JPH0781841B2 - Thickness measuring device - Google Patents

Thickness measuring device

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JPH0781841B2
JPH0781841B2 JP63289877A JP28987788A JPH0781841B2 JP H0781841 B2 JPH0781841 B2 JP H0781841B2 JP 63289877 A JP63289877 A JP 63289877A JP 28987788 A JP28987788 A JP 28987788A JP H0781841 B2 JPH0781841 B2 JP H0781841B2
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axis position
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昭宣 小笠原
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株式会社セルテックシステムズ
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザー光を利用した厚み測定装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a thickness measuring apparatus using laser light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

厚みを測定する場合には、通常測定しようとする対象物
の両側に目盛を記載した定規、あるいはノギス等の如く
接触子を両側に当てて測定するのが通常であるが、連続
して送られる物体(例えば、板)等を測定する場合、こ
のような方法で測定することは困難である。
When measuring the thickness, it is normal to measure it with a ruler with scales on both sides of the object to be measured, or contact with contactors such as calipers, but it is sent continuously. When measuring an object (for example, a plate) or the like, it is difficult to measure by such a method.

そこで、第5図に示すように、測定しようとする物体10
の両側にレーザー光を利用してレーザー変位計11、12を
所定間隔(A)で配置し、板厚表面までの距離(B1
B2)を測定すれば板厚(T)は、T=A−B1−B2となる
ので、板厚を非接触状態で連続的に測定することができ
ることが考えられる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the object 10 to be measured is
Laser displacement gauges 11 and 12 are arranged on both sides of the plate at a predetermined interval (A) using laser light, and the distance (B 1 ,
Thickness (T) by measuring the B 2), since the T = A-B 1 -B 2 , is considered to be capable of continuously measuring the thickness in a non-contact state.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、実際に前記理論を、製鉄所等で使用する鋼板
あるいはステンレス板の厚み測定装置に適用すると、測
定対象物に幅があって、周囲に振動等があるので、レー
ザー変位計の架台あるいは支持部材の撓み、振動等によ
ってずれを生じ、これによって測定誤差を生じるという
問題があった。
However, when the above theory is actually applied to a thickness measuring device for steel plates or stainless steel plates used in steel mills, etc., there is a width in the measurement object and there are vibrations around it. There is a problem in that a deviation occurs due to bending and vibration of the member, which causes a measurement error.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、振動
あるいは撓み等があっても正確に物体の厚みを測定でき
る厚み測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a thickness measuring device capable of accurately measuring the thickness of an object even when vibration or bending occurs.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的に沿う請求項1記載の厚み測定装置は、測定対
象物である水平配置された板の上下に対向して設けられ
た非接触型変位計と、該上下の非接触型変位計又は該非
接触型変位計を取付ける架台にそれぞれ設けられた上下
の光通過型光軸位置検出器と、前記それぞれの上下の光
通過型光軸位置検出器を中央にしてその横両側に対向し
て設けられた上下のレーザー光発振器及び該レーザー光
発振器からのレーザー光をそれぞれ受ける上下の受光型
光軸位置検出器と、前記対向して設けられた非接触型変
位計の横方向移動を測定するセンサーとを有し、前記上
下のレーザー光発振器の垂直距離と、前記上下の受光型
光軸位置検出器によって測定された上下のレーザー光の
垂直距離と、前記センサーによって測定される前記上下
の非接触型変位計の前記レーザー光発振器及び前記受光
型光軸位置検出器までの横方向距離と、前記上下の非接
触型変位計を用いてそれぞれ測定された前記板までの垂
直距離と、前記上下の光通過型光軸位置検出器によって
測定された前記レーザー光の垂直変位量と、前記上下の
光通過型光軸位置検出器とこれらに対応する前記上下の
非接触型変位計のそれぞれの垂直高さとに基づいて前記
板の厚みを測定している。
The thickness measuring device according to claim 1, which is in line with the above object, comprises a non-contact type displacement gauge provided above and below a horizontally arranged plate which is an object to be measured, and the upper and lower non-contact type displacement gauges or the non-contact type displacement gauge. The upper and lower light passing type optical axis position detectors are respectively provided on the mounts for mounting the contact type displacement gauges, and the upper and lower light passing type optical axis position detectors are centrally provided to face each other on both sides thereof. Upper and lower laser light oscillators, and upper and lower light-receiving type optical axis position detectors that respectively receive laser beams from the laser light oscillators, and a sensor that measures the lateral movement of the non-contact type displacement gauge provided opposite to each other. A vertical distance between the upper and lower laser light oscillators, a vertical distance between the upper and lower laser lights measured by the upper and lower light-receiving type optical axis position detectors, and the upper and lower non-contact types measured by the sensor. Displacement gauge The lateral distance to the laser light oscillator and the light-receiving optical axis position detector, the vertical distance to the plate respectively measured using the upper and lower non-contact displacement meters, and the upper and lower light-passing light. Based on the vertical displacement amount of the laser light measured by the axial position detector, the vertical height of each of the upper and lower light-passing type optical axis position detectors and the corresponding upper and lower non-contact type displacement gauges. The thickness of the plate is measured.

ここに、非接触型変位計とは物体に直接接触することな
く該物体までの距離を測定することができる装置をい
い、具体的にはレーザー光を利用した変位計等がある。
Here, the non-contact type displacement meter means a device capable of measuring the distance to the object without directly contacting the object, and specifically, there is a displacement meter using a laser beam or the like.

〔作用〕[Action]

請求項1記載の厚み測定装置は、測定しようとする板の
厚み方向両側、即ち上下に、非接触型変位計を対向して
設け、該それぞれの非接触型変位計の絶対位置を測定す
べく、該それぞれの非接触型変位計又はその架台に光通
過型光軸位置検出器を取付け、これらの両側にレーザー
光発振器及び受光型光軸位置検出器を取付けている。
The thickness measuring device according to claim 1 is provided with non-contact type displacement gauges facing each other on both sides in the thickness direction of the plate to be measured, that is, upper and lower sides, and the absolute position of each non-contact type displacement gauge is measured. An optical passage type optical axis position detector is attached to each of the non-contact type displacement gauges or their mounts, and a laser light oscillator and a light receiving type optical axis position detector are attached to both sides thereof.

従って、光通過型光軸位置検出器の位置が振動、撓み等
によってずれても、あるいは仮にレーザー光発振器の位
置がずれても、受光型光軸位置検出器によってレーザー
光のずれを測定して、非接触型変位計が正規の位置から
ずれた位置を検出することができることになり、これに
よって非接触型変位計の絶対距離を計測し、該値から非
接触型変位計のそれぞれの板表面までの距離を引くこと
によって、板の厚みを正確に測定することになる。
Therefore, even if the position of the light passing type optical axis position detector shifts due to vibration, bending, etc., or even if the position of the laser light oscillator shifts, the shift of the laser light is measured by the light receiving type optical axis position detector. , The non-contact type displacement meter can detect the position deviated from the regular position, and the absolute distance of the non-contact type displacement meter is measured by this, and the plate surface of each non-contact type displacement meter is measured from this value. By subtracting the distance up to, the thickness of the plate will be accurately measured.

〔実施例〕〔Example〕

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化し
た実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.

ここに、第1図は本発明の一実施例に係る厚み測定装置
の概略構成図、第2図は該装置に使用するレーザー変位
計の概略構成図、第3図は該装置に使用する光通過型光
軸位置検出器の概略構成図、第4図は他の実施例に係る
光通過型光軸位置検出器の概略構成図である。
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thickness measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a laser displacement meter used in the device, and FIG. 3 is an optical diagram used in the device. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a transmission type optical axis position detector, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical transmission type optical axis position detector according to another embodiment.

第1図に示すように、本発明の一実施例に係る厚み測定
装置15は、測定しようとする板16の上部及び下部に設け
られた非接触型変位計の一例であるレーザー変位計17、
18と、レーザー変位計17、18の架台にそれぞれ設けられ
た光通過型光軸位置検出器19、20と、光通過型光軸位置
検出器19、20の両側にそれぞれ対向して設けられたレー
ザー光発振器21、22及び受光型光軸位置検出器23、24と
を有して構成されている。以下、これらについて詳しく
説明する。
As shown in FIG. 1, a thickness measuring device 15 according to an embodiment of the present invention includes a laser displacement gauge 17, which is an example of a non-contact displacement gauge provided on an upper portion and a lower portion of a plate 16 to be measured,
18 and the optical transmission type optical axis position detectors 19 and 20 provided on the mounts of the laser displacement gauges 17 and 18, respectively, and the optical transmission type optical axis position detectors 19 and 20 that are provided on opposite sides of the optical transmission type optical axis position detectors 19 and 20, respectively It is configured to include laser light oscillators 21 and 22 and light receiving type optical axis position detectors 23 and 24. These will be described in detail below.

前記レーザー変位計17(18も同じ)は第2図に示すよう
にレーザー光を発する発光ダイオード25と発光ダイオー
ド25の前部に配置された集光レンズ26と、反射光を集め
る受光レンズ27と、位置検出素子(PSD素子あるいは一
次元CCD)28とからなって、測定する板16の表面に投射
されるレーザー光のスポットを、位置検出素子28上に変
位として検出し、変位座標処理回路28aを通してレーザ
ー変位計17、18から板16までの垂直距離W1(W2も同じ)
を電気信号として出力するようになっている。
As shown in FIG. 2, the laser displacement meter 17 (same as 18) includes a light emitting diode 25 for emitting a laser beam, a condenser lens 26 arranged in front of the light emitting diode 25, and a light receiving lens 27 for collecting reflected light. , A position detection element (PSD element or one-dimensional CCD) 28, detects a spot of laser light projected on the surface of the plate 16 to be measured as a displacement on the position detection element 28, and a displacement coordinate processing circuit 28a. Vertical distance from laser displacement gauge 17, 18 to plate 16 through W 1 (same for W 2 )
Is output as an electric signal.

このレーザー変位計17、18の架台29、30には光通過型光
軸位置検出器19、20が設けられているが、光通過型光軸
位置検出器19、20の光軸中心m1、m2は前記レーザー変位
計17、18の測定基準位置からX1、X2の距離(即ち、垂直
高さ)を有している。
The gantry 29, 30 of the laser displacement meter 17, 18 is provided with a light-passing type optical axis position detector 19, 20, but the optical axis center m 1 of the light-passing type optical axis position detector 19, 20 is m 2 has a distance of X 1 and X 2 (that is, a vertical height) from the measurement reference position of the laser displacement gauges 17 and 18.

この光通過型光軸位置検出器19(20も同じ)は第3図に
示すように光軸上に配置されたハーフミラー31と、ハー
フミラー31によって反射された光を受けて、前記光軸に
直交する光を反射させるミラー32と、ミラー32の光を受
けて光軸を変位量を測定する位置検出素子33とを有し、
レーザー光の光軸中心m1、m2からの垂直変位量e1、e2
電気的に測定できるようになっている。
The light passing type optical axis position detector 19 (same for 20) is provided with a half mirror 31 arranged on the optical axis as shown in FIG. 3, and the light reflected by the half mirror 31 to receive the optical axis. A mirror 32 that reflects light orthogonal to the, and a position detection element 33 that receives the light of the mirror 32 and measures the amount of displacement of the optical axis,
The vertical displacements e 1 and e 2 from the optical axis centers m 1 and m 2 of the laser light can be electrically measured.

前記レーザー光を発生するレーザー光発振器21、22はD1
の垂直距離を有して配置され、この実施例においてはガ
スレーザーを使用しているが、半導体によるものを使用
することも可能であり、このレーザー光を受ける受光型
光軸位置検出器23、24は、集光レンズと前記した位置検
出素子とからなって、基準位置に対する変位を測定し、
前記受光型光軸位置検出器23、24が受けるレーザー光の
垂直距離D2を測定できるようになっている。
The laser light oscillators 21 and 22 for generating the laser light are D 1
Are arranged with a vertical distance of, a gas laser is used in this embodiment, but a semiconductor laser can also be used, and a light-receiving optical axis position detector 23 that receives this laser light, 24 is composed of a condenser lens and the position detection element described above, and measures the displacement with respect to the reference position,
The vertical distance D 2 of the laser light received by the light receiving type optical axis position detectors 23 and 24 can be measured.

一方、前記非接触型変位計17、18が設けられている架台
29、30は図示しないレール上に載置されて、常に前記板
16の板厚方向の上部及び下部の点を非接触型変位計17、
18が測定するように、その位置を保持しながら横方向に
同期移動することができるようになっている。
On the other hand, a pedestal provided with the non-contact type displacement gauges 17 and 18
29 and 30 are placed on rails (not shown) and are always
16 non-contact displacement gauges at the upper and lower points in the plate thickness direction 17,
As 18 measures, it can move laterally synchronously while holding its position.

そして、この横方向の移動量は図示しないセンサーによ
って測定され、第1図に示すようにレーザー光発振器21
と受光型光軸位置検出器23との横方向距離を按分し、
L1、L2を測定するようになっている。
Then, this lateral movement amount is measured by a sensor (not shown), and as shown in FIG.
And the light receiving type optical axis position detector 23
It is designed to measure L 1 and L 2 .

なお、前記位置検出素子28、33等の出力は変位座標処理
を施した後、制御装置の一例であるマイクロコンピュー
タに前記測定値と共に入力されている。
The outputs of the position detecting elements 28, 33, etc. are subjected to displacement coordinate processing and then input to the microcomputer, which is an example of a control device, together with the measured values.

従って、まず光通過型光軸位置検出器19、20の位置にお
けるレーザー光照射の間隔Pは P=(L1D1+L2D2)/(L1L2) …… となり、このPの値から(e1+X1+W1)と(e2+X2
W2)を引けば板厚tが次式の如く求まることになり、こ
の計算を前記マイクロコンピュータによって行って、プ
リンターあるいは表示器に表示する。
Therefore, the laser light irradiation interval P at the positions of the light passing type optical axis position detectors 19 and 20 is P = (L 1 D 1 + L 2 D 2 ) / (L 1 L 2 ). From the values, (e 1 + X 1 + W 1 ) and (e 2 + X 2 +
If W 2 ) is subtracted, the plate thickness t is obtained by the following equation, and this calculation is performed by the microcomputer and displayed on the printer or the display.

t=P−(e1+X1+W1)と(e2+X2+W2) …… 第4図には他の実施例に係る光通過型光軸位置検出器34
を示すが、図に示すように45度に傾斜したハーフミラー
35の反射光を位置検出素子(PSD、リニアアレイ)36に
よって検出している。
t = P- (e 1 + X 1 + W 1 ) and (e 2 + X 2 + W 2 ) ... FIG. 4 shows a light passage type optical axis position detector 34 according to another embodiment.
Shows a half mirror tilted at 45 degrees as shown
The reflected light 35 is detected by a position detection element (PSD, linear array) 36.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

請求項1に記載されている厚み測定装置は以上の説明か
らも明らかなように、非接触型変位計が振動あるいは架
台の撓み等によってその取付け位置が基準位置から変動
しても正確に板厚を測定することができる。
As is apparent from the above description, the thickness measuring device according to claim 1 accurately measures the plate thickness even if the mounting position of the non-contact displacement gauge fluctuates from the reference position due to vibration or bending of the gantry. Can be measured.

そして、レーザー光発振器から照射するレーザー光の位
置及び角度が変動しても、これを補正して正しい板厚を
測定することができる。
Then, even if the position and angle of the laser light emitted from the laser light oscillator fluctuates, this can be corrected and the correct plate thickness can be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る厚み測定装置の概略構
成図、第2図は該装置に使用するレーザー変位計の概略
構成図、第3図は該装置に使用する光通過型光軸位置検
出器の概略構成図、第4図は他の実施例に係る光通過型
光軸位置検出器の概略構成図、第5図は本発明の基とな
る厚み測定装置の概略構成図である。 〔符号の説明〕 15……厚み測定装置、16……板、17、18……レーザー変
位計(非接触型変位計)、19、20……光通過型光軸位置
検出器、21、22……レーザー光発振器、23、24……受光
型光軸位置検出器、25……発光ダイオード、26……集光
レンズ、27……受光レンズ、28……位置検出素子、29、
30……架台、31……ハーフミラー、32……ミラー、33…
…位置検出素子、34……光通過型光軸位置検出器、35…
…ハーフミラー、36……位置検出素子
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a thickness measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a laser displacement meter used in the device, and FIG. 3 is a light-transmitting light used in the device. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an axial position detector, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical passage type optical axis position detector according to another embodiment, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a thickness measuring device which is the basis of the present invention. is there. [Explanation of symbols] 15 …… Thickness measuring device, 16 …… Plate, 17, 18 …… Laser displacement meter (non-contact displacement meter), 19, 20 …… Light passing type optical axis position detector, 21, 22 ...... Laser light oscillator, 23, 24 …… Receiving type optical axis position detector, 25 …… Light emitting diode, 26 …… Condensing lens, 27 …… Receiving lens, 28 …… Position detecting element, 29,
30 …… Stand, 31 …… Half mirror, 32 …… Mirror, 33…
… Position detection element, 34 …… Light-transmitting optical axis position detector, 35…
… Half mirror, 36 …… Position detector

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定対象物である水平配置された板16の上
下に対向して設けられた非接触型変位計17、18と、該上
下の非接触型変位計17、18又は該非接触型変位計17、18
を取付ける架台29、30にそれぞれ設けられた上下の光通
過型光軸位置検出器19、20と、前記それぞれの上下の光
通過型光軸位置検出器19、20を中央にしてその横両側に
対向して設けられた上下のレーザー光発振器21、22及び
該レーザー光発振器21、22からのレーザー光をそれぞれ
受ける上下の受光型光軸位置検出器23、24と、前記対向
して設けられた非接触型変位計17、18の横方向移動を測
定するセンサーとを有し、 前記上下のレーザー光発振器21、22の垂直距離D1と、前
記上下の受光型光軸位置検出器23、24によって測定され
た上下のレーザー光の垂直距離D2と、前記センサーによ
って測定される前記上下の非接触型変位計17、18の前記
レーザー光発振器21、22及び前記受光型光軸位置検出器
23、24までの横方向距離L1、L2と、前記上下の非接触型
変位計17、18を用いてそれぞれ測定された前記板16の表
裏面までの垂直距離W1、W2と、前記上下の光通過型光軸
位置検出器19、20によって測定された前記レーザー光の
垂直変位量e1、e2と、前記上下の光通過型光軸位置検出
器19、20とこれらに対応する前記上下の非接触型変位計
17、18のそれぞれの垂直高さX1、X2とに基づいて前記板
16の厚みを測定することを特徴とする厚み測定装置
1. Non-contact type displacement gauges 17, 18 provided on the upper and lower sides of a horizontally arranged plate 16 which is an object to be measured, and the upper and lower non-contact type displacement gauges 17, 18 or the non-contact type. Displacement gauge 17, 18
The upper and lower light passing type optical axis position detectors 19 and 20 respectively provided on the mounts 29 and 30 to be mounted, and the upper and lower light passing type optical axis position detectors 19 and 20 respectively on the both sides of the center. The upper and lower laser light oscillators 21, 22 provided facing each other and the upper and lower light-receiving type optical axis position detectors 23, 24 respectively receiving the laser light from the laser light oscillators 21, 22 are provided so as to face each other. And a sensor for measuring the lateral movement of the non-contact displacement gauges 17, 18, the vertical distance D 1 between the upper and lower laser light oscillators 21, 22 and the upper and lower light-receiving type optical axis position detectors 23, 24. The vertical distance D 2 of the upper and lower laser beams measured by the laser light oscillators 21 and 22 of the upper and lower non-contact type displacement gauges 17 and 18 and the light receiving type optical axis position detector measured by the sensor.
Horizontal distances L 1 and L 2 up to 23 and 24, and vertical distances W 1 and W 2 to the front and back surfaces of the plate 16 measured using the upper and lower non-contact displacement gauges 17 and 18, respectively, Corresponding to the vertical displacement amounts e 1 and e 2 of the laser light measured by the upper and lower light passing type optical axis position detectors 19 and 20, and the upper and lower light passing type optical axis position detectors 19 and 20. The upper and lower non-contact displacement meters
The plate based on the vertical height X 1 , X 2 of 17 and 18, respectively
Thickness measuring device characterized by measuring 16 thicknesses
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