JP3706744B2

JP3706744B2 - 厚さ測定装置および方法

Info

Publication number: JP3706744B2
Application number: JP23571998A
Authority: JP
Inventors: 憲午中尾; 洋一藤懸; 宏幸田中; 祐二大塚; 恵鈴木; 満木沢; 利明森; 直久山口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: JP2000065535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送されつつある鋼板など各種対象材の厚さを、レーザ距離計を使用して測定する技術において、広範囲の厚さを高精度で測定できるようにした装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの各種素材や製品などの厚さ測定装置に、レーザ距離計を使用したものがある。この装置によると、搬送されつつある対象材についてオンラインでの自動測定ができ、高精度で、しかもγ線厚さ計のような危険性がなく、さらにスポット径の小さいレーザビームを使用することで、対象材の端部近傍での急峻な厚さ変化をも測定することができ、実用化が進行している。
【０００３】
その原理は、図１に示すように、対象材６の測定位置を挟んで両側に２台のレーザ距離計１a ，１b を配置して、レーザ距離計１a と対象材６の間の距離Ｌa およびレーザ距離計１b と対象材６の間の距離Ｌb を測定し、厚さ演算器７に両レーザ距離計１a ，１b の間の距離Ｌo を入力しておき、Ｌo と測定値Ｌa およびＬb から、厚さｔをｔ＝Ｌo −Ｌa −Ｌb により求めるものである。
【０００４】
レーザ距離計１a ，１b は、図１に示されているように、レーザ発振器２a ，２b 、集光レンズ３a ，３b 、イメージセンサ４a ，４b 、および距離演算器５a ，５b で構成されている。レーザ距離計１a では、レーザ発振器２a から発したレーザビームが、矢印のように対象材６の測定面で反射し、集光レンズ３a で集光されイメージセンサ４a 上に結像される。すると、イメージセンサ４a 上の結像位置から、三角測量の原理により距離演算器５a で距離Ｌa が求められる。同様にして、レーザ距離計１b により距離Ｌb が求められる。
【０００５】
このような厚さ測定装置の改良技術として、特許第２５１９３７５号公報には、各レーザ距離計から同時にかつ同一時間幅のパルス状レーザを放射させることにより、対象材表裏の測定位置ずれや対象材の振動による測定誤差を著しく低減することのできる装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の厚さ測定装置において、図１に示す距離Ｌa およびＬb を前記のように三角測量の原理により測定するので、両レーザ距離計１a ，１b 間の距離Ｌo を一定にした状態では、測定可能な対象材の厚さｔに限度がある。
例えば図２のように、対象材６の厚さがｔ、両レーザ距離計１a ，１b 間の距離がＬo で距離計１a が破線の位置にあるときは、対象材６の測定面から反射したレーザビーム（図２では上面側のみ図示）が集光レンズ３a に入射するが、対象材６の厚さｔがｔ′に変ると、反射レーザビームが破線位置の集光レンズ３a から外れるため測定できない。
【０００７】
そして、上記特許第２５１９３７５号公報の技術ではこの問題を解決することはできない。
そこで本発明の課題は、レーザ距離計を使用した自動厚さ測定において、広範囲の厚さの対象材を高精度で測定できる装置および方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願発明装置は、測定すべき対象材を挟んで両側に配置されたレーザ距離計と、前記対象材の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片とを備え、前記両レーザ距離計の間の距離Ｌ o が調整可能であり、各レーザ距離計と対象材の間の距離Ｌa およびＬb を測定し、前記距離Ｌoと前記測定値Ｌa およびＬb とから演算により対象材の厚さｔを求める装置において、前記厚さ基準片が前記対象材の厚さ測定範囲にそれぞれ対応する複数の厚さ基準片からなることを特徴とする厚さ測定装置である。
【０００９】
また上記課題を解決するための本願発明法は、測定すべき対象材を挟んで両側にレーザ距離計を配置し、前記レーザ距離計の間の距離Ｌ o を調整し、前記対象材の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片の厚さを測定して前記距離Ｌ o の値を補正し、各レーザ距離計と対象材の間の距離Ｌa およびＬb を測定し、前記距離Ｌo と前記測定値Ｌa およびＬb とから演算により対象材の厚さｔを求める方法において、対象材のおよその厚さに応じて前記距離Ｌoを調整するとともに、前記対象材の厚さ測定範囲にそれぞれ対応する複数の厚さ基準片から対象材の厚さに応じて厚さ基準片を選択し、選択した厚さ基準片の厚さを測定することで前記距離Ｌoの値を補正することを特徴とする厚さ測定方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明装置は、図１に示したように、測定すべき対象材６を挟んで両側にレーザ距離計１a および１b を配置し、レーザ距離計１a と対象材６の間の距離Ｌa およびレーザ距離計１b と対象材６の間の距離Ｌb を測定し、両レーザ距離計１a および１b の間の距離Ｌo と前記測定値Ｌa およびＬb とから、演算により対象材６の厚さｔを求める装置において、距離Ｌo が調整可能で、かつ対象材６の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片が取付けられている。
【００１１】
本発明装置の具体例を図３に示す。本例では、レーザ距離計１a および１b がＣフレーム８の端部に取付けられ、レーザ距離計１a を上下に位置調整可能としており、この位置調整により、両レーザ距離計１a および１b の間の距離Ｌo が調整可能となっている。対象材６は、図の破線の位置に固定され、あるいはその位置を通過中に、両レーザ距離計１a および１b から矢印で示すようにレーザビームが照射されて厚さが測定される。
【００１２】
また本発明装置には厚さ基準片１９が、測定位置と退避位置との間を移動可能に取付けられている。測定位置は対象材６の厚さが測定される位置であり、退避位置は対象材６の厚さ測定に支障を生じない位置である。本例では、図３に示すように、厚さ基準片１９は、クロスビーム９に固定された支柱１４に、ギアボックス１６およびアーム１７を介して取付けられ、図４のように、アーム１７を回動させることで、破線で示す退避位置に移動させることができる。また厚さ基準片１９は、Ｃフレーム８と同調して移動可能となっている。
【００１３】
図３および図４において、アーム１７はギアボックス１６内のウォームギアに固定され、モータ１５によりウォームを回転させることで、アーム１７を回動させることができる。厚さ基準片１９は、アーム１７の先端部に取付けられているので、アームの回動により測定位置と退避位置の間を移動させることができる。１８は基準片１９をアーム１７に取付けるための支持枠である。
【００１４】
このような本発明装置により、対象材６の厚さが広範囲に変動しても、高精度で測定することができる。図２に示すように、対象材６の厚さがｔからｔ′に変動する場合、レーザ距離計１a を事前に実線位置まで移動させて、両距離計１a と１b の間の距離Ｌo をＬo ′に広げておく。すると、厚さｔ′の対象材６を測定するとき、レーザ発信器２a から発し対象材６の表面で反射したビームは、実線位置の集光レンズ３a に入射し、距離Ｌa を測定することができる。
【００１５】
ここで、両レーザ距離計１a と１b の間の距離Ｌo あるいはＬo ′について、本発明装置によれば、厚さ基準片１９により高精度で測定することができる。すなわち、対象材６が測定位置にない状態で、例えば図３に示すように、厚さが既知の基準片１９を測定位置にセットし、基準片１９と両レーザ距離計１a および１b との間の距離Ｌa およびＬb を測定することで、両レーザ距離計１a 、１b の間の距離Ｌo あるいはＬo ′を正確に測定することができ、高精度の厚さ測定が行える。基準片１９は、数種類の厚さのものを用意しておき、測定する対象材６の厚さに応じ選択して使用する。
【００１６】
つぎに、本発明法は上記本発明装置を使用した厚さ測定法であり、図３に示すように、対象材６のおよその厚さに応じて両レーザ距離計１a と１b の間の距離Ｌo を調整するとともに、対象材６の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片１９の厚さを測定することで、前記距離Ｌo の値を補正する。図３の例では、レーザ距離計１a をサーボモータ１２で上下移動して距離Ｌo を調整した後、基準片１９の厚さを測定することで、距離Ｌo の正確な値を求める。
したがって本発明法により、広範囲の厚さの対象材について高精度の厚さ測定を行うことができる。
【００１７】
【実施例】
連続熱間圧延ラインで製造された板厚４．５mm〜１５０mmの各種熱延鋼板について、図３および図４に示すような本発明装置を使用し、本発明法によりオンライン自動厚さ測定を行った。厚さ基準片２２の基準厚さは２０mmおよび１００mmの２種類とした。基準厚さと対象材の測定範囲は表１のとおりである。
【００１８】
また、上記本発明による自動測定を行った鋼板についてサンプリングを行い、オフラインにてマイクロメータにより厚さを測定した。その結果、いずれの板厚についても、本発明によりオンライン高精度自動厚さ測定が行えることが確認できた。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ距離計を使用した自動厚さ測定において、両レーザ距離計間の距離を調整し、かつ厚さ基準片を使用することで、広範囲の厚さの対象材について高精度の測定を行うことができる。対象材は、連続熱間圧延ラインで搬送されつつある鋼板など、走行中のものでもよく、また高温材でも可能である。したがって、工程管理や製品の品質管理に多大の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする厚さ測定法の原理を示す説明図である。
【図２】本発明が対象とする厚さ測定法の説明図である。
【図３】本発明装置の例を示す正面図である。
【図４】本発明装置における厚さ基準片の移動機構を示す図３のＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…レーザ距離計２ａ，２ｂ…レーザ発振器
３ａ，３ｂ…集光レンズ４ａ，４ｂ…イメージセンサ
５ａ，５ｂ…距離演算器６…対象材
７…厚さ演算器８…Ｃフレーム
９…クロスビーム１０…支柱
１１…ポールスクリュー１２…サーボモータ
１３…ナット１４…支柱
１５…モータ１６…ギアボックス
１７…アーム１８…支持枠
１９…基準片

Claims

測定すべき対象材を挟んで両側に配置されたレーザ距離計と、前記対象材の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片とを備え、前記両レーザ距離計の間の距離Ｌ o が調整可能であり、各レーザ距離計と対象材の間の距離Ｌa およびＬb を測定し、前記距離Ｌoと前記測定値Ｌa およびＬb とから演算により対象材の厚さｔを求める装置において、前記厚さ基準片が前記対象材の厚さ測定範囲にそれぞれ対応する複数の厚さ基準片からなることを特徴とする厚さ測定装置。
測定すべき対象材を挟んで両側にレーザ距離計を配置し、前記レーザ距離計の間の距離Ｌ o を調整し、前記対象材の測定位置と退避位置との間を移動可能な厚さ基準片の厚さを測定して前記距離Ｌ o の値を補正し、各レーザ距離計と対象材の間の距離Ｌa およびＬb を測定し、前記距離Ｌo と前記測定値Ｌa およびＬb とから演算により対象材の厚さｔを求める方法において、対象材のおよその厚さに応じて前記距離Ｌoを調整するとともに、前記対象材の厚さ測定範囲にそれぞれ対応する複数の厚さ基準片から対象材の厚さに応じて厚さ基準片を選択し、選択した厚さ基準片の厚さを測定することで前記距離Ｌoの値を補正することを特徴とする厚さ測定方法。