JPH06201358A - 非接触オンライン測定方法及び装置 - Google Patents
非接触オンライン測定方法及び装置Info
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- JPH06201358A JPH06201358A JP4140911A JP14091192A JPH06201358A JP H06201358 A JPH06201358 A JP H06201358A JP 4140911 A JP4140911 A JP 4140911A JP 14091192 A JP14091192 A JP 14091192A JP H06201358 A JPH06201358 A JP H06201358A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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-
- G—PHYSICS
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- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
-
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 材料表面上に向かう放射の反射の性質の基礎
に基づいて、簡単な方法で酸化物の重量に支配される表
面状態または表面層の層の厚さまたは材料の厚さの表面
状態を測定することを可能にする。 【構成】 赤外線放射器２により、材料表面上の測定領
域４を傾斜角を有する入射光線で熱的に照射し、反射す
る熱放射の温度を赤外線サーモメータ３によって測定す
る。材料の表面状態による反射する放射測定温度の変化
は比較装置７内に記憶される。この比較装置７は所望の
表面状態のための設定値が供給される。表面のパラメー
タの大きさを測定するために、初めに、その表面状態に
関して材料状態の知られていない赤外線温度を測定し、
記憶されている温度変化と比較する。このようにして得
られた値及び供給された設定値から差動信号を生成し、
それを材料の処理装置の制御部９に比較装置７の出力端
子８を介して供給する。
に基づいて、簡単な方法で酸化物の重量に支配される表
面状態または表面層の層の厚さまたは材料の厚さの表面
状態を測定することを可能にする。 【構成】 赤外線放射器２により、材料表面上の測定領
域４を傾斜角を有する入射光線で熱的に照射し、反射す
る熱放射の温度を赤外線サーモメータ３によって測定す
る。材料の表面状態による反射する放射測定温度の変化
は比較装置７内に記憶される。この比較装置７は所望の
表面状態のための設定値が供給される。表面のパラメー
タの大きさを測定するために、初めに、その表面状態に
関して材料状態の知られていない赤外線温度を測定し、
記憶されている温度変化と比較する。このようにして得
られた値及び供給された設定値から差動信号を生成し、
それを材料の処理装置の制御部９に比較装置７の出力端
子８を介して供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレート（ｐｌａｔ
ｅ）またはストリップ（ｓｔｒｉｐ）形状の材料層また
は材料の表面構造または厚さの非接触のオンライン測定
方法並びに測定装置に関する。
ｅ）またはストリップ（ｓｔｒｉｐ）形状の材料層また
は材料の表面構造または厚さの非接触のオンライン測定
方法並びに測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】テクスチャ（Ｔｅｘｔｕｒｅ）パラメー
タは金属表面の基本的な性質の特徴を表す。最もよく知
られているものは表面粗さの表示であり、実際に測定さ
れた粗さ輪郭部分の広範なデータは、例えばピークトゥ
ーバレー（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｖａｌｌｅｙ）の高さＲａ
及び平均ピークトゥーバレー高さＲｚのようなわずかな
特性変数まで減少される。
タは金属表面の基本的な性質の特徴を表す。最もよく知
られているものは表面粗さの表示であり、実際に測定さ
れた粗さ輪郭部分の広範なデータは、例えばピークトゥ
ーバレー（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｖａｌｌｅｙ）の高さＲａ
及び平均ピークトゥーバレー高さＲｚのようなわずかな
特性変数まで減少される。
【０００３】粗さ測定において、一般的には、表面全体
を断続的に走査し、測定する必要はない。十分に大きな
数の測定によって適切な統計学的な調査結果が可能であ
れば、十分である。速く移動する材料の場合、オンライ
ン測定によって粗さを検出するときかなりの困難が伴
う。従来のスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）法は２０ｍ／分
より大きな速度における測定で満足のゆく結果を得るこ
とができる方法ではない。したがって、このようなオン
ライン測定は、長い間光学的な原理によって実施されて
いる。
を断続的に走査し、測定する必要はない。十分に大きな
数の測定によって適切な統計学的な調査結果が可能であ
れば、十分である。速く移動する材料の場合、オンライ
ン測定によって粗さを検出するときかなりの困難が伴
う。従来のスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）法は２０ｍ／分
より大きな速度における測定で満足のゆく結果を得るこ
とができる方法ではない。したがって、このようなオン
ライン測定は、長い間光学的な原理によって実施されて
いる。
【０００４】例えば、連続的な工程制御用のオンライン
測定機器として、金属処理産業の分野において使用され
る粗さ測定器具は、ＭｅｓｓｒｓのＳｉｃｋ Ｇｍｂｈ
Ｏｐｔｉｋ−Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ、Ｍｕｎｉｃｈ
“ＳＯＲＭ Ｓｉｃｋ ｏｐｔｉｓｃｈｅｓ Ｒａｕｈ
ｅｉｔｓｍｅβｓｙｓｔｅｍ”（ＳＯＲＭ Ｓｉｃｈ光
学的な粗さ測定装置）に開示されている。半導体レーザ
の助けによって、測定機器は材料表面上に細いレーザ測
定ビームを発生する。その光スポットの直径は約１０μ
ｍである。表面構造は入射した光線を表面の小面の側面
角度によって、ある空間的な方向に反射させる。反射の
主な方向はレーザダイオードレシーバアレイによって検
出され角度依存アナログ信号に変換される。このアナロ
グ信号はディジタル化され表面のレベルプロフィール
（ｌｅｖｅｌ ｐｒｏｆｉｌｅ）が側面角度データと前
もっての情報とを基礎として計算される。その結果、機
械的な測定とほぼ比較し得るプロフィール（ｐｒｏｆｉ
ｌｅ）特性が生のデータとして得られる。続いてこれら
の生のデータは、通常の方法で求められ、Ｒａ，Ｒｚの
ような標準化された粗さ変数が決定され出力される。こ
の測定の場合に、表面から戻るように拡散された強度分
布はレーザ光スポットの周りに環状に配置され配分され
たフォトレシーバ上の多数のレンズを通って拡散ビーム
の形態になる。このフォトレシーバアレイはＰＳＤセン
サ（位置感応検出器）の形態で接続されている。拡散ビ
ームが集中する方向は各測定点で直接測定される。その
結果、各表面の小面の勾配は各表面測定点で光学的に測
定される。測定ヘッドの下で測定面が移動するときに、
その表面プロフィールがバックインテグレーション（ｂ
ａｃｋ−ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）によって計算され
る。粗さ測定領域がＲａが０．０５から２．５μｍの場
合に、材料速度は０．３から３０ｍ／秒の範囲にある。
この測定機器は光学測定ヘッドが、半導体レーザ、レシ
ーバアレイに加えて、光学測定ヘッドを修正するための
自動焦点装置及び信号処理装置を含むから非常に複雑で
ある。さらに２つのフロッピーディスク装置を有する評
価コンピュータ、複数の光学測定ヘッドと中央処理ユニ
ットとのインターフェイスが必要である。
測定機器として、金属処理産業の分野において使用され
る粗さ測定器具は、ＭｅｓｓｒｓのＳｉｃｋ Ｇｍｂｈ
Ｏｐｔｉｋ−Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ、Ｍｕｎｉｃｈ
“ＳＯＲＭ Ｓｉｃｋ ｏｐｔｉｓｃｈｅｓ Ｒａｕｈ
ｅｉｔｓｍｅβｓｙｓｔｅｍ”（ＳＯＲＭ Ｓｉｃｈ光
学的な粗さ測定装置）に開示されている。半導体レーザ
の助けによって、測定機器は材料表面上に細いレーザ測
定ビームを発生する。その光スポットの直径は約１０μ
ｍである。表面構造は入射した光線を表面の小面の側面
角度によって、ある空間的な方向に反射させる。反射の
主な方向はレーザダイオードレシーバアレイによって検
出され角度依存アナログ信号に変換される。このアナロ
グ信号はディジタル化され表面のレベルプロフィール
（ｌｅｖｅｌ ｐｒｏｆｉｌｅ）が側面角度データと前
もっての情報とを基礎として計算される。その結果、機
械的な測定とほぼ比較し得るプロフィール（ｐｒｏｆｉ
ｌｅ）特性が生のデータとして得られる。続いてこれら
の生のデータは、通常の方法で求められ、Ｒａ，Ｒｚの
ような標準化された粗さ変数が決定され出力される。こ
の測定の場合に、表面から戻るように拡散された強度分
布はレーザ光スポットの周りに環状に配置され配分され
たフォトレシーバ上の多数のレンズを通って拡散ビーム
の形態になる。このフォトレシーバアレイはＰＳＤセン
サ（位置感応検出器）の形態で接続されている。拡散ビ
ームが集中する方向は各測定点で直接測定される。その
結果、各表面の小面の勾配は各表面測定点で光学的に測
定される。測定ヘッドの下で測定面が移動するときに、
その表面プロフィールがバックインテグレーション（ｂ
ａｃｋ−ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）によって計算され
る。粗さ測定領域がＲａが０．０５から２．５μｍの場
合に、材料速度は０．３から３０ｍ／秒の範囲にある。
この測定機器は光学測定ヘッドが、半導体レーザ、レシ
ーバアレイに加えて、光学測定ヘッドを修正するための
自動焦点装置及び信号処理装置を含むから非常に複雑で
ある。さらに２つのフロッピーディスク装置を有する評
価コンピュータ、複数の光学測定ヘッドと中央処理ユニ
ットとのインターフェイスが必要である。
【０００５】０．０２μｍから６００μｍの間の表面構
造を迅速に接触することなく検出することができる表面
測定装置ＲＭ６００が、Ｍｅｓｓｙｓ．Ｒｏｄｅｎｓｔ
ｏｃ，Ｍｕｎｉｃｈ．の会社の刊行物“Ｐｒｏｆｉｌｍ
ｅβｐｌａｔｚ ＲＭ ６００ ２−Ｄ（プロフィール
測定ステーションＲＭ６００２−Ｄ）”に開示されてい
る。この測定装置は基本的に３つの構成要素、すなわち
光学距離センサ、直線またはＸ／Ｙ前進ユニット及びカ
ラースクリーン、プリンタ及びソフトウエアパッケージ
を有する制御コンピュータを有する。装置の重要な構成
要素は光学センサであり、光学センサは直径が１または
２μｍのレーザ焦点によって最小で０．００２μｍ及び
最大で６００μｍの間の距離の変化を記録する。測定に
おいて、測定する対象物をセンサを通して一様に移動さ
せる。したがってレベルプロフィールを形成する測定値
は、図形として制御コンピュータによって出力され、測
定され得る。適切なフィルタリングによって、粗さ、起
伏等のような個々の表面パラメータに関する決定が可能
である。
造を迅速に接触することなく検出することができる表面
測定装置ＲＭ６００が、Ｍｅｓｓｙｓ．Ｒｏｄｅｎｓｔ
ｏｃ，Ｍｕｎｉｃｈ．の会社の刊行物“Ｐｒｏｆｉｌｍ
ｅβｐｌａｔｚ ＲＭ ６００ ２−Ｄ（プロフィール
測定ステーションＲＭ６００２−Ｄ）”に開示されてい
る。この測定装置は基本的に３つの構成要素、すなわち
光学距離センサ、直線またはＸ／Ｙ前進ユニット及びカ
ラースクリーン、プリンタ及びソフトウエアパッケージ
を有する制御コンピュータを有する。装置の重要な構成
要素は光学センサであり、光学センサは直径が１または
２μｍのレーザ焦点によって最小で０．００２μｍ及び
最大で６００μｍの間の距離の変化を記録する。測定に
おいて、測定する対象物をセンサを通して一様に移動さ
せる。したがってレベルプロフィールを形成する測定値
は、図形として制御コンピュータによって出力され、測
定され得る。適切なフィルタリングによって、粗さ、起
伏等のような個々の表面パラメータに関する決定が可能
である。
【０００６】光学距離センサは赤外線レーザで作動し、
そのビームの焦点は測定する対象物の表面上に合わされ
ている。センサのタイプによって、直径が１または２μ
ｍの光スポットが測定表面上に作られ、焦点検出器上の
センサに結像する。測定表面からの距離が変化するなら
ば、検出器は自動焦点修正手段のための制御信号を供給
する。プランジャコイル装置が、レーザビームの焦点が
測定物の表面上に正確に合うまで対象物を移動させる。
そのビームの焦点は測定する対象物の表面上に合わされ
ている。センサのタイプによって、直径が１または２μ
ｍの光スポットが測定表面上に作られ、焦点検出器上の
センサに結像する。測定表面からの距離が変化するなら
ば、検出器は自動焦点修正手段のための制御信号を供給
する。プランジャコイル装置が、レーザビームの焦点が
測定物の表面上に正確に合うまで対象物を移動させる。
【０００７】焦点距離は一定であるから、対象物の運動
は測定表面のレベルの変化に正確に対応する。対象物の
各位置は誘導センサによって検出され、測定表面の反射
特性から独立している測定信号を供給する。この表面測
定装置は速く走行する材料の測定には適当でない。
は測定表面のレベルの変化に正確に対応する。対象物の
各位置は誘導センサによって検出され、測定表面の反射
特性から独立している測定信号を供給する。この表面測
定装置は速く走行する材料の測定には適当でない。
【０００８】材料の表面構造は別として、それらの表面
状態はこのような材料の処理を制御するために使用する
ことができる特徴である。表面粗さは特に、紫外または
赤外の範囲の入射放射用の表面の反射率または拡散反射
値を決定する。例えば、アルミニウムストリップまたは
アルミニウムプレートの表面の酸化アルミニウム層の厚
さは材料の表面上に入射する赤外線放射の反射のための
決定パラメータである。 またこれは例えばプリンティ
ングプレートの製造中にアルミニウムストリップまたは
プレートをコートする感光性基板の層のような異なる成
分の層に同じような方法で適用される。表面上のこのよ
うな材料の被覆の厚さが増加すると、表面は反射性を失
い、反射する赤外線または熱放射は減少する。
状態はこのような材料の処理を制御するために使用する
ことができる特徴である。表面粗さは特に、紫外または
赤外の範囲の入射放射用の表面の反射率または拡散反射
値を決定する。例えば、アルミニウムストリップまたは
アルミニウムプレートの表面の酸化アルミニウム層の厚
さは材料の表面上に入射する赤外線放射の反射のための
決定パラメータである。 またこれは例えばプリンティ
ングプレートの製造中にアルミニウムストリップまたは
プレートをコートする感光性基板の層のような異なる成
分の層に同じような方法で適用される。表面上のこのよ
うな材料の被覆の厚さが増加すると、表面は反射性を失
い、反射する赤外線または熱放射は減少する。
【０００９】例えば、プラスチックフィルムのような透
明材料が関連する場合に、これらの材料の厚さが増加す
ると、表面上のそれらの反射性は減少する。本発明は、
材料表面上に向かう放射の反射の性質の基礎に基づい
て、簡単な方法で酸化物の重量に支配される表面状態ま
たは表面層の層の厚さまたは材料の厚さを測定すること
を可能にすることを目的とする。
明材料が関連する場合に、これらの材料の厚さが増加す
ると、表面上のそれらの反射性は減少する。本発明は、
材料表面上に向かう放射の反射の性質の基礎に基づい
て、簡単な方法で酸化物の重量に支配される表面状態ま
たは表面層の層の厚さまたは材料の厚さを測定すること
を可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的は、測定点にお
ける材料を測定領域にわたって一定の温度に保持し、そ
の領域を斜めに入射する赤外線放射に当て、材料表面上
の測定領域から反射する放射温度を測定することによっ
て達成される。
ける材料を測定領域にわたって一定の温度に保持し、そ
の領域を斜めに入射する赤外線放射に当て、材料表面上
の測定領域から反射する放射温度を測定することによっ
て達成される。
【００１１】その方法の改良において、赤外線放射器の
一定の温度によって、材料の異なる表面構造において、
表面から反射した放射の温度を測定し、反射した放射の
温度の変化を材料の表面構造によって実験的に決定す
る。
一定の温度によって、材料の異なる表面構造において、
表面から反射した放射の温度を測定し、反射した放射の
温度の変化を材料の表面構造によって実験的に決定す
る。
【００１２】方法の改良において、反射した放射測定温
度と温度の設定値とを比較し、その比較から材料表面の
加工段階を制御するための信号が得られる。測定点にお
ける材料は好ましくは３７３から３９３°Ｋの範囲の一
定の温度で赤外線放射器によって照射される。
度と温度の設定値とを比較し、その比較から材料表面の
加工段階を制御するための信号が得られる。測定点にお
ける材料は好ましくは３７３から３９３°Ｋの範囲の一
定の温度で赤外線放射器によって照射される。
【００１３】本発明による方法の他の改良は特許請求の
範囲５から１０から得られる。
範囲５から１０から得られる。
【００１４】プレートまたはストリップ形状の材料の層
または材料の厚さまたは表面構造を非接触でオンライン
測定する測定装置は、赤外線放射器と赤外線サーモメー
タとを有し、赤外線放射器の光線の通路は輪郭を有する
測定領域内の材料表面上に斜めに向けられているという
事実によって識別される。測定装置は便宜上材料が上を
通過するスチールロール上に配置され、スチールロール
は加熱される。
または材料の厚さまたは表面構造を非接触でオンライン
測定する測定装置は、赤外線放射器と赤外線サーモメー
タとを有し、赤外線放射器の光線の通路は輪郭を有する
測定領域内の材料表面上に斜めに向けられているという
事実によって識別される。測定装置は便宜上材料が上を
通過するスチールロール上に配置され、スチールロール
は加熱される。
【００１５】さらに測定装置は層の厚さ、酸化物重量の
ような表面構造、または材料厚さによって材料表面から
反射される放射温度の変化を記憶する比較装置を有す
る。差動信号から制御信号を得るために温度の設定値を
比較装置に送り、各測定温度値と比較する。比較装置の
出力端子は材料用の荒加工装置に接続されている。
ような表面構造、または材料厚さによって材料表面から
反射される放射温度の変化を記憶する比較装置を有す
る。差動信号から制御信号を得るために温度の設定値を
比較装置に送り、各測定温度値と比較する。比較装置の
出力端子は材料用の荒加工装置に接続されている。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照してさ
らに詳しく説明する。板状または帯状（ｓｔｒｉｐ）の
形状の材料５の層の厚さまたは表面構造を非接触でオン
ライン測定する測定装置１は、赤外線放射器２と赤外線
サーモメータ３とを有する。赤外線放射器２の光線１０
の通路は輪郭が描かれた測定領域４内の材料表面上に斜
めに向けられている。この測定領域４は材料５が通過す
るスチールロール６上に配置されている。スチールロー
ルは加熱され、３７３°Ｋに等しいかまたはそれ以上の
温度に保持される。３７３から３９３°Ｋの温度範囲が
好ましい。
らに詳しく説明する。板状または帯状（ｓｔｒｉｐ）の
形状の材料５の層の厚さまたは表面構造を非接触でオン
ライン測定する測定装置１は、赤外線放射器２と赤外線
サーモメータ３とを有する。赤外線放射器２の光線１０
の通路は輪郭が描かれた測定領域４内の材料表面上に斜
めに向けられている。この測定領域４は材料５が通過す
るスチールロール６上に配置されている。スチールロー
ルは加熱され、３７３°Ｋに等しいかまたはそれ以上の
温度に保持される。３７３から３９３°Ｋの温度範囲が
好ましい。
【００１７】赤外線サーモメータ３は比較装置７に電気
的に接続されており、比較装置７には層の厚さ、酸化物
重量のような表面構造、または材料の厚さに依存する材
料表面から反射した放射温度の変化が記憶される。この
比較装置７の出力端子８は材料５の加工装置の制御部９
に接続されている。図示しない、この加工装置は、例え
ば、アルミニウムストリップを通過させる酸化槽であ
る。比較装置７の出力信号で酸化槽内の酸の濃度を調整
することによって、アルミニウムストリップ表面上に拡
がる酸化層の酸化物重量をかなりの程度まで一定に保持
することができる。 比較装置７に送られた測定温度値
が温度の設定値と比較され一致した場合には、出力端子
８から出力信号は得られない。設定値と瞬間の測定値と
が異なる場合だけ比較装置７から出力信号が得られ、そ
の信号は材料の加工装置を制御するために使用される。
的に接続されており、比較装置７には層の厚さ、酸化物
重量のような表面構造、または材料の厚さに依存する材
料表面から反射した放射温度の変化が記憶される。この
比較装置７の出力端子８は材料５の加工装置の制御部９
に接続されている。図示しない、この加工装置は、例え
ば、アルミニウムストリップを通過させる酸化槽であ
る。比較装置７の出力信号で酸化槽内の酸の濃度を調整
することによって、アルミニウムストリップ表面上に拡
がる酸化層の酸化物重量をかなりの程度まで一定に保持
することができる。 比較装置７に送られた測定温度値
が温度の設定値と比較され一致した場合には、出力端子
８から出力信号は得られない。設定値と瞬間の測定値と
が異なる場合だけ比較装置７から出力信号が得られ、そ
の信号は材料の加工装置を制御するために使用される。
【００１８】変化する電流またはアルミニウムストリッ
プが通過する酸化槽の異なる濃度、異なる速度または材
料における差異によって材料表面例えばアルミニウム表
面に異なる粗さが生じるならば拡散反射率が変化する。
この変化は赤外線サーモメータ３によって温度変化とし
て検出され、加工装置を制御するために使用する。この
測定方法のために欠ことのできないことは、表面上に拡
がる酸化物層５ｂの酸化物重量、また表面上に付加され
た感光性層５ｂの厚さまたは表面の粗さに関する異なる
表面状態を示す特別な材料５において、表面構造または
表面状態の関数としての温度変化を前以て実験的に測定
することである。この温度変化は表面が異なる粗さ特性
または異なる状態を有する場合の材料表面の拡散反射率
の変化と同じことを意味する。
プが通過する酸化槽の異なる濃度、異なる速度または材
料における差異によって材料表面例えばアルミニウム表
面に異なる粗さが生じるならば拡散反射率が変化する。
この変化は赤外線サーモメータ３によって温度変化とし
て検出され、加工装置を制御するために使用する。この
測定方法のために欠ことのできないことは、表面上に拡
がる酸化物層５ｂの酸化物重量、また表面上に付加され
た感光性層５ｂの厚さまたは表面の粗さに関する異なる
表面状態を示す特別な材料５において、表面構造または
表面状態の関数としての温度変化を前以て実験的に測定
することである。この温度変化は表面が異なる粗さ特性
または異なる状態を有する場合の材料表面の拡散反射率
の変化と同じことを意味する。
【００１９】赤外線放射器２の表面温度は測定中に一定
に、例えば、４７３°Ｋに保持される。測定領域４内の
測定表面上への傾斜した赤外線放射または熱放射は、光
線１１の通路の範囲内に反射され、赤外線サーモメータ
がカバーする領域にある表面全体の測定領域４は３７３
から３９３°Ｋの範囲で熱的に照射されるようになって
いる。
に、例えば、４７３°Ｋに保持される。測定領域４内の
測定表面上への傾斜した赤外線放射または熱放射は、光
線１１の通路の範囲内に反射され、赤外線サーモメータ
がカバーする領域にある表面全体の測定領域４は３７３
から３９３°Ｋの範囲で熱的に照射されるようになって
いる。
【００２０】この測定方法は赤外線放射器２の反射する
熱放射が、放射が当る材料表面の表面構造または表面状
態に依存するという考えに基づいている。したがって、
例えば、酸化されていない表面は酸化されたアルミニウ
ム表面よりも熱放射をよく反射することが分かる。アル
ミニウム表面上の酸化層が厚くなれば、表面に当たる熱
放射の反射は少なくなる。酸化層の厚さは材料表面の反
射性または拡散反射率として決定される。測定方法はア
ルミニウム表面上のアルミニウム酸化層の測定だけに制
限されず、被覆されない状態で表面が赤外線放射をよく
反射する、例えば、すべての波長を吸収するものとして
よく知られている黒体ではない材料からなるすべての材
料の場合において使用することができる。このような材
料を大きな反射率の値または反射係数を有する層で被覆
するならば、即ち、表面上のこのような層の厚さが増加
する場合、表面での反射性及び反射する熱放射が減少
し、即ち、測定温度が低下する。感光層をアルミニウム
ストリップに付加するプリンティングプレートの製造に
おいて、例えば、乾燥領域の下流の付加ユニットの後
で、これらの感光層の厚さを測定する。コートの厚さが
増加することによって、測定する赤外線温度は減少す
る。
熱放射が、放射が当る材料表面の表面構造または表面状
態に依存するという考えに基づいている。したがって、
例えば、酸化されていない表面は酸化されたアルミニウ
ム表面よりも熱放射をよく反射することが分かる。アル
ミニウム表面上の酸化層が厚くなれば、表面に当たる熱
放射の反射は少なくなる。酸化層の厚さは材料表面の反
射性または拡散反射率として決定される。測定方法はア
ルミニウム表面上のアルミニウム酸化層の測定だけに制
限されず、被覆されない状態で表面が赤外線放射をよく
反射する、例えば、すべての波長を吸収するものとして
よく知られている黒体ではない材料からなるすべての材
料の場合において使用することができる。このような材
料を大きな反射率の値または反射係数を有する層で被覆
するならば、即ち、表面上のこのような層の厚さが増加
する場合、表面での反射性及び反射する熱放射が減少
し、即ち、測定温度が低下する。感光層をアルミニウム
ストリップに付加するプリンティングプレートの製造に
おいて、例えば、乾燥領域の下流の付加ユニットの後
で、これらの感光層の厚さを測定する。コートの厚さが
増加することによって、測定する赤外線温度は減少す
る。
【００２１】また、その測定方法は透明なフィルムウエ
ブの厚さを決定するために役立つ。この目的のために、
測定装置はスチールロール６上に取り付けられ、スチー
ルロール６はフィルムを広げて取り付ける場合に、鏡の
ように円滑であり、非常に低い吸収値を有し、製造工程
中にフィルムウエブがその上を搬送される。
ブの厚さを決定するために役立つ。この目的のために、
測定装置はスチールロール６上に取り付けられ、スチー
ルロール６はフィルムを広げて取り付ける場合に、鏡の
ように円滑であり、非常に低い吸収値を有し、製造工程
中にフィルムウエブがその上を搬送される。
【００２２】図２及び図３のグラフにおいて、反射され
た赤外線放射の測定温度の依存性を示しており、その温
度はアルミニウムストリップのアルミニウム酸化物重量
ｇ／ｍ2 及びポリエステルフィルムの厚さμｍに対する
反射温度°Ｃとして略して言及している。図２によるグ
ラフの場合に測定装置の赤外線放射器の温度は２００°
Ｃに一定に保持され、アルミニウムストリップはそれを
荒加工する塩酸の酸化槽を通過する。
た赤外線放射の測定温度の依存性を示しており、その温
度はアルミニウムストリップのアルミニウム酸化物重量
ｇ／ｍ2 及びポリエステルフィルムの厚さμｍに対する
反射温度°Ｃとして略して言及している。図２によるグ
ラフの場合に測定装置の赤外線放射器の温度は２００°
Ｃに一定に保持され、アルミニウムストリップはそれを
荒加工する塩酸の酸化槽を通過する。
【００２３】図から分かるように、反射する放射温度は
酸化物の重量の増加とともに低下する。この温度変化は
特定の成分のアルミニウムストリップにおける特性変数
または測定曲線として比較装置７に記憶される。赤外線
温度すなわちアルミニウムストリップ上の酸化アルミニ
ウム層から反射する赤外線の放射温度を測定するなら
ば、記憶された温度変化と比較することによって酸化層
の厚さを決定することができる。この酸化層の厚さの値
が所望の設定値から離れているならば、ある程度の上方
または下方への離脱を表す比較装置７の出力信号を処理
装置、即ち、この場合において酸化槽を制御するために
使用する。次に必要に応じて、酸の濃度を増加するかま
たは減少し、あるいは酸化槽を通るアルミニウムストリ
ップの走行速度を変更する。他の可能性は所望の酸化層
の厚さの値に達するまで酸化槽内の電極に供給する電流
を変更することである。
酸化物の重量の増加とともに低下する。この温度変化は
特定の成分のアルミニウムストリップにおける特性変数
または測定曲線として比較装置７に記憶される。赤外線
温度すなわちアルミニウムストリップ上の酸化アルミニ
ウム層から反射する赤外線の放射温度を測定するなら
ば、記憶された温度変化と比較することによって酸化層
の厚さを決定することができる。この酸化層の厚さの値
が所望の設定値から離れているならば、ある程度の上方
または下方への離脱を表す比較装置７の出力信号を処理
装置、即ち、この場合において酸化槽を制御するために
使用する。次に必要に応じて、酸の濃度を増加するかま
たは減少し、あるいは酸化槽を通るアルミニウムストリ
ップの走行速度を変更する。他の可能性は所望の酸化層
の厚さの値に達するまで酸化槽内の電極に供給する電流
を変更することである。
【００２４】図３のグラフは図２のグラフと同様の変化
を示し、フィルム厚さμｍのポリエステルフィルムから
反射した赤外線放射温度の依存性に関する。この場合に
おいて、ポリエステルフィルムはブライトスチールロー
ル上を走行する。ポリエステルフィルムは、例えば赤外
線放射器によって３７３°Ｋから３９３°Ｋの温度に保
持される。フィルム厚さの増加と共に、反射した放射の
測定温度は低下する。この温度変化は同一の測定状態
で、斜めに入射する赤外線放射に当てられる異なる厚さ
のポリエステルフィルムごとに記録され、反射した赤外
線の放射温度は赤外線サーモメータ３によって記録され
る。この実験的に測定された温度曲線は特性曲線を形成
し、その曲線は、反射した放射の測定温度を基礎とし
て、測定されるポリエステルフィルムの厚さを決定する
ことを可能にする。ここでこの厚さが設定された値から
離れていることが分かれば、それを入力端子１２を介し
て比較装置７に送り、比較装置７の出力端子８にフィル
ム装置用の制御信号としての差動信号を生成する。この
制御信号の操作指示によって、そのフィルムをさらに大
きくまたはさらに小さい程度に長手方向及び横断方向に
あるいは長手方向のみに広げる。
を示し、フィルム厚さμｍのポリエステルフィルムから
反射した赤外線放射温度の依存性に関する。この場合に
おいて、ポリエステルフィルムはブライトスチールロー
ル上を走行する。ポリエステルフィルムは、例えば赤外
線放射器によって３７３°Ｋから３９３°Ｋの温度に保
持される。フィルム厚さの増加と共に、反射した放射の
測定温度は低下する。この温度変化は同一の測定状態
で、斜めに入射する赤外線放射に当てられる異なる厚さ
のポリエステルフィルムごとに記録され、反射した赤外
線の放射温度は赤外線サーモメータ３によって記録され
る。この実験的に測定された温度曲線は特性曲線を形成
し、その曲線は、反射した放射の測定温度を基礎とし
て、測定されるポリエステルフィルムの厚さを決定する
ことを可能にする。ここでこの厚さが設定された値から
離れていることが分かれば、それを入力端子１２を介し
て比較装置７に送り、比較装置７の出力端子８にフィル
ム装置用の制御信号としての差動信号を生成する。この
制御信号の操作指示によって、そのフィルムをさらに大
きくまたはさらに小さい程度に長手方向及び横断方向に
あるいは長手方向のみに広げる。
【００２５】本発明では、酸化層の重量、付加される層
の厚さまたは材料厚さによって支配される、熱放射に対
する材料表面反射率と表面の状態との間の関係で利益が
達成されるので、透明なプラスチックフィルムの場合、
装置に関する経費をかけない簡単な方法を用いることが
できる。使用する赤外線放射器及び赤外線サーモメータ
の両方は、商業的に入手し得る装置である。
の厚さまたは材料厚さによって支配される、熱放射に対
する材料表面反射率と表面の状態との間の関係で利益が
達成されるので、透明なプラスチックフィルムの場合、
装置に関する経費をかけない簡単な方法を用いることが
できる。使用する赤外線放射器及び赤外線サーモメータ
の両方は、商業的に入手し得る装置である。
【図１】本発明による測定装置を示す概略図である。
【図２】酸化アルミニウム表面から反射した赤外線放射
の測定温度と荒加工したアルミニウムストリップ上のア
ルミニウム酸化物層のアルミニウム酸化物の重量との間
の関係を示すグラフである。
の測定温度と荒加工したアルミニウムストリップ上のア
ルミニウム酸化物層のアルミニウム酸化物の重量との間
の関係を示すグラフである。
【図３】透明なプラスチックフィルムから反射した赤外
線放射の温度変化を示す、図２と同様のグラフであり、
フィルムの厚さに依存している。
線放射の温度変化を示す、図２と同様のグラフであり、
フィルムの厚さに依存している。
２ 赤外線放射器 ３ サーモメータ ４ 測定領域 ５ 材料 ７ 比較装置 ８ 出力端子 ９ 制御部
Claims (13)
- 【請求項１】板状または帯状の形状の材料の表面構造ま
たは材料の厚さまたは材料上の層の厚さを非接触でオン
ライン測定する方法であって、 測定点での材料は測定領域にわたって一定の温度に維持
され、 前記測定領域は斜めに入射する赤外線放射にさらされ
て、材料表面上の前記測定領域から反射する放射の温度
が測定されることを特徴とする非接触オンライン測定方
法。 - 【請求項２】赤外線放射器の一定の温度で、表面から反
射された放射の温度が材料の異なる表面構造を得ようと
して測定され、そしてこのような反射された放射の温度
変化が材料の表面構造への依存性として実験的に決定さ
れている請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】反射した放射の測定温度は温度の設定値と
比較され、比較結果から材料表面の加工段階を制御する
信号が得られる請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】材料は、好ましくは、３７３から３９３°
Ｋの範囲内の一定の温度で赤外線放射器によって測定点
が照射される請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】斜めに入射する赤外線放射で材料表面の測
定領域を露光する赤外線放射器の表面温度は、測定操作
の間中一定に維持される請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】被覆されない表面を有する材料上の層の厚
さは赤外線放射に対して高い反射率を有するように測定
される請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】材料は表面にアルミニウム酸化物層を有す
るアルミニウムからなり、材料の表面状態を決定するア
ルミニウム酸化物層の厚さが測定される請求項６に記載
の方法。 - 【請求項８】材料はその表面が感光性層によって被覆さ
れているアルミニウムであり、感光性層の厚さが測定さ
れる請求項６に記載の方法。 - 【請求項９】材料はプラスチックフィルムであり、プラ
スチックフィルムの厚さが測定される請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１０】反射した放射の測定装置の測定範囲の領
域に在る材料表面の全体の測定領域は赤外線放射にさら
される請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】板状または帯状の形状の材料の表面構造
または材料の厚さまたは材料上の層の厚さを非接触でオ
ンライン測定する測定装置であって、 測定装置（１）は赤外線放射器（２）と赤外線サーモメ
ータ（３）とを備え、 赤外線放射器の光線の通路（１０）は画定された測定領
域（４）内の材料表面上に斜めに向けられている測定装
置。 - 【請求項１２】材料（５）は、材料（５）が上を通過す
るスチールロール（６）上に配置され、スチールロール
（６）は加熱される請求項１１に記載の測定装置。 - 【請求項１３】層の厚さ、酸化物重量のような表面構造
または材料厚さに依存する材料表面から反射される放射
の温度の変化を記憶する比較装置（７）を有し、差動信
号から制御信号を得るために温度の設定値が比較装置に
送られて各測定温度値と比較され、比較装置の出力端子
（８）は材料の加工装置に接続されている請求項１１に
記載の測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4114672A DE4114672A1 (de) | 1991-05-06 | 1991-05-06 | Verfahren und messanordnung zur beruehrungslosen on-line messung |
| DE4114672.7 | 1991-05-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201358A true JPH06201358A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=6431036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4140911A Pending JPH06201358A (ja) | 1991-05-06 | 1992-05-06 | 非接触オンライン測定方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5358333A (ja) |
| EP (1) | EP0512313B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06201358A (ja) |
| KR (1) | KR100239839B1 (ja) |
| BR (1) | BR9201682A (ja) |
| CA (1) | CA2067999A1 (ja) |
| DE (2) | DE4114672A1 (ja) |
| ES (1) | ES2080981T3 (ja) |
Cited By (1)
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