JP2015090315A - 厚み測定装置、厚み測定方法及び腐食深さ測定方法 - Google Patents
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Description
[1]測定対象の厚みを測定する厚み測定装置であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、測定対象を保持するホルダと、
前記測定領域に対して第1のレーザスリット光を出射する第1のレーザスリット光出射部、前記測定領域により反射された第1のレーザスリット光を受光する第1のレーザスリット光受光部及び、該第1のレーザスリット光受光部に対応する第1の基準軸が設けられ、該第1の基準軸から前記測定領域における第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第1のレーザ変位センサと、
前記対向領域に対して第2のレーザスリット光を出射する第2のレーザスリット光出射部、前記対向領域により反射された第2のレーザスリット光を受光する第2のレーザスリット光受光部及び、該第2のレーザスリット光受光部に対応する第2の基準軸が設けられ、該第2の基準軸から前記対向領域における第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第2のレーザ変位センサと、
前記ホルダを測定対象の厚み方向(Z方向)と直交しレーザスリット光と並行するX方向並びに、前記板厚方向及び前記X方向と直交するY方向に沿って移動させるX−Y移動手段と、
前記X−Y移動手段を駆動制御すると共に、前記第1のレーザ変位センサにより検出された第1の基準軸から第1のレーザスリット光の反射位置までの距離及び、前記第2のレーザ変位センサにより検出された第2の基準軸から第2のレーザスリット光の複数の反射位置までの距離に基づいて、測定対象の厚みを算出する測定制御手段とを備え、
前記第1のレーザスリット光及び前記第2のレーザスリット光は、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅は、前記Y方向のスリット長さよりも大きいことを特徴とする厚み測定装置。
[2]前記測定制御手段は、
前記X−Y移動手段により、前記ホルダを前記Y方向に移動させて測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記X方向の長さが、前記第1若しくは第2のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをX方向に移動させた後、前記ホルダをY方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする[1]に記載の厚み測定装置。
[3]前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのY方向ズレ量を求め、
求めた前記Y方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする[2]に記載の厚み測定装置。
[4]前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのZ方向ズレ量を求め、
求めた前記Z方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする[2]または[3]に記載の厚み測定装置。
[5]平板上に形成された凹凸パタンを、前記第1のレーザ変位センサ及び前記第2のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてY方向に測定し、その後、X方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Y方向ズレ量及び/または前記Z方向ズレ量を求めることを特徴とする[3]または[4]に記載の厚み測定装置。
[6]前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする[5]に記載の厚み測定装置。
[7]前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は前記金属板の片面に設けられていることを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかに記載の厚み測定装置。
[8]前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は前記金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかに記載の厚み測定装置。
[9]測定対象の厚みを測定する厚み測定方法であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、前記測定対象の厚み方向(Z方向)と直交しレーザスリット光と並行するX方向並びに、前記板厚方向及び前記X方向と直交するY方向に沿って移動させて、
前記測定領域に対して、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅が、前記Y方向のスリット長さよりも大きい第1のレーザスリット光を出射し、前記測定領域により反射された第1のレーザスリット光を第1のレーザスリット光受光部により受光して、該第1のレーザスリット光受光部に対応する第1の基準軸から前記測定領域における第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記対向領域に対して、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅が、前記Y方向のスリット長さよりも大きい第2のレーザスリット光を出射し、前記対向領域により反射された第2のレーザスリット光を第2のレーザスリット光受光部により受光して、該第2のレーザスリット光受光部に対応する第2の基準軸から前記対向領域における第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記第1のレーザ変位センサにより検出された第1の基準軸から第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離及び、前記第2のレーザ変位センサにより検出された第2の基準軸から第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離に基づいて、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする厚み測定方法。
[10]前記測定対象を前記Y方向に移動させて前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記X方向の長さが、前記第1若しくは第2のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをX方向に移動させた後、前記ホルダをY方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする[8]に記載の厚み測定方法。
[11]前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのY方向ズレ量を求め、
求めた前記Y方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする[10]に記載の厚み測定方法。
[12]前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのZ方向ズレ量を求め、
求めた前記Z方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする[10]または[11]に記載の厚み測定方法。
[13]平板上に形成された凹凸パタンを、前記第1のレーザ変位センサ及び前記第2のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてY方向に測定し、その後、X方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Y方向ズレ量及び/または前記Z方向ズレ量を求めることを特徴とする[11]または[12]に記載の厚み測定方法。
[14]前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする[13]に記載の厚み測定方法。
[15]前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は金属板片面に設けられていることを特徴とする[9]乃至[14]のいずれかに記載の厚み測定方法。
[16]前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする[9]乃至[14]のいずれかに記載の厚み測定方法。
[17][16]に記載の厚み測定方法により測定した金属板の厚さ測定値と腐食前における金属板厚さとの差を腐食深さとして算出することを特徴とする腐食深さ測定方法。
なお、レーザマーカー79により、X方向測定開始位置が目視確認できる。
SD=LZ1+LZ2+T ・・・ (1)
従って、板厚Tは下記(2)式で与えられる。
T=SD−(LZ1+LZ2) ・・・ (2)
SD=LZ10+LZ20+T0 ・・・(3)
上記(3)式を(2)式に代入することにより、測定対象となる金属板120の厚さ測定値MTは、下記(4)式で与えられる。
MT=T0+(LZ10+LZ20)−(LZ1+LZ2) ・・・ (4)
入出力ポート106に入力された数値データは測定制御手段104へ出力する。
補正手段1041は、この原理を用いて、位置検出信号のずれ量を補正し、板厚の補正を行う。
補正手段1041は、この原理を用いて、位置検出信号のずれ量を補正し、板厚の補正を行う。また、X−YステージのY軸とX軸のズレは、図13に示す予め求めたY軸とX軸の直交からのズレをX軸の長さWRの位置でのズレ量DRとすると、X軸位置xでのY軸方向ズレ量dy2は(7)式で求めることができる。
補正手段1041は、X軸の各位置で位置検出信号に上記ずれ量を補正する。
14 ベースフレーム
16 支持フレーム
18 テーブル基台
20 X−Y移動機構
22 X移動ステージ
24 Y移動ステージ
26 ブラケット
28 ステッピングモータ
30 スクリュー軸
32、34 軸受板
36 ガイドロッド
38 リニアキャリア
40 リニアベアリング
42 ステージプレート
44 ブラケット
46 ステッピングモータ
48 スクリュー軸
50、52 軸受板
54 ガイドロッド
56 リニアキャリア
58 リニアベアリング
60 ステージプレート
62 ホルダ
64 ねじ
66 支持部
68 支持アーム部
70 窓部
72 連結プレート
74 ホルダプレート
76、78 レーザ変位センサ
79 レーザマーカー
80 半導体レーザ
82 駆動回路
83 投光レンズ
84 2次元受光素子
86 信号処理回路
88 受光レンズ
90 基準面
92 制御機構
94 制御装置本体
96 表示制御部
98 ディスプレイ装置
100 データ入出力部
102 外部記憶装置
104 測定制御手段
1041 補正手段
106 入出力ポート
108 RS232Cボード
110、112 センサコントローラ
114 ステージコントローラ
120 金属板
121 被測定面
122 粘着テープ(シール)
123 腐食領域
124 裏側面
126 腐食部
128 測定対象物
130 測定領域
132 貫通穴
134 腐食生成物
136 測定点
136S 測定開始点
136E 測定完了点
138 合わせ腐食試験材
140 基準板
142 距離分布画像
144 距離分布画像
B、B1、B2 レーザ光
BS 反射点
DY レーザ変位センサ基準軸の移動ステージX軸とのY方向ズレ量
DZ レーザ変位センサ基準軸の移動ステージX軸とのZ方向ズレ量
LZ1、LZ2 距離
MC 腐食深さ測定値
MT 厚さ測定値
PT 測定ピッチ
SC1、SC2,SC3 レーザスリット光幅でのn回目測定領域
SD センサ間距離
WL レーザスリット光幅
l1 2次元受光素子の基準軸
l2 X−Y移動機構のX方行移動軸
Claims (17)
- 測定対象の厚みを測定する厚み測定装置であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、測定対象を保持するホルダと、
前記測定領域に対して第1のレーザスリット光を出射する第1のレーザスリット光出射部、前記測定領域により反射された第1のレーザスリット光を受光する第1のレーザスリット光受光部及び、該第1のレーザスリット光受光部に対応する第1の基準軸が設けられ、該第1の基準軸から前記測定領域における第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第1のレーザ変位センサと、
前記対向領域に対して第2のレーザスリット光を出射する第2のレーザスリット光出射部、前記対向領域により反射された第2のレーザスリット光を受光する第2のレーザスリット光受光部及び、該第2のレーザスリット光受光部に対応する第2の基準軸が設けられ、該第2の基準軸から前記対向領域における第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第2のレーザ変位センサと、
前記ホルダを測定対象の厚み方向(Z方向)と直交しレーザスリット光と並行するX方向並びに、前記板厚方向及び前記X方向と直交するY方向に沿って移動させるX−Y移動手段と、
前記X−Y移動手段を駆動制御すると共に、前記第1のレーザ変位センサにより検出された第1の基準軸から第1のレーザスリット光の反射位置までの距離及び、前記第2のレーザ変位センサにより検出された第2の基準軸から第2のレーザスリット光の複数の反射位置までの距離に基づいて、測定対象の厚みを算出する測定制御手段とを備え、
前記第1のレーザスリット光及び前記第2のレーザスリット光は、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅は、前記Y方向のスリット長さよりも大きいことを特徴とする厚み測定装置。 - 前記測定制御手段は、
前記X−Y移動手段により、前記ホルダを前記Y方向に移動させて測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記X方向の長さが、前記第1若しくは第2のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをX方向に移動させた後、前記ホルダをY方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする請求項1に記載の厚み測定装置。 - 前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのY方向ズレ量を求め、
求めた前記Y方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の厚み測定装置。 - 前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのZ方向ズレ量を求め、
求めた前記Z方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項2または3に記載の厚み測定装置。 - 平板上に形成された凹凸パタンを、前記第1のレーザ変位センサ及び前記第2のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてY方向に測定し、その後、X方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Y方向ズレ量及び/または前記Z方向ズレ量を求めることを特徴とする請求項3または4に記載の厚み測定装置。
- 前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする請求項5に記載の厚み測定装置。
- 前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は前記金属板の片面に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の厚み測定装置。
- 前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は前記金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の厚み測定装置。
- 測定対象の厚みを測定する厚み測定方法であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、前記測定対象の厚み方向(Z方向)と直交しレーザスリット光と並行するX方向並びに、前記板厚方向及び前記X方向と直交するY方向に沿って移動させて、
前記測定領域に対して、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅が、前記Y方向のスリット長さよりも大きい第1のレーザスリット光を出射し、前記測定領域により反射された第1のレーザスリット光を第1のレーザスリット光受光部により受光して、該第1のレーザスリット光受光部に対応する第1の基準軸から前記測定領域における第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記対向領域に対して、前記X方向に所定のスリット幅を有し、前記X方向のスリット幅が、前記Y方向のスリット長さよりも大きい第2のレーザスリット光を出射し、前記対向領域により反射された第2のレーザスリット光を第2のレーザスリット光受光部により受光して、該第2のレーザスリット光受光部に対応する第2の基準軸から前記対向領域における第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記第1のレーザ変位センサにより検出された第1の基準軸から第1のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離及び、前記第2のレーザ変位センサにより検出された第2の基準軸から第2のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離に基づいて、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする厚み測定方法。 - 前記測定対象を前記Y方向に移動させて前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記X方向の長さが、前記第1若しくは第2のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをX方向に移動させた後、前記ホルダをY方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする請求項8に記載の厚み測定方法。 - 前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのY方向ズレ量を求め、
求めた前記Y方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする請求項10に記載の厚み測定方法。 - 前記第1の基準軸及び前記第2の基準軸の少なくとも一方と、前記X−Y移動手段のX方行移動軸とのZ方向ズレ量を求め、
求めた前記Z方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする請求項10または11に記載の厚み測定方法。 - 平板上に形成された凹凸パタンを、前記第1のレーザ変位センサ及び前記第2のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてY方向に測定し、その後、X方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Y方向ズレ量及び/または前記Z方向ズレ量を求めることを特徴とする請求項11または12に記載の厚み測定方法。
- 前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする請求項13に記載の厚み測定方法。
- 前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は金属板片面に設けられていることを特徴とする請求項9乃至14のいずれかに記載の厚み測定方法。
- 前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする請求項9乃至14のいずれかに記載の厚み測定方法。
- 請求項16に記載の厚み測定方法により測定した金属板の厚さ測定値と腐食前における金属板厚さとの差を腐食深さとして算出することを特徴とする腐食深さ測定方法。
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