JPS61114120A

JPS61114120A - 走査形厚さ測定装置

Info

Publication number: JPS61114120A
Application number: JP23503084A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Iguchi; 勝啓井口; Satoshi Nitta; 諭新田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1984-11-09
Filing date: 1984-11-09
Publication date: 1986-05-31
Also published as: JPH0352892B2

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
源を含むセンサヘッ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、吸収や散乱によって減衰し、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、押出成形機によって連続的に製造する合成樹
脂シートおよびフィルムに対し、幅方向の厚さ分布（通
常プロファイルという）を測定することが製品管理上要
求される。従来、このようなプロファイル測定用として
、製品搬送路の一部にその幅方向に往復移動する測定ヘ
ッドを備えた光学式等の走査形厚さ肘が使用されている
。

しかるに、従来のこの種厚さ針における代表的なフレー
ム形式として、０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０形フレ
ームとＣ形フレームの構成例を第１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１図に示す。

すなわち、第９図は赤外線走査形厚さ計のＯ形フレーム
を示し、この場合センサヘッドは７組の投光器／θと受
光器７．２を備え、これらの投光器１０と受光器／、２
とが上下のフレーム／９゜／乙に配置されたレール／ｇ
、、２θ上を連動するワイヤ、２−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ッドコグ
は７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００形フレームを示し、この
場合７組の線源容器、２乙と検出器、２にとからなるセ
ンサヘッドは相対移動するよう構成される。さらに、第
１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７組の線源容器、２６と検出器、２ｇとからなる
センサヘッ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／θまたは線源、２乙と受光器７．２また
は検出器−ととは、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／に１．２θ
上を走行するため、Ｓ− 第５図に示すように発生する３次元的なずれによってス
キャン誤差を生じ、プロファ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ャン誤差の
測定データを示せば、第２図に示す通シである。一方、
Ｃ形フレームの場合、前述したようなスキャン誤差は殆
んど生じないが、フレームが移動するためこれがプロフ
ァイルのライン外側に出っ張ることから。

例えば７ｍ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、０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
てスキャン周期が長ＣＤ、しかもスキャン装置やケーブ
ル処理もしくはスキャ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、スキャン誤差を生じないＣ形フレーム
の特徴を最大限に生かし、一方ラインから出っ張るＣ形
フレームの欠点を改善して０形フレームと同様の機能を
発揮できるように６一構成し、取扱いが簡便で各種シート等のプロファイル測
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。

〔発明の要火〕

従って、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ッドを対向配置し、このセンサヘ
ッ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ァ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ッドを所定間隔離間し
て設け、これらセンサヘッドによる厚さ測定信号をシー
ケン７ヤルにサンプリングすると共に前記移動フレーム
を隣接するセンサヘッドの離間寸法に応じた距離移動す
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ッ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ッ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ッドを配置し
た構成とすることもできる。

また、本発明の走査形厚さ測定装置においては、複数の
センサヘッドから厚さ測定信号をサンプリングすると共
に移動フレームの移動を制御する制御器は、前記各セン
サヘッドの測定信号を個別に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、前記マルチプレクサと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、とのＣＰＵのデータ処理を行う
入出力機器とから構成すれば好適である。

〔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
。す々わち、第１図に示す実施例は、固定フレーム３θ
と移動フレーム３．２とを備え、移動フレーム３．２は
固定フレーム３θ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３．２は上下に分割
可能に構成され、分割面にギャップ調整用ライナ３４ｔ
を介して結合され０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ッチＰ間隔で
複数のセンサＳａ１〜Ｓａ４およびＳｂ＋〜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ｙ個宛増付け、移動フレーム３．２
を隣接するセンサの／ピッチＰ間隔移動するスキャンス
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３θ上にレール３にを配置してこ
のレールＪｌｒ上に移動フレーム３．２に設けた車輪グ
θを載置することによって円滑化し、しかも固定フレー
ム３θの一部に操作シリンダ＆、２を設けてこの操作シ
リンダ＆、２の操作部＆４ｔｅ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３θには、前記移動フレーム３．２の移動位置を検出
するだめの位置測定器ｌＩ６を設ける。さらに、前記移
動フレーム３．２に設けられた各センサＳａｔ〜Ｓａ４
およびＳｂ＋〜Ｓｂ４に対する信号伝送ラインおよび位
置測定器Ｉ１６に対する信号伝送ラインは。

適宜図示のようにケーブルｙに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ｊθ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ｊθには駆動回路Ｓりが接続され駆動によシ発生す
る所定の光を送光レンズＳ６を介して被測定物に対し照
射し、−力先検出素子Ｓ、２は被測定物からの反射光を
受光レンズｊに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６θ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Ｓａｄ、Ｓｂ＋を
コ個／組として、第３図に示すように１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
１θ図に示す被測定物のプロファイル測定回路図および
第１／図に示すプロファイル測定フローチャート図を参
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３乙の
厚さを同時に多点（図示例では５個のセンサを使用して
り点）測定できることが特徴である。このため、各セン
サＳａ＋〜Ｓａ４およびＳｂ＋〜Ｓｂ４の測定信号はプ
リアンプ６．２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６グによって順次信号処理装＠１，
１．へ送信するよう構成する。なお、マルチプレクサ６
１Ｉよシ出力される変位信号は増幅器６ｇを介して伯号
処理装ｆｉＬＡ＆に供給される。また、信号処理装置６
６は、Ａ／Ｄ変換器７θ、ＣＰＵ７．２）コントローラ
７グ、内部メモリ７６および入出力機器としてのＣＲ’
ｌ’ディスプレイ７ｇ、＃−ボードにθ、プリンタざ」
、外部記憶装置にグ等から構成されている。なお、前記
ＣＰＵ７．２に対しては、位置測定器４１乙により検出
した移動フレーム３．２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Ｓａ＋〜Ｓａ４お
よびＳｂ＋〜Ｓｂｘにより測定される被測定物３６の厚
さ測定データをＣＰＵ７．２によって内部メモリ７ｔに
記憶させる。ＣＰＵ７．２は、さらにコントローラ７グ
を介してマルチプレクサ＆＆を制御してプロファイル測
定のサンプリングを順次行うと共にＡ／Ｄ変換器７θ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ァイル測定回路は、ＣＰＵ１
，２によって例えば第１／図に示すフローチャートに従
ってプロファ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３．２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ャンを行い
ながら１位置測定器グ６で得られる位置によシ、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Ｓａ＋と下側第１センサＳｂ
＋をマルチプレクサ６グで順次選択し、前記位置測定器
グ乙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った後、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３センサＳａｔ　、　Ｓｂ２）
第３センサＳａｇ　、　Ｓｂｓおよび−７３−喝＾＾第ｑ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３．２
の移動すなわちスキャニングとを同時に行うことによっ
て被測定物のプロファ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ャニング
に際して、被測定物の折返し点に至った場合、適宜折返
し点での誤差発生を防止する処理を行って、前述したサ
ンプリングとスキャニングとからなるプロファイル測定
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
の全幅に亘ってスキャンすることなく、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ー／グートで製作することができる利点がある。

第１．２図は、本発明に係る走置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１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Ｓｂ＋〜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
準ロールざ６を設け、この基準ロールざ６を移動フレー
ム３．２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っても、複数のセンサＳ１〜Ｓ
ａ４によっ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
合のプロファイル測定回路は、第１０図に示す回路にお
いてセンサＳｂ＋〜Ｓｂ４およびこれらに接続されるプ
リアンプ６．２およびマルチプレクサ６ｙ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Ｓａ＋
〜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、接触式変位針およびエア
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１グ図ａ、ｂ、ｏ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
１グ図ムは、信号源ｇとと検出器９θ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ｇざ
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
ァイル測定回路は第１−図の実施例で適用する場合と同
一になる。また、第１’Ｉ図すは光学式２面質位計９．
２を示し、さらに第１１／を図０は光学式干渉計タグを
示し、これらのセンサも前記第１１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。

−／ｊ− 〔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
６（１ｊ定点（ｎ点）を設定し、移動フレームのスキャ
ンストロ−クラ被測定物の全幅に対しシに短縮すること
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ァ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ュータ操作によって簡便にサン
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。

−／Ａ−

【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図は第一図に示すセン
サの使用状態説明図、第り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Ｓ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０形フレーム構造を
示す説明図、第１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、第に図は従来のＯ形フレーム
を使用する場合に発生するスキャン誤差の原因を示す説
明図、第り図は従来の赤外線走査形厚さｉｔＫよるスキ
ャン誤差の測定データを示すグラフ、第１θ図は第１図
に示す本発明装置におけるプロファイル測定回路図、第
１／図は第１θ図に示すプロファイル測定回路の動作を
示すフローチャート図、第１．！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１４１図ａ　”％−０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。／θ・・・投光器　　　　　／、１・・・受光器／４１
．＃・・・フレーム　　　／に、２θ・・・レール、２
．！・・・ワイヤ　　　　　２４／・・・センサヘッド
、２６・・・線源容器　　　　、２に・・・検出器３θ
・・・固定フレーム　　３．２・・・移動フレーム３ｇ
・・・レール　　　　　グθ・・・車輪グコ・・・操作
シリンダ　　４１グ・・・操作部１・・・位置測定器　
　　グざ・・・ケーブルｊθ・・・発光ダイオード　３
．２・・・光検出素子ｊ１．ｔ・・・駆動回路　　　　
ｊ６・・・送光レンズｓｒ・・・受光レンズ　　　６θ
・・・信号増幅回路６．２・・・プリアンプ　　　６グ
・・・マルチプレクサ６６°゛信号処理装置　　６に・
・・増幅器７θ・・・Ａ／Ｄ変換器　　　７コ、・・Ｃ
ＰＵ７グ・・・コントローラ　　７乙・・・内部メモリ
７１：・・・ＣＲＴディス　　ざθ・・・キーボードプ
レイにλ・・・プリンタ　　　　ｇ４ｔ・・・外部記憶装置
ｇ６・・・基準ロール　　　ｇに・・・信号源りθ・・
・検出器　　　　　？Ｊ・・・光学式λ面変位針タク・
・・光学式干渉計

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定物に厚さ測定用センサヘッドを対向配置し
、このセンサヘッ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ァイルを計測する
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ッドを
所定間隔離間して設け、これらセンサヘッドによる厚さ
測定信号をシーケンシヤルにサンプリングすると共に前
記移動フレームを隣接するセンサヘッドの離間寸法に応
じた距離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
それぞれ独立してその変位量を計測するセンサヘッドを
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ッ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ッドを配置して
なる走査形厚さ測定装置。
（５）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、複数のセンサヘッドから厚さ測定信号をサン
プリングすると共に移動フレームの移動を制御する制御
器は、前記各センサヘッドの測定信号を個別に選択する
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、前記マル
チプレクサと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
から構成してなる走査形厚さ測定装置。