JPH01221605A

JPH01221605A - 厚み測定装置

Info

Publication number: JPH01221605A
Application number: JP4826588A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Suzuki; かおる鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、非接触式の厚み測定装置に関し、特に温度変
化による測定誤差を極力抑制することのできる厚み測定
装置に関する。

（従来の技術）従来のこの種の装置として、例えば工業技術社発行「実
施にみるプロセスセンサの使い方」　（第２８０頁）記
載のレーザ方式変位・厚さ計を例に挙げて第４図〜第５
　（ａ）　、　（ｂ）図に基づいて説明する。第４図に
よれば該レーザ方式変位・厚さ計は、互いに対向配置さ
れた光センサ（１）　、　（２）　　と、各光センサ（
１）　、　（２）を配線（３）　、　（４）を介して接
続されたデイスプレィ・ユニット（５）　、　（６）と
、各デイスプレィ・ユニット（５）　、　（６）に配線
（７）　、　（８）を介して接続された両面演算機（９
）とを備えて構成されている。

然して、光センサ（１）　、　（２）間に厚さの測定対
象である被測定体（ｌＯ）が第４図に示したように位置
すると、光センサ（１）　、　（２）からそれぞれレー
ザ光（１１）　、　（１２）が照射されると反射光が光
センナ（１）　、　（２）によって検出される。この際
、予め第５図（ａ）に示したように厚みが既知である基
準被測定体（１３）を配置し、まず基準被測定体（１３
）における反射光のビーム・スポットを光センサ（１）
　、　（２）によって検出しておき、そのビーム・スポ
ットを基準点としたオフセット値を決定しておく。次い
で被測定体（１０）を同図（ｂ）に示したように光セン
サ（１）　、　（２）間を移動させて上述したと同様に
レーザ光（ｚｔ）　、　（１２）を光センサ（１）　、
　（２）から照射し、その反射光を検出し、この検出点
と上記基準点との変位量から被測定体（１０）の厚みを
測定する。より具体的に説明すると、光センサ（１）　
、　（２）からレーザ光（１１）　、　（１２）を照射
し、その反射光をセンサ（１）　、　（２）が検出する
と、この検出点は上記基準点から移動する。この移動量
を電気信号に変換しマイクロプロセッサが移動量を演算
処理して、基準被測定体（１３）の反射点の被測定体（
１０）からの変位量として求め、変位量を測定する。測
定された変位量は、各センサ（１）　、　（２）に接続
されたデイスプレィ・ユニット（５）　、　（６）にそ
れぞれ数値表示される。然して、得られた各変位量は、
デイスプレィ・ユニット（５）　、　（６）に接続され
た両面演算機（９）に入力されて、下記演算式に基づい
て演算処理されて被測定体（ｌＯ）の厚みを演算し、被
測定体（１０）の厚みの測定を終了する。

Ｄ＝ｄ＋ｊ２ｏａ＋Ｊｌｏｂ上記演算式において、Ｄは被測定体（ｌＯ）の厚み、ｄ
は基準被測定体（１３）の厚み、Ｊ！ｏａはセンサ（１
）によって検出された変位量、ｆＬｏｂはセンサ（２）
によって検出された変位量を表している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが測定環“境によフてセンサ（１）　、　（２）
を支持する構造体が温度変化によって膨張あるいは収縮
するとセンサ（１）　、　（２）間の距離が変動し、こ
のことが厚み測定時における変位量の測定誤差につなが
り、延いては被測定体（１０）の厚み誤差となってあら
れれるという課題が知見された。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、測
定環境の温度変化に影響されることなく高精度に厚みを
測定することのできる厚み測定装置を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の厚み測定装置は、被測定体と略同一高さの水平
面上に基準被測定体を配置し、間欠的に基準被測定体の
厚みを測定して基準点を逐次補正するようにしたもので
ある。

（作用）本発明によれば、間欠的に基準被測定体の厚みを測定し
て基準点を逐次補正することがらセンサ間の距離が変化
しても、その変化量は間欠的に補正される。

〔実施例〕

以下第１図（ａ）、（ｂ）　〜第３図（ａ）　、　（ｂ
）に基づいて従来と同−又は相当部分には同一符号を付
して本発明を説明する。第１図（ａ）　、　（ｂ）は共
に本発明の厚み測定装置の一実施例を示す斜視図である
。

同図によれば、センサ（１）　、　（２）はそれぞれ側
面コ字状に形成された支持機構（１４）の先端部に対向
させて配設されている。支持機構（１４）は支持体（１
５）、移動機構（１６）を介して基台（１７）に配設さ
れ、支持機構（１４）は基台（１７）を長手方向に往復
動自在に構成されている。また、基台（１７）にはセン
サ（１）　、　（２）に配線（３）　、　（４）を介し
て接続された演算機（１８）が隣接されている。また、
センサ（１）。

（２）の略中間に位置させてそれぞれ帯状の基準被測定
体（１３）と被測定体（１０）とを長手方向に配置し、
かつそれぞれ基台（１７）に平行に配置されている。

然して、まず第１図（ａ）に示すようにセンサ（１）　
、　（２）によって基準被測定体（１３）にレーザ光を
照射してその反射光を検出してオフセット値を決定する
。次いで移動機構（１６）を介して支持機構（１４）を
同図において右行させてセンサ（１）　、　（２）を被
測定体（１０）に位置させて、基準被測定体（１３）に
おけると同様にセンサ（１）　、　（２）からレーザ光
を照射してそれぞれの反射光によるビーム・スポットを
検出し、従来と同様に被測定体（ｌＯ）の厚みを測定す
る。

測定の際、環境の温度変化によって支持機構（１４）の
熱的変化によってセンサ（１）　、　（２）間の距離が
変動する場合には、移動機構（１６）を介して間欠的に
左行させて基準被測定体（１３）における反射光のビー
ム・スポットを検出してその厚みを測定し、測定値が変
動しておれば補正データを更新し、温度変化による誤差
を消去する。

消去に伴なう演算処理は以下のように行う。基準被測定
体（１３）の厚みを００、そのときの厚さ未知の被測定
体（１０）の厚みをＤｌ、温度変化後の基準被測定体（
１３）の厚みをＯｏ′、そのときの被測定体（１０）の
厚みをＤ　、　ｌ　とすると、温度変化による支持機構
（１６）の膨張、収縮による歪による測定誤差Δｄは次
式によフて算出される。

Δｄ　”　Ｄｏ’　−り。

ここで測定対象である厚さ未知の被測定体の厚さＤＩは
次式によって算出される。

Ｄ＋＝Ｄ＋’　−（Ｄｏ’　−Ｄｏ）然して、上記補正演算は第２図に示したフローチャート
のようにして行われる。

本実施例の厚み測定装置を始動させると、まずセンナ（
１）　、　（２）間にある測定対象が基準厚み試料とし
ての基準被測定体（１３）であるか否かを判断し、基準
被測定体（１３）であると判断するとセンサ（１）　、
　（２）から照射されたレーザ光に基づき上述した過程
を経て時刻ｔにおける厚みを測定し、前回測定時の厚み
と今回測定時の厚みとから補正値を算出する。補正値を
求めると、次に支持機構（１４）が被測定体（１０）に
穆り、時刻ｔにおける被測定体（ｌＯ）の厚みを演算し
て求め、時刻ｔにおける補正値、つまりこの時刻におけ
る支持機構（１４）の歪みによる誤差を消去し、測定を
終了する。

一方、センサ（１）　、　（２）間に被測定体（ｌＯ）
があると判断すると、既にある補正値を更新することな
く、従来の補正値を加味して被測定体（１０）の厚みを
演算し測定を終了する。

第３図は本発明の他の実施例を示したもので、本実施例
の厚み測定装置の特徴は、基準被測定体（１３）の厚み
を間欠的に測定する場合における、移動機構（１６）が
９０°回動する点にあり、上記実施例の厚み測定装置に
おける直線運動とは相違する。上記実施例では支持機構
（１４）が直線運動するため支持機構（１４）の長さの
略２倍の基台（１７）の空間を要するが、本実施例では
９０°回動するのみで、基台（１７）の占める空間を節
約できる。本実施例では支持機構（１４）が基台（１７
）の幅方向に回動してその回動空間を要するが、被測定
体（１０）の取扱い空間を既に確保しであるため（第３
図（ｂ）参照）、回動空間はこの取扱い空間に吸収され
、余分な空間を準備しなくても済ませることができる。

尚、上記各実施例における演算機（１８）には、オフセ
ット値を算出する演算部及び厚みを算出する演算部が格
納されていることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、測定環境の温度変化に影響される
ことなく高精度に被測定体の厚みを測定することのでき
る厚み測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の厚み測定装置の一
実施例を示す斜視図で、同図（ａ）は基準被測定体を測
定する状態を示す図、同図（ｂ）は被測定体を測定する
状態を示す図、第２図は本実施例の厚み測定装置による
厚み補正の演算過程を示すフローチャート、第３図（ａ
）　、　（ｂ）は本発明の他の実施例を示す図で、同図
（ａ）は被測定体を測定する状態を示す斜視図、同図（
ｂ）は基準被測定体を測定する状態を示す平面図、第４
図は従来装置を示す概略構成図、第５図（ａ）　、　（
ｂ）はそれぞれ厚み測定の原理を示す説明図である。図において、（１）　、　（２）は光センサ、（５）　、　（６）はデイスプレィ・ユニット（第１演
算部）、（９）は両面演算機（第２演算部）、（ｌＯ）は被測定体、（１１）　、　（１２）はレーザ光、（１３）は基準被
測定体、（１８）は演算機（第１演算部、第２演算部）
である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　移動する被測定体にレーザ光を照射し、その反射光を
検出するように相互に対向配置された光センサ部と、各
光センサ部の検出した反射光の検出点と基準被測定体の
基準点との変位量を演算するように各光センサ部に接続
された第１演算部と、各第１演算部の演算した変位量を
上記基準被測定体の厚みにそれぞれ加算して上記被測定
体の厚みを測定する第２演算部とを備えた厚み測定装置
において、上記被測定体と略同一高さの平面位置に基準
被測定体を配置し、間欠的に該基準被測定体の厚みを測
定して上記基準点を補正するようにしたことを特徴とす
る厚み測定装置。