JPS60177203A - 透過型厚さ計による端部計測方法および装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、赤外線、紫外線またはβ線等を応用する透
過型厚さ計に係り、特に投光器を含む測定ヘッドが被測
定物の端部にあって照射される線束の一部のみが被測定
物を透過できない場合の透過型厚さ計による端部計測方
法および装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に透過型厚合計は、投光器と受光器との間に被測定
物を配置し、投光器よりの光が被測定物を透過するとき
に、吸収、散乱によって減衰し、その減衰量が被測定物
の厚さの関数であることを利用して、被測定物の厚さを
測定するものである。

しかるに、赤外線、紫外線、β線等を利用しまた透過型
厚さ計は、被測定物に対する測定ヘッドの測定スポット
が所定の面積を有している。

従って、この測定スポットの一部が被測定物の端部に位
置す漬と（これをスポットアウトという）１．被測定物
を透過せずに直接光検出器に達した減衰されない光また
はβ線による影智で、被測定物の厚さが薄めに４測され
る。通常、測定スポットはφ２０〜３０ｍの円形または
、ｔＯ×／４１０＋＊の矩形であシ、円形の場合その半
径相当分のｌθ〜２３ｍｙは被測定物の端部を適正に計
測することができなくなる。なお、実際には、をらに余
裕をもって被測定物の端部３０ｖ＋ｍは適正に測定でき
ないものとされている。

このため、従来においては、当初から被測定物の端部を
測定しないように、例えば測定ヘッドのスキャン幅を被
測定物の幅よｐ狭く設定したり、−刀根測定物の端部を
測定ヘッドでスキャンさせたとしても端部めデータは無
視するようデータ処理することが行われていた。従って
このような操作方式を採用する透過型厚さ計を押出成形
による合成樹脂シートもしくはフィルム製造装置に設置
して、合成樹脂シートもしくはフィルムの連続製造を行
う場合、透過型厚き計からの厚さデータを基に幅方向の
〃−さ調整を行うに際し、端部近辺の厚さが不明となる
ため、作業者の勘に頼って試行錯誤的に調整することか
ら、端部近辺の厚さのみならず全体の厚さ調整も不具合
となる難点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、被測定物に対する透過型厚さ計の測定
スポットの一部がスポットアウトシフて、照射される線
束の一部だけが被測定物を透過するような場合（（おい
ても、被測定物の厚さを適正に計測することができる方
法および装置を提供するにある。

〔発明の要点〕

本発明に係る透過型厚さ計（（よる端部計測方法は、被
測定物に対し投光器より透過された光簸を検出し、得ら
れた検出信号に基づいて被測定物の厚さを計辿ｊするよ
う構成した透過型厚さ計において、被測定物の端部位＃
を検出すると共にこの被測定物の端部位置に対する測定
スポットの中心位置を検出し、この測定スポットの中心
位置をパラメータとして被測定物の端部における埋さの
補正演η、を行うことを特徴とする。

前記の透過型厚さ計による端部計測方法において、被測
定物の端部位置に対する測定スポットの中心位置を投光
器の全投光量に対する被測定物に投光された光量の比の
関数ｆ　（ｘ）とし、被測定物に対し投光器より透過さ
れた光量の検出信号■と被測定物の厚さもとの関係式 ％式％ 但し、Ｖ［ｌ：光路がオープン時の測定信号ｒ　：被測
定物の反射率 μ　：被測定物の吸光係数 を、次式の補正演算式 Ｖ二ｆ（ｘ）・Ｖｏ（／−ｒ）ｅ−μ’＋（’−ｆ［ｘ
）ｌ　・Ｖｎにより演算するようにすれば好適である。

また、本発明における前記端部計測法を実施する装置は
、被測定物に対し投光器より透過された光量を検出し、
得られた検出信号に基づいて被測定物の厚さを計測する
よう構成した透過型厚さ計において、被測定物に幻し投
光器より透過された光量を電圧として検出する受光器と
、被測定物の端部位置に対する測定スポットの中心位置
を検出する位置検出器とを設け、光路がオープン時の電
圧値と被測定物の反射率と被測定物の吸光係数とをそれ
ぞれ定数として記憶させた定数記憶器を設け、前記受光
器と位置検出器とにより検出′された信号をそれぞれパ
ラメータとして前記各定数記憶器に記憶された定数との
乗算、減算、除算および対数変換を行う回路を設けて被
測ｉ淀物の端部における厚さの補正演算を行うよう構成
することを特徴とする。

また、前記の透過型厚さ＝ｔＶこよる端部８１測装置に
おいて、受光器と位置検出器とにより検出された信号（
Ｖ　、　ｘ　）をそれぞれパラ７〜りとして各定数記憶
器に記憶された定数との乗算、減算、除算および対数変
換を行う回路は、位置検出器による検出信号を被測定物
に投光された光量の比の関数（ｆｆＸ））に変換し、次
式％式％） 但し、ＶＯ＋光路がオープン時の測定信号ｒ　：被測に
物の反射率 の演算結果を対数変換し、被測定物の吸光係数（μ）と
の除／Ｓ−を行った後反転器で反転を行い、次式 の演算を行い、被測定物の端部における厚さくｔＪの補
正演算を行うよう構成すれば好適である。

〔発明の実施例〕

次に、本発明に係る透過型厚さ計による端部計測方法お
よび装置の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳
細に説廚する。

まず、本発明方法につき、赤外線厚さ計の場合を例にと
り説明する。しかるｂ、透過型厚さ計の測定原理はベヤ
−の法則により、次式の関係が成立する。

Ｖ　＝　Ｖｎ　（／　−ｒ　）　ｅ　”　−・−開山−
・・　（１）但し、Ｖ　：検出信号 ＶＤ＋光路がオープン時の測定電圧 ｒ　：被測定物の反射率 μ　：被測定物の吸光係数 ｔ　：被測定物の厚さ 前記式（１）は、測定光線束全体が被測定物を透過して
いる場合に成立する。

そこで、令弟１図に示すように、透過型厚さ計の測定ス
ポット１０の一部が被６１１定物７．２の端部／４から
スポットアウトすると、受光器における検出信号Ｖは、
被測定物１２を透過した光による検出電圧■１とスポッ
トアウト部・分（斜線で示す）を透過した光による検出
電圧Ｖ２との和とし２て衣わされ、次式の関係が成立す
る。

Ｖ　＝＝Ｖ１＋Ｖ２　・・・・・・川・・・川・・・　
（２１但し、Ｖｌ：被測定物を透過した光による検出電
圧 ｖ２　、スポットアウト部分を透過した光による検出電
圧 ここで、前記測定スポット１０に使用する光を赤外光と
すれば、前記各検出を圧％’＋　、　Ｖ２は次式で示さ
れる。

Ｖｌ：Ｖｌｏ・（／−ｒ）ｅ−１１ｔ・・田川・（３）
Ｖ２　：Ｖ２［１・・・・・・叫・・・・・・・・（４
）但し、Ｖ＋ｏ：被測定物を透過した光にょる詞−ジン
時の電圧 Ｖ２ｏニスボッドア、ウド部１分を透過した光Ｖこよる
オープン時の電圧 しかるに１前記式（１ン、（３）より電圧Ｖ＋ｌ］とＶ
。

の、関係について次のように定義する。

Ｖ＋ｏ　＝　ｆ（ｘ）−Ｖｏ　−−・−−＝　（５１但
い　ｆ　（ｘ）　：全投光量に対する被測定物に投光さ
れた光量の比 Ｘ　：測定スポット中心と被測定物の 端部との距離 前記式（５）から電圧ｖ２．は次式の関係が成立する。

Ｖ２ｏ　＝＝　（／　−ｆ（ｘｌＪ　・Ｖｏ　−−・・
・（６）式（２）へ代入すれば、次式が得られる。

Ｖ＝ｆ（ｘｉ＠Ｖｏ（／−ｒ）ｅ〜μ’＋（ｔ−ｆ（ｘ
）ｌ　・Ｖ［ｌ　−１力この式（力より厚さｔについて
整理すれば次式が得られる。

／　Ｖ−（／−ｆ（ｘ）ｌΦｖ。

色＝−，−；ｔ！す’ｔｘ）、Ｖｏ（７−ｒ）　〕　・
・中・　（８）従って、前記式（８）によって厚さもを
計算すＫば、被測定物の端部付近で測定スポットの一部
がスポットアウトした場合でも、被測定物の適正な厚さ
をめることができる。

なお、前記式（８）中のＶｏ、μ、「は事前の計器校正
によってめら孔るので、ｆ（ｘ）を予めめておけばよい
。例えば、ｆ（ｘ）は、測定スポットへの全投光量に対
する被測定物に投光された光量の比であるから、第１図
に示すスポットアウト部分に相当する位置に鉄板等の完
全遮蔽物を置き、位置Ｘと共に検出電圧を記憶すれば、
これが電圧■１ｏであるから、前記式（５）を変形し次
式°によってめられる。

位Ｉｔｘを検出するには、被測定物／Ｑの端部／ｌ／ｌ
の位置を検知する必要゛がある。この場合、例えば、第
２図に示すように、透過型厚さ計の測定ヘッド／６上に
光電スイッチ等の検出器／ざを測定スポット１０の中心
に対応して７個取付けることにより、被測定物１０の端
部／弘を検出することができる。代案として、第３図に
示すように、前記検出、器／とを測定スポット１０の中
心より左右にスポットの半径Ｒ相当分すう（〜で、測定
ヘッド／乙上に２個取付ければ、スポットアウトの開始
位置および終了位置を検出することができ、被測定物の
厚さ計測とデータ出力の同時性を確保することができる
。また。

厚さ測定中の検出電圧ＶがＶ＝＝Ｖｏとなった位置から
の逆算等ニよって位置ｘ管算定することもできる。さら
に、トリミング等によって被測定物の位置が一定である
場合には、予め決定される位置Ｘを記憶させておくこと
により、位ｔ。

の検出を省略することも回路である。

以上、被測定物の厚さの検出が、電圧として与えられる
場合について説明したが、厚さの絶対値が直接出力され
る型式の透過型厚さ計においても、出力された厚さｔを
前記式（１）へ代入することにより■をめれば、同様の
手順で被測定物の端部の厚さの計測が可能である。なお
、β線を使用する透過型厚さ計等では、前記式（１）の
・反射率ｒをｒ÷０として厚さをめる場合も多いが、こ
の場合には（／−「）＝／とすることにより算出すれば
全く問題ない。

次に、前述した本発明に係る透過型厚さ針による端部計
測方法を実施する装置の一実施例として、第グ図にその
ブロック回路図を示す。すなわち、第グ図において参照
符号、２０（−１：投光器を示′シ、例えば赤外線ラン
プで構成する。この投光器、２０と対向ｌ−て受光器、
２．２を設け、これら投光器−〇と受光器ココとの間に
被測定物２４１を配設する。しかるに、この受光器、２
．２は、前記被測定物２ダを透過する四大器λＯからの
光量に比例して所定の検出電圧Ｖを出力するよう機能す
る、例えば赤外線センサで構成する。

一方、前記投光器２０と受光器、２２を内蔵する透過型
厚さ肘の測定ヘッド２乙には、その−側部に設けた端部
検出器／ざ（第２図および第３図参照）と対応して測定
ヘッド位置Ｘを検出する位置検出器、２ｇを設ける。

従って、本実施例回路においては、前記受光器２２で得
られた検出電圧Ｖと位置検出器２ｇで得られた位置信号
Ｘとを所定の演算回路に供給して被測定物、２≠の１９
さおよび端部厚さを計測するよう構成したものである。

そこで、本実施例の演算回路は、前記式（１１〜（８）
を適宜演算するため、まず３個の定数記憶器３０，３．
２，３１１が設けられる。第１の定数記憶器３０は光路
がオープンの時の測定電圧■０を記憶するものである。

また、第２の定数記憶器３２は被測定物の反射率ｒＶＣ
関する定数（／−ｒ）を記憶するものである。そして、
第３の定数記憶器３１１．は被測定物の吸光係数μを記
憶するものである。

しかるに、前記位置検出器２ｇで得られた位置信号Ｘは
記憶器３６に全投光量に対する被測定物に投光された光
量の比ｆ（ｘ）として記憶される〔前記式（５）参照〕
。そして、この記憶器３乙に記憶された信号ｆ　（ｘ）
はそれぞれ減算回路３ｇと乗算回路ａＯに供給される。

減算回路３ｇでは、／−ｆ（ｘ）の減算を行って得られ
た減算値を前記定数記憶器３Ｑに記憶された定数Ｖｏと
共に乗算回路グ！に供給され、前記式（６）の演算を行
う。一方、前記乗算回路μＯでは、前記定数記憶器３０
に記憶された定数ｖｏと信号ｆ　（Ｘ）とにより、前記
式（５）の演算を行い、得られた演算結果は前記定数記
憶器３−に記憶された定数（／−「）と共に乗算回路グ
≠に供給されｆ（ｘ）・ｖＯ・＜ｉ−ｒ＞の演算を行う
。

また、前記受光器２２で得られた検出電圧Ｖは、減算回
路＋ｇに供給され、前記乗算回路グλで得られた演算結
果との減算Ｖ−（・／−ｆ（ｘ）］・ＶＯを行う。そし
て、この減算回路４ｔ６で得られた演算結果は、除算回
路μｇに供給され、前記来尊７回路Ｉ１．４１．で得ら
れた演算結果との除算Ｖ　−（／　−ｆ（ｘ）ｌ　・Ｖ
Ｑ／　ｆ（ｘ）・Ｖｏ・（／−ｒ　）を行う。

また、この除算回路≠ｇで得られた演算結果は、され、
次いで除算回路Ｊ−，２で前記定数記憶器３ｔを行い、
さらに反転器よ≠で反転を行って前記式（８）の演算を
行い、厚さもを演算する。

従って、前述した回路構成により、前記式（１）〜（８
）に至る演算と実質的に同一の演算を装置的に行い被測
定物の端部の正確な計測を自動的に達成することができ
る。因みに、本実施例装置を使用して被測定物の端部近
辺における厚さを計測した場合の計測値につき、ダイヤ
ルゲージを使用した精密測定値と従来法による測定値と
を比較したところ、第３図（ａ）　、　ｆｂｌ　、　＋
（＋１に示す結果が得られた。すなわち、第３図（Ｉｌ
＋は従来法による測定値１第ｊ図（ｂｌは本発明方法に
よる測定値、そして第３図（０）はダイヤルゲージを使
用した測定値をそれぞれ示す。これらの測定結果から明
らかなように、本発明方法によれば、ダイヤルゲージで
測定した結果と略近似した結果が得られることが了解さ
れよう。しかしながら、従来法では被測定物の端部にお
いて者しい測定誤差が生じている。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
被測定物の端部位置とこの端部位置に基づく測定スポッ
トの位置および透過光量を検出する一方、被測定物の反
射率、吸光係数等の透通型厚さ計における諸定数から演
算される被測定物の厚さ罠対し、特に被測定物の端部に
おける測定誤差を適正に補正し、被測定物全体に対し高
精度の厚さ測定を達成することができる。

従って、本発明は、シート状被測定物の幅方向における
厚さ測定に好適に応用することができる。殊に、本発明
によれば、被測定物の端部の検出を簡便に行い、測定ヘ
ッドの位置信号をパラメータとして簡単な演算回路を構
成することによって高精度の厚さ測定を容易に自動化す
ることができる。

以上１本発明の好適な丈施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において櫨々の股引変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明に係る透過型厚さ訃による被測定物の端
部（（おける厚さの計測方法の原理を示す説明図、第２
図は本発明方法を実施する際に被測定物の端部位置を検
出するため位置検出手段の一実施例を示す説明図、第３
図は第一図に示す位置検出手段の別の実施例を示す説明
図、第４図は本発明方法を実施する装置の一実施例を示
すブロック回路図、第！図（ａ）〜ｔａｒは本発明方法
と従来法とのｉｔ測特性を比較して示すものであって、
第５図ｆａＪ？−１：従来法による計測特性線図、第５
図（ｂｌは本発明方法による計測特性線図。 第５図１ｏｔはダイヤルゲージによる計測特性線図／θ
・・・測定スポット　〆２・・・被測定物／弘・・・端
部ｔｇ・・・測定ヘッド ／ざ・・・検出器　、２０・・・投光器ム・・・受光器
　評・・・被測定物 、２６・・・測定ヘッド　、２ｇ・・・位置検出器３０
８９．定数記憶器　３．２・・・定数記憶器鉾・・・定
数記憶器　３６・・・記憶器３ｔ・・・減算回路　弘。 ・・・乗算回路グ２・・・乗算回路　件・・・乗Ｘ回路
グ２パ・減算回路　グざ・・・除算回路ｊＯ・・・対数
変換回路　！λ・・・除算回路ｊグ・・反転器 特許出願人　東芝機械株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　被測定物に対し投光器より透過された光量を検
   出し、得られた検出信号に基づいて被測定物の厚さを計
   測するよう構成した透過型厚さ計において、被測定物の
   端部位置を検出すると共にこの被測定物の端部位置に対
   する測定スポットの中心位置を検出し、この測定スポッ
   トの中心位置をパラメータとして被測定物の端部におけ
   る厚さの補正演算を行うことを特徴とする透過型厚さ計
   による端部計測方法。
2. （２）　％許請求の範囲第１項記載の透過型厚さ計によ
   る端部計測方法において、被測定物の端部位置に対する
   測定スポットの中心位置を投光器の全投光量に対する被
   測定物に投光された光量の比の関数ｒ（１）とし、被測
   定物に対し投光器より透過された光量の検出信号Ｖと被
   測定物の厚さもとの関係式 ％式％ 但し、Ｖａ：　光路がオープン時の測定信号ｒ　：　被
   測定物の反射率 μ　：　被測定物の吸光係数 を、次式の補正演算式 ■”　’ｆ”）”Ｖｏ（／−ｒ）ｅ−μ’＋（／−ｆ（
   ｘ））　・Ｖ。 により演算することを特徴とする透過型厚さ計による端
   部計測方法。
3. （３）被測定物に対し投光器より透過された光量を検出
   し、得られた検出信号に基づいて被測定物の厚さを計測
   するよう構成した透過型厚さ計において、被測定物に対
   し投光器より透過された光量を電圧として検出する受光
   器と、被測定物の端部位置に対する測定スポットの中心
   位置を検出する位置検出器とを設け、光路がオープン時
   の電圧値と被測定物の反射率と被測定物の吸光係数とを
   それぞれ定数として記憶させた定数記憶器を設け、前記
   受光器と位置検出器とにより検出された信号をそれぞれ
   パラメータとして前記各定数記憶器に記゛憶された定数
   との乗算、減算、除算および対数変換を行う回路を設け
   て被測定物の端部における厚さの補正演算を行うよう構
   成することを特徴とする透過型厚さ計による端部計測装
   置。
4. （４）％許請求の範囲第３項記載の透過型厚さ計による
   端部計測装置において、受光器と位置検出器とにより検
   出された信号（Ｖ、ｘ）をそれぞれパラメータとして各
   定数記憶器に記憶された定数との乗算、減算、除算およ
   び対数変換を行う回路は、位置検出器罠よる検出信号を
   被測定物に投光された光量の比の関数（ｆ［Ｘ）］に変
   換し、次式 ％式％（） 但し、Ｖｏ：光路がオープン時の測定信号ｒ　：被測定
   物の反射率 の演算結果を対数変換し、被測定物の吸光係数（μ）と
   の除算を行った後反転器で反転を行い、次式 の演算を行い、被測定物の端部における厚さくｔ）の補
   正演算を行うよう構成することを特徴とする透過型厚さ
   針による端部計測装置。