JP5599335B2 - Thickness measuring device - Google Patents

Thickness measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP5599335B2
JP5599335B2 JP2011023364A JP2011023364A JP5599335B2 JP 5599335 B2 JP5599335 B2 JP 5599335B2 JP 2011023364 A JP2011023364 A JP 2011023364A JP 2011023364 A JP2011023364 A JP 2011023364A JP 5599335 B2 JP5599335 B2 JP 5599335B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
distance
displacement
half mirror
position sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011023364A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012163419A (en
Inventor
政光 西川
博明 佐藤
賢一 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2011023364A priority Critical patent/JP5599335B2/en
Publication of JP2012163419A publication Critical patent/JP2012163419A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5599335B2 publication Critical patent/JP5599335B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、搬送中の鋼板などの厚さを、レーザ光線を用いた距離検出器を使用して測定する厚さ測定装置に関する。   The present invention relates to a thickness measuring device that measures the thickness of a steel plate or the like being conveyed using a distance detector using a laser beam.

鋼板などの各種素材の形状や製品などの厚さ測定装置として、レーザビームによる距離検出器を使用したものが普及している。この装置は搬送されている測定対象材の厚さを自動的に、且つ、連続して測定できる。   As a thickness measuring device for shapes of various materials such as steel plates and products, a device using a distance detector by a laser beam is widely used. This apparatus can automatically and continuously measure the thickness of the material to be measured being conveyed.

しかもγ線等を使用した厚さ計の様な特別の安全管理が不要で、更に、放射線のビーム径に比べて小さいビーム径であるので、厚さ変化を高分解能で測定することが可能である。そのため、測定対象物の端部近傍の急激な形状変化を精度良く計測したいとする分野でも、実用化が進んでいる。   In addition, special safety management like a thickness meter using γ-rays is not required, and furthermore, since the beam diameter is smaller than the beam diameter of radiation, changes in thickness can be measured with high resolution. is there. Therefore, practical application is also progressing in the field where it is desired to accurately measure a sudden shape change in the vicinity of the end of the measurement object.

この構成例を図7に示す。図において、1、2は、測定対象物7を挟んで、C形フレーム3の互いに対向する上部、下部の夫々に置かれたレーザ発信器1a、2aを用いた三角測量の原理の基づく距離検出器で、距離検出器1と測定対象物7の間の距離La、及び、距離検出器2と測定対象物7との距離Lbを夫々求め、厚さ演算部25に、夫々の距離検出器1、2との間の設定距離Lを予め入力して置き、この設定距離L、及び求めた距離La、Lbから測定対象物7の厚さtを、t=L−La−Lbとして、演算により求める厚さ演算部25とを備える。   An example of this configuration is shown in FIG. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote distance detection based on the principle of triangulation using laser transmitters 1a and 2a placed on the upper and lower sides of the C-shaped frame 3 with the measurement object 7 in between. The distance La between the distance detector 1 and the measurement object 7 and the distance Lb between the distance detector 2 and the measurement object 7 are respectively obtained by the measuring device, and each distance detector 1 is sent to the thickness calculator 25. 2 is set in advance, and the thickness t of the measuring object 7 is calculated from the set distance L and the obtained distances La and Lb as t = L−La−Lb. And a thickness calculator 25 to be obtained.

尚、夫々の距離検出器1、2は、レーザ発振器1a、2a、図示しないCCDカメラ等の位置センサを備える受光器1b、2b、及び図示しない距離演算器で構成されている。   Each of the distance detectors 1 and 2 includes laser oscillators 1a and 2a, light receivers 1b and 2b including a position sensor such as a CCD camera (not shown), and a distance calculator (not shown).

このような厚さ測定装置の用途の中に、例えば、厚板等の大きな形状の鋼板の厚さ測定が有る。長い腕部を備えるC形フレームの場合、周囲温度の変化によって、設定距離Lがドリフトする問題が有った。   Among the applications of such a thickness measuring apparatus is, for example, the thickness measurement of a large-shaped steel plate such as a thick plate. In the case of a C-shaped frame having a long arm, there is a problem that the set distance L drifts due to a change in ambient temperature.

そこで、このドリフトを除くために鋼板の測定インターバル間のアイドルタイムを利用して、校正基準サンプルをC形フレームの空間に高速度で設定して、校正する機械的校正装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   In order to eliminate this drift, a mechanical calibration device is disclosed in which the calibration reference sample is set at a high speed in the space of the C-shaped frame by using the idle time between the measurement intervals of the steel plate ( For example, see Patent Document 1.)

特許第3880909号公報(図1、第1頁)Japanese Patent No. 3880909 (FIG. 1, page 1)

特許文献1に開示された方法は、機械的な構造であることから、校正に必要な時間は少なくとも数秒を要するので、アイドルタイムがこれ以下の場合には、校正が出来なくなる問題があった。   Since the method disclosed in Patent Document 1 has a mechanical structure, the time required for calibration requires at least several seconds. Therefore, there is a problem that calibration cannot be performed when the idle time is less than this.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、機械的な校正装置を使用せず、C形フレームの機械的なドリフトによる距離検出器間の距離の変位を瞬時に測定し、厚さ測定誤差を補正する厚さ測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and without using a mechanical calibration device, the displacement of the distance between the distance detectors due to the mechanical drift of the C-shaped frame is instantaneously measured. An object of the present invention is to provide a thickness measuring device that corrects a thickness measurement error.

上記目的を達成するために、実施例の厚さ測定装置は、測定対象物を挟むC形フレームの上下の互いに対向する腕部の上部に配置され、該測定対象物の表面に対して垂直方向から第1のレーザビームを照射して該測定対象物との距離を求める第1の距離検出器と、前記測定対象物を挟む前記C形フレームの上下の互いに対向する腕部の下部に配置され、該測定対象物の裏面に対して垂直方向から第2のレーザビームを照射して該測定対象物との距離を求める第2の距離検出器と、前記第1の距離検出器の出力及び前記第2の距離検出器の出力から厚さを求める厚さ演算部と、を備える厚さ測定装置であって、前記腕部の下部に設けられ、前記C形フレーム腕部空間内に、前記測定対象物が存在しない期間において、前記第1のレーザビームの光路にハーフミラーを設けて、当該ハーフミラーの反射した前記第1のレーザビームの位置の変化を検出する第1のビーム位置変位検出器と、当該第1のビーム位置変位検出器の出力から前記第1のレーザビームの入射角度の変位と、前記第1の距離検出器と前記第2の距離検出器間の距離検出器間の距離の変位と、を求める第1のビーム位置変位処理部と、を備え、前記第1のビーム位置変位検出器は、前記レーザビームの光路に設けられ、当該レーザビームの光路を水平方向に偏向する第1のハーフミラーと、当該第1のハーフミラーで反射した前記レーザビームを透過及び反射させる当該第1のハーフミラーと平行に設ける第2のハーフミラーと、前記第2のハーフミラーを透過した前記レーザビームの位置を検出する第1の位置センサと、前記第2のハーフミラーを反射した前記レーザビームの位置を検出する第2の位置センサと、を備え、前記第1のハーフミラーと前記第1の位置センサとの間の光路長と、前記第1のハーフミラーと前記第2の位置センサとの間の光路長とを異なる値に設定して、前記第1のビーム位置変位処理部は、前記第1の位置センサ及び前記第2の位置センサで検出した前記第1のレーザビーム位置の変位から、前記入射角度の変位と、前記距離検出器間の距離の変位と、を求め、求めた前記入射角度の変位と、前記距離検出器間の距離の変位とに基づいて、前記厚さ測定部で求めた厚さ測定値を自動的に補正するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the thickness measuring apparatus according to the embodiment is disposed on the upper and lower arms of the C-shaped frame sandwiching the measurement object, and is perpendicular to the surface of the measurement object. The first distance detector for irradiating the first laser beam to obtain the distance to the object to be measured and the lower part of the upper and lower arms of the C-shaped frame sandwiching the object to be measured. , A second distance detector for irradiating the back surface of the measurement object with a second laser beam from a vertical direction to obtain a distance from the measurement object; an output of the first distance detector; A thickness calculating unit that obtains a thickness from the output of the second distance detector, provided at a lower portion of the arm part, and in the C-shaped frame arm part space, the measurement unit During a period in which no object is present, the first laser beam And a half mirror provided on the road, the a first beam position displacement detector for detecting a change in position of the reflected first laser beam of the half mirror, the output of the first beam position displacement detector A first beam position displacement processing unit for obtaining a displacement of an incident angle of the first laser beam and a displacement of a distance between the distance detectors between the first distance detector and the second distance detector; The first beam position displacement detector is provided in the optical path of the laser beam, and is reflected by the first half mirror that deflects the optical path of the laser beam in the horizontal direction and the first half mirror. A second half mirror provided in parallel with the first half mirror for transmitting and reflecting the laser beam, and a first position sensor for detecting the position of the laser beam transmitted through the second half mirror. And a second position sensor that detects a position of the laser beam reflected from the second half mirror, and an optical path length between the first half mirror and the first position sensor; The optical path length between the first half mirror and the second position sensor is set to a different value, and the first beam position displacement processing unit is configured to use the first position sensor and the second position sensor. A displacement of the incident angle and a displacement of the distance between the distance detectors are obtained from a displacement of the first laser beam position detected by a position sensor, and the obtained displacement of the incident angle and the distance detector are obtained. The thickness measurement value obtained by the thickness measurement unit is automatically corrected based on the displacement of the distance between them.

上記構成の厚さ測定装置によれば、機械的な校正装置を使用せず、C形フレームの機械的なドリフトによる距離検出器間の距離の変位を瞬時に測定し、厚さ測定誤差を補正する厚さ測定装置を提供することができる。   According to the thickness measuring apparatus having the above configuration, a mechanical calibration device is not used, and the displacement of the distance between the distance detectors due to the mechanical drift of the C-shaped frame is instantaneously measured to correct the thickness measurement error. A thickness measuring device can be provided.

実施例1の厚さ測定装置の構成図。1 is a configuration diagram of a thickness measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の厚さ測定装置の測定原理を説明する光学設定図。FIG. 3 is an optical setting diagram for explaining the measurement principle of the thickness measuring apparatus according to the first embodiment. 実施例2の厚さ測定装置の構成図。The block diagram of the thickness measuring apparatus of Example 2. FIG. 実施例2の厚さ測定装置の測定原理を説明する光学設定図。FIG. 5 is an optical setting diagram for explaining the measurement principle of the thickness measuring apparatus according to the second embodiment. 実施例3の厚さ測定装置の構成図。The block diagram of the thickness measuring apparatus of Example 3. FIG. 実施例3の厚さ測定装置の測定原理を説明する光学設定図。FIG. 5 is an optical setting diagram for explaining the measurement principle of the thickness measuring apparatus according to the third embodiment. 従来の厚さ測定装置の構成図。The block diagram of the conventional thickness measuring apparatus.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1及び図2を参照して、実施例1の厚さ測定装置100について説明する。図1は、実施例1の構成図を示し、図2は図1の構成で設定する光学寸法図を示す。   With reference to FIG.1 and FIG.2, the thickness measuring apparatus 100 of Example 1 is demonstrated. FIG. 1 shows a configuration diagram of the first embodiment, and FIG. 2 shows an optical dimension diagram set in the configuration of FIG.

本補正の原理は、C形フレーム3の腕部の上部の第1の距離検出器1のビーム位置の変位が大きいことに着目し、変位の少ない腕部の下部の第2の距離検出器2の光学基盤上に第1のレーザビーム変位を検出する位置センサを備えて微小な変位を検出し、厚さ演算部20で検出した変位を補正するものでる。   Focusing on the fact that the displacement of the beam position of the first distance detector 1 above the arm part of the C-shaped frame 3 is large, the principle of this correction is the second distance detector 2 below the arm part with little displacement. A position sensor for detecting the first laser beam displacement is provided on the optical substrate, and a minute displacement is detected, and the displacement detected by the thickness calculator 20 is corrected.

図1に示す厚さ測定装置100は、検出部10と厚さ演算部20とを備える。検出部10は、測定対象物7を挟むC形フレーム3の上下の互いに対向する腕部の上部に配置され、測定対象物7の表面に対して垂直方向から、レーザ発信器1aから第1のレーザビームを照射して該測定対象物7との距離を求める第1の距離検出器1と、測定対象物7を挟むC形フレーム3の上下の互いに対向する腕部の下部に配置され、該測定対象物7の裏面に対して垂直方向から、レーザ発信器2aから第2のレーザビームを照射して該測定対象物7との距離を求める第2の距離検出器2とを備える。   A thickness measurement apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a detection unit 10 and a thickness calculation unit 20. The detection unit 10 is disposed on the upper and lower arms of the C-shaped frame 3 sandwiching the measurement object 7, and is perpendicular to the surface of the measurement object 7 from the laser transmitter 1 a to the first. A first distance detector 1 for obtaining a distance from the measurement object 7 by irradiating a laser beam; and a lower part of the upper and lower arms of the C-shaped frame 3 sandwiching the measurement object 7, A second distance detector 2 is provided that irradiates the second laser beam from the laser transmitter 2a in a direction perpendicular to the back surface of the measurement object 7 to obtain the distance to the measurement object 7.

さらに、腕部の下部に設けられ、C形フレーム3の腕部空間内に、測定対象物7が存在しない期間において、第1のレーザビームの光路にハーフミラーを設けて、当該ハーフミラーの反射した一方の第1のレーザビームの位置の変化を検出する第1のビーム位置変位検出器4aと、第1のビーム位置検出器4aの出力から第1のレーザビームの入射角度の変位と、第1の距離検出器1と第2の距離検出器2間の距離検出器間の距離の変位とを求める第1のビーム位置変位処理部4bと、を備える。   Furthermore, a half mirror is provided in the optical path of the first laser beam in a period in which the measurement object 7 does not exist in the arm space of the C-shaped frame 3 provided at the lower part of the arm, and the reflection of the half mirror A first beam position displacement detector 4a for detecting a change in the position of the one first laser beam, a displacement of the incident angle of the first laser beam from the output of the first beam position detector 4a, A first beam position displacement processing unit 4b that obtains a displacement of the distance between the distance detectors 1 between the first distance detector 1 and the second distance detector 2;

そして、厚さ演算部20は、第1の距離検出器1の出力及び第2の距離検出器2の出力から厚さを求めるとともに、さらに、求めた入射角度の変位と、距離検出器間の距離の変位とに基づいて、求めた厚さ測定値を補正する。   The thickness calculator 20 obtains the thickness from the output of the first distance detector 1 and the output of the second distance detector 2, and further calculates the displacement of the obtained incident angle and the distance between the distance detectors. The obtained thickness measurement value is corrected based on the displacement of the distance.

次に、第1のビーム位置変位検出器4aと第1のビーム位置変位処理部4bの詳細について説明する。第1のビーム位置変位検出器4aは、x軸方向に照射される第1のレーザビームの光路に設けられ、当該第1のレーザビームの光路をy軸左の水平方向に偏向する第1のハーフミラーM1と、第1のハーフミラーM1で反射した第1のレーザビームを透過及び反射させ、第1のハーフミラーM1と平行に設ける第2のハーフミラーM2とを備える。   Next, details of the first beam position displacement detector 4a and the first beam position displacement processing unit 4b will be described. The first beam position displacement detector 4a is provided in the optical path of the first laser beam irradiated in the x-axis direction, and deflects the optical path of the first laser beam in the horizontal direction on the left side of the y-axis. A half mirror M1 and a second half mirror M2 that transmits and reflects the first laser beam reflected by the first half mirror M1 and is provided in parallel with the first half mirror M1 are provided.

さらに、第2のハーフミラーM2を透過した第1のレーザビームの位置を検出する第1の位置センサD1と、第2のハーフミラーM2を反射した第1のレーザビームの位置を検出する第2の位置センサD2とを備える。   Furthermore, a first position sensor D1 that detects the position of the first laser beam that has passed through the second half mirror M2, and a second that detects the position of the first laser beam that has reflected from the second half mirror M2. Position sensor D2.

この時、第1のハーフミラーM1と第1の位置センサD1との間の光路長bと、第1のハーフミラーM1と第2の位置センサとの間の光路長(c+d)を異なる位置に設定する。   At this time, the optical path length b between the first half mirror M1 and the first position sensor D1 and the optical path length (c + d) between the first half mirror M1 and the second position sensor are set to different positions. Set.

このように設定された厚さ測定装置100の光学系を図2に示す。図2は、点P0からx軸方向に照射された第1のレーザビームが、x軸方向(光軸方向)に光路長(距離検出器間の距離)の変位mが減少し、y軸方向にnシフトし、点P1を中心にして光軸が微小角∠θ回転した位置にドリフトした場合を図示したものである。   The optical system of the thickness measuring apparatus 100 set in this way is shown in FIG. FIG. 2 shows that the first laser beam irradiated in the x-axis direction from the point P0 decreases the displacement m of the optical path length (distance between the distance detectors) in the x-axis direction (optical axis direction), and the y-axis direction. The figure shows a case where the optical axis drifts to a position rotated by a small angle ∠θ around the point P1.

この場合第1の位置センサD1は、第2の位置センサD2は夫々Y1、Y2なる変位を測定する。この変位は、
Y1= n+tanθ・(a+b) −m・tanθ (1)
Y2= n+tanθ・(a+c+d)−m・tanθ (2)
なる値を示す。
In this case, the first position sensor D1 and the second position sensor D2 measure the displacements Y1 and Y2, respectively. This displacement is
Y1 = n + tan θ · (a + b) −m · tan θ (1)
Y2 = n + tan θ · (a + c + d) −m · tan θ (2)
Value.

したがって、ビーム位置変位処理部4bは、レーザビームの入射角の変位∠θを、下記式で求める。
∠θ=tan−1(Y2−Y1)/(c+d−b) (3)
厚さ演算部20では、補正前の厚さt0に対して、補正された厚さtを、下記式から求める。
t=t0−L(1/cosθ−1) (4)
mも、上記(1)、(2)式から求めることが出来るが、一般にmは、厚さ測定装置100の構成においては、m≪a、m≪b、m≪cであるので無視できる。
Therefore, the beam position displacement processing unit 4b obtains the displacement angle θ of the incident angle of the laser beam by the following equation.
∠θ = tan −1 (Y2−Y1) / (c + d−b) (3)
The thickness calculator 20 obtains a corrected thickness t from the following equation with respect to the thickness t0 before correction.
t = t0−L (1 / cos θ−1) (4)
Although m can also be obtained from the above equations (1) and (2), in general, m can be ignored in the configuration of the thickness measuring apparatus 100 because m << a, m << b, and m << c.

即ち、第1のビーム位置変位処理部4aは、第1の位置センサD1及び第2の位置センサD2で検出したビーム位置の変位(Y1、Y2)から、入射角度の変位∠θと、距離検出器間の距離の変位mとを機械的な設定時間を要することなく演算により瞬時に求めることが出来る。   That is, the first beam position displacement processing unit 4a detects the incident angle displacement ∠θ and the distance detection from the beam position displacements (Y1, Y2) detected by the first position sensor D1 and the second position sensor D2. The displacement m of the distance between the instruments can be obtained instantaneously by calculation without requiring a mechanical setting time.

本実施例の説明では、ビーム位置の変位は、図1に示すように、紙面に平行なx−y平面での変位として説明したが、紙面に直交する方向の変位がある場合には、位置センサD1、及び位置センサD2を2次元の位置センサとすることで、3次元的な変位の補正も可能であることは言うまでも無い。   In the description of the present embodiment, the displacement of the beam position has been described as the displacement in the xy plane parallel to the paper surface as shown in FIG. 1, but if there is a displacement in the direction orthogonal to the paper surface, It goes without saying that the three-dimensional displacement can be corrected by using the sensor D1 and the position sensor D2 as a two-dimensional position sensor.

図3、図4を参照して、実施例2について説明する。実施例2が実施例1と異なる点は、実施例1においては、距離検出器間の距離の変位mが微小であるので、無視できるとしたが、実施例2は、距離検出器間の距離の変位mは、高分解能でこの値を測定する構成としたことにある。   A second embodiment will be described with reference to FIGS. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the displacement m of the distance between the distance detectors is negligible in the first embodiment and can be ignored. However, the second embodiment is different from the distance between the distance detectors. The displacement m is determined so that this value is measured with high resolution.

図3に示すように、実施例1に示す構成において、さらに、C形フレーム3の腕部の上部に設けられ、C形フレーム3の腕部空間内に、測定対象物7が存在しない期間において、第1のレーザビームの光路に設けられ、第1のレーザビームを異なる入射角度で設定する一対のハーフミラー(M3、M4)を備えるビーム偏向部4cと、腕部の下部に設けられ、異なる入射角度で照射された前記レーザビームの位置を検出する第3の位置センサD3とを備え、第3の位置センサD3の出力に基づいて、第2のビーム位置変位処理部4bによって距離検出器間の距離mの変位を求める。   As shown in FIG. 3, in the configuration shown in the first embodiment, the measurement object 7 is provided in the upper part of the arm portion of the C-shaped frame 3 and the measurement object 7 does not exist in the arm space of the C-shaped frame 3. , Provided in the optical path of the first laser beam, provided with a pair of half mirrors (M3, M4) for setting the first laser beam at different incident angles, and provided at the lower part of the arm part, which are different And a third position sensor D3 for detecting the position of the laser beam irradiated at the incident angle, and based on the output of the third position sensor D3, the second beam position displacement processing unit 4b uses a distance between the distance detectors. The displacement of the distance m is obtained.

第3の位置センサは、距離検出器2の基盤とは、異なる基盤に設けることも可能であるが、同一の基盤上に設けるのが好ましい。   The third position sensor can be provided on a base different from the base of the distance detector 2, but is preferably provided on the same base.

図4は、図3の構成における第1のレーザビームの光学系を図示したものである。一対の第3、第4のハーフミラーM3、M4によって、第1のレーザビームを入射角∠θ2に偏向する。第3の位置センサの出力D3では、この場合の変位(Y3−Y0)として、変位を高分解能で測定できるように拡大できるので微小な距離検出器間の距離mであっても、高精度で測定可能である。   FIG. 4 shows the optical system of the first laser beam in the configuration of FIG. The pair of third and fourth half mirrors M3 and M4 deflect the first laser beam to an incident angle ∠θ2. In the output D3 of the third position sensor, the displacement (Y3-Y0) in this case can be expanded so that the displacement can be measured with high resolution. It can be measured.

ビーム位置変位処理部4bでは、下記(5)式からmを求めることが出きる。
m=(Y3−Y0)・sinθ2 (5)

In the beam position displacement processing unit 4b, m can be obtained from the following equation (5).
m = (Y3-Y0) · sin θ2 (5)

図5、図6を参照して、実施例3について説明する。実施例3が実施例1と異なる点は、実施例1においては、2つの異なる光路長に2つの位置センサを設けて、2つのビーム位置の変位から、入射角度の変位∠θと、距離検出器間の距離の変位mとを演算により求めたが、実施例3においては、第1のレーザビームの光路に一対のハーフミラーM5、M6を備えて、異なる光路長の信号を1つの位置センサで検出するようにし、構成をシンプルにしたことにある。   Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Example 3 differs from Example 1 in Example 1. In Example 1, two position sensors are provided at two different optical path lengths, and the displacement 入射 θ of the incident angle and the distance detection are detected from the displacement of the two beam positions. Although the displacement m of the distance between the instruments is obtained by calculation, in the third embodiment, a pair of half mirrors M5 and M6 are provided in the optical path of the first laser beam, and signals with different optical path lengths are sent to one position sensor. This is because the configuration is simplified.

詳細には、前記第1のビーム位置変位検出器D1は、第1のレーザビームの光路に設け、光路を水平方向に偏向する第1のハーフミラーM1と、第1のハーフミラーM1で反射した第1のレーザビームを透過させ、第1のハーフミラーと平行に、さらに、予め設定される距離fで設ける第5、第6のハーフミラー(M5、M6)と、第3、第4のハーフミラー(M5、M6)を透過した第1のレーザビームの位置を検出する第1の位置センサD1を備え、1つの第1の位置センサD1で異なる光路長の位置信号を同時に検出する。   Specifically, the first beam position displacement detector D1 is provided in the optical path of the first laser beam and reflected by the first half mirror M1 that deflects the optical path in the horizontal direction and the first half mirror M1. Fifth and sixth half mirrors (M5 and M6) that transmit the first laser beam and are provided in parallel with the first half mirror and at a preset distance f, and third and fourth half A first position sensor D1 for detecting the position of the first laser beam that has passed through the mirrors (M5, M6) is provided, and the position signals of different optical path lengths are simultaneously detected by one first position sensor D1.

第1のビーム位置変位処理部4bは、第1の位置センサで検出した2つのビーム位置の変位から、入射角度の変位を求めるようにしたことにある。   The first beam position displacement processing unit 4b is to obtain the displacement of the incident angle from the displacement of the two beam positions detected by the first position sensor.

このように構成された、光学系を図6に示す。この図に示すように、異なる位置で検出される減少された出力の第1のレーザビームの出力Y2は、下記(6)式で求めることが出来る。   The optical system configured as described above is shown in FIG. As shown in this figure, the output Y2 of the reduced first laser beam detected at different positions can be obtained by the following equation (6).

Y2=n+tanθ(a+b+2f)−m・tanθ (6)
第1の位置センサD1におけるY2の出力はY1の出力に比べてハーフミラー間で減衰される分その出力は小さくなるが、第1のレーザビームのパワーを適宜調整することで最適な検出とすることが可能である。
Y2 = n + tan θ (a + b + 2f) −m · tan θ (6)
Although the output of Y2 in the first position sensor D1 is attenuated between the half mirrors as compared with the output of Y1, the output is reduced, but optimal detection is achieved by appropriately adjusting the power of the first laser beam. It is possible.

尚、本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す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。これらの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均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope equivalent to the invention described in the claims.

1、2 距離検出器
1a、2a レーザ発信器
1b、2b 受光器
3 C形フレーム
4a 第1のビーム変位検出器
4b ビーム位置変位処理部
4c ビーム偏向部
4d 第2のビーム変位検出器
7 測定対象物
10、15 検出部
20、25 厚さ演算部
100 厚さ測定装置
M1、M2、M3、M4 ハーフミラー
D1、D2、D3、D4, 位置センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Distance detector 1a, 2a Laser transmitter 1b, 2b Light receiver 3 C-shaped frame 4a 1st beam displacement detector 4b Beam position displacement process part 4c Beam deflection | deviation part 4d 2nd beam displacement detector 7 Measurement object Object 10, 15 Detector 20, 25 Thickness calculator 100 Thickness measuring device M1, M2, M3, M4 Half mirror D1, D2, D3, D4, Position sensor

Claims (3)

測定対象物を挟むC形フレームの上下の互いに対向する腕部の上部に配置され、該測定対象物の表面に対して垂直方向から第1のレーザビームを照射して該測定対象物との距離を求める第1の距離検出器と、
前記測定対象物を挟む前記C形フレームの上下の互いに対向する腕部の下部に配置され、該測定対象物の裏面に対して垂直方向から第2のレーザビームを照射して該測定対象物との距離を求める第2の距離検出器と、
前記第1の距離検出器の出力及び前記第2の距離検出器の出力から厚さを求める厚さ演算部と、
を備える厚さ測定装置であって、
前記腕部の下部に設けられ、前記C形フレーム腕部空間内に、前記測定対象物が存在しない期間において、前記第1のレーザビームの光路にハーフミラーを設けて、当該ハーフミラーの反射した前記第1のレーザビームの位置の変化を検出する第1のビーム位置変位検出器と、
当該第1のビーム位置変位検出器の出力から前記第1のレーザビームの入射角度の変位と、前記第1の距離検出器と前記第2の距離検出器間の距離検出器間の距離の変位と、を求める第1のビーム位置変位処理部と、
を備え、
前記第1のビーム位置変位検出器は、前記レーザビームの光路に設けられ、当該レーザビームの光路を水平方向に偏向する第1のハーフミラーと、
当該第1のハーフミラーで反射した前記レーザビームを透過及び反射させる当該第1のハーフミラーと平行に設ける第2のハーフミラーと、
前記第2のハーフミラーを透過した前記レーザビームの位置を検出する第1の位置センサと、前記第2のハーフミラーを反射した前記レーザビームの位置を検出する第2の位置センサと、
を備え、
前記第1のハーフミラーと前記第1の位置センサとの間の光路長と、前記第1のハーフミラーと前記第2の位置センサとの間の光路長とを異なる値に設定して、
前記第1のビーム位置変位処理部は、前記第1の位置センサ及び前記第2の位置センサで検出した前記第1のレーザビーム位置の変位から、前記入射角度の変位と、前記距離検出器間の距離の変位と、を求め、
求めた前記入射角度の変位と、前記距離検出器間の距離の変位とに基づいて、前記厚さ測定部で求めた厚さ測定値を自動的に補正するようにしたことを特徴とする厚さ測定装置。
Located on the upper and lower arms of the C-shaped frame sandwiching the measurement object, the first laser beam is irradiated from the vertical direction to the surface of the measurement object, and the distance from the measurement object A first distance detector for determining
The measurement object is disposed below the upper and lower arms of the C-shaped frame sandwiching the measurement object, and irradiated with a second laser beam from the vertical direction on the back surface of the measurement object. A second distance detector for determining the distance of
A thickness calculator for obtaining a thickness from the output of the first distance detector and the output of the second distance detector;
A thickness measuring device comprising:
A half mirror is provided in the optical path of the first laser beam and reflected by the half mirror during a period in which the measurement object does not exist in the C-shaped frame arm space provided at a lower portion of the arm portion. A first beam position displacement detector for detecting a change in the position of the first laser beam;
The displacement of the incident angle of the first laser beam from the output of the first beam position displacement detector, and the displacement of the distance between the distance detectors between the first distance detector and the second distance detector. A first beam position displacement processing unit for obtaining
With
The first beam position displacement detector is provided in an optical path of the laser beam, and a first half mirror that deflects the optical path of the laser beam in a horizontal direction;
A second half mirror provided in parallel with the first half mirror for transmitting and reflecting the laser beam reflected by the first half mirror;
A first position sensor that detects a position of the laser beam that has passed through the second half mirror; a second position sensor that detects a position of the laser beam that has reflected from the second half mirror;
With
The optical path length between the first half mirror and the first position sensor and the optical path length between the first half mirror and the second position sensor are set to different values,
The first beam position displacement processing unit is configured to detect a displacement of the incident angle and a distance between the distance detectors based on the displacement of the first laser beam position detected by the first position sensor and the second position sensor. And the displacement of the distance of
A displacement of the angle of incidence determined, based on the displacement of the distance between the distance detector, thickness, characterized in that to automatically correct the thickness measurements obtained in the thickness measuring unit Measuring device.
さらに、前記腕部の上部に設けられ、前記第1のレーザビームの光路に設けられ、当該第1のレーザビームを異なる入射角度で設定する一対の第3、第4のハーフミラーを備えるビーム偏向部と、Further, beam deflection is provided with a pair of third and fourth half mirrors provided on an upper portion of the arm portion, provided in an optical path of the first laser beam, and setting the first laser beam at different incident angles. And
前記腕部の下部に設けられ、異なる入射角度で照射された前記第1のレーザビームの位置を検出する第3の位置センサと、A third position sensor provided at a lower portion of the arm portion for detecting a position of the first laser beam irradiated at a different incident angle;
を備え、With
前記第3の位置センサの出力に基づいて、前記距離検出器間の距離の変位を求める前記第2のビーム位置変位処理部と、を備えた請求項1記載の厚さ測定装置。The thickness measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a second beam position displacement processing unit that obtains a displacement of a distance between the distance detectors based on an output of the third position sensor.
前記第1のビーム位置変位検出器は、前記レーザビームの光路に設け、当該レーザビームの光路を水平方向に偏向する第1のハーフミラーと、The first beam position displacement detector is provided in an optical path of the laser beam, and a first half mirror that deflects the optical path of the laser beam in a horizontal direction;
当該第1のハーフミラーで反射した前記レーザビームを透過させる当該第1のハーフミラーと平行に、予め設定される距離で設ける第5、第6のハーフミラーと、Fifth and sixth half mirrors provided at a preset distance in parallel with the first half mirror that transmits the laser beam reflected by the first half mirror;
前記第5、第6のハーフミラーを透過した前記レーザビームの位置を検出する第1の位置センサと、A first position sensor for detecting a position of the laser beam transmitted through the fifth and sixth half mirrors;
を備え、With
当該第1の位置センサは、前記第5、第6のハーフミラーを透過した前記レーザビームと、当該第5のハーフミラーを透過し、当該第6ハーフミラーの表面を反射し、さらに、当該第5のハーフミラーの裏面で反射して、当該第6ハーフミラーを透過した前記レーザビームと、を検出し、The first position sensor transmits the laser beam transmitted through the fifth and sixth half mirrors, transmits the fifth half mirror, reflects the surface of the sixth half mirror, and further And the laser beam reflected on the back surface of the half mirror of 5 and transmitted through the sixth half mirror,
前記第1のビーム位置変位処理部は、前記第1の位置センサで検出した異なる2つの前記ビーム位置の変位から、前記入射角度の変位を求めるようにした請求項1記載の厚さ測定装置。The thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the first beam position displacement processing unit obtains a displacement of the incident angle from displacements of two different beam positions detected by the first position sensor.
JP2011023364A 2011-02-04 2011-02-04 Thickness measuring device Expired - Fee Related JP5599335B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011023364A JP5599335B2 (en) 2011-02-04 2011-02-04 Thickness measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011023364A JP5599335B2 (en) 2011-02-04 2011-02-04 Thickness measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012163419A JP2012163419A (en) 2012-08-30
JP5599335B2 true JP5599335B2 (en) 2014-10-01

Family

ID=46842947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011023364A Expired - Fee Related JP5599335B2 (en) 2011-02-04 2011-02-04 Thickness measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5599335B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981593B (en) * 2018-07-26 2020-04-28 西安工业大学 Laser triangulation lens center thickness measuring device and measuring method thereof
CN115854888B (en) * 2023-03-01 2023-05-05 季华实验室 Ranging mechanism, ranging method and related equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3397296B2 (en) * 1998-04-30 2003-04-14 日本鋼管株式会社 Laser distance meter and optical axis adjustment method thereof
JP2002202108A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Hitachi Electronics Eng Co Ltd Plate thickness measuring device
JP3880909B2 (en) * 2002-09-19 2007-02-14 株式会社東芝 Thickness measuring device
JP2007003204A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Mitsutoyo Corp Thickness measurement machine
JP4945412B2 (en) * 2007-11-27 2012-06-06 株式会社東芝 Thickness measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012163419A (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108603750B (en) Terahertz measurement method and terahertz measurement device for determining thickness or distance of measurement object layer
US9062963B2 (en) Thickness measurement system and thickness measurement method
JP2000337858A (en) Method and apparatus for measurement of thickness or undulation of sheet
EP3819587B1 (en) Apparatus for detecting relative positioning information between rolls, and method for measuring roll alignment state by using same
JP2007263818A (en) Adjusting method for thickness measuring instrument, and device therefor
CN103727892A (en) Calibration apparatus, calibration method, and measurement apparatus
CN104949620A (en) Correction device and correction method for optical measuring apparatus
JP6412735B2 (en) Thickness measuring device using optical distance detector
US20190369136A1 (en) Measuring device and processing device
JP2012229955A (en) Thickness measurement apparatus and thickness measurement method
JP5030699B2 (en) Method and apparatus for adjusting thickness measuring apparatus
JP5599335B2 (en) Thickness measuring device
JP2016142672A (en) Thickness measuring apparatus using optical distance detectors
JP5198418B2 (en) Shape measuring device and shape measuring method
JP6221197B2 (en) Laser tracker
JP4131843B2 (en) Chatter mark detector
JP2016138761A (en) Three-dimensional measurement method by optical cutting method and three-dimensional measuring instrument
JP2010197143A (en) Measuring apparatus and measuring method for measuring axis tilt of shaft of motor for polygon mirror
JP2007263819A (en) Thickness measuring method
JP2009174974A (en) 3-d sensor
JP2018066573A (en) Gap sensor
WO2013050007A1 (en) Method and apparatus for measuring shape deviations of mechanical parts
KR101129880B1 (en) Optical apparatus for measuring flatness
JPH0781841B2 (en) Thickness measuring device
JP4483810B2 (en) Radiographic tubular material wall thickness measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131108

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140718

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140812

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees