JP2016170168A

JP2016170168A - 押出技術により製造された工業製品の測定

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Publication number: JP2016170168A
Application number: JP2016037098A
Authority: JP
Inventors: キリアリス，ジョン; Kyriaris John
Original assignee: Proton Products Int Ltd; PROTON PRODUCTS INTERNAT Ltd
Current assignee: Proton Products Int Ltd; PROTON PRODUCTS INTERNAT Ltd
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: EP2982932A1; JP6258993B2; EP2982932B1

Abstract

【課題】本発明は、押出品の寸法パラメータを連続的に測定し且つ汚染物質の存在を連続的に判定することによってインライン押出工程の品質管理を実施するように、工程において移動する押出製品を監視するための装置を提供する。【解決手段】装置は製品が直線的に通過する際に製品１０を横切って走査するテラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンを供給するテラヘルツ放射線を使用し、走査工程後に受け取られた放出放射線の成分は、移動する製品の寸法パラメータを求めるためにイメージング分析を受ける。イメージング分析は、放射線のカーテン内の位置に依存する製品１０を横切る放射線の測定された経過時間に補正値を適用することを含み、それにより最終測定結果の誤差が取り除かれる。【選択図】図４

Description

本発明は、ゴム管またはプラスチック管、パイプ、及び非金属の絶縁性押出材料で被覆された金属導体心線を備える電気ケーブルのような細長い線形押出製品の寸法特性の非接触測定に関する。また、本発明は、ゴムシート又はプラスチックシート、絶縁テープ、フィルム、紙などのような平坦な工業製品の測定にも関する。

発明の背景
上述したタイプの線形押出製品は通常、ペイオフ装置、押出機械、冷却セクション、及び完成品の巻取装置を一般に含む押出ラインにおいて製造される。

本発明が関係するこのタイプの連続製造工程において、管またはパイプのような押出製品の直径および肉厚を測定する、並びに電気ケーブルの場合にはケーブルの絶縁被覆内の金属心線の同軸度に対するオフセット位置となる偏心率も測定する必要がある。

押出工程において常にこれら測定値を監視する必要性は、第１に規格（仕様）に従っていることを保証することであり、第２に押出材料がその押出材料の絶対的に必要な量だけを用いる、それ故に無駄をなくすという観点からできる限り経済的に利用されていることを保証することである。

本発明が着想された当時の利用可能な従来技術において、これら測定は、白色光またはレーザ光を用いる光学手段によって行われていたが、これらプロセスは、押出製品の全径（外径）を測定できるだけである。複数の装置を用いることにより、間接的に肉厚および偏心率を測定することができる。また、超音波の方法を用いて肉厚も測定しており、接触媒質として水が使用されていた。

放射性ベータ線またはＸ線を用いることにより、押出製品の肉厚をそれに接触せずに測定することが可能である。しかしながら、これら方法は、容易に理解されるように、それらが固有の健康被害を伴うという事実の故に特別な扱いを必要とする。

また、本発明は、ゴムシート又はプラスチックシート、絶縁テープ、フィルム、紙などのような平坦な工業製品の工業分野にも使用されることができ、それにより材料の厚さ及び製造されている製品の全幅を測定することができる。

平坦な製品の測定に利用できる従来技術は、間接的な接触方法を含み、その場合、２つのホイール又はローラが製品の上と下に配置され、２つのホイールにより示された測定値の差分が、製品の厚さを示す。

また、非接触の光学的方法も使用されており、この場合、２つの「距離測定装置」が製品の上と下に取り付けられる。２つの距離測定値の差分が製品の厚さを示す。

これら双方の方法は、製品の振動または製品の厚さの変化に基づいて、機械的接触タイプの場合には機械的摩耗およびホイールの跳ね返り、及び光学的タイプではピンぼけを含む精度不良を欠点として持つ。

「接触」及び「光学的」方法の更なる制限は、それらが製品の幅の狭い部分に沿った厚さのみを測定し、平坦なシート製品の完全な領域を測定しない点である。

超音波、放射性ベータ線またはＸ線のような代替の測定方法は推奨されない。その理由は、理解されるように、それらが特別な扱いを必要とし、結果として固有の健康被害をもたらすからである。

本発明は、製品がその進行路上で放射線を通過する際に製品に放射線を当てるために、及び製品の寸法プロファイルを求めるために、製品を通過後の放射線を時間に関連した方法で利用するためにテラヘルツ放射線（以降、ＴＨｚ放射線と呼ぶ）を使用する。

ＴＨｚ放射線の周波数は、赤外線とマイクロ波との間にあり、ＴＨｚ放射線の波長は、３０マイクロメートルと３ミリメートルとの間の範囲内である。

テラヘルツ放射線（ＴＨｚ）は、それが白色光と類似した方法で振る舞う、即ち当該放射線が鏡面により反射され得るが、ゴム、紙、及びポリエチレンを含む様々なプラスチックなどのような誘電体または絶縁材料を透過および貫通することができるという点で有利である。

誘電体または絶縁材料を貫通するＴＨｚ放射線の透過速度は、製品の化学的組成および材料密度に依存し、誘電体または絶縁材料を貫通するＴＨｚ放射線のこの特性および透過能力を用いて、必要な測定値を得る。

本明細書に開示されたシステムは、製品がその進行路において直線的な方法で通過するＴＨｚ放射線のカーテンを生成するために光学系を利用する。

放射線のカーテンにおける各逐次の放射線の過渡的な時間または速度は、マトリクスイメージング方法により、製品の寸法パラメータを計算するために、特に被覆の厚さが動作要件を満たすことを保証するように、押出被覆の厚さを求めるために使用される。

押出被覆を貫通する放射線の過渡的時間または速度の均一性は、測定プロセスの高精度の結果を達成する際に重要である。

カーテンの幾つかの放射線が他と異なる速度で進むシステムの光学成分に起因して、これら過渡的時間または速度は異なり、その結果、得られた結果の精度は製品の進行経路における製品の揺動運動に起因して生じる、放射線のカーテンにおける製品の位置に依存して変動する。

発明の課題
本発明の課題は、得られた結果が従来得ることが可能なものよりもいっそう正確であるように、製品が放射線のカーテンの方向に直角に移動する際に押出被覆を貫通するＴＨｚ放射線の過渡的時間の精度不良を補償するための能力を測定技術に導入することにより、直前に説明されたような光測定システムに伴う問題を取り除くことである。

発明の概要
本発明の一態様によれば、自由空間において連続的に押し出されている、ゴム管またはプラスチック管または電気ケーブルのような細長くて案内されていない工業製品の寸法パラメータを、非接触により測定するための装置が提供され、その装置は、テラヘルツ放射線ユニットと、点源から放出されたテラヘルツ放射線を第１のレンズにわたって走査して平行なテラヘルツ放射線のカーテンを生成するための回転ミラーであって、前記製品が前記カーテンに直角に前記カーテンを通り抜けて直線的に移動し、絶縁材料を通過した後の前記放射線が第２のレンズにより収集されてテラヘルツセンサに集束される、回転ミラーと、前記センサと動作可能なように関連付けられ、前記絶縁材料を透過するテラヘルツ放射線の時間に関連したイメージング分析を行ってマトリクスイメージを提供し、そのマトリクスイメージから前記製品の前記寸法パラメータを求めるためのイメージ分析装置とを含み、その分析装置が、前記製品を横切る放射線間の経過時間の変化量を表す補正データを計算するためのプロセッサを組み込み、そのプロセッサが、各放射線の時間に関連した補正信号を前記分析装置へ供給して、前記経過時間を所定の公称値に等しくし、測定されている前記製品の前記寸法パラメータの精度を改善するように適合されていることを特徴とする。

さて、本発明の好適な利点および他の実施形態は、添付図面に関連して説明される。

ここで、本発明は添付図面に関連して一例として説明される。

電気ケーブルを製造するための押出ラインの側面図である。電気ケーブルの内部金属心線を被覆するための二重または三重押出ラインの側面図である。進行の軸に沿って直線方向に押し出されている管パイプ又は電気ケーブルに対する本発明の応用形態を示す図である。ＴＨｚ放射線の平行な放射線が単一のＴＨｚ放射線源から如何にして生成されるかをより良く示すために、移動する製品が断面で示されている、図３に示された構成の異なる図である。本発明による、押出製品の進行路における及びＴＨｚ放射線を用いた測定にさらされている押出製品を示す略図である。本発明の一実施形態による、押出管またはパイプの断面図のマトリクスイメージ、及びその肉厚の測定値の結果をグラフ形態で示す図である。図６に示されたものと類似した結果を示すが、この場合、測定値は、押出電気ケーブルの全径およびケーブル心線の直径からなる。移動するケーブルの断面図であり、この場合、図８．１においてケーブルの心線は同心円状に進んでおり、図８．２においてケーブルは、位置の偏心率が本発明の装置に従って測定され得る非同心である。本発明による、移動する押出製品の多数の測定値を得るための装置を示す図である。マトリクスイメージ、並びに電気ケーブルの直径、肉厚および偏心率の値を含む試験中の電気ケーブルの測定値に関する詳細を表示する処理ユニットを示す図である。平坦な製品を押し出すように変更された、図１に示された押出機に類似するプラスチック押出機の側面図である。紙シート生産ラインを示す図である。平坦な製品の完全な表面積を連続して走査するためにＣフレーム上に取り付けられた図５に類似する構成を示す図である。幅広い製品の走査の要求を満たすために変更され且つその目的を達成するために往復運動が与えられる、図１３Ａの構成を示す図である。製品のイメージング分析を可能にしてその幅の測定を行うために、グラフィック形式で関連するマトリクスと共に試験中の製品を示す断面図である。工業製品の隆起部または亀裂の証拠を提供するために、製品からの放出されたテラヘルツ放射線（ＴＨｚ）の結果としての分析結果を図形表示で示す図である。鉄のフィリング又は砂粒子などのような、完成品の汚染物質を表示するためのイメージング分析の結果を示す図である。ＴＨｚ放射線の平行な放射線からなるカーテンを通って進行路において移動する製品の軸方向の動きの結果として如何にして測定の精度不良が生じるかを示すための、図４に示された構成に基づく図である。ＴＨｚ放射線の平行な放射線からなるカーテンを通って進行路において移動する製品の軸方向の動きの結果として如何にして測定の精度不良が生じるかを示すための、図４に示された構成に基づく図である。

本発明の好適な実施形態
本発明の好適な実施形態は、以下の説明に対して参照される図１〜１６に示される。

説明されるべき装置の類似した部品は図面の全体にわたって使用されるが、これらは同じ参照符号を用いて参照される。

図１を参照すると、これは、銅、アルミニウム又は鋼から作成された金属導体２を押出機３へ押し出すペイオフ１を含む電気ケーブル押出ラインを示す。

ゴム又はプラスチック材料は、低温状態でホッパー４へ導入され、押出機３で加熱され、押出機３は、結果として生じた高温のプラスチックを、形成用ダイヘッド５を通じて金属導体２上へ押し出す。

その後、絶縁ケーブルは、水冷セクション６を通り抜けて引っ張られ、巻取装置７に巻かれる。

非金属パイプ又は管の押出ラインは、多くの点でケーブルラインに類似するが、管またはパイプが押出機３の内部で形成されるので、ペイオフ１は必要とされない。

直径／肉厚および／または偏心率のようなケーブルパラメータの測定は、水冷セクション６の前または後の位置において行われる。

図２において、２回または３回の押出が連続して同時に行われる二重または三重押出機ライン３．１、３．２が示される。

これら押出ラインは、海底通信ケーブル又は高圧送電ケーブルで用いるような特殊用途用の電気ケーブルを製造する。

後者の場合、ケーブルは、水冷セクション６及び巻取装置７へ出る前に、ケーブル組み付けが蒸気または窒素雰囲気において熱硬化されるカテナリ管８内に押し出される。

これらラインにおけるケーブルパラメータの測定は、特別に構成された「透明窓ボックス９」を通じて行われる。

より詳細に本発明の利用を明らかにするために、図３を参照する。図３は、管、パイプ又は電気ケーブルのような円形製品１０が、矢印１１により示されたように製品の軸に沿った直線方向に押し出されていることを示す。

テラヘルツ（ＴＨｚ）放射ユニット１２が、反射面上へ送られる放射線１３を提供する。

反射面は、片面ミラー、又は電気モータ１６によって回転する態様１４で駆動される多面鏡ドラム１５の１つの面（ファセット）である。

実際には、この回転は、レンズ１７の直径にわたって放射線１３を走査し、製品１０を横切る平行な走査放射線のカーテンを生成する。

レンズ１８は、製品１０の反対側に配置されて、レンズ１７からのＴＨｚ放射線を受け取る。

ＴＨｚセンサ１９及びイメージング分析ユニット（図示せず）が、レンズ１８から到来するビームを分析する。

図４は、ユニット１２から回転ミラー１５、レンズ１７、１８及びＴＨｚセンサ１９までのＴＨｚ放射線の経路をより良く示すために、図３の移動する物体１０を通り抜ける断面図である。

図４から明らかになるように、説明されたシステムを用いて、水平面において製品１０の直径、肉厚および／または偏心率を確認することができる。

また、容易に理解されるように、測定が垂直面において行われ得る類似した構成を提供することもできる。

本発明に従って、平行なＴＨｚ放射線を自由空間の製品１０の進行路において製品１０を横切って走査することに関する重要な理由は、ＴＨｚ放射線の平行な放射線からなるカーテン内で製品１０の位置に関係なく、測定が行われ得る点であり、例えば図４に示された製品の位置１０．１を参照されたい。

示唆したように、この方法は、第１に製品が接触ローラにより案内される必要が無いので有用であり、第２に上記のことを行っている物体が高温状態にあり、何らかの方法または形態で案内することが困難である応用形態において重要である。

図５は、クレードルベース２２に取り付けられたＴＨｚ放射線の送信機２０と受信機２１との間の位置にある製品１０を示す。

送信機２０は、前の図面に示されたＴＨｚ放射線ユニット、モータ駆動式走査ミラードラム装置１５及びレンズ１７を収容し、それにより送信機２０と受信機２１との間の空間を横切るＴＨｚ放射線の平行なカーテンが生成される。

受信機２１は、レンズ１８、ＴＨｚセンサ１９及びＴＨｚイメージング分析ユニット回路を収容し、試験中の製品１０の絶縁部分を貫通する各逐次のＴＨｚ放射線の「経過時間（transit time：変遷時間、通過時間、移動時間）」を求め、有線または無線接続により受信機２１に接続された処理ユニット２３（図１０に示される）に当該値を出力する。

処理ユニット２３は、図１０に示されたように、イメージング分析情報を計算し、試験中の製品のマトリクスイメージ並びに全径（Ｄ）、内径（ｄ）及び偏心率（Ｅ）の値を生成する。

図６において、試験中の管の断面に関する測定の結果が示され、この場合、（Ｄ）が全径であり、（ｄ）が内径である。グラフの水平Ｘ軸は、ＴＨｚ放射線の「経過時間」ｔ１、ｔ２、ｔ３を表示し、グラフのＹ軸は走査時間Ｔを表す。

管の肉厚は、垂直軸においてＷ１とＷ２により示され、平均の厚さは、式（Ｗ１＋Ｗ２）／２から計算され得る。

図７は、図６に示されたものと類似した結果を示すが、断面はケーブルのものであり、ｔ１及びｔ２は図示されたグラフ表示のＸ軸に沿った「経過時間」であり、垂直軸Ｙは走査時間Ｔである。

（Ｄ）は、試験中のケーブルの全径を表し、（ｄ）はケーブルの導体径（心線）を表す。

図８は、ケーブルの偏心率が如何にして計算され得るかを示し、この場合、ケーブルの偏心率は、式Ｅ＝Ｓ／（Ｄ／２−ｄ／２）×１００％により定義され得る。ここで（Ｅ）は偏心率であり、（Ｄ）は全径であり、（ｄ）は心線の直径であり、（Ｓ）は（Ｄ）及び（ｄ）の中心間の距離である。

図８．１において、Ｓ＝０であり、それ故にＥ＝０であり、これはケーブルが同心であることを意味する。

図８．２において、Ｓ＝Ｄ／２−ｄ／２であり、それ故にＥ＝１×１００＝１００％であり、これはケーブルが１００％の偏心率を有し、実際には使用できないことを意味する。

実際的な例において、Ｄ＝５６ｍｍ、ｄ＝６ｍｍ及びＳ＝１ｍｍとしよう。

上記の偏心率の式を用いると、Ｅ＝１／２５×１００％、即ち４％であり、これは許容可能な結果となる。

（Ｄ）、（ｄ）及び（Ｅ）の測定値が、図５に関連して上述されたように処理ユニット２３に表示される。

説明されたようなケーブルの偏心率の修正の場合、これは、必要に応じて押出形成用ダイヘッド５の調整により好適に達成され得る。

図９は、ＴＨｚ放射線の送信機２０及び製品１０を透過した後の放射線用の受信機２１が、以下の機能を実行することができる回転可能なクレードルベース２２（図５を参照）に取り付けられ得る構成を示す。

クレードルベース２２は、矢印２４、２５により示されるように、移動する製品１０の中心の回りに「行ったり来たり」の回転で及び連続円モードでも振動することができる。

コントローラ（図示せず）から受信機２１に設けられたイメージング分析回路までの非接触伝送により、受信機２１及び送信機２０で動作している全機能の通信が可能になる。

上記の実施形態において説明されたような本発明は、押出ラインに制御機能を適用することができ、それにより直径の偏差を測定することによって、フィードバックが適用されて、押出ラインの製品速度の調整を行い、ケーブル又は管の直径を必要な規格内に維持することができる。

具体的な事例において、押出機の出力は同じ目的にも使用されることができる。ケーブルの偏心率は、既に言及されたように押出機３の形成用ダイヘッド５の調整により修正され得る。

本発明の更なる好適な実施形態が図１１〜図１６に示される。

図１１は、動作において図１の押出機（３）に類似するが、ポリエチレン、ナイロン、ＰＶＣ、アクリルなどを含むプラスチック材料またはゴムの平坦なシートを様々な厚さ及び幅で押し出すように設計された、変更された形成用ダイヘッド２７を有するプラスチック押出機２６の側面図を示す。

形成用ダイヘッド２７から出る高温材料は、多数の冷却ローラ又はカレンダーを含み、シートの厚さも決定する冷却ゾーン２８に入る。シートの幅は、「サイドスリッタ」（図示せず）により決定される。シートは巻取装置２９に進み、厚さ及び幅の測定および品質管理が位置３０で行われ得る。

図１２は、紙がパルプ化機械装置（図示せず）から出て、加熱ドラムから構成された乾燥ゾーン３１に入る「紙シート生成ライン」を示す。次に、紙は、コーティングゾーン３２へ進み、用途の要件に応じて様々な化学物質またはプラスチック材料でコーティングされ得る。

この時点で、紙は、圧力ローラにより「所定寸法に形成された厚さ」であり、その幅は、「エッジスリッタ」（図示せず）により決定される。

完成した紙のシートは、ドラム３３に巻かれ、厚さと幅の測定および品質管理が位置３４で行われ得る。

図１３Ａは、前記ＴＨｚ放射線（段落００１５）の平行な放射線からなるカーテンが、進行路３８において平坦な製品３７の完全な表面積を連続して走査する、Ｃフレーム３５に取り付けられた２０〜２１（送信機／受信機、図５）の「装置」を示す。

この場合、前記ＴＨｚ放射線の平行な放射線からなるカーテンのスパンは適切な幅であり、それにより製品３７の全幅に対処する。

非常に幅広の製品３７の応用形態（図１３Ｂ）において、Ｃフレーム上に追加の前記「装置」２０〜２１（図５）を取り付け（図示せず）、それにより連続して製造中の前記製品３７の全幅までの前記完全な走査範囲を提供することができる。

実際には、より経済的なオプションが考えられることができ、その場合、特に製造要件の大部分が製品の幅に関する場合に、その製品の幅が前記ＴＨｚ放射線の平行な放射線からなるカーテンのスパンの範囲に入るように適切にすることができるように、単一の「装置」２０〜２１（図５）がＣフレーム上に設けられる。

幅広の製品３７を処理する幾つかの応用形態（図１３Ｂ）において、寸法パラメータ及び／又は品質管理の断続的またはランダムな検査が、これら製品の最小限の許容可能な規格を保証するのに十分とすることができる。これらの場合、Ｃフレーム上の単一の「装置」２０〜２１（図５）が利用されることができ、それにより前記Ｃフレームは、製品３７の幅を横切る「横方向往復動」の動作３６に設定され、それにより前記製品の断続的な又はランダム化された測定範囲を容易にする。

単一の又は複数の「装置」２０〜２１（図５）が、有線通信または好適には無線通信により処理ユニット２３（図１０）に接続され、それにより前記製品の厚さ及び平坦なシートの寸法パラメータの測定値、並びに品質管理の検査結果がイメージング分析により求められて、マトリクスに表示される。

処理ユニット２３（図１０）は、前記製品の性能および用途において高品質が必要である場合に要求され得るように、幾つかの長さの製品に関する完全なデータロギングを提供することができる。

図１４は、グラフィック形式で関連するマトリクスと共に試験中の製品３９の断面図を示し、それにより図６に示されたマトリクスに類似した態様で、厚さがＸ軸の（ｔ）により表され、幅がＹ軸の（ｗ）により表される。図１５は、欠陥を有する製品４０を示す。時間に関連した信号の結果としての分析が、その関連したマトリクスに表示され、Ｘ軸は（ｔ２）として隆起部を示し、（ｔ３）として亀裂を示し、製品の厚さとして（ｔ１）を示す。

図１６は、関連したマトリクスにおいてドット（点）として表示された、鉄のフィリング又は砂粒子などを含む完成品の汚染物質を示す。

平行なＴＨｚ放射線１３のカーテン内のどこででもある製品１０の位置に関係なく、製品１０の寸法パラメータ測定において高い精度を達成するために上述したことに関して、事実の綿密な徹底分析が以下で考察される。留意されるべきは、事実の分析は、レーザ又はＬＥＤの光線に同様に適用される。

図１７は、図４に示された光測定システムの走査セクションの側面図である。明瞭化のために、レンズ１７が平凸型からなり、ＡＡ１が直径であり、ＢＣがレンズ１７の焦点距離であると仮定する。

方向１４に回転する各逐次の放射線１３は、点Ａでレンズ１７と接触し、それによりレンズ１７は、放射線１３を回転モードから線形モードへ有効に「曲げ」、それ故に中心線４１に平行なＴＨｚ放射線のカーテンが形成される。

回転する放射線１３を平行な線形モードへ「曲げる」事実は、レンズ１７の直径ＡＡ１にわたって各逐次の放射線１３の非線形走査速度（Ｖ）という結果になる。

図１８は、図４の光測定システムを示し、製品１０の測定パラメータを測定する原理、及び製品の進行路における軸方向の動きに起因して寸法測定の精度不良が如何にして生じるかの理由を更に示す。

速度（Ｖ）でレンズ１７の直径ＡＡ１にわたって移動する各逐次の放射線１３は、端（エッジ）から端（エッジ）まで製品１０を横切る経過時間（ｔ４）がかかる。

時間（ｔ４）は、製品１０の直径またはサイズの関数（ｆ）であり、それ故に（Ｄ）が製品１０の直径またはサイズである場合、ｔ４＝ｆ（Ｄ／Ｖ）及びＤ＝ｆ（Ｖ×ｔ４）である。

製品１０を横切って移動する放射線１３の非線形走査速度（Ｖ）は、平行なＴＨｚ放射線１３のカーテン内での製品１０の位置に依存して変化する、製品１０にわたって測定されている経過時間期間（ｔ４）を生じ、それ故に製品１０の不正確なパラメータ測定を引き起こす。

ここで、一例によって、ＡからＡ１までのレンズ１７にわたる変遷速度（Ｖ）の非線形性により生じる誤差を示す。
レンズ１７の直径ＡＡ１＝３０ｍｍ
レンズ１７の焦点距離ＢＣ＝８０ｍｍ
ＢＣとＡＣとの間の角度＝（ａ）とする。

Ａ、Ｂ、Ｃにより形成された直角三角形を考察すると、
ＡＢ＝ＢＣ×tan（ａ）である。

従って、
角度（ａ）＝tan^−１（ＡＢ／ＢＣ）＝tan^−１（１５／８０）＝１０．６°である。

レンズ１７の点ＡＢにわたる放射線１３の走査速度（Ｖ）は、tan（ａ）の導関数であり、それ故に
Ｖ＝ｄ／ｄ（ａ）（tan（ａ）＝１／cos^２（ａ）である。

従って、レンズ１７の点Ａ（エッジ）における各放射線１３の速度は、
（ＶＡ）＝１／cos^２（１０．６°）＝１．０３５である。

レンズ１７の点Ｂ（中心）における速度は、
（ＶＢ）＝１／cos^２（０°）＝１／（１）^２＝１．００である。

レンズ１７の点Ａ（エッジ）と点Ｂ（中心）との間での放射線１３の速度差は、
ＶＡ−ＶＢ＝１．０３５−１．０００＝＋０．０３５である。

従って、放射線１３の速度は、レンズ１７の（エッジ）Ａにおける速度ＶＡがレンズ１７の（中心）Ｂにおける速度ＶＢより速い。

レンズ１７の対称的態様に起因して、レンズ１７の他のエッジＡ１における放射線１３の速度ＶＡ１は、ＶＡに等しく、それ故にＶＡ１＝ＶＡ＝１．０３５である。従って、レンズ１７の直径ＡＡ１にわたる走査速度（Ｖ）における非線形誤差は、３．５％である。

従って、放射線１３の走査速度（Ｖ）はレンズ１７のエッジＡ及びＡ１に向かってより速くなり、レンズ１７の中央Ｂでより遅くなり、製品１０にわたる放射線１３の前記経過時間（ｔ４）は、レンズ１７のエッジＡ及びＡ１の近くでより短く、中央Ｂでより長くなる。

製品１０の直径またはサイズの測定方法は経過時間に関連しているので、レンズ１７のエッジＡ又はＡ１の近くでのより短い経過時間（ｔ４）の影響は、製品１０の直径またはサイズがより小さいように見えるという結果になる。

製品１０がレンズ１７の中央Ｂの近くに配置される場合、製品１０にわたる経過時間（ｔ４）がより長くなるので、製品１０はより大きいように見えるであろう。

本発明の応用形態における精度を改善するために、上記の例に示されたような走査速度（Ｖ）により生じる非線形誤差は、取り除かれる必要がある。

以下の変数および係数からなる多項式（Ｐ）が本明細書に開示され、即ち
（ｅ）：三角形ＡＢＣのＢＣとＡＣとの間の角度（ａ）
（ｆ）：ＴＨｚ放射線１３のカーテン内での製品１０の位置
（ｇ）：製品１０にわたって移動する各逐次の放射線１３の経過時間期間（ｔ４）
（ｈ）：レンズ１７の物理的パラメータ。

（ｅ）項、（ｆ）項、（ｇ）項は、変数値であるが、（ｈ）は予め設定された定数である。

多項式（Ｐ）はソフトウェアにより、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）の値を計算し、（Ｐ）の関数

である補正値（Ｆ）を求める。

それ故に、

レンズ１８は、ＴＨｚ放射線１３を受け取り、当該放射線をセンサ１９上に集束させて図３に関連して上記で参照されたイメージング処理ユニットに送り、それにより多項式（Ｐ）を用いて、分析装置ユニットの処理能力の範囲内で補正データの連続ストリームを分析装置ユニットのソフトウェアへ適用し、それにより逐次の放射線１３毎に補正値（Ｆ）を生成し、かくしてＴＨｚ放射線のカーテン内のどこででも直線的に移動する製品１０の瞬間的な光学的誤差および位置の誤差の全てを取り除く。

ここで、三角形ＡＢＣの上記の例に戻って、当該補正がこの場合に如何にして適用されるかを示す。即ち、
（ｉ）レンズ１７の点Ａ（エッジ）における放射線１３の速度ＶＡ＝１．０３５、適用されるべき補正（Ｆ）＝０．０３５、それ故に補正された速度は、
ＶＡ＝１．０３５−０．０３５＝１
（ii）レンズ１７の点Ｂ（中央）における放射線１３の速度ＶＢ＝１、適用されるべき補正（Ｆ）＝０、それ故に補正された速度は、
ＶＢ＝１−０＝１
従って、ＶＡ＝ＶＢ
また、上記で指摘したように、レンズ１７の対称的態様に起因して、
ＶＡ＝ＶＢ＝ＶＡ１
（iii）適切な補正（Ｆ）が逐次の放射線１３の走査速度Ｖに適用されることにより、放射線１３がレンズ１７の直径ＡＡ１にわたって移動する際に、前記速度Ｖが線形の状態のままであることが保証される。

本発明によって達成される寸法精度は、１マイクロメートル（ミクロン）（１μｍ＝１／１０００ｍｍ）であり、それは、本出願人が知っている類似した光測定装置で獲得できる精度より優れた注目に値する改善である。

Petrohilosに対する米国特許第３７６５７７４号において、何らかの「測定精度」に対する特定の主張は存在しないが、全体として「＋／−０．００１インチ又は０．００２インチの読み出し許容誤差」に言及されている。

０．００２インチをマイクロメートルに変換すると、１インチ＝２５ｍｍであり、従って、０．００２インチ＝０．０５０ｍｍ又は５０マイクロメートルであり、これは、本発明により達成された１マイクロメートルの「許容誤差」を遙かに超えている。

１マイクロメートルの精度に鑑みて、本発明は特に、光ファイバ、細いワイヤなどのような８０〜１５０マイクロメートル（ミクロン）の範囲の寸法の応用形態に、及び厳密な許容誤差のデータ伝送ケーブル、ＬＡＮ、ＣＡＴ６と７、及びＣＡＴＶにも、並びに高圧電源ケーブルの製造に適している。

本発明の利点は更に、プラスチックシート、テープ、フィルム、紙の製造などのような平坦な製品の応用形態（図１１及び図１２）に示され、それによって、全ての放射線が個々に１マイクロメートル（ミクロン）の精度であるＴＨｚ放射線のカーテンは、平坦なシートの幅の正確な測定を行う。

Claims

自由空間において連続的に押し出されている細長くて案内されていない工業製品の寸法パラメータを、非接触により測定するための装置であって、
テラヘルツ放射線の供給源と、
前記製品を横切る前記テラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンを用いて前記製品の一方の側から前記製品を走査するためのスキャナーシステムと、
放出された放射線の成分をその押出品の通過後に前記製品の他方の側において検出するためのセンサと、
前記センサと動作可能なように関連付けられ、前記放出された放射線の時間に関連したイメージング分析を行って前記寸法パラメータを求めるためのイメージ分析装置ユニットとを含み、
前記分析装置が、前記製品を横切る放射線間の経過時間の変化量を表す補正データを計算するためのプロセッサを組み込み、前記プロセッサが、各放射線の時間に関連した補正信号を前記分析装置へ供給して、前記製品を横切る前記放射線の経過時間を等しくし、測定されている前記製品の前記寸法パラメータの精度を改善するように適合されていることを特徴とする、装置。
前記テラヘルツ放射線が回転ミラー上へ送られ、第１のレンズが、前記ミラーからのテラヘルツ放射線の逐次の放射線を受け取って、前記製品を走査するための前記テラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンを生成する、請求項１に記載の装置。
第２のレンズが、前記製品を通過した後の前記テラヘルツ放射線を受け取って前記センサ上へ前記放射線を集束する、請求項１又は２に記載の装置。
自由空間において連続的に押し出されている、ゴム管またはプラスチック管または電気ケーブルのような細長くて案内されていない工業製品の寸法パラメータを、非接触により測定するための装置であって、
テラヘルツ放射線ユニットと、
点源から放出されたテラヘルツ放射線を第１のレンズにわたって走査して平行なテラヘルツ放射線のカーテンを生成するための回転ミラーであって、前記製品が前記カーテンに直角に前記カーテンを通り抜けて直線的に移動し、絶縁材料を通過した後の前記放射線が第２のレンズにより収集されてテラヘルツセンサに集束される、回転ミラーと、
前記センサと動作可能なように関連付けられ、前記絶縁材料を透過するテラヘルツ放射線の時間に関連したイメージング分析を行ってマトリクスイメージを提供し、そのマトリクスイメージから前記製品の前記寸法パラメータを求めるためのイメージ分析装置とを含み、
前記分析装置が、前記製品を横切る放射線間の経過時間の変化量を表す補正データを計算するためのプロセッサを組み込み、前記プロセッサが、各放射線の時間に関連した補正信号を前記分析装置へ供給して、前記経過時間を所定の公称値に等しくし、測定されている前記製品の前記寸法パラメータの精度を改善するように適合されていることを特徴とする、装置。
高温および高圧の厳しい環境内の製品の進行路に前記製品の通路用のエンクロージャ又はカテナリを含み、測定のために前記テラヘルツ放射線の通り抜ける通路を可能にするための透明窓を有する前記エンクロージャが、前記イメージング分析装置である、請求項４に記載の装置。
前記製品の直径／肉厚および／または偏心率に関連した一組のデータを収集するために、前記製品の進行路における前記製品の軸の回りにその振動を生じさせるための振動機構を含む、請求項５に記載の装置。
前記振動が、試験中の製品の前記直径、肉厚および／または偏心率に関連した一組のデータをログ記録するために、前記製品の軸の回りに行ったり来たりの動き、又は前記製品の回りの連続回転モードを含む、請求項６に記載の装置。
補正装置が、補正処置を適用するために、押出ラインに設けられて、生産速度、押出機の生産量および／または押出機の形成用ダイヘッドの調整量を自動的に又は手動で変更して、所定の必要な製品規格が維持される、請求項４に記載の装置。
前記テラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンが、前記テラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンのスパン幅に対して幅が等しい又は少ない平坦な製品を走査するために使用されて、前記製品の完全な領域が検査される、先行する請求項の何れかに記載の装置。
前記装置が、細長い平坦な製品の直線的な進行路に直角に横切るように往復動するように適合されたＣフレーム上に取り付けられ、前記テラヘルツ放射線の平行な放射線からなるカーテンのスパン幅よりも広い製品が、前記平坦な製品の幅にわたって前後に往復動する運動で前記Ｃフレームを移動させることにより、走査され得る、請求項９に記載の装置。