(57)【要約】【課題】通光に問題がある環境下でも精度よく、厚みまたは距離を測定することができる、距離計、距離測定方法、厚み計装置及び厚み測定方法を提供すること。【解決手段】、被測定物６までの距離を測定する距離計であって、被測定物６に電波を送信波として照射する送信アンテナ（例えば、送信アンテナ３１，４１）と、送信波が被測定物６で反射した受信波の中心経路を検出可能な受信アンテナ（例えば、受信アンテナ３２，４２）と、受信波の中心経路と送信波の中心経路とから、送信波が反射された被測定物６の座標である測定スポット（例えば、第１測定点座標、第２測定点座標）を算出し、被測定物６までの距離を算出する演算部と、を有する、距離計。【選択図】図３
2020180869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物までの距離を測定する距離計であって、
前記被測定物に電波を送信波として照射する送信アンテナと、
前記送信波が前記被測定物で反射した受信波の中心経路を検出可能な受信アンテナと、
前記受信波の中心経路と前記送信波の中心経路とから、前記送信波が反射された前記被測定物の座標である測定スポットを算出し、前記被測定物までの距離を算出する演算部と、
を有する、距離計。
【請求項２】
前記受信アンテナは、前記受信波の二次元の電波強度と前記受信波の到来方向とを受信可能なフェイズドアレイアンテナであり、
前記演算部は、前記受信アンテナで受信された前記二次元の電波強度と前記到来方向とに基づいて、前記受信波の中心経路を算出する、請求項１に記載の距離計。
【請求項３】
前記演算部は、前記二次元の電波強度の対象性の有無を判断し、前記対象性がある場合には前記距離を算出し、前記対象性がない場合には測定不可として前記距離を算出しない、請求項２に記載の距離計。
【請求項４】
前記演算部は、前記二次元の電波強度が閾値以上であるか否かを判断し、前記二次元の電波強度が閾値以上である場合には前記距離を算出し、前記二次元の電波強度が閾値未満である場合には測定不可として前記距離を算出しない、請求項２に記載の距離計。
【請求項５】
前記送信アンテナと前記受信アンテナとが設けられたアンテナ部をさらに有し、
前記アンテナ部には、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの指向方向を調整可能な調整機構が設けられ、
前記演算部は、前記指向方向が異なる複数の測定結果に基づいて、前記受信波の到来方向を決定し、前記測定スポットを算出する、請求項１に記載の距離計。
【請求項６】
前記距離の測定方向に直交する少なくとも一方向に前記アンテナ部を移動可能な移動手段をさらに有する、請求項５に記載の距離計。
【請求項７】
前記送信アンテナは、前記電波の照射方向の先端に誘電体レンズを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の距離計。
【請求項８】
被測定物までの距離を測定する距離測定方法であって、
送信アンテナを用いて、前記被測定物に電波を送信波として照射し、
受信アンテナを用いて、前記送信波が前記被測定物で反射した受信波の中心経路を検出し、
前記受信波の中心経路と前記送信波の中心経路とから、前記送信波が反射された前記被測定物の座標である測定スポットを算出し、前記被測定物までの距離を算出する、
距離測定方法。
【請求項９】
被測定物の厚みを測定する厚み計装置であって、
第１距離計と、第２距離計と、厚み演算部とを備え、
前記第１距離計及び第２距離計は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の距離計であり、前記被測定物を前記厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられ、前記第１距離計から前記被測定物までの距離である第１距離及び前記第２距離計から前記被測定物までの距離である第２距離をそれぞれ測定し、
前記厚み演算部は、前記第１距離と前記第２距離とに基づいて、前記被測定物の厚みを算出する、厚み計装置。
【請求項１０】
前記厚み演算部は、
前記第１距離と前記第２距離とから、前記被測定物の仮厚みを算出する仮厚み算出部と、
前記第１距離計及び前記第２距離計における前記受信波及び前記送信波の中心経路に基づいて前記仮厚みの傾きを補正することで前記被測定物の厚みを算出する厚み補正部とを有する、請求項９に記載の厚み計装置。
【請求項１１】
前記第１距離計は、前記第１距離を測定することで、前記第１距離計での測定箇所の測定スポットである第１測定点座標を測定し、
前記第２距離計は、前記第１距離計での測定箇所の近傍の複数の測定箇所における前記第２距離を測定することで、前記複数の測定箇所の測定スポットである第２測定点座標群を測定し、
前記厚み演算部は、前記第２測定点座標群に基づいて、前記第１測定点座標の裏側面における座標である第３測定点座標を算出し、前記第１測定点座標から決定される前記第１距離と前記第３測定点座標から決定される前記第２距離とに基づいて、前記被測定物の厚みを算出する、請求項９または１０に記載の厚み計装置。
【請求項１２】
被測定物の厚みを測定する厚み測定方法であって、
請求項８に記載の距離計であり、前記被測定物を前記厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられる第１距離計及び第２距離計を用いて、前記第１距離計から前記被測定物までの距離である第１距離及び前記第２距離計から前記被測定物までの距離である第２距離をそれぞれ測定し、
前記第１距離と前記第２距離とに基づいて、前記被測定物の厚みを算出する、厚み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離計、距離測定方法、厚み計装置及び厚み測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材製品の厚みを測定する厚み計装置としては、γ線を使った厚み計装置やレーザー距離計を使った厚み計装置等が知られている。例えば、特許文献１には、レーザー距離計を採用した光学系の厚み計装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３１１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された厚み計装置は、レーザー距離計を用いたものであるため、水蒸気や霧等が製品や製品付近から発生する場合、水蒸気や霧等がレーザー光の通行の妨げとなり、場合により測定不可能となることがある。特に、鉄鋼製品の製造ラインでは、水蒸気や霧等が発生し易い環境となる。このため、このような環境下で厚み計装置を用いる場合、水蒸気や霧等によって通光に問題が生じるため、精度よく板厚を測定することが困難となる。また、γ線を用いた厚み計では、測定可能な板厚に限界があり、例えば厚みが５０ｍｍ以上と厚い場合には測定することができない。また、このような環境下では、放射線の透過量が激減することから、測定に要する時間が長くなるといった問題や、測定精度が低くなり要求精度が得られないといった問題が生じる可能性がある。
また、厚み計装置以外として、例えば、測定対象までの距離を測定する距離計においても、上述の場合と同様に通光に問題がある環境下では、精度よく測定することが困難となる。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、通光に問題がある環境下でも精度よく、厚みまたは距離を測定することができる、距離計、距離測定方法、厚み計装置及び厚み測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、被測定物までの距離を測定する距離計であって、上記被測定物に電波を送信波として照射する送信アンテナと、上記送信波が上記被測定物で反射した受信波の中心経路を検出可能な受信アンテナと、上記受信波の中心経路と上記送信波の中心経路とから、上記送信波が反射された上記被測定物の座標である測定スポットを算出し、上記被測定物までの距離を算出する演算部と、を有する、距離計が提供される。
【０００６】
本発明の一態様によれば、被測定物までの距離を測定する距離測定方法であって、送信アンテナを用いて、上記被測定物に電波を送信波として照射し、受信アンテナを用いて、上記送信波が上記被測定物で反射した受信波の中心経路を検出し、上記受信波の中心経路と上記送信波の中心経路とから、上記送信波が反射された上記測定物の座標である測定スポットを算出し、上記被測定物までの距離を算出する、距離測定方法が提供される。
【０００７】
本発明の一態様によれば、被測定物の厚みを測定する厚み計装置であって、第１距離計と、第２距離計と、厚み演算部とを備え、上記第１距離計及び第２距離計は、上記の距離計であり、上記被測定物を上記厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられ、上記第１距離計から上記被測定物までの距離である第１距離及び上記第２距離計から上記被測定物までの距離である第２距離をそれぞれ測定し、上記厚み演算部は、上記第１距離と上記第２距離とに基づいて、上記被測定物の厚みを算出する、厚み計装置が提供される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、被測定物の厚みを測定する厚み測定方法であって、上記の距離計であり、上記被測定物を上記厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられる上記第１距離計及び第２距離計を用いて、上記第１距離計から上記被測定物までの距離である第１距離及び上記第２距離計から上記被測定物までの距離である第２距離をそれぞれ測定し、上記第１距離と上記第２距離とに基づいて、上記被測定物の厚みを算出する、厚み測定方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、通光に問題がある環境下でも精度よく、厚みまたは距離を測定することができる、距離計、距離測定方法、厚み計装置及び厚み測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る厚み計装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る厚み計装置を示す斜視図である。
【図３】第１距離計及び第２距離計を示す説明図である。
【図４】送信アンテナによる電波強度の分布の一例を示す説明図であり、（Ａ）は誘電体レンズが設けられていない送信アンテナを示し、（Ｂ）は誘電体レンズが設けられた送信アンテナを示す。
【図５】誘電体レンズを有する送信アンテナと被測定物との配置の一例を示す説明図である。
【図６】受信アンテナの構成を示す構成図である。
【図７】演算部を示すシステム構成図である。
【図８】受信波のエネルギー分布の一例を示す模式図である。
【図９】厚み演算部を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る厚み測定方法を示すフロー図である。
【図１１】厚みの測定方法を示す説明図である。
【図１２】変形例における距離計を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１２】
＜厚み計装置＞
図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態に係る厚み計装置１について説明する。厚み計装置１は、被測定物６の厚みである板厚を連続的に測定する装置であり、図１に示すように、フレーム２と、第１距離計３と、第２距離計４と、厚み演算部５と、を備える。
フレーム２は、図２に示すように、ｘ軸方向からみてＣ型の形状を有し、移動する被測定物６を挟んで配される。なお、図面において、一例として、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交する軸であり、ｘ軸及びｙ軸が水平方向に平行な軸、ｚ軸が鉛直方向に平行な軸である。本実施形態において被測定物６は、ｘ軸方向に搬送される鋼板である。
【００１３】
第１距離計３は、電波距離計であり、電波を用いて第１距離計３から被測定物６までの距離である第１距離Ｌ１を測定する。本実施形態では、第１距離計３は、電波としてマイクロ波を用いるが、ミリ波やサブミリ波を用いたものであってもよい。なお、水蒸気や霧等が発生し易い環境化における電波の透過性の観点からは、波長が１ｍｍ以上の電波とすることがより好ましい。第１距離計３は、図２及び図３に示すように、Ｃ型のフレーム２のｚ軸正方向側の先端に、測定方向がｚ軸に平行となるように設けられる。なお、後述するように、第１距離計３は、図３に示すように、送信アンテナ３１と、受信アンテナ３２とを有する。送信アンテナ３１は、電波を照射する導波管を有するホーンアンテナであり、指向方向（照射方向）のアンテナ先端に誘電体レンズ３１１を有する。送信アンテナ３１では、電波がホーン型のアンテナから誘電体レンズ３１１を通じて照射される。受信アンテナ３２は、送信アンテナ３１から照射された電波の反射波である受信波を受信するアンテナであり、受信部においてアンテナ素子が規則的に配列された平面の受信面を有するフェイズドアレイアンテナである。また、第１距離計３は、図３に示すように、ｙ軸正方向に対して、受信アンテナ３２と送信アンテナ３１とが順に並んで設けられる。
【００１４】
第２距離計４は、第１距離計３と同様な、電波距離計であり、電波を用いて第２距離計４から被測定物６までの距離である第２距離Ｌ２を測定する。第２距離計４は、図２及び図３に示すように、Ｃ型のフレーム２のｚ軸正方向側の先端に、測定方向がｚ軸に平行となるように設けられる。また、第２距離計４は、第１距離計３と同様に、送信アンテナ４１と、受信アンテナ４２とを有する。つまり、送信アンテナ４１は、送信アンテナ３１と同様に、電波を照射するホーン型のアンテナであり、指向方向のアンテナ先端に誘電体レンズ３１１を有する。また、受信アンテナ４２は、フェイズドアレイアンテナである。また、第２距離計４は、図３に示すように、ｙ軸正方向に対して、送信アンテナ４１と受信アンテナ４２とが順に並んで設けられる。なお、第１距離計３と第２距離計４との離間距離をＬａ（例えば、約３０００ｍｍ）とする。また、第１距離計３と第２距離計４とが対向する軸を、対向軸Ｃとする。
【００１５】
誘電体レンズ３１１，４１１は、送信アンテナ３１，４１のアンテナ先端の開口面を覆う凸状のレンズである。誘電体レンズ３１１，４１１は、ホーン型のアンテナから照射される電波の指向性を鋭くする。図４に、誘電体レンズが設けられていないホーン型の送信アンテナ３１と、誘電体レンズ３１１が設けられたホーン型の送信アンテナ３１とによる送信電波強度の分布７の一例を示す。図４（Ａ）に示すように、誘電体レンズがない場合、指向方向（図４（Ａ），（Ｂ）の横方向）に直交する方向に対する送信電波が拡がる範囲が大きくなる。これに対して、図４（Ｂ）に示すように、誘電体レンズがある場合、指向方向に直交する方向に対する送信電波が拡がる範囲が小さくなり、送信電波を絞ることができる。つまり、誘電体レンズ３１１，４１１を設けることにより、測定する範囲、即ち測定面において送信電波が照射される面積を小さくすることができる。このため、測定面の細かな凹凸による測定距離の違いを精度よく検出することができる。
【００１６】
また、図５には、誘電体レンズ３１１を採用した送信アンテナ３１と、被測定物６との配置の一例を示す。図５に示すように、被測定物６が傾きや振動のない正常な状態で搬送された場合の位置である基準位置において、被測定物６の表面付近が誘電体レンズ３１１によって送信電波が収束する位置となるように、誘電体レンズ３１１が選択される。このような位置関係にある場合、被測定物６上において距離測定範囲が最小となり、精度よく厚みを測定することができる。
【００１７】
送信アンテナ３１，４１は、電波が被測定物６に照射される方向に指向方向が設定され、互いに対向する方向に設定されてもよい。また、送信アンテナ３１，４１は、被測定物６が基準位置において、送信アンテナ３１の電波の中心経路が照射される被測定物６の表面の測定スポットが、送信アンテナ４１での裏面の測定スポットの反対面に位置するように設けられることが好ましい。なお、送信アンテナ３１，４１の電波の指向方向は、被測定物６との距離等により、受信アンテナ３２，４２が最も電波を受信しやすい方向に設定することが好ましい。例えば、図３に示す例では、送信アンテナ３１，４１の電波の指向方向は、鉛直方向であるｚ軸に対してｙ軸正方向側及びｙ軸負方向側にそれぞれ一例として５度傾いた角度に設定される。
【００１８】
また、受信アンテナ３２，４２は、送信アンテナ３１，４１からそれぞれ照射された電波の受信波を検出できるように、受信面の面積や傾きが設定される。受信アンテナ３２，４２の受信面の面積や傾きは、被測定物６の測定範囲や測定精度の要求等によりそれぞれ設定される。例えば、図３に示す例では、受信アンテナ３２，４２の受信面の法線方向である指向方向は、送信アンテナ３１，４１の傾きと逆側に一例として５度傾いて設定される。
【００１９】
さらに、受信アンテナ３２（４２）は、図６に示すように、受信面３２１（４２１）と、重み係数付与部３２２（４２２）と、演算部３２３（４２３）と、出力回路３２４（４２４）とを有する。なお、以下では説明を簡単にするため、主に受信アンテナ３２について説明するが、説明がない限り、受信アンテナ４２についても受信アンテナ３２と同様なものとする。受信アンテナ３２は、受信波を受信面３２１の複数のアンテナ素子で受ける。そして、重み係数付与部３２２では、各アンテナ素子の出力に重みをかける。この際、この重み係数として複素関数を用い、受信アンテナ３２からの出力を振幅要素と位相要素とに分解する。
【００２０】
演算部３２３は、図７に示すように、電波強度位相演算部３２５と、ピーク座標算出部３２６と、到来方向ベクトル演算部３２７と、測定点座標算出部３２８とを有する演算装置である。
電波強度位相演算部３２５は、重みがかけられた受信アンテナ３２の各アンテナ素子の出力から、各出力における電波強度と位相とを検出する。なお、各出力は、重み係数付与部３２２によって、振幅要素と位相要素とに分解されている。そして、分解された要素のうち、振幅要素によって電波強度が定められ、位相要素によって受信電波の入射方向が定められる。
ピーク座標算出部３２６は、重みがかけられた受信アンテナ３２の各アンテナ素子の出力から、アンテナ素子のピーク部の座標であるピーク部座標を算出する。なお、ピーク部は、受信アンテナ３２において、各アンテナ素子の中で最大のエネルギー値（電波強度）を受信するアンテナ素子である。
【００２１】
到来方向ベクトル演算部３２７は、重みがかけられた各アンテナ素子の出力から、ピーク部における受信波の入射方向角であるピーク部入射方向角を演算し、さらにピーク部における受信波の到来方向のベクトルである到来方向ベクトルを演算する。
測定点座標算出部３２８は、算出されたピーク部座標と、到来方向ベクトルとから、送信波が反射された被測定物６の表面の空間座標、つまり表面の測定スポットである第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）を算出する。
【００２２】
演算部４２３は、演算部３２３と同様な構成のものであり、送信波が照射された被測定物６の裏面の空間座標、つまり裏面の測定スポットである第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）を算出する。つまり、演算部４２３は、演算部３２３と同様に、電波強度位相演算部４２５と、ピーク座標算出部４２６と、到来方向ベクトル演算部４２７と、測定点座標算出部４２８とを有する。電波強度位相演算部４２５では、重みがかけられた受信アンテナ４２の各アンテナ素子の出力から、各出力における電波強度と位相とを検出する。ピーク座標算出部４２６は、受信アンテナ４２のアンテナ素子のピーク部の座標であるピーク部空間座標を算出する。なお、ピーク部は、表面と同様に、受信アンテナ４２の各アンテナ素子の中で最大のエネルギー値を受信するアンテナ素子である。到来方向ベクトル演算部４２７は、重みがかけられた各アンテナ素子の出力から、ピーク部における受信波の入射方向角であるピーク部入射方向角を演算し、ピーク部における受信波の到来方向のベクトルである到来方向ベクトルを演算する。測定点座標算出部４２８は、算出されたピーク部空間座標と、到来方向ベクトルとから、送信波が照射された被測定物６の裏面の空間座標である、第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）を算出する。
【００２３】
出力回路３２４，４２４は、演算部３２３，４２３による演算結果を、厚み演算部５に出力するものである。出力回路３２４，４２４は、少なくとも、第１測定点座標、第２測定点座標、測定時間及びピーク部入射方向角を出力情報として厚み演算部５に出力する。また、出力情報には、ピーク部出力波形、ピーク部空間座標、電波エネルギー重心座標及び各アンテナ素子の電波強度が含まれていてもよい。なお、ピーク部出力波形は、ピーク部における出力波形を示す。また、電波エネルギー重心は、受信電波全体面の中の重心であり、電波エネルギー重心座標は、各アンテナ素子の受信する電波強度の平面アンテナの平面上の重心の座標を示す。さらに、各アンテナ素子の電波強度は、受信アンテナ３２，４２の各アンテナ素子の受信電波強度を示す。平面アンテナである受信アンテナ３２，４２では、受信波の空間的なエネルギー分布を測定することができる。図８には、受信アンテナ３２による送信アンテナ３１の受信波の測定結果の一例を示す。図８において、ｘ’軸及びｙ’軸は受信アンテナ３２の受信面３２１に平行な方向でありアンテナ素子が並ぶ方向に平行な方向となる。また、ｚ’軸は、各アンテナ素子において受信された電波エネルギーの測定値を示す。図８に示すように、送信波とそのアンテナと受信波のエネルギーに応じて、エネルギー分布は山状となる。そして、エネルギー値が最も高くなる、つまり山の頂上に位置するアンテナ素子がピーク部となる。また、この山の形状から、エネルギー値の重心位置となるアンテナ素子の座標が、電波エネルギー重心座標となる。
【００２４】
厚み演算部５は、受信アンテナ３２，４２の出力情報から、被測定物６の厚みを演算する演算装置である。厚み演算部５は、図９に示すように、測定値ＤＢ５１と、仮厚み算出部５２と、傾斜演算部５３と、平行度演算部５４と、誤差判定部５５と、厚み補正部５８とを有する。
測定値ＤＢ５１は、受信アンテナ３２，４２の出力回路３２４，４２４からそれぞれ出力された出力情報を記憶する。
【００２５】
仮厚み算出部５２は、測定値ＤＢ５１に記憶された出力情報から、被測定物６の仮の厚みである仮厚みを算出する。後述するように、被測定物６が基準位置からずれて配されている場合、対向軸方向の位置ズレや傾きから、仮厚みは被測定物６の正しい厚みと異なる可能性がある。
傾斜演算部５３は、測定値ＤＢ５１に記憶された出力情報から、被測定物６の表面及び裏面の傾きを演算する。
【００２６】
平行度演算部５４は、傾斜演算部５３で演算された被測定物６の表面及び裏面の傾きから、被測定物６の表面及び裏面の平行度を演算する。
誤差判定部５５は、平行度演算部５４の演算結果から、被測定物６の対向軸Ｃに対する傾きの有無を判定する。
厚み補正部５６は、誤差判定部５５にて、傾きがあると判定された場合、被測定物６の傾きに応じて、仮厚みを補正し、被測定物６の厚みを算出する。
なお、厚み演算部５による、被測定物６の厚みの算出方法については、後述の厚み測定方法にて詳細に説明する。
【００２７】
（厚みの測定方法）
次に、図１０，１１を参照して、厚み計装置１による厚みの測定方法について説明する。本実施形態では、厚みの測定に先立ち、第１距離計３及び第２距離計４の設置位置の調整及び距離計としての校正が行われる。第１距離計３及び第２距離計４の設置位置の調整では、各距離計の測定軸の位置ずれ及び角度ずれがないように調整が行われる。
【００２８】
そして、設置位置の調整が完了した後、図１０に示す処理フローに従って、被測定物６の厚みの測定が行われる。厚みの測定は、自動で開始されてもよく、手動で開始されてもよい。本実施形態のように、被測定物６が移動する鋼板である場合には、鋼板の移動位置を測定する位置センサー（不図示）が厚み計装置１または厚み計装置１の搬送方向上流側に設けられ、この位置センサーによって鋼板が検出された後に、この検出信号を測定開始の信号として距離の測定が行われてもよい。
【００２９】
厚みの測定では、はじめに、第１距離計３及び第２距離計４を用いて、第１測定点座標及び第２測定点座標を測定する（Ｓ１００）。ステップＳ１００では、まず、送信アンテナ３１，４１から被測定物６に電波を照射し、それぞれの送信波（照射波）が反射した受信波（反射波）を受信アンテナ３２，４２で受信する。この際、受信アンテナ３２，４２では、受信面３２１，４２１の各アンテナ素子での受信結果から、ピーク部座標と到来方向ベクトルとが算出される。上述のように、各アンテナ素子での出力には、重み係数付与部３２２，４２２によって重みが付与される。そして、ピーク座標算出部３２６，４２６は、重みが付与された出力の振幅要素、即ち検出された二次元の電波強度から、受信アンテナ３２，４２のアンテナ素子においてそれぞれ最大のエネルギー値を受信する素子の座標をピーク部座標（ｘｆ０ｐ，ｙｆ０ｐ，ｚｆ０ｐ），（ｘｂ０ｐ，ｙｂ０ｐ，ｚｂ０ｐ）として算出する。また、到来方向ベクトル演算部３２７，４２７は、重みが付与された出力の位相要素から、算出されたピーク部のアンテナ素子におけるピーク部入射方向角を演算する。さらに、到来方向ベクトル演算部３２７，４２７は、各受信アンテナ３２，４２のピーク部での受信波のエネルギー値とピーク部入射方向角とから、到来方向ベクトルＲｆ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ），Ｒｂ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）をそれぞれ演算する。次いで、測定点座標算出部３２８，４２８は、ピーク部座標と到来方向ベクトルとから、被測定物６の表面及び裏面における測定スポット（送信波が反射された測定箇所の座標）である第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）をそれぞれ算出する。第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）の具体的な算出方法の一例を、図１１を用いて説明する。
【００３０】
図１１には、一例として、被測定物６が基準位置となる場合と、被測定物６が基準位置からｙ−ｚ平面内でｘ軸正方向側からみて左回りに５度傾いた状態となる場合とを示す。なお、図１１には、送信波及び受信波の経路を示すが、これは、電波において進行方向に直交する面内で最もエネルギー値が高い個所となる中心の経路である中心経路を示すものである。また、図１１において、点線で示された被測定物６及び受信波の経路が、基準位置となる場合を示し、実線で示された被測定物６及び受信波の経路が、傾いた状態となる場合を示す。なお、図１１の被測定物６が傾いた状態では、受信アンテナ３２，４２同士が対向する中心軸である対向軸Ｃと被測定物６の厚み方向の中心との交点が基準位置と変わらないものとし、基準位置からこの交点を中心に傾いた状態とする。図１１に示すように、基準位置と傾いた状態とを比べると、被測定物の傾きによって受信波の経路が大きく異なるものとなる。つまり、受信波の到来方向ベクトルを用いることで、被測定物の傾きを検出できるようになる。
【００３１】
図１１の被測定物６が傾いた状態における、第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）の算出方法について説明する。送信アンテナ３１，４１から送信波については、送信アンテナ３１，４１の送信部分の空間座標である発信部座標（ｘｆ０ｔ，ｙｆ０ｔ，ｚｆ０ｔ），（ｘｂ０ｔ，ｙｂ０ｔ，ｚｂ０ｔ）と、送信波の方向ベクトルである送信方向ベクトルＩｆ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ），Ｉｂ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）とから、送信波の中心の経路である直線ｔｆ，ｔｂ（ｘｙｚ空間での直線の式）がそれぞれ算出される。送信方向ベクトルＩｆ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ），Ｉｂ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）は、予め決められる値であるため、事前に計算された値が用いられてもよく、測定点座標算出部３２８，４２８が送信アンテナ３１，４１の初期条件から計算をしてもよい。次に、ピーク座標算出部３２６，４２６によってピーク部座標（ｘｆ０ｐ，ｙｆ０ｐ，ｚｆ０ｐ），（ｘｂ０ｐ，ｙｂ０ｐ，ｚｂ０ｐ）が算出され、到来方向ベクトル演算部３２７，４２７によって到来方向ベクトルＲｆ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ），Ｒｂ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）が演算される。さらに、測定点座標算出部３２８，４２８は、ピーク部座標（ｘｆ０ｐ，ｙｆ０ｐ，ｚｆ０ｐ），（ｘｂ０ｐ，ｙｂ０ｐ，ｚｂ０ｐ）と、到来方向ベクトルＲｆ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ），Ｒｂ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）とから、受信波の中心の経路である直線ｐｆ，ｐｂ（ｘｙｚ空間での直線の式）がそれぞれ算出される。その後、測定点座標算出部３２８，４２８は、直線ｔｆと直線ｐｆとから第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）、直線ｔｂと直線ｐｂとから第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）を算出する。第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）は、送信波及び受信波の中心を示す直線の交点として求めてもよい。また、送信波及び受信波の中心を示す直線の最短距離の線分の式について、その中間点の空間座標を疑似交点（被測定物６上の反射点であり測定点）として求め、求められた疑似交点を第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）としてもよい。なお、交点が求められない場合には、各直線について、距離σ以内で交点を探索して、最短距離の近点を交点の代用として擬似交点として解を求めてもよい。σの値は、測定の要求精度に応じた許容範囲内で決定される。また、距離σ以内でも交点が求められない場合には、測定不可としてもよい。
【００３２】
ステップＳ１００では、演算部３２３，４２３が、受信波の二次元の電波強度と到来方向角とから求められる受信波の中心経路と、送信波の中心経路とから、第１距離計３及び第２距離計から被測定物６の表面及び裏面の測定スポットの座標（第１測定点座標及び第２測定点座標）が求められる。なお、測定スポットの座標の算出に際して、送信アンテナ３１，４１の座標や送信波の中心経路は予め決められたものであり、予め設定された値を用いるようにしてもよい。なお、ステップＳ１００では、第１測定点座標及び第２測定点座標求められることで、第１距離計３及び第２距離計４から表面及び裏面の測定スポットまでの距離である第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２も求められる。具体的には、第１距離Ｌ１は、第１測定点座標のｚ座標と第１距離計３の設置位置のｚ座標との差分として求められ、第２距離Ｌ２は、第２測定点座標のｚ座標と受信アンテナ４２の設置位置のｚ座標との差分として求められる。
【００３３】
ステップＳ１００の後、算出された第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）は、測定時間及びピーク部入射方向角と共に、測定値ＤＢ５１へと出力され、出力情報として記憶される（Ｓ１０２）。
ステップＳ１００，Ｓ１０２の工程は、被測定物６の搬送速度や目的とする厚みの測定精度に応じて、第１距離計３及び第２距離計４によって繰り返し行われる。例えば、１０ｍｓ間隔で、第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）及び第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）の測定が行われてもよい。つまり、測定値ＤＢ５１には、ステップＳ１００，Ｓ１０２の工程が繰り返された回数に応じて、出力情報が複数記憶される。
【００３４】
ステップＳ１０２の後、仮厚み算出部５２は、出力情報として記憶された第１測定点座標と第２測定点座標とから、仮厚みＤを算出する（Ｓ１０４）。仮厚みＤは、特定の第１測定点座標における、ｚ軸方向での被測定物６の厚みを示す。つまり、仮厚みＤは、図１１に示す被測定物６が基準位置では、被測定物６の板厚方向の厚みｄ（板厚）と同じものとなる。一方、図１１に示す被測定物６が傾いた状態では、被測定物６の板厚方向から傾いた方向での厚みを示し、実際の板厚よりも大きくなる。また、以下では、一例として、時間Ｔにおいて測定された第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）における、仮厚みを算出する場合について説明する。
【００３５】
ステップＳ１０４では、はじめに、測定値ＤＢ５１に記憶された複数の第２測定点座標（ｘｂｍ，ｙｂｍ，ｚｂｍ）（以下、「第２測定点座標群」とも称する。）から、第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）に対応した、被測定物６の裏面の座標である第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）を決定する。
第３測定点座標の決定方法としては、まず、第２測定点座標群の中から、ｘ−ｙ座標系において、第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）と同じｘ，ｙ座標のｚ軸と平行な直線と裏面との交叉する点か、その点に最も近い３点の第２測定点座標を選択する。この交叉する点のデータがある場合は、その座標、データがない場合は最も近い３点を含む平面と第一測定点のｘ，ｙ座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ）が同じ同平面状の点のｚ座標ｚｂｍａを求め、第三測定点座標とする。選択される複数の第２測定点座標は、３点以上であることが必要条件となる。座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ）におけるｚ座標の推定は、例えば、選択された複数の第２測定点座標から内分、あるいは表面の測定点を通るz軸に平行な直線と裏面が交叉する点付近の測定点から交叉する点のｘ，ｙ，ｚ座標を平面近似、曲面近似などの近似手法で求めることで、第３測定点座標のｚ座標が求められてもよい。そして、第三測定点を求めるための最も近い測定点所定の距離範囲内にない場合には、測定不可として、第１の測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）の厚みの演算を終了する。一方、所定の範囲内にある場合には、第１の測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）の厚みの演算を継続する。
【００３６】
さらに、第３測定点座標の決定方法は、上記の方法に限定されない。第２測定点座標群の中に、第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）と、ｘ座標及びｙ座標が同じものがある場合には、その第２測定点座標を第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）として決定してもよい。また、例えば、第２測定点座標群の中に、ｘ−ｙ平面で第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）と十分に近いものがある場合には、その第２測定点座標を第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）として決定してもよい。
第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）が決定された後、第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）のｚ座標値と、第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）のｚ座標値との差分となる距離（｜ｚｆｍＴ−ｚｂｍａ｜）が、仮厚みＤとして算出される。
【００３７】
ステップＳ１０４の後、傾斜演算部５３は、測定値ＤＢ５１に記憶された出力情報から、被測定物６の表面及び裏面の傾きを演算する（Ｓ１０６）。具体的には、傾斜演算部５３は、第１測定点座標（ｘｆｍＴ，ｙｆｍＴ，ｚｆｍＴ）及び第３測定点座標（ｘｂｍａ，ｙｂｍａ，ｚｂｍａ）におけるピーク部入射方向角から、被測定物６の表面及び裏面の傾きを演算する。例えば、図１１に示す例では、送信アンテナ３１，４１による送信波の照射方向角をθｆ０，θｂ０とし、受信波のピーク部入射方向角をθｆｓ，θｂｓとする。図１１に示すように、被測定物６が基準位置である場合には、照射方向角θｆ０，θｂ０と、ピーク部入射方向角θｆｓ，θｂｓとは、被測定物の表面と裏面が平行あるいは測定に影響を与えない程度の平行度である場合は、表面及び裏面でそれぞれ同じ角度となる。これに対して、被測定物６に傾きがある状態の場合には、傾きの分だけ、傾いている方向に応じてピーク部入射方向角θｆｓ，θｂｓが、基準位置の場合よりも変化することになる。このため、予め設定される基準位置でのピーク部入射方向角θｆｓ，θｂｓに対する、測定されるピーク部入射方向角θｆｓ，θｂｓの変化量を計算することで、表面及び裏面での被測定物６の傾きが算出される。なお、図１１では、被測定物６の法線方向が対向軸Ｃに平行なｚ軸に対してｙ軸方向にのみ傾いている場合を例示しているが、この例に限定されるものではない。被測定物６の法線方向は、ｚ軸に対してｘ軸方向にのみ傾いていてもよく、ｚ軸に対してｘ軸方向及びｙ軸方向の両方向、つまり３次元的に傾いていてもよい。このため、ピーク部入射方向角は、ｚ軸に対してｘ軸方向及びｙ軸方向の少なくとも一方向への傾きを示す角度であればよく、ベクトルとして示されるものであってもよい。また、ステップＳ１０４にて第３測定点座標を求める際に複数の第２測定点座標を選択して用いた場合には、ステップＳ１０６においても、裏面の傾きを演算するにあたってこれらの複数の第２測定点座標を用いてもよい。この場合、ステップＳ１０４で選択された複数の第２測定点座標の到来方向ベクトルやピーク部入射方向角、第３測定点座標を用いて演算することで、第３測定点座標での到来方向角が求められる。
【００３８】
ステップＳ１０６の後、平行度演算部５４は、傾斜演算部５３で演算された被測定物６の表面及び裏面の傾きから、被測定物６の表面及び裏面の平行度を演算する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８では、被測定物６の表面及び裏面の傾きは、角度や傾斜方向の違いがどの程度であるかを示すものであり、これらの違いを定量的に示すことができるものであれば、どのような指標が用いられてもよい。例えば、図１１に示すような傾きの場合、平行度は、表面のピーク部入射方向角θｆｓを裏面のピーク部入射方向角θｂｓで除した値であってもよい。なお、以下では、表面及び裏面の傾きが平行に近い場合（例えば、図１１において平行度が１に近い値となる場合）を平行度が高いと表現し、表面及び裏面の傾きがそうでない場合（例えば、図１１において平行度が１から離れた値となる場合）を平行度が低いと表現する。
【００３９】
ステップＳ１０８の後、誤差判定部５５は、被測定物６の対向軸Ｃ方向に対する傾きの有無を判定する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０では、まず、ステップＳ１０８で算出された平行度が高いかどうかを判定する。この判断は、例えば、平行度の値が所定の範囲内にあるか否かを判断することで、判定することができる。この所定の範囲は、求められる厚みの測定精度等によって設定される範囲であり、平行度が高いと判断される範囲となる。そして、平行度が所定の範囲内になく、平行度が低いと判定される場合、測定ができないものと判断され、ステップＳ１０６で仮厚みを算出した測定点での厚みの測定を終了する。一方、平行度が所定の範囲内にあり、平行度が高いと判定される場合、誤差判定部５５は、被測定物６の対向軸Ｃ方向に対する傾きの有無を判定する。この際、誤差判定部５５は、ステップＳ１０６に算出された表面の傾きと裏面の傾きとから、被測定物６の傾きを算出する。この場合、例えば、表面の傾きまたは裏面の傾きを被測定物６の傾きとしてもよく、表面の傾きと裏面の傾きとの平均値を被測定物６の傾きとしてもよい。そして、誤差判定部５５は、算出された被測定物６の傾きが、対向軸Ｃ方向に傾いているか否かを判定する。この場合、例えば、算出された被測定物６の傾きが、対向軸Ｃ方向と略平行となる範囲内の値である場合には傾きがないと判断し、対向軸Ｃ方向と略平行となる範囲を超える値である場合には傾きが有ると判断する。
【００４０】
ステップＳ１１０の判断の結果、被測定物６に傾きがある場合、厚み補正部５６は、被測定物６の傾きに応じて、仮厚みＤを補正し、被測定物６の厚みｄを算出する（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２では、被測定物６の傾きに応じて、仮厚みＤを幾何学的な補正方法で補正することで、被測定物６を基準位置とした状態でのｚ軸方向の厚みを算出する。そして、算出された厚みが被測定物６の厚みｄとして最終的に決定する（Ｓ１１４）。
【００４１】
一方、ステップＳ１１０の判断の結果、被測定物６に傾きがない場合、誤差判定部５５は、ステップＳ１０４で算出された仮厚みＤを、被測定物６の最終的な厚みｄとして決定する（Ｓ１１４）。
ステップＳ１０８〜Ｓ１１４の工程は、ステップＳ１００，Ｓ１０２が繰り返し行われた回数に応じて、繰り返し行われる。これにより、被測定物６の搬送方向に対して、板厚の分布を連続的に測定することができる。
【００４２】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、第１距離計３及び第２距離計４がフレーム２に固定されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。第１距離計３及び第２距離計４は、例えば、図１２に示すような立体角スキャナ式の距離計であってもよい。図１２には、第１距離計３’の変形例を示す。図１２に示すように、第１距離計３’は、送信アンテナ３１’と受信アンテナ３２’とを有するアンテナ部３３と、台部３４と、第１移動手段３５と、第２移動手段３６とを備える。第１距離計３’において、送信アンテナ３１は、上記実施形態における送信アンテナ３１と同様なものである。また、受信アンテナ３２’は、指向性と軸当方性の高いアンテナであり、例えば、導波管を有するホーンアンテナを用いることができる。また、第１距離計３’及び第２距離計４’を用いた厚み計装置１では、厚みが測定される被測定物６は、固定された状態もしくは極低速で移動する状態とする。
【００４４】
アンテナ部３３は、ホーン型の送信アンテナ３１及び受信アンテナ３２’の開口方向がｚ軸方向に対して角度を変更できる機構を有し、傾きをもって設けられる。また、アンテナ部３３は、台部３４のｚ軸負方向側に設けられ、不図示の調整機構によって、ｚ軸に平行な回転軸（例えば、台部３４の中心軸）を中心に、台部３４に対して回転可能に構成される。台部３４は、第１移動手段３５に接続され、さらに、第１移動手段３５を介して第２移動手段に接続される。第１移動手段３５は、例えばモータ等の駆動力を用いて、接続された台部３４をｘ軸方向に移動させるものである。第１移動手段３５は、ｚ軸方向及びｙ軸方向の位置が固定され、ｘ軸方向に自在に移動可能なものであれば、特に限定されない。第２移動手段３６は、例えばモータ等の駆動力を用いて、第１移動手段３５を接続された台部３４ごとｙ軸方向に移動させるものである。第２移動手段３６は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の位置が固定され、ｙ軸方向に自在に移動可能なものであれば、特に限定されない。なお、図示しないが、第１距離計３’と同様な構成の距離計である第２距離計４’が、第１距離計３’と対向して、被測定物６の下面側（ｚ軸負方向側）に設けられる。
【００４５】
このような、第１距離計３’では、台部３４を固定させた状態で、アンテナ部３３による電波の送受信を行う。そして、受信アンテナ３２’にて受信された受信波のエネルギー値が、所定値以上か否かを判断し、所定値未満の場合にはアンテナ部３３の首振り角度を変更して更に回転させ、電波の送受信を行う。例えば、最初は首振り角０°とし、反射波が不足なら次にθ°首振り角度を傾けて回転させる。θは、図１２に示す通り、第１距離計３’の受発振方向の中心線と被測定物面に垂直な直線との角度である。一方、受信されたエネルギー値が所定位置以上の場合には、台部３４が固定された位置での、アンテナ部３３による電波の送受信を終了する。つまり、第１距離計３’では、所定値以上のエネルギー値の受信波を受信するまで、アンテナ部３３の回転角度を変えて電波の送受信を行う。なお、判断されるエネルギー値の所定値とは、例えば、受信アンテナ３２’にて受信される反射波のエネルギー値が最大付近程度と想定される値であり、ホーン型の受信アンテナ３２’の開口方向が受信波の到来方向と平行となる状態で受信された際の値としてもよい。そして、エネルギー値が所定値以上となる場合における、送信波の入射方向角と受信波の到来方向角とから、上記実施形態と同様に第１測定点座標（ｘｆｍ，ｙｆｍ，ｚｆｍ）を算出する。なお、本変形例では、アンテナ部３３の回転角度に応じて、送信アンテナ３１の位置や受信アンテナ３２’の位置、送信波の指向方向等が変わるものとなる。このため、アンテナ部３３の回転角度に応じて、これらの値の違いが考慮された上で、第１測定点座標の算出が行われる。このようにすることで、フェイズドアレイアンテナと同様に、被測定物６の表面に傾きがあった場合でも測定スポットの座標を測定することができる。また、上記の例に限らず、予め設定されたアンテナ部３３の回転角度の異なる複数の回転位置にて電波の送受信を行い、最も受信波のエネルギー値が高い回転位置での測定結果から、第１測定点座標の算出を行ってもよい。
【００４６】
次いで、第１移動手段３５及び第２移動手段３６の少なくとも一方を用いて、台部３４をｘ軸方向及びｙ軸方向の少なくとも一方向へ移動させ、移動させた位置にて、上記と同様な方法にて第１測定点座標を測定する。そして、この動作を繰り返すことで、被測定物６の表面における複数位置での第１測定点座標（第１測定点座標群）が測定される。また、第１距離計３’と同様な方法で、第２距離計４’でも、被測定物６の裏面における複数位置での第２測定点座標（第２測定点座標群）が測定される。
【００４７】
さらに、第１測定点座標群の各測定スポットについて、第２測定点座標群を用いて、上記実施形態と同様に被測定物６の厚みを演算する。本変形例では、垂直方向では受信できない電波もアンテナの指向方向を変えることで、受信することができるようになる。
なお、第１距離計３’及び第２距離計４’の調整機構による指向方向の変更方法は、指向方向を変更可能なものであればよく、アンテナ部３３を台部３４に対してｚ軸方向に平行な軸を中心に回転させる上記の例に限定されない。アンテナ部３３が台部３４に対して角度が変更できる機構をもっている方が好ましい。
また、第１距離計３’及び第２距離計４’での測定は、互いに複数位置で行う必要はない。例えば、第１距離計３’の測定箇所を１箇所として、第２距離計４’の測定箇所を第１距離計３’での測定箇所近傍の複数の箇所としてもよい。この場合、第２距離計４’での複数の測定結果から、第１距離計３’の１箇所の測定箇所における厚みが算出される。
【００４８】
また、アンテナ部３３の受信アンテナは、ホーンアンテナに限らず、フェイズドアレイアンテナであってもよい。ここで、図８に示したように、受信波のエネルギー分布は例えば山状になる。そして、被測定物６の表面に凹凸がある場合や被測定物６が傾いている場合には、このエネルギー分布の山がアンテナ素子に対してずれることとなる。このずれが大きい場合、山のピーク（頂点）を、受信面３２１のアンテナ素子で受信できていないことがある。このような場合、アンテナ部３３を回転させて様々な方向から電波を照射させて受信することで、被測定物６の表面に大きな凹凸がある場合や被測定物６が大きく傾いている場合でも、受信波の山のピークを受信面３２１で受信することができるようになる。このため、精度よく厚みを被測定物６の厚みを測定することができるようになる。また、上述のように、被測定物６の表面に大きな凹凸がある場合や被測定物６が大きく傾いている場合には、山のピークがずれるため、上記実施形態では受信面３２１の面積を大きくする必要が出てくる。しかし、第１距離計３’では、面積の小さな受信面３２１でも測定することができるようになるため、設備コストに低廉化や設備のミニマム化に寄与する。
【００４９】
さらに、第１距離計３’では、被測定物６は移動しない状態かあるいは極低速で移動する状態で厚みの測定が行われる。しかし、第１距離計３’は、第１移動手段３５と第２移動手段３６とを有しているため、これらの移動手段を用いてｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して連続的に測定をすることができる。このため、このような第１距離計３’及び第２距離計４７’を用いた厚み計装置１によれば、移動しない被測定物６に対しても、ｘ軸方向及びｙ軸方向の少なくとも一方向における厚みのプロフィールを測定することができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、第１距離計３及び第２距離計４の２台の距離計を用いて被測定物６の厚みを測定する厚み計装置について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明は、被測定物６の厚みではなく、被測定物６までの距離を測定する距離計であってもよい。この場合、距離計は、上記実施形態における第１距離計３や第２距離計４、または上記変形例における第１距離計３’や第２距離計４’と同様な構成となる。このような距離計では、電波の送受信によって、距離計から被測定物６までの距離が測定される。この際、距離計では、上記実施形態と同様に、受信波の二次元の電波強度と到来方向とから、電磁波が反射された被測定物６の測定スポットである測定点座標が求められる。そして、距離計の座標からこの測定点座標までのｚ軸方向の距離が、測定される距離として求められる。なお、これらの演算は、第１距離計３や第２距離計４における演算部３２３，４２３にて行われ、測定点座標とは第１距離計３や第２距離計４における第１測定点座標や第２測定点座標に相当する。
【００５１】
さらに、上記実施形態では、被測定物６が移動する鋼板であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。被測定物６は、電波を反射するものであれば他の材質であってもよい。また、被測定物６は、板状のものに限らず、一方向への厚みを測定するものであれば、他の形状であってもよい。
さらに、上記実施形態では、エネルギー値が最も高いピーク部の測定結果に基づいて、測定を行うとしたが、本発明はかかる例に限定されない。凹凸の少ない理想的な平面による電波の反射状況での測定が行われる場合には、受信波のピーク部座標と電波エネルギー重心座標とがほぼ同じ空間座標となる。しかし、外乱因子等によってピーク部座標と電波エネルギー重心座標とが異なる場合がある。このような場合には、ピーク部座標の代わりに電波エネルギー重心座標を用いて、厚みの算出が行われてもよい。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、送信アンテナ３１，４１には、誘電体レンズ３１１，４１１が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、送信アンテナ３１，４１には、誘電体レンズ３１１，４１１が設けられなくてもよい。なお、上述のように、送信アンテナ３１，４１に誘電体レンズ３１１，４１１を設けることで、送信波の拡散角度が抑えられ、送信波の指向性を鋭くすることができるため、より高い精度で厚みを測定することができる。
【００５３】
さらに、上記実施形態において、厚み演算部５は、出力回路３２４，４２４から出力情報として各アンテナ素子の電波強度をさらに取得し、取得された各アンテナ素子の電波強度から受信波の対象性を判定してもよい。受信波の対象性の判定は、図８に示すような空間座標系において山の形状に対象性があるか否かを判定することで行うことができる。そして、判定の結果、受信波の対象性がない場合には、正しい距離が測定できないもの（測定不可）として、判定した測定タイミングでの厚みの算出を終了する。メインローブがマルチパス（本来のパス（経路）以外の反射物で反射したもの）によりアンテナ素子に進入する場合、サイドローブがマルチパスによりアンテナ素子に進入する場合には、本来測定としてあるべきパスではないため、距離が異なり、距離測定の外乱因子になる。その外乱因子が無視できないほどアンテナ素子に進入する場合には、山の対象性が崩れ、正しい距離を測定できなくなる確率が増加する。このため、対象性を判断することで、正しい距離が測定できているかを判断することができる。なお、上記の対象性の判定は、各アンテナの演算部３２３，４２３で行われてもよい。また、送信アンテナの種類によるややいびつな形状の場合は、その形状と反射波の形状を比較して正常かどうかを判定することも考えられる。さらに、厚み演算部５は、出力回路３２４，４２４から出力情報として各アンテナ素子の電波強度から、電波強度が所定の閾値に基づいて反射波を正しく検出できているか否かを判断してもよい。この場合、例えば、アンテナ素子の電波強度の最大値が、反射波を正常に検出できていると判断される閾値以上である場合には、反射波を正しく検出できていると判断される。一方、アンテナ素子の電波強度の最大値が、閾値未満である場合には、反射波を正しく検出できていないと判断される。この場合、測定不可として、厚みの算出をやめてもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、送信アンテナ３１，４１がホーンアンテナであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、送信アンテナ３１，４１は、小さなアレイアンテナと誘電体レンズとを有する、送信用のアンテナであってもよい。
さらに、送信アンテナ３１，４１と受信アンテナ３２，４２の配置は、受信アンテナ３２，４２が受信波を受信可能であれば、図３の例に限らず、送信アンテナ３１と受信アンテナ３２または送信アンテナ４１と受信アンテナ４２が、ｘ−ｙ平面に平行な他の方向に並んで設けられてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、ステップＳ１１０にて平行度が低い場合には、測定できないものと判断されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。ステップＳ１１０にて平行度が低いと判断された場合、例えば、第１測定点座標を通るｚ軸に平行な直線と裏面との交点を第３測定点座標として、第１測定点座標と第３測定点座標のｚ座標から、厚みを算出してもよい。また、この場合において、表面が水平方向に対して傾きがある場合には、傾き角度補正をすることが好ましい。なお、第３測定点座標は、第２測定点座標群の中から第１測定点座標に一番近い点の座標を選ぶことで求めてもよい。また、第３測定点座標は、裏面とｚ軸の交叉点付近の裏面の測定点とその反射方向ベクトルとなる直線から平面近似あるいはその前後の点の反射方向ベクトルを使った曲面近似等の近似手法で交叉点のｚ軸の値が求められてもよい。
【００５６】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る距離計（例えば、第１距離計３、第２距離計４）は、被測定物６までの距離を測定する距離計であって、被測定物６に電波を送信波として照射する送信アンテナ（例えば、送信アンテナ３１，４１）と、送信波が被測定物６で反射した受信波の中心経路を検出可能な受信アンテナ（例えば、受信アンテナ３２，４２）と、受信波の中心経路と送信波の中心経路とから、送信波が反射された被測定物６の座標である測定スポット（例えば、第１測定点座標、第２測定点座標）を算出し、被測定物６までの距離を算出する演算部（３２３，４２３）と、を有する、距離計。
【００５７】
上記（１）の構成によれば、マイクロ波等の電波を用いて距離を測定するため、レーザー距離計等の光学センサーを使用した場合に通光に問題がある環境下においても、精度よく信頼性のある距離を測定することができる。また、電波を用いた距離計では、被測定物の傾きや形状により反射の方向が変化し、受信波の中心経路が変わることから、精度よく距離が測定できない場合がある。しかしながら、上記（１）の構成では、受信アンテナで検出される受信波の中心経路を用いて距離が測定される。そして、受信波の中心経路と送信波の中心経路を用いて測定スポット及び距離を算出する。このため、被測定物６の表面に傾きや凹凸がある場合でも、距離計から被測定物６までの正しい距離を測定することができる。
【００５８】
（２）（１）の構成において、受信アンテナは、受信波の二次元の電波強度と受信波の到来方向とを受信可能なフェイズドアレイアンテナであり、演算部は、受信アンテナで受信された二次元の電波強度と到来方向とに基づいて、受信波の中心経路を算出する。
上記（２）の構成によれば、複雑な機構を用いずとも、受信波の二次元の電波強度と受信波の到来方向とを測定することができ、簡易な装置構成で受信波の中心経路を簡便に求めることができる。
【００５９】
（３）上記（２）の構成において、演算部は、二次元の電波強度の対象性の有無を判断し、対象性がある場合には距離を算出し、対象性がない場合には測定不可として距離を算出しない。
（４）上記（２）の構成において、演算部は、前記二次元の電波強度が閾値以上であるか否かを判断し、二次元の電波強度が閾値以上である場合には距離を算出し、二次元の電波強度が閾値未満である場合には測定不可として距離を算出しない。
上記（３）や（４）の構成によれば、外乱因子等の影響によって測定ができない場合を、二次元の電波強度の対象性や電波強度から判断することができ、精度よく信頼性のある距離を測定することができるようになる。
【００６０】
（５）上記（１）の構成において、送信アンテナと受信アンテナとが設けられたアンテナ部（例えば、アンテナ部３３）をさらに有し、アンテナ部には、送信アンテナ及び受信アンテナの指向方向を調整可能な調整機構が設けられ、演算部は、指向方向が異なる複数の測定結果に基づいて、受信波の到来方向を決定し、測定スポットを算出する。
上記（５）の構成によれば、受信アンテナに、フェイズドアレイアンテナ等を用いる必要がなくなり、ホーンアンテナ等を用いることができるようになる。
【００６１】
（６）上記（５）の構成において、距離の測定方向に直交する少なくとも一方向にアンテナ部を移動可能な移動手段（例えば、第１移動手段３５、第２移動手段３６）をさらに有する。
上記（６）の構成によれば、アンテナ部を移動させて複数の移動位置にて距離の測定を行うことができるようになり、移動方向に沿った被測定物６の一次元あるいは二次元での距離の分布を測定することができるようになる。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１つの構成において、送信アンテナは、電波の照射方向の先端に誘電体レンズを有する。
電波を用いた距離計では、電波の拡がりにより測定範囲が広くなるが、その分測定精度が低下する。しかし、上記（７）の構成によれば、送信波の指向性を鋭くすることができ、測定精度を高めることができる。
【００６２】
（８）本発明の一態様に係る距離測定方法は、被測定物６までの距離を測定する距離測定方法であって、送信アンテナ（例えば、送信アンテナ３１，４１）を用いて、被測定物６に電波を送信波として照射し、受信アンテナ（例えば、受信アンテナ３２，４２）を用いて、送信波が被測定物６で反射した受信波の中心経路を検出し、受信波の中心経路と送信波の中心経路とから、送信波が反射された被測定物６の座標である測定スポットを算出し、被測定物６までの距離を算出する。
【００６３】
（９）本発明の一態様に係る厚み計装置は、被測定物６の厚みを測定する厚み計装置１であって、第１距離計３と、第２距離計４と、厚み演算部５とを備え、第１距離計３及び第２距離計４は、上記（１）〜（７）のいずれか１つの構成の距離計であり、被測定物６を厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられ、第１距離計３から被測定物６までの距離である第１距離Ｌ１及び第２距離計４から被測定物６までの距離である第２距離Ｌ２をそれぞれ測定し、厚み演算部５は、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とに基づいて、被測定物６の厚みを算出する。
上記（９）の構成によれば、第１距離計３及び第２距離計４によって、精度よく第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とが測定されるため、厚みを精度よく算出することができる。
【００６４】
（１０）上記（９）の構成において、被測定材の表面と裏面が略平行な面である場合には、厚み演算部５は、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とから、被測定物６の仮厚みを算出する仮厚み算出部５２と、第１距離計３及び第２距離計４における受信波及び送信波の中心経路に基づいて仮厚みの傾きを補正することで被測定物６の厚みを算出する厚み補正部５６とを有する。
上記（１０）の構成によれば、例えば被測定物６が搬送される鋼板などのため、被測定物６自体に測定方向に対して傾きがある場合でも、被測定物６の厚みを精度よく測定することができる。
【００６５】
（１１）上記（９）または（１０）の構成において、第１距離計３は、第１距離Ｌ１を測定することで、第１距離計３での測定箇所の測定スポットである第１測定点座標を測定し、第２距離計４は、第１距離計３での測定箇所の近傍の複数の測定箇所における第２距離Ｌ２を測定することで、複数の測定箇所の測定スポットである第２測定点座標群を測定し、厚み演算部５は、第２測定点座標群に基づいて、第１測定点座標の裏側面におけるｘ，ｙ座標が同じ座標である第３測定点座標を算出し、第１測定点座標から決定される第１距離と第３測定点座標から決定される第２距離とに基づいて、被測定物６の厚みを算出する。
上記（１１）の構成によれば、第３測定点座標を求めることで、第１測定点座標の反対面側に位置する第２測定点座標が測定されていない場合でも、精度よく厚みを測定することができる。
【００６６】
（１２）本発明の一態様に係る厚み測定方法は、被測定物６の厚みを測定する厚み測定方法であって、上記（８）の構成に記載の距離計であり、被測定物を厚みの方向に挟んで各距離計における測定方向が対向して設けられる第１距離３計及び第２距離計４を用いて、第１距離計３から被測定物６までの距離である第１距離Ｌ１及び第２距離計４から被測定物６までの距離である第２距離Ｌ２をそれぞれ測定し、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２とに基づいて、被測定物６の厚みを算出する。
【符号の説明】
【００６７】
１  厚み計装置
２  フレーム
３，３’  第１距離計
３１  送信アンテナ
３１１  誘電体レンズ
３２，３２’  受信アンテナ
３２１  受信面
３２２  重み係数付与部
３２３  演算部
３２４  出力回路
３２５  電波強度位相演算部
３２６  ピーク座標算出部
３２７  到来方向ベクトル演算部
３２８  測定点座標算出部
３３  アンテナ部
３４  台部
３５  第１移動手段
３６  第２移動手段
４，４’  第２距離計
４１  送信アンテナ
４１１  誘電体レンズ
４２受信アンテナ
４２１  受信面
４２２  重み係数付与部
４２３  演算部
４２４  出力回路
４２５  電波強度位相演算部
４２６  ピーク座標算出部
４２７  到来方向ベクトル演算部
４２８  測定点座標算出部
５  厚み演算部
５１  測定値ＤＢ
５２  仮厚み算出部
５３  傾斜演算部
５４  平行度演算部
５５  誤差判定部
５６  厚み補正部
６  被測定物
【図１】
2020180869.tif 000003
【図２】
2020180869.tif 000004
【図３】
2020180869.tif 000005
【図４】
2020180869.tif 000006
【図５】
2020180869.tif 000007
【図６】
2020180869.tif 000008
【図７】
2020180869.tif 000009
【図８】
2020180869.tif 000010
【図９】
2020180869.tif 000011
【図１０】
2020180869.tif 000012
【図１１】
2020180869.tif 000013
【図１２】
2020180869.tif 000014