブルに実現することができる。すなわち、スター
ト信号により測定回路を初期状態に設定し、まず
移動フレーム32を所定の方向に移動させて被測
定物に対するセンサのスキヤンを行いながら、位
置測定器46で得られる位置により、サンプリン
グ位置の設定を行う。次いで、センサによるサン
プリングは、上側第1センサSa1と下側第1セン
サSb1をマルチプレクサ64で順次選択し、前記
位置測定器46の出力およびセンサの出力に基づ
いて位置演算、厚さ演算および補正演算を行つた
後、内部メモリへのデータ記憶および各種出力機
器へのデータ出力等のデータ処理を行う。同様に
して第2センサSa2,Sb2、第3センサSa3,Sb3
よび第4センサSa4,Sb4のサンプリングを順次行
うと共にこれらのサンプリングの反復と移動フレ
ーム32の移動すなわちスキヤニングとを同時に
行うことによつて被測定物のプロフアイル測定を
容易に達成することができる。なお、被測定物に
対するセンサのスキヤニングに際して、被測定物
の折返し点に至つた場合、適宜折返し点での誤差
発生を防止する処理を行つて、前述したサンプリ
ングとスキヤニングとからなるプロフアイル測定
を継続させる。
このように構成された本実施例に係る光学式走
査形厚さ測定装置は、被測定物に対しその上下面
にセンサを対にして複数対設け、走行する被測定
物の厚さを同時的に複数の点で測定することがで
きるため、センサを被測定物の全幅に亘つてスキ
ヤンすることなく、被測定物全幅の迅速かつ高精
度の厚さ測定を実現できる。この場合、センサも
比較的低コストのものを使用することができると
共にフレームの構造も簡略化できるため、従来の
走査形厚さ計に比べて低コストで製作することが
できる利点がある。
第12図は、本発明に係る走査形厚さ測定装置
の別の実施例を示す正面説明図である。なお、説
明の便宜上第1図に示す実施例と同一の構成部分
には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省
略する。すなわち、本実施例においては、第1図
に示す実施例と比較し、被測定物36の下面に対
するセンサSb1〜Sb4を省略し、被測定物36の下
面に対しその厚さ測定を行うための基準面を形成
する基準ロール86を設け、この基準ロール86
を移動フレーム32の一部に取付けたものであ
る。その他の構成は、前記第1図に示す実施例装
置と全く同一である。このように構成することに
よつても、複数のセンサSa1〜Sa4によつて前記実
施例と同様に精度の高い厚さ測定を達成すること
ができる。なお、本実施例装置における場合のプ
ロフアイル測定回路は、第10図に示す回路にお
いてセンサSb1〜Sb4およびこれらに接続されるプ
リアンプ62およびマルチプレクサ64の各部分
が省略される。また、本実施例装置に使用するセ
ンサSa1〜Sa4としては、例えば第13図に示すよ
うな光学式変位計が好適である。その他、接触式
変位計およびエアマイクロメータ等もセンサとし
て好適に採用することができる。
第14図a,b,cは、前述した本発明装置に
使用可能なセンサのそれぞれ異なる構成例を示す
ものである。第14図aは、信号源88と検出器
90とを被測定物36を挾んで対向配置した透過
形センサを示し、信号源88には赤外線、β線、
電磁力、渦電流をそれぞれ使用することができ
る。この透過形センサを使用する場合、厚さ測定
装置は第1図に示す実施例と同様となるが、プロ
フアイル測定回路は第12図の実施例で適用する
場合と同一になる。また、第14図bは光学式2
面変位計92を示し、さらに第14図cは光学式
干渉計94を示し、これらのセンサも前記第14
図aに示すセンサと同様に厚さ測定装置に応用す
ることができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかな通り、本発明によ
れば、厚さ測定を行うセンサを被測定物の幅方向
に所定間隔離間させて移動フレームに複数個設け
ることにより、複数の測定点(n点)を設定し、
移動フレームのスキヤンストロークを被測定物の
全幅に対し1/nに短縮することができ、移動フ
レームの形状に関係なく、迅速かつ高精度の厚さ
測定すなわちプロフアイル測定を実現することが
できる。
また、本発明装置によれば、多数のセンサはそ
れぞれ低コストのものを採用することができると
共に各センサから得られる信号はコンピユータ操
作によつて簡便にサンプリング処理することがで
き、装置の製作も低コストに達成することができ
る。
以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る走査形厚さ測定装置の一
実施例を示す正面説明図、第2図は第1図に示す
本発明装置に使用するセンサの原理説明図、第3
図は第2図に示すセンサの使用状態説明図、第4
図は従来の赤外線走査形厚さ計のO形フレーム構
造を示す説明図、第5図は従来の赤外線走査形厚
さ計のC形フレーム構造を示す説明図、第6図は
従来のβ線走査形厚さ計のO形フレーム構造を示
す説明図、第7図は従来のβ線走査形厚さ計のC
形フレーム構造を示す説明図、第8図は従来のO
形フレームを使用する場合に発生するスキヤン誤
差の原因を示す説明図、第9図は従来の赤外線走
査形厚さ計によるスキヤン誤差の測定データを示
すグラフ、第10図は第1図に示す本発明装置に
おけるプロフアイル測定回路図、第11図は第1
0図に示すプロフアイル測定回路の動作を示すフ
ローチヤート図、第12図は本発明に係る走査形
厚さ測定装置の別の実施例を示す正面説明図、第
13図は第12図に示す本発明装置に使用するセ
ンサの構成配置図、第14図a〜cは本発明の厚
さ測定装置に使用し得る他のセンサのそれぞれ構
成図である。 10……投光器、12……受光器、14,16
……フレーム、18,20……レール、22……
ワイヤ、24……センサヘツド、26……線源容
器、28……検出器、30……固定フレーム、3
2……移動フレーム、34……ギヤツプ調整用ラ
イナ、36……被測定物、38……レール、40
……車輪、42……操作シリンダ、44……操作
部、46……位置測定器、48……ケーブル、5
0……発光ダイオード、52……光検出素子、5
4……駆動回路、56……送光レンズ、58……
受光レンズ、60……信号増幅回路、62……プ
リアンプ、64……マルチプレクサ、66……信
号処理装置、68……増幅器、70……A/D変
換器、72……CPU、74……コントローラ、
76……内部メモリ、78……CRTデイスプレ
イ、80……キーボード、82……プリンタ、8
4……外部記憶装置、86……基準ロール、88
……信号源、90……検出器、92……光学式2
面変位計、94……光学式干渉計。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定物に厚さ測定用センサヘツドを対向配
    置し、このセンサヘツドを連続移送される被測定
    物の幅方向に往復移動走査して被測定物のプロフ
    アイルを計測するよう構成した走査形厚さ測定装
    置において、 被測定物の幅方向に往復移動する移動フレーム
    を設け、この移動フレームに前記被測定物の幅方
    向に複数のセンサヘツドを所定間隔離間して設
    け、 前記各センサヘツドの測定信号を個別に順次選
    択するマルチプレクサと、このマルチプレクサで
    選択された信号を厚さ測定値に変換するA/D変
    換器と、A/D変換器との演算制御を行うコント
    ローラと、前記A/D変換器で得られた厚さデー
    タを移動フレームの位置データに基づいて記憶処
    理すると共に前記コントローラに演算指令を行う
    CPUと、このCPUのデータ処理を行う入出力機
    器とから構成してなり、これらセンサヘツドによ
    る厚さ測定信号を被測定物の幅方向に順次個別に
    選択すると共に前記移動フレームを少なくともセ
    ンサヘツドの前記所定間隔距離だけ往復移動する
    よう制御する制御器を設けることを特徴とする走
    査形厚さ測定装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の走査形厚さ測定
    装置において、 移動フレームには、被測定物の上下面に対しそ
    れぞれ独立して変位量を計測するセンサヘツドを
    対称的に対向配置してなる走査形厚さ測定装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の走査形厚さ測定
    装置において、 移動フレームには、被測定物の下面に所定の基
    準面を設定する基準ロールを配設し、被測定物の
    上面に対しそれぞれセンサヘツドを配置してなる
    走査形厚さ測定装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の走査形厚さ測定
    装置において、 移動フレームには、被測定物の上下面またはい
    ずれか一方の面に対し一組のセンサヘツドを配置
    してなる走査形厚さ測定装置。
JP23503084A 1984-11-09 1984-11-09 走査形厚さ測定装置 Granted JPS61114120A (ja)

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