JPH04116407A - 自動板厚測定装置 - 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、搬送ラインにより搬送される被測定体の板厚
を光ビームの反射により非接触で自動測定する自動板厚
測定装置に関する。

［従来の技術］ 搬送ラインにより搬送される被測定体の板厚を光変位計
により自動計測する自動板厚測定装置が従来から知られ
ている。

従来において用いられていた装置は、いわゆるＣ型フレ
ームを用いた１点計測の装置であり、被測定体としては
幅が一定のもの、すなわち固定幅の被測定体を測定する
ものである。

この装置においては、搬送ラインの上下に光変位計か配
置される。この光変位譜１によってレーザ光である光ビ
ームが被測定体に照射され、被測定体の板厚が測定され
る。

このような装置により、従来、鋼板等の被測定体の板厚
を自動測定することか行われていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような装置では、上下の光変位計か
ら発せられる光ビームか干渉しあうという問題点かあっ
た。

ずなわぢ、光ビームによる板厚測定は、被測定体の上下
からそれぞれ光ビームを照射する光変位計が、互いに独
立に被測定体との距離を求める方法に基づくものである
。従って、相互の光ビームが干渉すると、正確な板厚測
定が実施困難となる。

このような困難を防止するためには、被測定体の面積か
十分大きければ良い。光ビームのエネルギーはおよそガ
ウス分布しており、このため、板厚Δ１り定には光ビー
ムのビーム直径の約コ○倍程度の被測定体面積か必要と
される。逆にいえば、このことは、形状の大きな被ΔＩ
ｌｌ定体しか自動板厚＆Ｉｌ定に供することができない
ことを意味している。

光ビームの干渉を防止する手段としては、特開平１−２
３５８０６号公報に示されるように、他に、測定時のみ
光ビームを発光させる手段がある。

この手段を採用した場合、発光タイミングの設定により
、上下の光変位計による光ビーム間の干渉を防止するこ
とができる。しかし、この場合、光変位計の動作安定に
時間かかかり、高速の板厚測定が困難となる。

一方、自動板厚ｆｌｌｌｌ定を行う場合、定期的に校正
を実施する必要がある。これは、光変位計の経年変化等
による誤差を補正（電気的補正）し、また、機械的歪を
補正（機械的補正）して、信頼性を維持し、正確な板厚
測定を期するものである。

ところが、このような校正においては、種々の問題点が
あり、その解決が望まれている。

具体的には、例えば電気的補正の際に光変位計を取り外
す必要があり、また専用の治具を用いなければならない
という問題点がある。また、機械的補正の際に格別の測
定装置が必要とされるという問題点がある。さらに、両
者に共通して、搬送ラインを停止さぜねばならず経済的
損失が発生すること、作業が大掛かりとなり校正の専門
家か必要とされること、ひいては装置設備の大型化・高
価格化が生じてしまうこと等の問題点がある。

従来においても、このような問題点を解決するために幾
つかの提案かなされている。例えば、特開平１−２２１
．６０５号公報や実開昭５９−４１７１１号公報に記載
されているように、被測定体とおおよそ同一の高さの平
面位置に基準被測定体を配置し、間欠的にこの基準被測
定体の厚みを計測して基準点を補正する方法や、上下に
対をなす光変位計のそれぞれから発せられる光ビームの
通過域に所定厚の校正板を出し入れする方法がある。

しかし、これらの方法はＣ型フレームを用いた１点計測
を前提としており、例えば多点計測により正確かつ緻密
な板厚測定を行おうとする場合には適用困難である。こ
れは、多点計イ１すの場合には搬送ラインの全幅に渡っ
て校正を行うことが必要であり、前述の方法が一点にお
いて校正を実施する方法であることによる。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とし
てなされたものであり、多点計測の場合に簡易かつ低価
格な小型装置で校正を実施することができる自動板厚ｆ
ｌｌ１１定装置を提供することを目的とする。また、本
発明は、校正の際における光ビームの干渉を排除して、
小型な被透過性の校正板を用い高速で校正を行うことが
可能な自動板厚、’１＋１１定装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、被測定体
を搬送する搬送ラインの上方及び下方に対をなしかつ所
定の基準距離を隔てて配置され、光ビームを被４１す定
休に照射して反射光に基づき被１ｔｌｌｌ定休との距離
を求める複数対の光変位計と、光変位計によって測定さ
れた距離及び基準距離に基づき被４１す定休の板厚を演
算する板厚演算手段と、搬送ラインにより被測定体が搬
送されていないことを検出する不在検出手段と、先端が
Ｌ字状の屈曲を有し、被測定体の板厚測定時には先端が
変位計の測定域外に配置される所定板厚の校正板と、被
測定体が搬送されていないことが検出されているときに
、光変位計から発せられる光ビームを遮る所定位置に先
端が位置するよう校正板を回動させる回動手段と、校正
板が光変位計から発せられる光ビームを遮る位置にある
ときに、上下多光変位計からの光ビーム照射を交互に停
止させる交互照射停止手段と、校正時における光変位計
の出力及び校正板の板厚に基づき基準距離を求める基準
距離演算手段と、を備えることを特徴とする。

［作用］ 本発明の自動板厚測定装置においては、搬送ラインによ
り被測定体が搬送され光変位計下に達すると、上下の光
変位計から発せられる光ビームの反射により被測定体の
板厚が演算される。この演算は、光変位計間の基準距離
を用いて実行される。

この計測は、多点計測として実施される。

また、校正時には、次のような動作が行われる。

すなわち、この場合、被測定体が搬送されていないこと
が不在検出手段により検出され、校正板の先端が変位計
の測定域内に回動される。この校正板により、光変位計
から発せられる光ビームが遮られる。光ビームが遮られ
ると、光変位計は光ビームの反射光に基づき校正板との
距離を求め、さらにこの距離及び校正板の板厚に基づき
基準距離が演算される。この基準距離は、板厚測定時に
板厚演算に用いられる。

本発明においては、校正時において、光ビームの照射か
上下交互に停止される。この停止は、時的なものであり
、望ましくは瞬時的なものである。

従って、本発明においては、簡易な手段で多点計測にお
ける校正が行われる。さらにこの校正は、光ビームの一
時停止を伴って行われ、これにより校正板として光ビー
ムの拡散を考慮した大型なものを用いずとも、被透過性
の校正板を用いて高速に校正することが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明
する。

第１図には、本発明の一実施例に係る自動板厚測定装置
の実体構成が示されている。特に、第１図（ａ）におい
ては装置を上方から見た外観が、第１図（ｂ）において
は側面から見た外観が、それぞれ示されている。

この図においては、図中矢印で示される方向に被ｍｌｌ
定休１０を搬送する搬送ライン１２が示されている。こ
の図における被測定体１０は、それぞれ板厚、幅等の異
なる鋼板であり、図には１〇−１，１０−２，１０−３
の３個が示されている。

この実施例において板厚測定の対象とする測定体１０は
、例えば板厚４〜６０ｍｍ、幅８００〜４０００　ｍｍ
、長さ１５００〜１４０００ｍｍの規格のものであり、
搬送ライン１２の上の任意の位置に任意の姿勢で配置さ
れる。

また、搬送ライン１２を跨ぐように、上下一対の凹型架
台１４が設けられている。凹型架台１４の搬送ライン１
２上流側にはラインセンサ１６が、下流側には光変位計
１８が、それぞれ配設されている。

ラインセンサ１６は、１対となるよう上下双方の凹型架
台１４に設けられており、被測定体１０の先端の左右両
端位置を検出する。検出される左右両端位置は、光変位
計１８の位置の初期設定に用いられる。

また、光変位計１８は３対が凹型架台１４に設けられて
いる。この光変位計１８は被測定体１０の板厚を測定す
る装置である。すなわち、光変位計１８は被測定体］０
に光ビームを照射し、その反射光を取り込む。さらに、
取り込んだ反射光に基づき被測定体１０までの距離を求
め、後述の原理による板厚演算に供する。

第２図には、この実施例のより詳細な実体構成が正面図
として示されている。

この図においては、上下２個のリニアモータレール２０
が示されている。リニアモータレール２０は、６個の光
変位計１８をそれぞれ左右方向に駆動するりニアモータ
のレールである。

また、光変位計１８のうち上側の３個は、パルスステー
ジ２２に取り付けられている。すなわち、この３個の光
変位計１８はパルスステージ２２によって上下方向に駆
動される。

さらに、３対の光変位計１８のうち左右両側の２対には
、第１及び第２エツジセンサ２４及び２６が付設されて
いる。第１エツジセンサ２４は、ラインセンサ１６の出
力に応じて初期設定された光変位計１８の位置を、さら
に微調整するために用いられる。第２エツジセンサ２６
は、被測定体１０の側端を追従検出するために用いられ
る。

第３図には、この実施例における光変位計１８の校正に
係る装置構成が示されている。特に、第３図（ａ）には
一対の光変位計１・８の正面が、第３図（ｂ）には側面
が、それぞれ示されている。

この図においては、通常の板厚測定時には破線のような
位置に、校正時には実線のような位置に、回動配置され
る校正板２８が示されている。校正板２８は、Ｌ字状の
屈曲を有しており、先端の板厚は検定を受けた所定の厚
みに設定されている。

校正板２８の回動は、ロータリソレノイド３０により行
われる。

第４図には、この実施例の回路構成が示されている。

この図においては、一方で光変位計１８の出力に基づき
被測定体１０の板厚を求め、他方でラインセンサ１６並
びに第１及び第２エツジセンサ２４及び２６の出力に基
づきリニアモータ３２及びパルスステージ２２を制御す
る演算制御部３４が示されている。また、この演算制御
部３４は光変位計１８の動作制御を行う。さらに、校正
時に求められる基準距離を校正テーブルとして格納する
メモリ３６が示されている。なお、光変位計１８、ライ
ンセンサ１６、第１エツジセンサ２４、第２エツジセン
ザ２６、リニアモータ３２及びパルスステージ２２は実
際は複数であるが、この図においては図の簡単化のため
省略されている。

次に、この実施例の動作について説明する。

この実施例においては、まず、搬送ライン１２の上に被
測定体１０が載置される。載置された被測定体１０は、
搬送ライン］２によって搬送され、ラインセンサ１６下
に到達する。

すると、ラインセンサ１６により、この被測定体１０に
よる遮光位置が検出される。すなわち、ラインセンサ１
６は、被測定体１０により光線が遮られる部分を検出し
、これを被測定体１０の左右両端位置として演算制御部
３４に供給する。

演算制御部３４は、ラインセンサ１６の出力に基づきリ
ニアモータ３２を駆動制御して、光変位計１８の位置を
制御する。具体的には、左右両側各１対の光変位計１８
を遮光位置として検出される被測定体１０の左右両端位
置に移動させ、中央に配置されている１対の光変位計１
８を、左右の光変位計１８の中央位置に維持する。これ
により、光変位計１８の位置が初期設定される。

こののち、被測定体１０がさらに搬送され第１エツジセ
ンサ２４に達すると、この第１エツジセンサ２４により
光変位計１８の位置が微調節される。すなわち、第１エ
ツジセンサ２４の出力に応じ、演算制御部３４がリニア
モータ３２を制御する。

次に、第２エツジセンサ２６により被測定体］０の左右
両端が捕捉される。このとき、第２エツジセンサ２′６
の出力により演算制御部３４がリニアモータ３２を制御
する。すなわち、第２エツジセンサ２６が光変位計１８
に固定されているため、この制御によって、第２エツジ
センサ２６が被測定体１０の左右両端を追従捕捉し続け
、かつ左右両側の光変位計１８が被測定体１０の左右両
端から所定の距離の軌跡を検出走査することとなる。

第５図には、光変位計１８の光ビーム軌跡が、第６図に
は、この軌跡のうち板厚演算に用いられる点（測定位置
）が示されている。

この実施例においては、第５図において３本の矢印線で
示される軌跡に係る光変位計１８の出力を連続して収集
する。この収集の後、演算制御部３４が測定位置を決定
し、板厚を演算する。

より具体的には、演算制御部３４は、被測定体１０の先
端がラインセンサ１６に達してから第１エツジセンサ２
４に達するまでの時間により被測定体１０の搬送速度を
求める。ラインセンサ１６と第１エツジセンサ２４の距
離は設計的に決定されるため、この搬送速度を用いて、
時刻を被測定体１０を基準とした位置座標に換算できる
。この換算結果に基づき、測定位置が決定される。

測定位置は、例えば被測定体１０の左右両端から１５ｍ
ｍの線、前後両端から１５ｍｍの線及び中心線の合計６
本の線から決定する。すなわち、これらの線の交点を測
定位置Ｐ工〜Ｐ９に設定する。

次に、このように設定された測定位置Ｐ１〜Ｐ９につい
て、すでに収集されている光変位計１８出力に基づく板
厚演算か、演算制御部３４により行われる。

第７図には、この実施例における板厚測定の原理か示さ
れている。

この実施例においては、板厚測定時における光変位計１
８の距離と、対をなす光変位計１８の出力と、に基づき
被測定体１０の板厚が求められる。

まず、被ｆｆ１ｌｌ定体１０が無い状態での光変位計１
８の対向距離、すなわち基準距離り。が設計的に決定さ
れているものとする。また、板厚りの被測定体１０の場
合に光変位計１８の間隔を拡げる量をＬ３とする。

すると、上側の光変位計１８によって測定される距離Ｌ
□及び下側の光変位計１８によって測定される距離Ｌ２
から、次の式により、板厚りが求められることになる。

Ｌ＝　（Ｌ　　＋Ｌ　　）−（Ｌ１＋Ｌ２）このように
、本実施例においては、測定位置Ｐ□〜Ｐ９に基づく板
厚りの多点計測が実行される。

次に、本発明の特徴に係る校正の動作について説明する
。

光変位計１８の間隔たる基準距離り。は、環境的要因、
経年変化等によって変化する。この変化による誤差発生
を防ぐためには、前述の校正板２８を用いた校正が必要
となる。

まず、板厚が既知で白色セラミック板から形成される校
正板２８をロータリソレノイド３０により回動させ、対
向する光変位計１８間の位置におく。この校正板２８の
板厚をｇ。、上側及び下側の光変位計１８から校正板２
８までの距離をそれぞれρ　及び１１２とする。

この距離Ω　及び、１ｌ１２は、光変位計１８の出力と
して得られる。一方、第３図に示されるように、基準距
離Ｌｏについて、次の式 ％式％ が成立する。従って、演算制御部３４が上式に基づく演
算を実行することにより、実際の基準距離Ｌｏが求めら
れることになる。

この実施例では、各光変位計１８を左右方向に移動させ
ることにより、基準距離Ｌｏの演算が搬送ライン１２の
全幅について行われる。

すなわち、各光変位計１８をリニアモータ３２により駆
動できる範囲は、例えば第８図に示されるような関係を
有している。３対の光変位計１８の駆動範囲１００−１
．１００−２．１００−３は互いに重複しあい、搬送ラ
イン１２の全幅１１０がこれらの駆動範囲１００−１．
１００−２．１００−３によってカバーされる。

本実施例では、校正板２８による基準距離り。

の演算を、リニアモータ３２により光変位計１８を駆動
させつつ行う。すなわち、演算制御部３４はリニアモー
タ３２を制御して光変位計１８を左右に駆動させる。例
えば光変位計１８か所定量だけ移動するごとに、演算制
御部３４は光変位計１８の出力ｇ　及びｇ　に基づき基
準距離り。を演算する。

このようにして求められた基準距離り。は、第９図に示
されるように光変位計１８の位置座標と対応付けられ、
校正テーブルとしてメモリ３６に格納される。

この校正テーブルは、各光変位計１８の対何に作成され
る。校正テーブルは、被測定体１０の板厚を測定する際
に参照される。

すなわち、演算制御部３４は、板厚りの演算の際に用い
る基準距離Ｌｏを、メモリ３６上に展開されている校正
テーブルを参照して得る。この結果、板厚りは、搬送ラ
イン１２幅方向の位置に適合しかつ最近に測定された基
準距離Ｌｏに基づき求められることになる。

また、本実施例においては、演算制御部３４により、校
正時に光変位計１８に対して光ビームの発光の一時停止
が指令される。

ずなわぢ、上下の光変位計１８に係る光ビームが干渉す
ることを防止するため、片側を一時停止させ、他の側に
よる測定を実施する。

このように、本実施例によれば、校正板２８により、簡
易な手段で電気的補正及び機械的補正を一括して実施す
ることがてき、正確性及び信頼性を確保できる。加えて
、校正テーブルを作成し参照することにより、光変位計
１８のバラツキや位置毎の基準距離変化を相殺して、よ
り正確かつ高信頼の板厚測定を行うことが可能になる。

また、校正板２８に対する光ビームの照射を一時停止制
御するようにしたため、校正時における光ビーム間の干
渉が防止される。これにより、校正板２８として大型な
ものを用いる必要かなくなり、さらにこの停止が一時的
なものであるため光変位計１８の動作安定を待つ必要も
なく高速な板厚測定ができる。

［発明の効果コ 以上説明（７たように、本発明によれば、多点計測の装
置において、校正板を回動させて電気的補正及び機械的
補正を含む校正を実施し、さらに左右方向に光変位計及
び校正板を一体移動しつつこの校正を実施するようにし
たため、光変位計の可動全幅に渡って正確で信頼性の高
い板厚測定を行うことが可能になる。また、このために
必要とされる装置＋１＋１１成は簡易であり、自動的に
行われるため専門家等も必要無く、校正を安価に実施可
能となる。加えて、光ビームの一時停止制御によって、
校正板の大型化、校正動作の低速化を伴うこと無く、被
透過性の校正板を用いた校正か可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る自動板厚測定装置の
実体構成を示す概略外観図であり、第１図（ａ）は」二
面図、第１図（ｂ）は側面図、第２図は、この実施例の
より詳細な実体構成を示す正面図、 第３図は、この実施例の校正手段の構成を示すコ９ 概略図であり、第３図（ａ）は正面図、第３図（ｂ）は
側面図、 第４図は、この実施例の回路構成を示すブロック図、 第５図は、光変位計から発せられる光ビームの軌跡を示
す図、 第６図は、板厚測定位置を示す図、 第７図は、板厚測定原理を示す図、 第８図は、各光変位計の移動範囲の関係を示す図、 第９図は、校正テーブルを示す図である。 ３６　・・・　メモリ Ｌｏ　　・・　基準距離

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定体を搬送する搬送ラインの上方及び下方に対をな
   しかつ所定の基準距離を隔てて配置され、光ビームを被
   測定体に照射して反射光に基づき被測定体との距離を求
   める複数対の光変位計と、光変位計によって測定された
   距離及び基準距離に基づき被測定体の板厚を演算する板
   厚演算手段と、 搬送ラインにより被測定体が搬送されていないことを検
   出する不在検出手段と、 先端がＬ字状の屈曲を有し、被測定体の板厚測定時には
   先端が光変位計の測定域外に配置される所定板厚の校正
   板と、 被測定体が搬送されていないことが検出されているとき
   に、光変位計から発せられる光ビームを遮る所定位置に
   先端が位置するよう校正板を回動させる回動手段と、 校正板が回動され光変位計から発せられる光ビームを遮
   る位置にあるときに、上下各光変位計からの光ビーム照
   射を交互に停止させる交互照射停止手段と、 校正時における光変位計の出力及び校正板の板厚に基づ
   き基準距離を求める基準距離演算手段と、を備えること
   を特徴とする自動板厚測定装置。