JP2014174010A - 厚さ測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】周囲温度の変動による厚さ測定結果への影響を低減する。
【解決手段】実施形態によれば、厚さ測定装置は、光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と第1の面との間の距離を測定する第1の距離計と、光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に対向する第2の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と第2の面との間の距離を測定する第2の距離計とを備える。この厚さ測定装置は、第1の距離計による光源の投射位置と第2の距離計による光源の投射位置との間の距離から第1および第2の距離計により測定した距離を差し引くことで、厚さ測定対象物の第1の面と第2の面との間の厚さを演算する厚さ演算部を備え、光学ベースに温調用の媒体の流路を有する水槽を接触させる。
【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は、厚さ測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置に関する。
従来、厚さ測定対象物の表面形状の測定のための光学式の測量方式がある。この方式は2つの距離計を光学ベースで支持して、非接触かつ高精度で距離を測定できる。
この測量方式は、最近では鋼板などの高速で移動する被測定対象物の厚さや形状の測定にも広く応用される。表面の反射率の変化や散乱特性等の変化によって反射光の強さや位置が変動するため、例えば、投射するレーザをスリットにより干渉させてマルチビームとし、その干渉縞の暗部を検出する。
この例では、暗部に現れる谷の形状を関数に近似し、極小座標を算出することで距離の演算を行なう。これにより測定対象の反射率や散乱特性に影響を受けにくくなり、高精度に測定を行なえる。
しかし、周囲温度の変動により、2つの距離計を支持する光学ベースの温度が変動すると、熱膨張により、2つの距離計の間の距離が変動してしまうため、厚さの測定値に影響が生じるので、厚さ計測を高精度に行うことができない。
特開2004−163343号公報
本発明が解決しようとする課題は、周囲温度の変動による測定結果への影響を低減することが可能な厚さ測定装置を提供することにある。
実施形態によれば、厚さ測定装置は、光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と第1の面との間の距離を測定する第1の距離計と、光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に対向する第2の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と第2の面との間の距離を測定する第2の距離計とを備える。この厚さ測定装置は、第1の距離計による光源の投射位置と第2の距離計による光源の投射位置との間の距離から第1および第2の距離計により測定した距離を差し引くことで、厚さ測定対象物の第1の面と第2の面との間の厚さを演算する厚さ演算部とを備え、光学ベースに温調用の媒体の流路を有する水槽を接触させる。
本実施形態における厚さ測定装置の構成例を示す図。 本実施形態における厚さ測定装置による厚さ測定のための動作手順の一例を示すフローチャート。 本実施形態における厚さ測定装置の水槽内の流路の一例を示す断面図。 本実施形態における厚さ測定装置の水槽と光学ベースとの貼り合わせの第1の例を示す図。 本実施形態における厚さ測定装置の水槽と光学ベースとの貼り合わせの第2の例を示す図。 本実施形態における厚さ測定装置の光学ベース内の流路の一例を示す断面図。 本実施形態における厚さ測定装置の構成の第1の変形例を示す図。 本実施形態における厚さ測定装置の構成の第2の変形例を示す図。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態における厚さ測定装置の構成例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態における厚さ測定装置は、被測定対象物9を挟むように上下に1組の距離計1a,1bを光学ベース3に取り付ける。図1に示した例では、被測定対象物9は、第1の表面およびこの表面の反対側の第2の表面を有する平板状の部材である。被測定対象物9の形状は特に限られない。
光学ベース3は被測定対象物9を距離計1a,1bの間に位置させるためのコの字状の開口部を有する平板状の部材である。
距離計1aは、光学ベース3の第1の面の所定の位置に取り付けられる。この位置は、光学ベース3の平板方向が垂直方向を向いた状態で光学ベース3の開口部に被測定対象物9を位置させた際に、この被測定対象物9の第1の表面に対して鉛直方向に光線を投射出来る位置である。
また、距離計1bは、光学ベース3の第1の面の所定の位置に取り付けられる。この位置は、光学ベース3の平板方向が垂直方向を向いた状態で光学ベース3の開口部に被測定対象物9を位置させた際に、この被測定対象物9の第2の表面に対して鉛直方向に光線を投射出来る位置である。
つまり、光学ベース3の開口部に被測定対象物9を位置させると、距離計1a、被測定対象物9、距離計1bが一列に並ぶ。
光学ベース3および水槽4の底部の一部分は固定台座5を介して底板に固定される。光学ベース3、水槽4、固定台座5は検出器カバー8に囲まれる。周囲温度の変動による光学ベース3の開口部への熱の伝達の影響を少なくするために、固定台座5を設ける箇所は、光学ベース3および水槽4の開口部から離れた箇所が望ましい。この水槽4は、例えば銅、アルミで形成される。
図2は、本実施形態における厚さ測定装置による厚さ測定のための動作手順の一例を示すフローチャートである。
距離計1aは、被測定対象物9の第1の表面に対して投射した光線の反射時間などに基づいて、距離計1aにおける光源の投射位置から被測定対象物9の第1の表面までの距離ldを測定する(S1)。
距離計1bは、被測定対象物9の第3の面に対して投射した光線の反射時間などに基づいて、距離計1bにおける光源の投射位置から被測定対象物9の第2の表面までの距離luを測定する(S2)。
厚さ演算装置2は、距離計1aから被測定対象物9の第1の表面までの距離ldを示す信号を受け取り、距離計1bから被測定対象物9の第2の表面までの距離luを示す信号を受け取る。
厚さ演算装置2は、内部メモリから定数Lを読み出す。この定数Lは、距離計1aにおける光源の投射位置と距離計1bにおける光源の投射位置との間の距離である。
厚さ演算装置2は、これら受け取った距離ld,luと、定数Lと、以下の式(1)とに従って、被測定対象物9の第1の表面と第2の表面との間の厚さtを演算する(S4)。
t=L−(ld+lu) …式(1)
光学ベース3の第1の面の反対側の第2の面には、水槽4の所定の面が貼り合わせられる。この水槽4は、距離計1a,1bの間に被測定対象物9を位置させられるように、光学ベース3と同じコの字状の開口部を有する平板状をなす。光学ベース3と水槽4とは開口部同士を揃えて重ねる様に貼り合わせられる。
図3は、本実施形態における厚さ測定装置の水槽内の流路の一例を示す断面図である。この水槽4は、図3に示すように流路10が形成される。この流路10は、温調(温度調整)用の循環水を水槽4の内部の各部に偏りなく流せるように形成される。この流路10の入口部はホース7aに接続され、この流路10の出口部はホース7bに接続される。温調用の循環水の温度は一定に保たれている。本実施形態では、循環装置6が温調用の循環水を循環させる構成としたが、温調が出来る媒体であれば水以外の媒体を循環させても良い。
図4は、本実施形態における厚さ測定装置の水槽と光学ベースとの貼り合わせの第1の例を示す図である。
循環装置6はホース7aを介して水槽4内の流路10に温調用の循環水を供給して、流路10内で循環させる。この循環水は、水槽4内の流路10の出口からホース7bfを介して循環装置6に戻る。
これにより、水槽4と光学ベース3との間の伝熱が行われて、水槽4越しに光学ベース3が温調されて、光学ベース3の温度変動が抑えられる。これにより、距離計1a,1bによる測定する距離や式(1)で示した距離Lが周囲温度の変動の影響を受けにくくなり、厚さ演算装置2による演算の精度を向上させることができる。
図5は、本実施形態における厚さ測定装置の水槽と光学ベースとの貼り合わせの第2の例を示す図である。
図5に示した例では、光学ベース3の第2の面と水槽4の所定の面との間には、水槽4と光学ベース3との間の伝熱を行うための伝熱性クッション材11が挟まれる構造となっている。伝熱性クッション材11は、例えばバイメタルであり、光学ベース3の熱膨張率と水槽4の熱膨張率との違いを吸収する部材である。この伝熱性クッション材11は、距離計1a,1bの間に被測定対象物9を位置させられるように、光学ベース3と同様のコの字状の開口部を有する平板状をなす。光学ベース3、水槽4、伝熱性クッション材11は開口部同士を揃えて挟まれる。
光学ベース3、伝熱性クッション材11、水槽4は、固定部材12により、光学ベース3の第2の面の側と水槽4の所定の面の側とから挟んだ状態でネジにより締め付けて固定される。
図4に示した構成では、水槽4と光学ベース3とが貼り合わせられているので、水槽4の熱膨張が光学ベース3に伝わってしまう。
しかし、図5に示した構成とすれば、水槽4と光学ベース3とは貼り合わせられておらず、挟んで固定されているので、水槽4の熱膨張が光学ベース3に伝わりにくくなる。これにより、厚さ演算装置2による演算の精度をさらに向上させることができる。
図6は、本実施形態における厚さ測定装置の光学ベース内の流路の一例を示す断面図である。
前述した例では、流路を有する水槽4を光学ベース3に貼り付けるなどの例について説明したが、水槽4を用いずに、図6に示すように光学ベース3自体の内部に流路10aを形成してもよい。この構成では、循環装置6はホース7aを介して光学ベース3内の流路10aに循環水を供給する。この循環水は、光学ベース3内の流路10aの出口からホース7bを介して循環装置6に戻る。
このような構成とすれば、光学ベース3に水槽4の機能をもたせることができるので、水槽4を別途設ける必要がなくなる。
図7は、本実施形態における厚さ測定装置の構成の第1の変形例を示す図である。
図7に示した例では、固定台座5と厚さ測定装置1の底板20との間に水槽4aが設けられる。この水槽4a内には流路10が形成される。この構成では、循環装置6はホース7aを介して水槽4a内の流路10に循環水を供給する。この水は、水槽4a内の流路10の出口からホース7bを介して循環装置6に戻る。
このような構成とすれば、周囲温度の変動により底板20の温度が変動しても、この変動した熱が光学ベース3に伝達することを水槽4aで防止できる。
図8は、本実施形態における厚さ測定装置の構成の第2の変形例を示す図である。
図8に示した例では、厚さ測定装置1の天板30から、水槽4bを介して吊り下げ治具5aが吊り下げられ、この吊り下げ治具5aに第1の実施形態で説明した光学ベース3や水槽4が吊り下げられる。
この水槽4b内には流路10が形成される。この構成では、循環装置6はホース7aを介して水槽4b内の流路に循環水を供給する。この水は、水槽4b内の流路10の出口からホース7bを介して循環装置6に戻る。
このような構成とすれば、周囲温度の変動により天板30の温度が変動しても、この変動した熱が光学ベース3に伝達することを水槽4bで防止できる。
これらの各実施形態によれば、周囲温度の変動による測定結果への影響を低減することが可能になる厚さ測定装置を提供することができる。
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1a,1b…距離計、2…厚み演算装置、3…光学ベース、4,4a,4b…水槽、5…固定台座、5a…吊り下げ治具、6…循環装置、7a,7b…ホース、8…検出器カバー、9…被測定対象物、10,10a…流路、11…伝熱性クッション材、12…固定部材、20…底板、30…天板。

Claims (7)

  1. 光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第1の面との間の距離を測定する第1の距離計と、
    前記光学ベースに取り付けられ、前記厚さ測定対象物の第1の面に対向する第2の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第2の面との間の距離を測定する第2の距離計と、
    前記第1の距離計による光源の投射位置と前記第2の距離計による光源の投射位置との間の距離から前記第1および第2の距離計により測定した距離を差し引くことで、前記厚さ測定対象物の前記第1の面と前記第2の面との間の厚さを演算する厚さ演算部とを備え、
    温調用の媒体の流路を有する水槽を前記光学ベースに接触させた
    ことを特徴とする厚さ測定装置。
  2. 前記光学ベースは開口部を有し、
    前記第1の距離計は、
    前記光学ベースの所定の面に取り付けられ、前記開口部に厚さ測定対象物を位置させて前記厚さ測定対象物の第1の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第1の面との間の距離を測定し、
    前記第2の距離計は、
    前記開口部を挟むように前記光学ベースの前記所定の面に取り付けられ、前記厚さ測定対象物の第1の面に対向する第2の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第2の面との間の距離を測定し、
    前記光学ベースの前記所定の面と異なる面に当該光学ベースと同形状の開口部を有する水槽を開口部を揃えて重ねた
    ことを特徴とする請求項1に記載の厚さ測定装置。
  3. 前記水槽と前記光学ベースとを挟んで固定した
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の厚さ測定装置。
  4. 前記水槽と前記光学ベースとの間には、前記水槽と前記光学ベースとの間の伝熱を行うための部材が挟まれる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の厚さ測定装置。
  5. 光学ベースに取り付けられ、厚さ測定対象物の第1の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第1の面との間の距離を測定する第1の距離計と、
    前記光学ベースに取り付けられ、前記厚さ測定対象物の第1の面に対向する第2の面に光線を鉛直方向に投射することで光源の投射位置と前記第2の面との間の距離を測定する第2の距離計と、
    前記第1の距離計による光源の投射位置と前記第2の距離計による光源の投射位置との間の距離から前記第1および第2の距離計により測定した距離を差し引くことで、前記厚さ測定対象物の前記第1の面と前記第2の面との間の厚さを演算する厚さ演算部とを備え、
    前記光学ベース内に温調用の媒体を流すための流路を形成した
    ことを特徴とする厚さ測定装置。
  6. 前記光学ベースおよび前記水槽は第2の水槽を介して底板に固定され、
    前記第2の水槽に前記温調用の媒体を流すための流路を形成した
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の厚さ測定装置。
  7. 前記光学ベースおよび前記水槽は第2の水槽を介して天板から吊り下げられ、
    前記第2の水槽に前記温調用の媒体を流すための流路を形成した
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の厚さ測定装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019152507A (ja) * 2018-03-02 2019-09-12 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法
JP2022095971A (ja) * 2018-03-02 2022-06-28 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6427607U (ja) * 1987-08-07 1989-02-17
JPH01319715A (ja) * 1988-06-22 1989-12-26 Nippon Seiko Kk 保持機構
JPH0518711A (ja) * 1991-07-16 1993-01-26 Mitsubishi Electric Corp 位置検出方法及びその装置
JPH0727572A (ja) * 1993-07-08 1995-01-27 Mitsutoyo Corp 測長装置
JPH10170220A (ja) * 1996-12-12 1998-06-26 Toshiba Corp 耐熱型計測器
JP2005283400A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Nippon Steel Corp 光学式センサ
US6970256B1 (en) * 2003-04-16 2005-11-29 Jackson John H Apparatus and methods for measuring thickness and refractive index
JP2009128322A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Toshiba Corp 厚さ測定装置
JP2010236954A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 放射線板厚測定装置
JP2011027422A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Jasco Corp 恒温槽の制御機能を含んだ測定装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6427607U (ja) * 1987-08-07 1989-02-17
JPH01319715A (ja) * 1988-06-22 1989-12-26 Nippon Seiko Kk 保持機構
JPH0518711A (ja) * 1991-07-16 1993-01-26 Mitsubishi Electric Corp 位置検出方法及びその装置
JPH0727572A (ja) * 1993-07-08 1995-01-27 Mitsutoyo Corp 測長装置
JPH10170220A (ja) * 1996-12-12 1998-06-26 Toshiba Corp 耐熱型計測器
US6970256B1 (en) * 2003-04-16 2005-11-29 Jackson John H Apparatus and methods for measuring thickness and refractive index
JP2005283400A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Nippon Steel Corp 光学式センサ
JP2009128322A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Toshiba Corp 厚さ測定装置
JP2010236954A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 放射線板厚測定装置
JP2011027422A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Jasco Corp 恒温槽の制御機能を含んだ測定装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019152507A (ja) * 2018-03-02 2019-09-12 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法
JP2022095971A (ja) * 2018-03-02 2022-06-28 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法
JP7257105B2 (ja) 2018-03-02 2023-04-13 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法
JP7271762B2 (ja) 2018-03-02 2023-05-11 株式会社東京精密 絶対距離測定装置及びその方法

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