TWI473965B - Thickness measurement system and thickness measurement method - Google Patents

Description

厚度計測系統及厚度計測方法

本發明係關於使用雷射距離計，來測定板的厚度的厚度計測系統及厚度計測方法。

以往，以測定以壓延機予以壓延的板的厚度的裝置而言，主要使用一種使用放射線的放射線厚度計。在該放射線厚度計係有使用X線的X線厚度計、或使用γ線的γ線厚度計。以該等厚度計的厚度測定精度而言，確保0.1%的精度，對於關於一般板厚的品質管理無障礙地被使用。

但是，放射線厚度計由於無法縮小放射線束系統，因此空間解像能力不足。此外，必須進行去除雜音影響的處理，因此，響應速度會變慢。因此，在放射線厚度計中，要檢測如因壓延機的機械式振動所造成的顫震標記、或因壓延滾筒的變形或損傷所發生的滾壓標記般，朝向所被壓延的板的寬幅方向呈長形且朝向移動方向以一定間距所發生的板厚變動，乃極為困難。

亦即，在檢測顫震標記或滾壓標記時，以厚度測定精度而言，被要求0.1%，取絕對值為數μ以下。此外，被要求可響應所移動的板的變動速度與變動形狀的解像能力。詳言之，以測定空間解像能力而言，被要求10mm，其響應速度被要求1m秒以上。因此，在被要求高解像能 力的厚度測定中，係使用如圖5所示之藉由利用雷射光的雷射距離計所致之厚度測定裝置200，來取代放射線厚度計。

上述厚度測定裝置200係具備有：C型框架15、及厚度運算部113。C型框架15係具備有上部腕部15T、及下部腕部15B，在各腕部15T、15B分別裝備有第1雷射距離計11及第2雷射距離計12者。第1雷射距離計11及第2雷射距離計12係以計測面彼此相對向的方式作配置。將兩者的計測面間的距離設為Lo。C型框架15係以第1及第2雷射距離計11、12各自的計測面與被測定物(一面被壓延一面移動的板)5的上面、底面相對向的方式作配置。第1雷射距離計11及第2雷射距離計12係具備有均未圖示的雷射光源部、CCD攝影機、及距離運算部。由雷射光源部所被射出的雷射光係被照射至被測定物5的表面，其反射光係在CCD攝影機被受光而轉換成電訊號，該電訊號係被輸入至距離運算部。該距離運算部係檢測所被輸入的電訊號的變化，根據該檢測結果，對第1雷射距離計11及第2雷射距離計12各自的計測面與被測定物5之間的距離La、Lb進行運算而求出。接著，將所求出之各自的距離La、Lb傳送至厚度運算部113，在厚度運算部113中，對下列(1)式進行運算而求出被測定物5的厚度t。

t=Lo-(La+Lb)…(1)

但是，上述構成的厚度測定裝置200係如(1)式所 示，若固定第1雷射距離計11及第2雷射距離計12的C型框架15的腕部15T、15B間的距離Lo依周圍溫度的改變而變動時，會有該變動程度本身會成為測定誤差的問題。因此，為了抑制距離Lo的變動，實施C型框架15的構造或材質的改良。此外，已有各種因該變動程度而起的溫度漂移的校正方法被提出。

在上述厚度測定裝置200，係有以不會對被測定物5的生產造成影響的方式，以比C型框架15的熱收縮時間變化率為更快的間隔(例如5秒以下)來進行校正的方法(參照專利文獻1)。

此外，在上述厚度測定裝置200係有使用顫震標記檢測裝置的方法(參照專利文獻2)。該顫震標記檢測裝置係併設藉由高解像能力的雷射式所致的厚度測定裝置200、及藉由擅於距離變動的放射線所致的厚度計，求出放射線厚度計的輸出與雷射式的厚度測定裝置200的輸出的差作為厚度測定裝置200的溫度漂移的補正值，根據該補正值，來對厚度測定裝置200的輸出進行補正。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本專利第3880909號公報

〔專利文獻2〕日本專利第4131843號公報

上述專利文獻1所揭示的雷射式的厚度測定裝置係在搬送被測定物的生產線的測定位置，必須要有供在短時間內設定校正試樣之用的大型擺臂，因此會有校正裝置成為大型的問題。此外，由於必須設定沒有被測定物的狀態，因此會有雖為短時間但是必須中斷被測定物的生產的問題。

上述專利文獻2所揭示的厚度測定裝置雖可解決可連續測定而中斷生產的問題，但是由於使用放射線，因此有除了設置安全管理區域以外，還必須有供放射線安全管理之用的特別處置的問題。

本發明係為解決上述問題點而研創者，目的在提供去除因厚度測定裝置的一對雷射距離計的支持點間的距離依溫度改變而變動而起的測定誤差的影響，並且不需要進行供安全管理用的特別處置，即可進行連續測定的厚度計測系統及厚度計測方法。

為達成上述目的，實施形態之厚度計測系統係形成為以下態樣：其係將所被搬送的板作為被測定物而連續計測其厚度的厚度計測系統，其具備有：為藉由雷射來分別測定前述被測定物的厚度者，各自的測定位置相對前述被測定物的移動方向，以預先決定的距離分離，而被配置在上游側的第1厚度測定裝置及被配置在下游側的第2厚度測定裝置；將「校正」模式、「測定」模式周期性進行切換 設定，來作為前述第1厚度測定裝置的動作模式，與其同步將「測定」模式、「測定值補正」模式進行切換設定，來作為前述第2厚度測定裝置的動作模式的動作模式設定部；將前述第1厚度測定裝置的位置，設定在：按照前述動作模式來測定前述被測定物的測定位置、及測定被配置在不同於前述被測定物的位置的基準物來校正測定結果的校正位置的位置設定手段；檢測前述被測定物的移動速度的速度檢測器；及由前述第1及第2厚度測定裝置的測定結果及前述速度檢測器的檢測結果，以一定間隔，將前述被測定物的厚度進行運算輸出的厚度運算手段，前述厚度運算手段係當前述第1厚度測定裝置為「校正」模式時，選擇輸出處於「測定」模式的前述第2厚度測定裝置的測定結果，當前述第1厚度測定裝置為「測定」模式時，根據以前述速度檢測器所得的檢測速度與前述第1及第2厚度測定裝置的分離距離，將前述上游側的前述第1厚度測定裝置的校正完成後的測定結果進行延遲，藉此使前述第1厚度測定裝置的測定位置與前述下游側的前述第2厚度測定裝置的測定位置相一致，求出兩者的測定結果的差作為補正值，根據該補正值，對藉由處於前述「測定值補正」模式的前述第2厚度測定裝置所得之厚度測定結果進行補正。

此外，實施形態之厚度計測方法係形成為以下態樣：其係將所被搬送的板作為被測定物而連續計測其厚度的厚度計測方法，其特徵為：將藉由雷射來分別測定前述被測 定物的厚度的第1及第2厚度測定裝置，以各自的測定位置相對前述被測定物的移動方向，以預先決定的距離分離的方式配置在上游側及下游側，將「校正」模式、「測定」模式周期性進行切換設定，來作為前述第1厚度測定裝置的動作模式，與其同步將「測定」模式、「測定值補正」模式進行切換設定，來作為前述第2厚度測定裝置的動作模式，將前述第1厚度測定裝置的位置，設定在：按照前述動作模式來測定前述被測定物的測定位置、及測定被配置在不同於前述被測定物的位置的基準物來校正測定結果的校正位置，檢測前述被測定物的移動速度，由前述第1及第2厚度測定裝置的測定結果及前述速度檢測器的檢測結果，以一定間隔，將前述被測定物的厚度進行運算輸出，前述厚度運算係當前述第1厚度測定裝置為「校正」模式時，選擇輸出處於「測定」模式的前述第2厚度測定裝置的測定結果，當前述第1厚度測定裝置為「測定」模式時，根據以前述速度檢測器所得的檢測速度與前述第1及第2厚度測定裝置的分離距離，將前述上游側的前述第1厚度測定裝置的校正完成後的測定結果進行延遲，藉此使前述第1厚度測定裝置的測定位置與前述下游側的前述第2厚度測定裝置的測定位置相一致，求出兩者的測定結果的差作為補正值，根據該補正值，對藉由處於前述「測定值補正」模式的前述第2厚度測定裝置所得之厚度測定結果進行補正。

如以上所示，藉由本發明，可提供去除因厚度測定裝置的一對雷射距離計的支持點間的距離依溫度改變而變動而起的測定誤差的影響，並且不需要進行供安全管理用的特別處置，即可進行連續測定的厚度計測系統及厚度計測方法。

以下參照圖1至圖4，說明實施形態。首先，說明本實施形態之厚度計測系統100的構成。

圖1係顯示上述厚度計測系統100的構成的區塊圖。圖2係用以說明圖1所示之由被測定物(經壓延的板)5的搬送方向所觀看的第1厚度測定裝置1或第2厚度測定裝置2的構造的剖面圖。此外，圖3係顯示上述第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2朝向被測定物5的搬送方向隔著預定間隔Ld而設時的平面圖。

如圖1所示，厚度計測系統100係具備有：第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2；設定第1厚度測定裝置1、第2厚度測定裝置2的各個的動作模式的動作模式設定部3；及測定成為測定對象的被測定物5的移動速度的速度檢測器4。

上述第1厚度測定裝置1、及第2厚度測定裝置2係相同構成，如圖2所示，具備有：具有上部腕部15T及下部腕部15B的C型框架15；以計測面與腕部15T、15B相 對向的方式所配置的1對雷射距離計11、12；根據雷射距離計11、12的測定結果來求出被測定物5的厚度的厚度測定部13；及根據在上述動作模式設定部3所被設定的模式來使C型框架15的位置移動至測定位置、及校正位置的位置設定部14。C型框架15係以第1及第2雷射距離計11、12各自的計測面與被測定物5的上面、底面相對向的方式作配置。將第1及第2雷射距離計11、12的計測面間的距離設為Lo。其中，上述厚度測定部13係可如圖2所示固定在C型框架15，但亦可有別於C型框架15而另外設置。

上述位置設定部14係如圖3所示，使固定有一對雷射距離計11、12的C型框架15的位置移動至校正位置Pc、及測定位置Pm者，如圖2所示，具備有朝向與被測定物5的搬送方向呈正交的方向使C型框架15的位置移動至設定位置的驅動機構。具體而言，該驅動機構係形成為具備有：規制C型框架15的移動方向的軌條、及在該軌條上使C型框架行走的驅動部的構成。但是，該構成為一例，若為可在對被裝載在C型框架15的雷射距離計11、12所造成的撞擊或振動在容許範圍內，對行走速度與停止位置進行控制、設定的構成即可，可以各種方式構成。此外，在圖1中，關於第1厚度測定裝置1，係顯示校正位置(實線)與測定位置(虛線)，關於第2厚度測定裝置2，則僅顯示測定位置，第2厚度測定裝置2的校正位置係與第1厚度測定裝置1相同。

接著，參照圖3，說明藉由動作模式設定部3所設定的動作模式。上述動作模式設定部3係對第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2，傳送對各自的校正及測定的模式發出指令的動作模式設定訊號。第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2係在位置設定部14接收由動作模式設定部3所被送來的動作模式設定訊號。位置設定部14係由動作模式設定訊號掌握測定/校正的模式，並且掌握測定位置或校正位置，使厚度測定裝置1、2移動至各自的位置，在移動完成後的時點，對動作模式設定部3通知位置設定完成訊號。

此外，動作模式設定部3係若藉由接收由第1雷射式厚度測定裝置1、及第2雷射式厚度測定裝置2所被送來的位置設定完成訊號，來辨識已移動至與所設定的動作模式相對應的位置時，將所設定的動作模式下的處理開始指令訊號傳送至第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2。

如圖3所示，第1厚度測定裝置1、第2厚度測定裝置2係朝向與被測定物5被搬送的方向呈正交的方向移動。通常，被放置在被測定物5的搬送方向的上游側的第1厚度測定裝置1係被配置在由被測定物5的搬送位置退避的校正位置Pc，此外，第2厚度測定裝置2係在其下游側以預先決定的間隔Ld分離，而被配置在預先設定的被測定物5的測定位置Pm。

此外，第1厚度測定裝置1係如圖4所示，以預先設 定的校正周期Tpc，在校正位置實施藉由厚度基準板5c所為之厚度校正。該校正周期Tpc係由第1厚度測定裝置1所被要求的測定精度、及對於設置第1厚度測定裝置1的周圍溫度變化的溫度漂移特性來預先設定。

例如若假設相對於周圍溫度變化為10℃/10小時，第1厚度測定裝置1的溫度漂移為0.5%，要求精度為0.1%時，在假定溫度漂移相對於時間呈直線變化(0.5%/10小時)的情形下，至少校正周期Tpc係必須在2小時以內進行。

經校正的第1厚度測定裝置1係若藉由動作模式設定訊號而被指定測定模式時，移動至測定位置Pm來傳送位置設定完成訊號而開始測定。第1厚度測定裝置1被設定在測定位置Pm而開始測定時，動作模式設定部3係接收在該測定位置的位置設定完成訊號，而對厚度測定中的第2厚度測定裝置2傳送補正開始訊號。

接著，說明第2厚度測定裝置2的厚度測定部13所配備的補正運算部13a。補正運算部13a係被測定物5在移動方向的測定位置與本身的測定位置偏離間隔Ld，因此接收在速度檢測器4所得之被測定物5的移動速度訊號，將第1厚度測定裝值1的測定值延遲偏離間隔Ld的部分，配合本身的測定位置，求出各自的測定值的差作為補正值。該補正值係進行記憶至執行接下來的「厚度補正」的時序為止。

接著，參照圖1及圖4，說明如上述所構成的厚度計 測系統100的動作。

上述動作模式設定部3係將第1厚度測定裝置1及第2厚度測定裝置2，相對被測定物5的移動方向以預先決定的間隔Ld，另外分別預先以厚度基準板5c進行校正後，設定在作為初期位置的校正位置、及測定位置。

接著，動作模式設定部3係將被放置在移動方向之上游側的第1厚度測定裝置1，以預先決定的校正周期Tpc設定「校正」。如此一來，第1厚度測定裝置1係使本身移動至預先設定的校正位置，以預先設定的厚度基準板5c執行厚度校正處理。另一方面，動作模式設定部3係對被放置在移動方向之下游側的第2厚度測定裝置2設定「測定」。如此一來，第2厚度測定裝置2係以預定周期連續執行被測定物5的厚度測定。

接著，動作模式設定部3係在接下來的校正周期Tpc到來的時點，對已完成校正的第1厚度測定裝置1設定「測定」，在由第1厚度測定裝置1接收到被設定在測定位置的測定位置設定完成訊號的時點，對第2厚度測定裝置2傳送「厚度補正」處理開始訊號。第2厚度測定裝置2係若接收「厚度補正」處理開始訊號時，接收來自被放置在測定位置的第1厚度測定裝置1的第1厚度測定值、與來自速度檢測器4的被測定物5的移動速度值，將第1厚度測定裝置1的第1厚度測定值朝移動方向，進行延遲至與間隔Ld相對應的位置，求出該第1厚度測定值與本身的第2厚度測定值的差作為補正值，將第2厚度測定值 在測定中進行補正。

如以上所述，在本實施形態中，將其中一方的厚度測定裝置，在校正位置，以預先設定的校正周期進行校正，求出測定中的另一方厚度測定裝置的測定值與其中一方厚度測定裝置的測定值的差，以預先設定的校正周期進行補正。因此，藉由本實施形態，可去除因厚度測定裝置1、2的各個雷射距離計的支持點間的距離依溫度改變而變動而起的測定誤差的影響。在該構成中，由於未使用放射線厚度計，因此不需要進行特別的安全管理。此外，由於併用一對厚度測定裝置1、2，故可進行連續測定。

其中，本發明並非限定於上述實施形態，在實施階段，可在未脫離其要旨的範圍內將構成要素變形而具體化。此外，藉由上述實施形態所揭示之複數構成要素的適當組合，可形成各種發明。例如，亦可從由實施形態所表示的全構成要素中刪除幾個構成要素。此外，亦可適當組合遍及不同的實施形態的構成要素。

1、2、200‧‧‧厚度測定裝置

3‧‧‧動作模式設定部

4‧‧‧速度檢測器

5‧‧‧被測定物

5c‧‧‧厚度基準板

11、12‧‧‧雷射距離計

13‧‧‧厚度測定部

13a‧‧‧補正運算部

14‧‧‧位置設定部

15‧‧‧C型框架

15B‧‧‧下部腕部

15T‧‧‧上部腕部

100‧‧‧厚度測定系統

113‧‧‧厚度運算部

圖1係顯示實施形態之厚度計測系統的構成的區塊圖。

圖2係顯示圖1所示之厚度測定裝置的構造的剖面圖。

圖3係顯示圖1所示之厚度計測系統的厚度測定裝置的配置的平面圖。

圖4係用以說明圖1所示之厚度計測系統的測定位置及校正位置的配置圖。

圖5係顯示雷射式的厚度測定裝置的構造的剖面圖。

1‧‧‧厚度測定裝置

2‧‧‧厚度測定裝置

3‧‧‧動作模式設定部

4‧‧‧速度檢測器

5‧‧‧被測定物

5c‧‧‧厚度基準板

11、12‧‧‧雷射距離計

13‧‧‧厚度測定部

13a‧‧‧補正運算部

14‧‧‧位置設定部

100‧‧‧厚度測定系統

Claims (3)

1. 一種厚度計測系統，其係將所被搬送的板作為被測定物而連續計測其厚度的厚度計測系統，其特徵為具備有：為藉由雷射來分別測定前述被測定物的厚度者，各自的測定位置相對前述被測定物的移動方向，以預先決定的距離分離，而被配置在上游側的第1厚度測定裝置及被配置在下游側的第2厚度測定裝置；將「校正」模式、「測定」模式周期性進行切換設定，來作為前述第1厚度測定裝置的動作模式，與其同步將「測定」模式、「測定值補正」模式進行切換設定，來作為前述第2厚度測定裝置的動作模式的動作模式設定部；將前述第1厚度測定裝置的位置，設定在：按照前述動作模式來測定前述被測定物的測定位置、及測定被配置在不同於前述被測定物的位置的基準物來校正測定結果的校正位置的位置設定手段；檢測前述被測定物的移動速度的速度檢測器；及由前述第1及第2厚度測定裝置的測定結果及前述速度檢測器的檢測結果，以一定間隔，將前述被測定物的厚度進行運算輸出的厚度運算手段，前述厚度運算手段係當前述第1厚度測定裝置為「校正」模式時，選擇輸出處於「測定」模式的前述第2厚度測定裝置的測定結果，當前述第1厚度測定裝置為「測 定」模式時，根據以前述速度檢測器所得的檢測速度與前述第1及第2厚度測定裝置的分離距離，將前述上游側的前述第1厚度測定裝置的校正完成後的測定結果進行延遲，藉此使前述第1厚度測定裝置的測定位置與前述下游側的前述第2厚度測定裝置的測定位置相一致，求出兩者的測定結果的差作為補正值，根據該補正值，對藉由處於前述「測定值補正」模式的前述第2厚度測定裝置所得之厚度測定結果進行補正。
2. 如申請專利範圍第1項之厚度計測系統，其中，前述第1及第2厚度測定裝置係為彼此相同構成，分別具備有：具有被配置在前述被測定物之上下的腕部的C型框架；與前述腕部的上下相對向配置的一對雷射距離計；根據前述雷射距離計的距離輸出，求出前述被測定物的厚度的厚度測定部；及根據在前述動作模式設定部所被設定的動作模式，將前述C型框架設定在預先決定的測定位置及校正位置的位置設定部。
3. 一種厚度計測方法，其係將所被搬送的板作為被測定物而連續計測其厚度的厚度計測方法，其特徵為：將藉由雷射來分別測定前述被測定物的厚度的第1及第2厚度測定裝置，以各自的測定位置相對前述被測定物的移動方向，以預先決定的距離分離的方式配置在上游側及下游側，將「校正」模式、「測定」模式周期性進行切換設定，來作為前述第1厚度測定裝置的動作模式，與其同步 將「測定」模式、「測定值補正」模式進行切換設定，來作為前述第2厚度測定裝置的動作模式，將前述第1厚度測定裝置的位置，設定在：按照前述動作模式來測定前述被測定物的測定位置、及測定被配置在不同於前述被測定物的位置的基準物來校正測定結果的校正位置，檢測前述被測定物的移動速度，由前述第1及第2厚度測定裝置的測定結果及前述速度檢測器的檢測結果，以一定間隔，將前述被測定物的厚度進行運算輸出，前述厚度運算係當前述第1厚度測定裝置為「校正」模式時，選擇輸出處於「測定」模式的前述第2厚度測定裝置的測定結果，當前述第1厚度測定裝置為「測定」模式時，根據以前述速度檢測器所得的檢測速度與前述第1及第2厚度測定裝置的分離距離，將前述上游側的前述第1厚度測定裝置的校正完成後的測定結果進行延遲，藉此使前述第1厚度測定裝置的測定位置與前述下游側的前述第2厚度測定裝置的測定位置相一致，求出兩者的測定結果的差作為補正值，根據該補正值，對藉由處於前述「測定值補正」模式的前述第2厚度測定裝置所得之厚度測定結果進行補正。