| 【発明の名称】 |
レーザ測距装置および板厚測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】西川 政光
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| 【要約】 |
【課題】測定精度の低下を招来することなく、板状体に対し常に一定の距離測定位置での測距を可能にする。
【解決手段】反射ミラー１３，１４によるレーザ光の投射角度が、側端検出手段１１５で検出された板材１０１の側端の位置に基づいて変更制御されることで、板材１０１におけるレーザ光の投射位置が一定となるようにしている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 搬送される板状体に対してレーザ光を投射するレーザ投射部と、このレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を検出する投射角度検出部と、このレーザ投射部に対して一定距離を置いて配備され、板状体からの反射レーザ光を受光して当該反射レーザ光の受光角度を検出する受光角度検出部とを具備するレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるようにレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、前記一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、を有することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項２】 搬送される板状体に対してレーザ光を投射する複数のレーザ投射部と、このレーザ投射部を順次に切換駆動させるレーザ駆動部と、駆動中のレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を検出する投射角度検出部と、この複数のレーザ投射部のそれぞれに対して予め設定された距離を置いて配備され、板状体からの反射レーザ光を受光して当該反射レーザ光の受光角度を検出する受光角度検出部とを具備するレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、前記予め設定された駆動中のレーザ投射部と受光角度検出部との距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、を有することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項３】 前記レーザ光学手段におけるレーザ投射部は、レーザ光を出力するレーザ発振器とレーザ光を反射して板状体に投射する反射ミラーとを具備することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ測距装置。
【請求項４】 搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された１組の請求項１または３記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるようにそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、それぞれのレーザ光学手段について、レーザ投射部と受光角度検出部との一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段と、を有することを特徴とする板厚測定装置。
【請求項５】 搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された１組の請求項２または３記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に駆動されるそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、それぞれのレーザ光学手段について、予め設定された駆動中のレーザ投射部と受光角度検出部との距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段と、を有することを特徴とする板厚測定装置。
【請求項６】 搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された複数組の請求項１記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、このレーザ光学手段を順次組毎に切換駆動させるレーザ光学切換手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に切換駆動される組のそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、駆動中の組のそれぞれのレーザ光学手段について、レーザ投射部と受光角度検出部との一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段と、を有することを特徴とする板厚測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ測距装置およびこのレーザ測距装置を用いた板厚測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、レーザを用いた板厚測定装置の従来構成を示す図である。この板厚測定装置は、Ｃ型フレーム１００の間を連続して搬送される板材１０１の厚さを、このＣ型フレーム１００の両フレーム先端に配備されたレーザ測距計１０３，１０５を用いて測定するものである。具体的には、それぞれのレーザ測距計１０３，１０５のレーザ発振器１０７，１０９から板材１０１表面に対して垂直にレーザ光を投射して、板材１０１表面に形成される反射光スポットをレンズ１１０，１１２を介して一次元または二次元の光検出器１１１，１１３に結像させる。光検出器１１１，１１３に結像されるスポット像の位置としては、板材１０１表面までの距離の変化に応じて変化するので、この光検出器１１１，１１３上のスポット像の位置から受光角度を求め、これを用いて三角測量の原理からレーザ発振器１０７，１０９と板材１０１表面との距離を算出し、この算出した距離と既知であるレーザ測距計間の距離とから板材１０１の厚さを求めるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この板厚測定装置を用いて板材１０１の厚さを精度良く求める上においては、レーザ測距計１０３，１０５による板材１０１表面における距離測定位置が一定であることが望ましい。
【０００４】しかし、板材１０１としては、図９および図１０に示すように、曲がっていたり、搬送中に板材１０１の幅方向に移動したりする。このため、レーザ測距計１０３，１０５におけるレーザ発振器１０７，１０９からレーザ光を板材１０１表面に対して垂直に投射する構成では、板材１０１表面における距離測定位置を一定に保持することは難しい。
【０００５】因みに、例えば図１１および図１２に示すように、側端検出部１１５を設け、制御部１１７が板材１０１における側端の検出結果に応じてＣ型フレーム１００を板材１０１の幅方向に高速で移動制御することで、距離測定位置を一定に保持することが容易に考えられる。しかしながら、１組のレーザ測距計１０３，１０５が配備され、相当の重量を有するＣ型フレーム１００を高速で移動させた場合には、図１３に示すように、フレーム先端が歪み、この歪み量がそのまま測定誤差となってしまうという問題がある。
【０００６】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、測定精度の低下を招来することなく、板状体に対し常に一定の距離測定位置での測距を可能にしたレーザ測距装置を提供することにある。
【０００７】また、本発明は、板状体の状態に関係なく、厚さを精度良く測定できるようにした板厚測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、搬送される板状体に対してレーザ光を投射するレーザ投射部と、このレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を検出する投射角度検出部と、このレーザ投射部に対して一定距離を置いて配備され、板状体からの反射レーザ光を受光して当該反射レーザ光の受光角度を検出する受光角度検出部とを具備するレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるようにレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、前記一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段とを有することを要旨とする。
【０００９】請求項１記載の発明では、レーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御することで、板状体における距離測定位置を一定にしている。
【００１０】請求項２記載の本発明は、搬送される板状体に対してレーザ光を投射する複数のレーザ投射部と、このレーザ投射部を順次に切換駆動させるレーザ駆動部と、駆動中のレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を検出する投射角度検出部と、この複数のレーザ投射部のそれぞれに対して予め設定された距離を置いて配備され、板状体からの反射レーザ光を受光して当該反射レーザ光の受光角度を検出する受光角度検出部とを具備するレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、前記予め設定された駆動中のレーザ投射部と受光角度検出部との距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段とを有することを要旨とする。
【００１１】請求項２記載の発明では、複数のレーザ投射部を配備して順次に切換駆動させると共に次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御することで、板状体における距離測定位置をより正確に一定にしている。
【００１２】請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記レーザ光学手段におけるレーザ投射部が、レーザ光を出力するレーザ発振器とレーザ光を反射して板状体に投射する反射ミラーとを具備することを要旨とする。
【００１３】請求項３記載の発明では、反射ミラーを回動させることで、板状体表面の所望の位置に高速且つ正確にレーザ光を投射している。
【００１４】請求項４記載の本発明は、搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された１組の請求項１または３記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるようにそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、それぞれのレーザ光学手段について、レーザ投射部と受光角度検出部との一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段とを有することを要旨とする。
【００１５】請求項４記載の発明では、レーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御し、板状体における距離測定位置を一定にすることで、常にこの距離測定位置で厚さを測定している。
【００１６】請求項５記載の本発明は、搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された１組の請求項２または３記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に駆動されるそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、それぞれのレーザ光学手段について、予め設定された駆動中のレーザ投射部と受光角度検出部との距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段とを有することを要旨とする。
【００１７】請求項５記載の発明では、複数のレーザ投射部を具備するレーザ光学手段を板状体を挟むように配備し、この複数のレーザ投射部を順次に切換駆動させると共に次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御して板状体における距離測定位置をより正確に一定にすることで、常にこの距離測定位置で厚さを測定している。
【００１８】請求項６記載の本発明は、搬送される板状体を挟むように一定の離隔距離を持って対向配備された複数組の請求項１記載のレーザ測距装置のレーザ光学手段と、このレーザ光学手段を順次組毎に切換駆動させるレーザ光学切換手段と、板状体の側端の位置を検出する側端検出手段と、この側端検出手段で検出された側端の位置に基づいて板状体におけるレーザ光の投射位置が一定となるように次に切換駆動される組のそれぞれのレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御する投射角度制御手段と、駆動中の組のそれぞれのレーザ光学手段について、レーザ投射部と受光角度検出部との一定距離と投射角度検出部で検出された投射角度と受光角度検出部で検出された受光角度とに基づいて板状体までの距離を演算する距離演算手段と、前記離隔距離とそれぞれのレーザ光学手段について距離演算手段で演算された距離とに基づいて板状体の厚さを算出する厚さ演算手段とを有することを要旨とする。
【００１９】請求項６記載の発明では、板状体を挟むようにレーザ光学手段を複数組配備し順次に組毎に切換駆動させると共に次に駆動される組のレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御して、板状体における距離測定位置をより正確に一定にすることで常にこの距離測定位置で厚さを測定している。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】図１は、本発明の実施の形態に係る板厚測定装置の構成を示す図である。この板厚測定装置は、Ｃ型フレーム１００の間を連続して搬送される板材１０１の厚さを、このＣ型フレーム１００の両フレーム先端に一定の離隔距離をもって配備された１組のレーザ測距装置１０，２０を用いて測定するものである。その特徴としては、レーザ測距装置１０，２０のレーザ発振器１，２からのレーザ光を反射ミラー３，４で反射させて板材１０１に投射すると共に、側端検出部１１５の検出結果に応じて反射ミラー３，４を回動させてレーザ光の板材１０１への投射角度を変更制御することで、板材１０１におけるレーザ光の投射位置が側端から常に一定位置になるようにしたことにある。なお、図１において、５は板厚測定装置の全体を制御する制御部、６，７は板材１０１からの反射レーザ光を受光するＣＣＤカメラ、８，９は反射ミラー３，４の回動角度をレーザ光の投射角度として検出する投射角度検出部であり、また、図８および図１１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００２２】ＣＣＤカメラ６，７は、図２に示すように、反射ミラー３，４に対して一定距離ｌをもって離隔配備され、またその受光面が板材１０１に対して一定の角度をもって配備されている。このため、板材１０１の厚さの変動に応じて板材１０１からの反射レーザ光の受光位置としては、変わることになる。
【００２３】制御部５は、側端検出部１１５の検出結果に応じて反射ミラー３，４の回動を制御する機能と、ＣＣＤカメラ６，７における反射レーザ光の受光位置に基づいて当該反射レーザ光の受光角度を求める機能と、投射角度検出部８，９からの投射角度およびこの求めた受光角度を用いて板材１０１の表面までの距離をそれぞれ演算し、さらにこの演算結果から板材１０１の厚さを演算する機能とを有するものである。
【００２４】次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２５】測定開始に伴ってレーザ光の投射が開始されると共に、制御部５は、側端検出部１１５による検出結果に応じてレーザ光の投射位置が板材１０１の側端から常に一定位置になるように反射ミラー３，４を回動させる。これにより、板材１０１表面における距離測定位置としては、一定に保持される。
【００２６】この一方で、制御部５は、ＣＣＤカメラ６，７における反射レーザ光の受光位置に基づいて当該反射レーザ光の受光角度を求め、投射角度検出部８，９からの投射角度および予めわかっている反射ミラー３，４とＣＣＤカメラ６，７との距離ｌと共に板材１０１の表面までの距離を三角測量の原理にてそれぞれ演算し、さらにこの演算結果から板材１０１の厚さを演算して行く。ここで、板材１０１の厚さとしては、具体的には、予めわかっている反射ミラー３，４間の前記離隔距離からそれぞれ演算した板材表面までの距離を減算することにより求めることができる。
【００２７】したがって、本実施の形態によれば、板材におけるレーザ光の投射位置が側端から常に一定位置になるようにしたので、板材の搬送等の状態に影響されない高精度の板材までの距離測定を実現することができる。また、これに伴い、板材の板厚を精度良く測定することができる。
【００２８】なお、上記実施の形態では、各レーザ測距装置１０，２０にレーザ発振器１，２および反射ミラー３，４を１組配備するようにしたが、図３に示すように、例えば２組配備して交互に駆動するようにしてもよい。これは、反射ミラー３，４が側端検出部１１５による検出結果に追従するように回動されるが、この回動は頻繁に且つ高速で行なわれることから、反射ミラー３，４が回動されて停止しても振動がしばらく継続して正確なレーザ光の投射角度が検出できず、高精度の距離測定が不可能となるおそれに対応するものである。このため、図３の構成においては、図４および図５に示す如く、一方のレーザ発振器１，２からのレーザ発振がなされて距離測定が行なわれている間、他方のレーザ発振器１１，１２は発振しないと共に次の距離測定のために反射ミラー１３，１４の回動のみが行なわれることになる。なお、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図５の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対応するものである。
【００２９】また、上記実施の形態では、レーザ測距装置１０，２０を板材１０１を挟むように１組対向配備したが、図６に示すように、もう１組のレーザ測距装置３０，４０を板材１０１の搬送方向にレーザ測距装置１０，２０に対して離隔して配備するようにしてもよい。この構成においては、図３と同様に図７に示す如く、一方の組のレーザ測距装置１０，２０により距離測定が行なわれている間、他方の組のレーザ測距装置３０，４０が距離測定を中止すると共に次の距離測定のために反射ミラーの回動のみを行なうことになる。これにより、高精度の距離測定が不可能となるおそれに対応することができ、またいずれか一方の組の測距装置が故障しても他方の組の測距装置で測定を継続することができる。
【００３０】さらに、上記実施の形態では、制御部５が板材１０１表面までの距離を演算するようにしているが、反射ミラーが板材上で等ピッチとなるような複数の投射角度をとり、各投射角度において板材までの距離とＣＣＤカメラの受光位置との関係を示すデータベースを予め制御部５に持たせることで、より距離測定の高精度化に寄与し得る。
【００３１】また、上記実施の形態では、反射ミラーによってレーザ光の投射角度を変えるようにしたが、レーザ発振器そのものを回動するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、レーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御することで、板状体における距離測定位置が一定になるようにしたので、測定精度の低下を招来することなく、板状体に対し常に一定の距離測定位置での測距を行なうことができる。
【００３３】請求項２記載の発明によれば、複数のレーザ投射部を配備して順次に切換駆動させると共に次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御することで、板状体における距離測定位置がより正確に一定にできるので、測定精度の低下を招来することなく、板状体に対し常に一定の距離測定位置での測距を行なうことができる。
【００３４】請求項３記載の発明によれば、反射ミラーを回動させることで、板状体表面の所望の位置に高速且つ正確にレーザ光を投射することができる。
【００３５】請求項４記載の発明によれば、レーザ投射部によるレーザ光の投射角度を変更制御し、板状体における距離測定位置を一定にすることで、常にこの距離測定位置で厚さを測定できるようにしたので、板状体の状態に関係なく、厚さを精度良く測定することができる。
【００３６】請求項５記載の発明によれば、複数のレーザ投射部を具備するレーザ光学手段を板状体を挟むように配備し、この複数のレーザ投射部を順次に切換駆動させると共に次に駆動されるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御して、板状体における距離測定位置をより正確に一定にすることで、常にこの距離測定位置で厚さを測定できるようにしたので、板状体の状態に関係なく、厚さを精度良く測定することができる。
【００３７】請求項６記載の発明によれば、板状体を挟むようにレーザ光学手段を複数組配備し順次に組毎に切換駆動させると共に次に駆動される組のレーザ光学手段におけるレーザ投射部によるレーザ光の投射角度を事前に変更制御して、板状体における距離測定位置をより正確に一定にすることで、常にこの距離測定位置で厚さを測定できるようにしたので、板状体の状態に関係なく、厚さを精度良く測定することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２７日（１９９９．９．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外７名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９１２１３（Ｐ２００１−９１２１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２７３３５７ |
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