JPH04116405A - 自動板厚測定装置 - Google Patents

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、搬送ラインにより搬送される被測定体の板厚
を光ビームの反射により非接触で自動７１１す定する自
動板厚測定装置に関する。

［従来の技術］ 搬送ラインにより搬送される被測定体の板厚を光変位計
により自動計測する自動板厚測定装置か従来から知られ
ている。

従来において用いられていた装置は、いわゆるＣ型フレ
ームを用いた１点計測の装置であり、被測定体としては
幅が一定のもの、すなわち固定幅の被測定体を測定する
のに主に用いられていた。

自動板厚測定を行う場合、定期的に校正を実施する必要
がある。これは、光変位計の経年変化等による誤差を補
正（電気的補正）し、また、機械的歪を補正（機械的補
正）して、信頼性を維持し、正確な板厚測定を期するも
のである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような校正においては、種々の問題点が
あり、その解決が望まれている。

具体的には、例えば電気的補正の際に光変位計を取り外
す必要かあり、また専用の治具を用いなければならない
という問題点がある。また、機械的補正の際に格別の測
定装置か必要とされるという問題点かある。さらに、両
者に共通して、搬送ラインを停止させねばならす経済的
損失が発生すること、作業が大掛かりとなり校正の専門
家が必要とされること、ひいては装置設備の大型化・高
価格化が生じてしまうこと等の問題点がある。

従来においても、このような問題点を解決するために幾
つかの提案がなされている。例えば、特開平］、　−２
２１６０５号公報や実開昭５９−４］７１１−号公報に
記載されているように、被ｄｌｌｌ定休とおおよそ同一
の高さの平面位置に基準被測定体を配置し、間欠的にこ
の基準被測定体の厚みを計測して基準点を補正する方法
や、」立下に対をなす光変位計のそれぞれから発せられ
る光ビームの通過域に所定厚の校正板を出し入れする方
法かある。

しかし、これらの方法はＣ型フＩノームを用いた１点計
測を前提としており、例えば多点計測により正確かつ緻
密な板厚測定を行おうとする場合には適用困難である。

これは、多点計測の場合には搬送ラインの全幅に渡って
校正を行うことか必要であり、前述の方法が一点におい
て校正を実施する方法であることによる。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とし
てなされたものであり、多点計測の場合に全幅に渡って
簡易に、すなイつち低価格な小型装置で校正を実施する
ことかできる自動板厚測定装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、被測定体
を搬送する搬送ラインの上方及び下方に対をなしかつ所
定の基準距離を隔てて配置され、光ビームを被測定体に
照射して反射光に基づき被測定体との距離を求める複数
対の光変位計と、光変位塀゛によって測定された距離に
基づき被測定体の板厚を演算する板厚演算手段と、搬送
ラインにより被測定体が搬送されていないことを検出す
る不在検出手段と、先端がＬ字状の屈曲を有し、被測定
体の板厚測定時には先端が変位計のＡＩ）足載外に配置
される所定板厚の校正板と、被測定体が搬送されていな
いことが検出されているときに、光変位計から発せられ
る光ビームを遮る所定位置に先端が位置するよう校正板
を回動さぜる回動手段と、校正板の先端か光ビームを遮
る位置にある期間に、光変位計および校正板を、搬送ラ
インの左右方向に一体に移動させる左右移動手段と、校
正時における光変位計の出力及び校正板の板厚に基づき
基準距離を求める基準距離演算手段と、を備えることを
特徴とする。

［作用］ 本発明の自動板厚測定装置においては、板厚の測定時に
は、複数対の光変位計及び板厚演算手段により被測定体
の板厚が測定される。すなわち、多点計測が実施される
。

また、校正時には、搬送ラインにより被測定体が搬送さ
れていないことが不在検出手段により検出され、回動手
段により校正板が回動される。

校正板は、先端がＬ字状の屈曲を有する所定板厚の板で
あり、この回動によって光変位計から発せられる光ビー
ムを遮る位置に先端位置が設定される。

さらに、左右移動手段の動作により、変位計および校正
板が、当該校正板の先端が回動し光ビームを遮る位置に
ある期間に、搬送ラインの左右方向に一体に移動する。

この状態で、光変位計の出力及び校正板の板厚に基づき
基準距離が求められる。

このようにして、本発明においては、光変位計の可動全
幅に渡って、簡易かつ正確に校正が実施されることにな
る。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明
する。

第１図には、本発明の一実施例に係る自動板厚測定装置
の実体構成が示されている。特に、第１図（ａ）におい
ては装置を上方から見た外観が、第１図（ｂ）において
は側面から見た外観が、それぞれ示されている。

この図においては、図中矢印で示される方向に被測定体
１０を搬送する搬送ライン１２が示されている。この図
における被測定体１０は、それぞれ板厚、幅等の異なる
鋼板であり、図には１０１．１０−２、］０−３の３個
が示されている。

この実施例において板厚測定の対象とする測定体１０は
、例えば板厚４〜６０ｍｍ、幅８００〜４０００ｍｍ、
長さ１５００〜１４０００ｍｍの規格のものであり、搬
送ライン１２の上の任意の位置に任意の姿勢で配置され
る。

また、搬送ライン１２を跨ぐように、上下一対の凹型架
台１４が設けられている。凹型架台１４の搬送ライン１
２上流側にはラインセンサ１６が、下流側には光変位計
１８が、それぞれ配設されている。

ラインセンサ１６は、１対となるよう上下双方の凹型架
台１４に移動自在に設けられており、被測定体１０の先
端の左右両端位置を検出する。検出される左右両端位置
は、光変位計１８の位置の初期設定に用いられる。

また、光変位計１８は３対が凹型架台１４に設けられて
いる。この光変位計１８は被測定体１０の板厚を測定す
る装置である。すなわち、光変位計１８は被測定体１０
に光ビームを照射し、その反射光を取り込む。さらに、
取り込んた反射光に基づき被測定体１０までの距離を求
め、後述の原理による板厚演算に供する。

第２図には、この実施例のより詳細な実体構成が正面図
として示されている。

この図においては、上下２個のリニアモータレール２０
か示されている。リニアモータレール２０は、６個の光
変位計１８をそれぞれ左右方向に駆動するりニアモータ
のレールである。

また、光変位計１８のうち上側の３個は、パルスステー
ジ２２に取り付けられている。すなわち、この３個の光
変位計１８はパルスステージ２２によって上下方向に駆
動される。

さらに、３対の光変位計１８のうち左右両側の２対には
、第１及び第２エツジセンサ２４及び２６か付設されて
いる。第１エツジセンサ２４は、ラインセンサ１６の出
力に応じて初期設定された光変位計１８の位置を、さら
に微調整するために用いられる。第２エツジセンサ２６
は、被測定体１０の側端を追従検出するために用いられ
る。

第３図には、この実施例における光変位計１８の校正に
係る装置構成が示されている。特に、第３図（ａ）には
一対の光変位計１８の正面が、第３図（ｂ）には側面が
、それぞれ示されている。

この図においては、通常の板厚測定時には破線のような
位置に、校正時には実線のような位置に、回動配置され
る校正板２８か示されている。校正板２８は、Ｌ字状の
屈曲を有しており、先端の板厚は検定を受けた所定の厚
みに設定されている。

校正板２８の回動は、ロータリソレノイド３０により行
われる。また、校正板２８は搬送ラインの左右方向に移
動自在に設けられている。

第４図には、この実施例の回路構成が示されている。

この図においては、一方で光変位計１８の出力に基づき
被測定体１０の板厚を求め、他方でラインセンサ１６並
びに第１及び第２エツジセンザ２４及び２６の出力に基
づきリニアモータ３２及びパルスステージ２２を制御す
る演算制御部３４が示されている。さらに、校正時に求
められる基準距離を校正テーブルとして格納するメモリ
３６が示されている。なお、光変位計１８、ラインセン
サ１６、第１エツジセンサ２４、第２エツジセンサ２６
、リニアモータ３２及びパルスステージ２２は実際は複
数であるが、この図においては図の簡単化のため省略さ
れている。

次に、この実施例の動作について説明する。

この実施例においては、まず、搬送ライン１２の上に被
測定体１０が載置される。載置された被測定体１０は、
搬送ライン１２によって搬送され、ラインセンサ１６下
に到達する。

すると、ラインセンサ１６により、この被測定体１０に
よる遮光位置か検出される。すなわち、ラインセンサ］
６は、被測定体１０により光線が遮られる部分を検出し
、これを被測定体１０の左右両端位置として演算制御部
３４に供給する。

演算制御部３４は、ラインセンサ１６の出力に基づきリ
ニアモータ３２を駆動制御して、光変位計］８の位置を
制御する。具体的には、左右両側各］対の光変位計１８
を遮光位置として検出される被測定体１０の左右両端位
置に移動させ、中央に配置されている］対の光変位計１
８を左右の光変位計１８の中間位置に維持する。これに
より、光変位計１８の位置が初期設定される。ラインセ
ンサ１６の位置検出精度は数１０ｍｍ程度であるため、
初期設定の精度は士数ｌＱｍｍ程度となる。

こののぢ、被測定体１０かさらに搬送され第１エツジセ
ンサ２４に達すると、この第１エツジセンザ２４により
光変位旧１８の位置が微調節される。第１−エッジセン
サ２４の精度は数ｍｍ、例えば±１．３ｍｍ程度であり
、この精度で微調節か行われる。すなわち、第１エツジ
センザ２４の出力に応じ、演算制御部３４がリニアモー
タ３２を制御する。

次に、第２エツジセンザ２６により被測定体］０の左右
両端が捕捉される。第２エツジセンザ２６は、遮光時に
オフ、他の時にオンの信号を出力する。このとき、第２
エツジセンサ２６の出力により演算制御部３４かりニア
モータ３２を制御する。すなわち、第２エツジセンザ２
６が光変位計１８に固定されているため、第２エツジセ
ンザ２６がオン／オフ境界にあるように制御することに
よって、第２エツジセンサ２６が被測定体１０の左右両
端を追従捕捉し続け、かつ左右両側の光変位計１８が被
測定体１０の左右両端から所定の距離の軌跡を例えば２
ｍｍピッチで検出走査することとなる。

この検出は、光変位計１８が無効信号を検出するまで、
すなわち被測定体１０の最終端に至るまで行われる。

１　］ 第５図には、光変位計１８の光ビーム軌跡か、第６図に
は、この軌跡のうち板厚演算に用いられる点（ｆｌｌｌ
ｌ定位置）が示されている。

この実施例においては、第５図において３本の矢印線で
示される軌跡に係る光変位計１８の出力を連続して収集
する。この収集の後、演算制御部３４か７１ｔｌｌ定位
置を決定し、板厚を演算する。

より具体的には、演算制御部３４は、被測定体１０の先
端がラインセンサ］６に達してから第１エツジセンザ２
４に達するまでの時間により被測定体１０の搬送速度を
求める。ラインセンサ］６と第１エツジセンサ２４の距
離は設計的に決定されるため、この搬送速度を用いて、
時刻を被測定体１０を基準とした位置座標に換算できる
。この換算結果に基づき、測定位置が決定される。

測定位置は、例えば被測定体］０の左右両端から１５ｍ
ｍの線、前後両端から１５ｍｍの線及び中心線の合計６
本の線から決定する。すなわぢ、これらの線の交点を測
定位置Ｐ工〜Ｐ、に設定す７゜ 次に、このように設定された測定位置Ｐ工〜Ｐ９につい
て、すてに収集されている光変位計１８出力に基づく板
厚演算か、演算制御部３４により行われる。

第７図には、この実施例における板厚測定の原理が示さ
れている。

この実施例においては、板厚測定時における光変位計１
８の距離と、対をなす光変位計１８の１１４力と、に基
づき被測定体］０の板厚か求められる。

まず、被測定体１０か無い状態での光変位計１８の対向
距離、すなわち基準距離り。が設計的に決定されている
ものとする。また、板厚りの被測定体１０の場合に光変
位計］８の間隔を拡げる間をＬ３とする。

すると、上側の光変位計１８によって測定される距離Ｌ
工及び下側の光変位計１８によって測定される距離Ｌ２
から、次の式により、板厚りが求められることになる。

Ｌ＝　（Ｌ　　＋Ｌ　　）−（Ｌ１＋Ｌ２）このように
、本実施例においては、測定位置Ｐ□〜Ｐ、に基づく板
厚りの多点計測が実行される。

次に、本発明の特徴に係る校正の動作について説明する
。

光変位計１８の間隔たる基準距離り。は、環境的要因、
経年変化等によって変化する。この変化による誤差発生
を防くためには、前述の校正板２８を用いた校正が必要
となる。

まず、板厚が既知の校正板２８をロータリソレノイド３
０により回動させ、対向する光変位計１８間の位置にお
く。この校正板２８の板厚をρ。、上側及び下側の光変
位計１８から校正板２８までの距離をそれぞれΩ　及び
Ω２とする。

この距離Ω　及びｇ２は、光変位計１８の出力として得
られる。一方、第３図に示されるように、基準距離Ｌｏ
について、次の式 ％式％ が成立する。従って、演算制御部３４が上式に基づく演
算を実行することにより、実際の基準距離Ｌｏが求めら
れることになる。

この実施例では、各光変位計１８と校正板２８を左右方
向に移動させることにより、基準距離ＬＯの演算が搬送
ライン１２の全幅について行われる。

すなわち、各光変位計１８をリニアモータ３２により駆
動できる範囲は、例えば第８図に示されるような関係を
有している。３対の光変位計１８の駆動範囲１００−１
．１００−２．１００−３は互いに重複しあい、搬送ラ
イン］２の全幅１１０がこれらの駆動範囲１００−１．
１００−２．１００−３によってカバーされる。

本実施例では、校正板２８による基準距離り。

の演算を、リニアモータ３２により光変位計１８を駆動
させつつ行う。すなわち、演算制御部３４はリニアモー
タ３２を制御して光変位計１８を左右に駆動させる。例
えば光変位計１８が所定量だけ移動するごとに、演算制
御部３４は光変位計１８の出力ρ　及びΩ　に基づき基
準距離り。を演算する。

このようにして求められた基準距離Ｌｏは、第９図に示
されるように光変位計１８の位置座標と対応付けられ、
校正テーブルとしてメモリ３６に格納される。

この、校正テーブルは、各光変位計１８の対何に作成さ
れる。校正テーブルは、被測定体１０の板厚を測定する
際に参照される。

すなわち、演算制御部３４は、板厚りの演算の際に用い
る基準距離Ｌｏを、メモリ３６上に展開されている校正
テーブルを参照して得る。この結果、板厚りは、搬送ラ
イン１２幅方向の位置に適合しかつ最近に測定された基
準距離Ｌｏに基づき求められることになる。

このように、本実施例によれば、校正板２８により、簡
易な手段で電気的補正及び機械的補正を一括して実施す
ることができ、正確性及び信頼性を確保できる。加えて
、校正テーブルを作成し参照することにより、光変位計
１８のバラツキや位置毎の基準距離変化を相殺して、よ
り正確かつ高信頼の板厚測定を行うことが可能になる。

［発明の効果コ ロ 以上説明したように、本発明によれば、多点計測の装置
において、校正板を回動させて電気的補正及び機械的補
正を含む校正を実施し、さらに左右方向に光変位計及び
校正板を一体移動しつつこの校正を実施するようにした
ため、光変位計の可動全幅に渡って正確で信頼性の高い
板厚測定を行うことが可能になる。また、このために必
要とされる装置構成は簡易であり、自動的に行われるた
め専門家等も必要無く、校正を安価に実施可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る自動板厚測定装置の
実体構成を示す概略外観図であり、第１図（ａ）は上面
図、第１図（ｂ）は側面図、第２図は、この実施例のよ
り詳細な実体構成を示す正面図、 第３図は、この実施例の校正手段の構成を示す概略図で
あり、第３図（ａ）は正面図、第３図（ｂ）は側面図、 第４図は、この実施例の回路構成を示すプロッり図、 第５図は、光変位計から発せられる光ビームの軌跡をし
めす図、 第６図は、板厚測定位置を示す図、 第７図は、板厚６（す定原理を示す図、第８図は、各光
変位計の移動範囲の関係を示す図、 第９図は、校正テーブルを示す図である。 １０　　・ ］　６ 被測定体 搬送ライン ラインセンサ 光変位計 校正板 ロータリソレノイド リニアモータ 演算制御部 メモリ １つ 正 面 （ａ） 校正手段 第３ 図 側 面 （ｂ） 移動範囲の関係 第８ 図 校正テーブル 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定体を搬送する搬送ラインの上方及び下方に対をな
   しかつ所定の基準距離を隔てて配置され、光ビームを被
   測定体に照射して反射光に基づき被測定体との距離を求
   める複数対の光変位計と、光変位計によって測定された
   距離に基づき被測定体の板厚を演算する板厚演算手段と
   、 搬送ラインにより被測定体が搬送されていないことを検
   出する不在検出手段と、 先端がＬ字状の屈曲を有し、被測定体の板厚測定時には
   先端が変位計の測定域外に配置される所定板厚の校正板
   と、 被測定体が搬送されていないことが検出されているとき
   に、光変位計から発せられる光ビームを遮る所定位置に
   先端が位置するよう校正板を回動させる回動手段と、 校正板の先端が光ビームを遮る位置にある期間に、光変
   位計および校正板を、搬送ラインの左右方向に一体に移
   動させる左右移動手段と、 校正時における光変位計の出力及び校正板の板厚に基づ
   き基準距離を求める基準距離演算手段と、を備えること
   を特徴とする自動板厚測定装置。