(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の厚みを測定する厚み測定装置であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、測定対象を保持するホルダと、
前記測定領域に対して第１のレーザスリット光を出射する第１のレーザスリット光出射部、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を受光する第１のレーザスリット光受光部及び、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸が設けられ、該第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第１のレーザ変位センサと、
前記対向領域に対して第２のレーザスリット光を出射する第２のレーザスリット光出射部、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を受光する第２のレーザスリット光受光部及び、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸が設けられ、該第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第２のレーザ変位センサと、
前記ホルダを測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記厚み方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させるＸ−Ｙ移動手段と、
前記Ｘ−Ｙ移動手段を駆動制御すると共に、前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光の複数の反射位置までの距離に基づいて、測定対象の厚みを算出する測定制御手段とを備え、
前記第１のレーザスリット光及び前記第２のレーザスリット光は、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅は、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きく、
前記測定制御手段は、
前記Ｘ−Ｙ移動手段により、前記ホルダを前記Ｙ方向に移動させて測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出し、
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＹ方向ズレ量（ＤＹ）を求め、
前記ＤＹを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＹ軸方向ズレ量（ｄｙ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする厚み測定装置。
【請求項２】
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＺ方向ズレ量（ＤＺ）を求め、
前記ＤＺを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＺ軸方向ズレ量（ｄｚ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の厚み測定装置。
【請求項３】
測定対象の厚みを測定する厚み測定装置であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、測定対象を保持するホルダと、
前記測定領域に対して第１のレーザスリット光を出射する第１のレーザスリット光出射部、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を受光する第１のレーザスリット光受光部及び、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸が設けられ、該第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第１のレーザ変位センサと、
前記対向領域に対して第２のレーザスリット光を出射する第２のレーザスリット光出射部、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を受光する第２のレーザスリット光受光部及び、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸が設けられ、該第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第２のレーザ変位センサと、
前記ホルダを測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記厚み方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させるＸ−Ｙ移動手段と、
前記Ｘ−Ｙ移動手段を駆動制御すると共に、前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光の複数の反射位置までの距離に基づいて、測定対象の厚みを算出する測定制御手段とを備え、
前記第１のレーザスリット光及び前記第２のレーザスリット光は、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅は、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きく、
前記測定制御手段は、
前記Ｘ−Ｙ移動手段により、前記ホルダを前記Ｙ方向に移動させて測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出し、
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＺ方向ズレ量（ＤＺ）を求め、
前記ＤＺを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＺ軸方向ズレ量（ｄｚ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする厚み測定装置。
【請求項４】
平板上に形成された凹凸パタンを、前記第１のレーザ変位センサ及び前記第２のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてＹ方向に測定し、その後、Ｘ方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Ｙ方向ズレ量及び／または前記Ｚ方向ズレ量を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の厚み測定装置。
【請求項５】
前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする請求項４に記載の厚み測定装置。
【請求項６】
前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は前記金属板の片面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の厚み測定装置。
【請求項７】
前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は前記金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の厚み測定装置。
【請求項８】
測定対象の厚みを測定する厚み測定方法であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、前記測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記厚み方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って前記測定対象を移動させて、
前記測定領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第１のレーザスリット光を出射し、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を第１のレーザスリット光受光部により受光して、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記対向領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第２のレーザスリット光を出射し、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を第２のレーザスリット光受光部により受光して、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離に基づいて、前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定対象を前記Ｙ方向に移動させて前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出し、
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＹ方向ズレ量（ＤＹ）を求め、
前記ＤＹを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＹ軸方向ズレ量（ｄｙ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする厚み測定方法。
【請求項９】
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＺ方向ズレ量（ＤＺ）を求め、
前記ＤＺを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＺ軸方向ズレ量（ｄｚ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする請求項８に記載の厚み測定方法。
【請求項１０】
測定対象の厚みを測定する厚み測定方法であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、前記測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記厚み方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って前記測定対象を移動させて、
前記測定領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第１のレーザスリット光を出射し、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を第１のレーザスリット光受光部により受光して、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記対向領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第２のレーザスリット光を出射し、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を第２のレーザスリット光受光部により受光して、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離に基づいて、前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定対象を前記Ｙ方向に移動させて前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出し、
前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸との、前記スリット幅の両端間でのＺ方向ズレ量（ＤＺ）を求め、
前記ＤＺを用いて求められる所定のＸ方向位置におけるＺ軸方向ズレ量（ｄｚ）に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする厚み測定方法。
【請求項１１】
平板上に形成された凹凸パタンを、前記第１のレーザ変位センサ及び前記第２のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてＹ方向に測定し、その後、Ｘ方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Ｙ方向ズレ量及び／または前記Ｚ方向ズレ量を求めることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の厚み測定方法。
【請求項１２】
前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする請求項１１に記載の厚み測定方法。
【請求項１３】
前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は金属板片面に設けられていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の厚み測定方法。
【請求項１４】
前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の厚み測定方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の厚み測定方法により測定した金属板の厚さ測定値と腐食前における金属板厚さとの差を腐食深さとして算出することを特徴とする腐食深さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の厚みを測定する厚み測定装置、厚み測定方法及び腐食深さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塊状物や板状物などの測定対象の厚みを測定する厚み測定装置及び厚み測定方法が知られている。
【０００３】
例えば、鋼板等の金属材料には、機械的強度に加え、使用用途や使用環境等によって高い耐腐食性が要求されるものが存在する。このような高い耐腐食性が要求される金属材料を研究し、開発する場合には、例えば、その金属材料を素材としてプレート状の金属板を作製し、必要に応じて表面処理を施した後、この金属板に対して腐食試験を行うことにより、金属材料の耐腐食性が評価される。腐食試験では、例えば、金属板に対し、塩水の吹付け、放置、乾燥等の複数の工程からなる単位サイクルを繰返す促進試験を行い、実環境よりも腐食の進行を早める。
【０００４】
そして、腐食試験の完了後、金属板における腐食深さを測定することにより、金属板（金属材料）の耐腐食性を評価する。金属板の腐食深さを測定する際には、金属板から錆等の腐食生成物及び、金属板に予め形成されていためっき、塗膜等の表面処理膜を除去した後、例えば、金属板の厚さをポイントマイクロメータにより測定し、その測定値と腐食試験が行われる前の金属板の厚さとの差を算出することにより、金属板の腐食深さを求める。
【０００５】
また特許文献１には、定盤上に固定された試料台及びＸ−Ｙテーブルと、このＸ−Ｙテーブルに連結されたレーザ変位計を備えた金属材料の孔食深さ測定装置が記載されている。この孔食深さ測定装置では、レーザ変位計をＺ軸ステージに上下動可能に取り付け、試料台上に金属材料を設置した後、レーザ変位計を試料台から一定距離だけ離しつつ、Ｘ−Ｙテーブルにより測定範囲内で、金属材料をＸ方向又はＹ方向へ移動させると共に、レーザ変位計により金属材料表面までの距離を検出し、この検出結果に基づいて金属材料における所定の各ブロックの測定深さの最大値と平均値を出力する。
【０００６】
また特許文献２には、試料を支持するホルダとこれを走査するＸ−Ｙステージと、ホルダに保持された試料の表裏面までの距離を測定する、上下に対向させたレーザ変位計を備えた金属板の腐食深さ測定装置及び腐食深さ測定方法が記載されている。この装置ではレーザ変位計で試料表裏面までの距離を測定しながら、Ｘ−Ｙステージで試料をＸ方向又はＹ方向へ移動し、試料の測定領域の複数点の板厚を測定し、その測定値と腐食試験が行われる前の金属板の厚さとの差を算出することにより、金属板の腐食深さを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１９９３９９号公報
【特許文献２】特許第５２００８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の従来技術には以下のような問題点がある。
【０００９】
ポイントマイクロメータにより金属板の厚さを測定する方法では、金属板の測定領域を複数の小領域に分割した後、各小領域毎に試験者が目視にて最も深い腐食部を判断し、金属板の厚さを測定する作業を繰り返すことにより、複数の腐食深さのデータを収集する。このため、最も深い腐食部を的確に判断するには、測定者に高い熟練度が要求され、また金属板に対する測定点の数が限定されることから、それぞれ腐食深さが異なる腐食部位の発生確率の分布や、一次元的又は二次元的な腐食深さのプロフィールを求めることは実際上、困難である。すなわち、ポイントマイクロメータを用いて手作業で腐食深さを測定した場合には、腐食深さのデータを十分な量収集し、そのデータに基づいて金属板の腐食形態を推定することは困難である。
【００１０】
また特許文献１記載の孔食深さ測定装置では、試料台上に固定された金属材料の上面側（測定領域）にレーザ変位計を対向させつつ、このレーザ変位計により金属材料の上面側のみを走査し、金属材料の測定点における厚さを測定している。このため、金属材料に反り、歪み等の変形が生じている場合には、この反りや歪みが生じている部分では、レーザ変位計から金属材料までの距離が局部的に変化し、レーザ変位計の検出精度が大幅に低下してしまう。
【００１１】
これに対し、特許文献２記載の金属板の腐食深さ測定装置では、金属板の両面にレーザ変位計を設置し、Ｘ−Ｙステージを格子状に走査しながら、金属板の板厚を検出している。これにより、金属板に反りや歪みが生じている場合であっても、正確に腐食深さを計測することができる。しかしながら、測定領域内の最も深い腐食部を求めるような腐食分布の正確な測定を行う場合には、ステージの移動ピッチを測定分解能に合わせて細かくする必要があるので、ステージの走査回数が増加し、測定に多大な時間を要してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る厚み測定装置、厚み測定方法及び腐食深さ測定方法は、上記のような課題を解決するために、以下のような特徴を有している。
［１］測定対象の厚みを測定する厚み測定装置であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、測定対象を保持するホルダと、
前記測定領域に対して第１のレーザスリット光を出射する第１のレーザスリット光出射部、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を受光する第１のレーザスリット光受光部及び、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸が設けられ、該第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第１のレーザ変位センサと、
前記対向領域に対して第２のレーザスリット光を出射する第２のレーザスリット光出射部、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を受光する第２のレーザスリット光受光部及び、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸が設けられ、該第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する第２のレーザ変位センサと、
前記ホルダを測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記板厚方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させるＸ−Ｙ移動手段と、
前記Ｘ−Ｙ移動手段を駆動制御すると共に、前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光の複数の反射位置までの距離に基づいて、測定対象の厚みを算出する測定制御手段とを備え、
前記第１のレーザスリット光及び前記第２のレーザスリット光は、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅は、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きいことを特徴とする厚み測定装置。
［２］前記測定制御手段は、
前記Ｘ−Ｙ移動手段により、前記ホルダを前記Ｙ方向に移動させて測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする［１］に記載の厚み測定装置。
［３］前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸とのＹ方向ズレ量を求め、
求めた前記Ｙ方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする［２］に記載の厚み測定装置。
［４］前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸とのＺ方向ズレ量を求め、
求めた前記Ｚ方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正する補正手段を備えたことを特徴とする［２］または［３］に記載の厚み測定装置。
［５］平板上に形成された凹凸パタンを、前記第１のレーザ変位センサ及び前記第２のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてＹ方向に測定し、その後、Ｘ方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Ｙ方向ズレ量及び／または前記Ｚ方向ズレ量を求めることを特徴とする［３］または［４］に記載の厚み測定装置。
［６］前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする［５］に記載の厚み測定装置。
［７］前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は前記金属板の片面に設けられていることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の厚み測定装置。
［８］前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は前記金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の厚み測定装置。
［９］測定対象の厚みを測定する厚み測定方法であって、
前記測定対象の一面に設けられた測定領域及び、該測定領域とは反対側の面に設けられた対向領域をそれぞれ露出させた状態で、前記測定対象の厚み方向（Ｚ方向）と直交しレーザスリット光と並行するＸ方向並びに、前記板厚方向及び前記Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って移動させて、
前記測定領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第１のレーザスリット光を出射し、前記測定領域により反射された第１のレーザスリット光を第１のレーザスリット光受光部により受光して、該第１のレーザスリット光受光部に対応する第１の基準軸から前記測定領域における第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記対向領域に対して、前記Ｘ方向に所定のスリット幅を有し、前記Ｘ方向のスリット幅が、前記Ｙ方向のスリット長さよりも大きい第２のレーザスリット光を出射し、前記対向領域により反射された第２のレーザスリット光を第２のレーザスリット光受光部により受光して、該第２のレーザスリット光受光部に対応する第２の基準軸から前記対向領域における第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出し、
前記第１のレーザ変位センサにより検出された第１の基準軸から第１のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離及び、前記第２のレーザ変位センサにより検出された第２の基準軸から第２のレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離に基づいて、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする厚み測定方法。
［１０］前記測定対象を前記Ｙ方向に移動させて前記測定対象の厚みを算出し、
前記測定領域の前記Ｘ方向の長さが、前記第１若しくは第２のレーザ変位センサの前記スリット幅よりも大きい場合には、さらに、前記ホルダをＸ方向に移動させた後、前記ホルダをＹ方向に移動させることを繰り返し、前記測定対象の厚みを算出することを特徴とする［８］に記載の厚み測定方法。
［１１］前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸とのＹ方向ズレ量を求め、
求めた前記Ｙ方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする［１０］に記載の厚み測定方法。
［１２］前記第１の基準軸及び前記第２の基準軸の少なくとも一方と、前記Ｘ−Ｙ移動手段のＸ方行移動軸とのＺ方向ズレ量を求め、
求めた前記Ｚ方向ズレ量に基づいて、算出した前記測定対象の厚みを補正することを特徴とする［１０］または［１１］に記載の厚み測定方法。
［１３］平板上に形成された凹凸パタンを、前記第１のレーザ変位センサ及び前記第２のレーザ変位センサの少なくとも一方を用いてＹ方向に測定し、その後、Ｘ方向にレーザスリット光を移動させて、当該用いたレーザ変位センサによって前記凹凸パタンを再度測定することによって、当該用いたレーザ変位センサの基準軸の前記Ｙ方向ズレ量及び／または前記Ｚ方向ズレ量を求めることを特徴とする［１１］または［１２］に記載の厚み測定方法。
［１４］前記凹凸パタンは、直交する格子状であることを特徴とする［１３］に記載の厚み測定方法。
［１５］前記測定対象は金属板であり、前記測定領域は金属板片面に設けられていることを特徴とする［９］乃至［１４］のいずれかに記載の厚み測定方法。
［１６］前記測定対象は腐食生成物が除去された金属板であり、前記測定領域は金属板の腐食生成物が除去された側の面に設けられていることを特徴とする［９］乃至［１４］のいずれかに記載の厚み測定方法。
［１７］［１６］に記載の厚み測定方法により測定した金属板の厚さ測定値と腐食前における金属板厚さとの差を腐食深さとして算出することを特徴とする腐食深さ測定方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る金属板の厚み測定装置、厚み測定方法及び腐食深さ測定方法によれば、短時間に複数点の厚みが得られるようになるので、効率的な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る板厚測定装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示される板厚測定装置の平面図である。
【図３】図１に示される板厚測定装置の正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る板厚測定装置における制御機構の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る板厚測定装置に用いられるレーザ変位センサの構成を示す断面図（Ａ）、結像の模式図（Ｂ）である。
【図６】本発明の実施形態に係る金属板の構成を示す斜視図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の実施形態に係る金属板の構成を示す断面図である。
【図８】測定領域及び、レーザ変位センサで測定領域を複数回走査で測定するときの領域を示した平面図である。
【図９】測定制御手段による金属板に対する厚み測定制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】測定制御手段による金属板に対する腐食深さの測定制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】腐食生成物が除去された腐食試験材を測定したときの板厚分布の３次元マップの表示例であり、（Ａ）：材料Ａ，（Ｂ）：材料Ｂを示している。
【図１２】腐食深さを測定した結果を示すグラフであり、（Ａ）：材料Ａ，（Ｂ）：材料Ｂを示している。
【図１３】本発明の実施形態に係る一対のレーザ変位センサと金属板との位置関係を模式的に示す側面図である。
【図１４】レーザ変位センサのレーザスリット光受光部に対応する基準軸とステージＸ軸とのズレ補正の説明図である。
【図１５】基準板によるレーザ変位センサのレーザスリット光受光部に対応する基準軸とステージＸ軸とのズレ量検出方方法の説明図である。
【図１６】基準板によるレーザ変位センサのレーザスリット光受光部に対応する基準軸とステージＸ軸とのズレ量検出方方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る厚み測定装置、厚み測定方法及び腐食深さ測定方法について、図面を参照して説明する。本発明は、種々の測定対象の厚みを測定する装置及び方法に適用することができる。測定対象は、塊状物であっても板状物であってもよいが、測定対象を板状物とすれば、精度の高い測定を行うことができる。板状物の測定対象としては、有機物、無機物、または有機無機複合物からなる金属板、プラスチック板、紙板とすることができる。
【００１６】
以下では、説明のため、本発明を、金属板の板厚を測定する厚み測定装置及び方法に適用した例について説明する。
【００１７】
図１〜図３には、本発明の実施形態に係る厚み測定装置の一例である板厚測定装置が示されている。この板厚測定装置１０は、腐食した金属板１２０に対して、腐食生成物が除去された金属板１２０の厚さを測定するためのものである。測定した板厚から金属板１２０の腐食深さを求めることができる。
【００１８】
図１に示されるように、板厚測定装置１０には、装置の高さ方向（矢印Ｈ方向）に沿った下端部にベースフレーム１４が設けられると共に、このベースフレーム１４から上方へ延出する支持フレーム１６が設けられている。支持フレーム１６は、図１に示されるように、下端部が装置の奥行方向（矢印Ｄ方向）に沿ってベースフレーム１４の後端側に固定されている。
【００１９】
図１に示されるように、ベースフレーム１４上には、支持フレーム１６の手前側にテーブル基台１８が固定されている。このテーブル基台１８上には、後述するホルダ６２を所定のＸ方向及びＹ方向に沿って移動させるためのＸ−Ｙ移動機構２０が取り付けられている。Ｘ−Ｙ移動機構２０には、その下端側にＹ移動ステージ２４が配置されると共に、Ｙ移動ステージ２４の上側にＸ移動ステージ２２が配置されている。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、Ｙ移動ステージ２４はブラケット２６を介してテーブル基台１８上に固定されている。このＹ移動ステージ２４には、ステッピングモータ２８及び、このステッピングモータ２８に連結されたスクリュー軸３０が設けられている。ブラケット２６上には一対の軸受板３２、３４が固定されており、これら一対の軸受板３２、３４は、スクリュー軸３０の先端部及び後端部をそれぞれ軸支している。また一対の軸受板３２、３４間には一対のガイドロッド３６が掛け渡されている。
【００２１】
Ｙ移動ステージ２４は、リニアキャリア３８及び、一対のガイドロッド３６の外周側にそれぞれ嵌挿される筒状のリニアベアリング４０を備えている。リニアキャリア３８には、Ｙ方向へ貫通するねじ穴（図示省略）が穿設されており、このねじ穴には、スクリュー軸３０が相対的に回動可能に捩じ込まれている。これにより、スクリュー軸３０が回転すると、リニアキャリア３８がＹ方向に沿ってスクリュー軸３０の回転方向に対応する方向へ、その回転量に対応する距離だけ移動する。
【００２２】
図２に示されるように、Ｙ移動ステージ２４には、リニアキャリア３８及びステージプレート４２（図１参照）が配置されており、リニアキャリア３８及び一対のリニアベアリング４０は、それぞれステージプレート４２（図１参照）の下面側に固定されている。ステージプレート４２は、一対のガイドロッド３６及び、一対のリニアベアリング４０によりＹ方向に沿って直線移動するように案内される。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、Ｙ移動ステージ２４のステージプレート４２上には、プレート状のブラケット４４を介してＸ移動ステージ２２が配置されている。Ｘ移動ステージ２２は、ブラケット４４を介してステージプレート４２上に固定されたステッピングモータ４６及び、このステッピングモータ４６に連結されたスクリュー軸４８を備えている。ここで、スクリュー軸４８の軸心はＸ方向と一致している。またブラケット４４上には一対の軸受板５０、５２が固定されており、これら一対の軸受板５０、５２は、スクリュー軸４８の先端部及び後端部をそれぞれ軸支している。また、これら一対の軸受板５０、５２の間には、図２に示されるように、一対のガイドロッド５４が掛け渡されている。
【００２４】
図１に示されるように、Ｘ移動ステージ２２は、スクリュー軸４８の外周側に配置されるリニアキャリア５６及び、一対のガイドロッド５４の外周側にそれぞれスライド可能に嵌挿される筒状のリニアベアリング５８を備えている。リニアキャリア５６には、Ｘ方向へ貫通するねじ穴（図示省略）が穿設されており、このねじ穴には、スクリュー軸４８が相対的に回動可能に捩じ込まれている。これにより、スクリュー軸４８が回転すると、リニアキャリア５６がＸ方向に沿ってスクリュー軸４８の回転方向に対応する方向へ、その回転量に対応する距離だけ移動する。
【００２５】
Ｘ移動ステージ２２には、リニアキャリア５６及び一対のリニアベアリング５８の上側にステージプレート６０が配置されており、リニアキャリア５６及び一対のリニアベアリング５８は、それぞれステージプレート６０の下面側に固定されている。ステージプレート６０は、一対のガイドロッド５４及びリニアベアリング５８によりＸ方向に沿って直線移動するように案内される。
【００２６】
図２に示されるように、板厚測定装置１０は、Ｘ移動ステージ２２のステージプレート６０上にねじ６４により締結固定されるプレート状のホルダ６２を備えている。ホルダ６２には、その基端側に矩形状の連結プレート７２が形成されると共に、装置の奥行方向に沿って連結プレート７２から後端側へ延出するホルダプレート７４が一体的に形成されている。
【００２７】
ホルダプレート７４には、その基端部に装置の幅方向へ延在する支持部６６が形成されると共に、この支持部６６の両端部からそれぞれ延出する一対の支持アーム部６８が一体的に形成されている。ホルダプレート７４には、一対の支持アーム部６８間に矩形状の窓部７０が形成されている。
【００２８】
図２及び図３に示されるように、ホルダ６２のホルダプレート７４上には、略長方形の金属板１２０が載置可能とされている。金属板１２０は、その厚さ方向（図６の矢印Ｔ方向）に沿って一方の面が被測定面１２１とされ、この被測定面１２１の反対側の面が裏側面１２４とされている。金属板１２０には、被測定面１２１における例えば中央部に略長方形の測定領域１３０（図８）が設定されている。金属板１２０は、その裏側面１２４におけるＸ方向及びＹ方向に沿って測定領域１３０（図８）と一致する領域が対向領域（図示省略）とされている。金属板１２０は、被測定面１２１が上方へ向くようにホルダプレート７４上に載置される。
【００２９】
図１に示されるように、板厚測定装置１０は、支持フレーム１６にそれぞれ配置される一対のレーザ変位センサ７６、７８を備えている。これら一対のレーザ変位センサ７６、７８は、図５（Ａ）に示されるように、レーザ光を出射する半導体レーザ８０、この半導体レーザ８０の駆動回路８２を内蔵しており、半導体レーザ８０から出射されたレーザ光Ｂを、投光レンズ８３を通してスリット状に広げ測定対象物１２８（本実施形態では、金属板１２０）へ照射する。レーザスリット光の向きはスリット光幅方向がＸ移動ステージ軸と平行になっている。またレーザ変位センサ７６、７８は、２次元受光素子８４及び、２次元受光素子出力信号の信号処理回路８６を内蔵しており、２次元受光素子８４には、測定対象物から反射されたレーザスリット光Ｂが受光レンズ８８を通して入射する。
【００３０】
ここで、２次元受光素子８４は、受光レンズ８８を通して測定対象物１２８から反射されたレーザスリット光Ｂを受光し、受光レンズ８８により受光素子面にスリット光パタンを結像する。２次元受光素子はたとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子で構成されておりレーザスリット光パタンの信号を信号処理回路８６に伝達する。信号処理回路８６はスリット光長手方向（CCD素子上のu方向（図５（Ｂ）））の各位置でのスリット光位置に応じて、測定対象上のスリット光が当たっている位置でのＺ方向位置信号を出力する。
【００３１】
レーザ変位センサ７６、７８では、そのレーザスリット光Ｂの出射側の端面が基準面９０とされており、測定対象物上のレーザ反射光が受光素子の中央に観察されレーザ変位センサの出力が”0”となる測定対象物上までの距離が基準長ＳＬとなり、レーザスリットの幅方向に出力”0”点を結んだものが基準軸となる。換言すれば、レーザ変位センサ７６、７８は、それぞれの基準軸から、測定対象におけるレーザスリット光上の複数の反射位置までの距離を検出する。
【００３２】
これにより、図５（Ａ）に示されるように、基準面９０から測定対象物１２８までの間隔が基準長ＳＬに対してＳＬ1又はＳＬ2に変化すると、２次元受光素子８４に対するスリット光の入射位置も変位すると共に、２次元受光素子８４から出力される位置信号の出力値も変化するので、位置検出信号の基準値に対する変化量に基づいて、スリット光上各点の基準面９０から測定対象物１２８までの距離を求めることができる。
【００３３】
本発明では、レーザ変位センサ７６、７８のレーザスリット光Ｂは、Ｘ方向に所定のスリット幅ＷＬを有し、このＸ方向のスリット幅ＷＬは、Ｙ方向のスリット長さよりも大きいことを特徴としている。これにより、Ｙ方向への走査回数を削減し、測定時間を削減することができる。スリット幅ＷＬは、後述する測定領域１３０に予め設定される測定点１３６のＸ方向の間隔の少なくとも２倍以上とすることが好ましい。スリット幅ＷＬは、後述する測定領域１３０に予め設定される測定点１３６のＸ方向の間隔の少なくとも２倍以上とすれば、さらに優れた測定時間の削減効果が得られる。具体的には、スリット幅ＷＬ（スリットのＸ方向の大きさ）は、１ｍｍ以上とし、スリット長さ（スリットのＹ方向の大きさ）は、数μｍ〜数百μｍ（１μｍ〜９００μｍ）とすることが特に好ましい。
【００３４】
なお、半導体レーザ８０から出射されるレーザスリット光Ｂの線幅（Ｙ方向のスリット長さ）は１μｍ〜９００μｍと十分に細いものになっており、測定対象物１２８上におけるレーザスリット光Ｂの反射パタンＢＳも極細なスリット状のパタンになる。このことから、レーザ変位センサ７６、７８は、その基準面９０から測定対象物１２８におけるレーザスリット光Ｂの各反射点ＢＳまでの距離を精度よく測定することが可能となる。
【００３５】
なお、レーザ光の波長は青色を使用しているが、赤色、近赤外レーザ等でも測定可能である。
【００３６】
図３に示されるように、一対のレーザ変位センサ７６、７８のうち、一方のレーザ変位センサ７６は、支持フレーム１６によりホルダ６２の上側に支持され、他方のレーザ変位センサ７８は、支持フレーム１６によりホルダ６２の下側に支持されており、レーザ変位センサ７６から出射されるレーザスリット光Ｂ1の光軸とレーザ変位センサ７８から出射されるレーザスリット光Ｂ２の光軸とは一致している。
なお、レーザマーカー７９により、Ｘ方向測定開始位置が目視確認できる。
【００３７】
ここで、レーザ変位センサ７６は、ホルダ６２上に載置された金属板１２０の被測定面１２１の位置（高さ）を基準として予めキャリブレーションが行われ、レーザ変位センサ７８は、ホルダ６２上に載置された金属板１２０の裏側面１２４の位置（高さ）を基準として予めキャリブレーションが行われる。但し、このキャリブレーションは、腐食する前の金属板１２０と同一の厚さを有するダミーの金属板（標準試験片）を用いて行われる。なお、この標準試験片に加え、これとは厚さが異なる標準試験片を用いて多点でキャリブレーションを行うようにしても良い。
【００３８】
次に、図１３を参照しつつ、上記キャリブレーションの実行方法及び一対のレーザ変位センサ７６、７８を用いて腐食後の金属板１２０の厚さを測定する方法について詳細に説明する。
【００３９】
図１３に示されるように、レーザ変位センサ７６から金属板１２０までの距離ＬＺ1、レーザ変位センサ７８から金属板１２０までの距離ＬＺ2、金属板１２０の板厚をＴ、レーザ変位センサ７６の基準面９０からレーザ変位センサ７８の基準面９０までの距離をセンサ間隔ＳＤとすると、下記（１）式が成り立つ。
ＳＤ＝ＬＺ1＋ＬＺ2＋Ｔ ・・・ （１）
従って、板厚Ｔは下記（２）式で与えられる。
Ｔ＝ＳＤ−（ＬＺ1＋ＬＺ2） ・・・ （２）
【００４０】
ここで、センサ間隔ＳＤは未知であるので、既知の板厚（＝Ｔ0）を有する標準試験片１２０Ｔを用意し、この標準試験片１２０Ｔの板厚Ｔをレーザ変位センサ７６、７８により測定する（板厚の「較正」）。このとき、レーザ変位センサ７６の出力から得られた標準試験片１２０Ｔまでの測定距離ＬＺ10、レーザ変位センサ７８の出力から得られた標準試験片１２０Ｔまでの測定距離ＬＺ20とすると、下記（３）式が成り立つ。
ＳＤ＝ＬＺ10＋ＬＺ20＋Ｔ0 ・・・（３）
上記（３）式を（２）式に代入することにより、測定対象となる金属板１２０の厚さ測定値ＭＴは、下記（４）式で与えられる。
ＭＴ＝Ｔ0＋（ＬＺ10＋ＬＺ20）−（ＬＺ1＋ＬＺ2） ・・・ （４）
【００４１】
図４には、本発明の実施形態に係る板厚測定装置における制御機構の構成がブロック図により示されている。制御機構９２は、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等により構成された制御装置本体９４、表示制御部９６を介して制御装置本体９４に接続されたディスプレイ装置９８及び、データ入出力部１００を介して制御装置本体９４に接続された外部記憶装置１０２を備えている。制御装置本体９４では、測定制御手段１０４が汎用的な電子機器、予めインストールされた専用プログラム等により実現されている。
【００４２】
制御装置本体９４には、測定制御手段１０４にそれぞれ接続される入出力ポート１０６及びＲＳ２３２Ｃボード１０８が設けられている。ここで、出力ポート１０６には、センサコントローラ１１０及びセンサコントローラ１１２がそれぞれ接続されている。またＲＳ２３２Ｃボード１０８には、ステージコントローラ１１４が接続されている。センサコントローラ１１０はレーザ変位センサ７６に接続されており、レーザ変位センサ７６から出力されたレーザスリット光上の各位置での変位検出信号Ｓ1を数値データとして入出力ポート１０６に出力する。
【００４３】
また、センサコントローラ１１２はレーザ変位センサ７８に接続されており、レーザスリット光上の各位置での変位検出信号Ｓ２を数値データとして入出力ポート１０６に出力する。
入出力ポート１０６に入力された数値データは測定制御手段１０４へ出力する。
【００４４】
ステージコントローラ１１４は、Ｘ−Ｙ移動機構２０におけるステッピングモータ２８及びステッピングモータ４６にそれぞれ接続されており、ＲＳ２３２Ｃボード１０８を介して測定制御手段１０４から入力する制御情報に従って、ステッピングモータ２８又はステッピングモータ４６に対して所定数の駆動パルスを所定の周期で出力する。これにより、ステッピングモータ２８、４６は、ステージコントローラ１１４から入力する駆動パルスの極性に対応する方向へ、駆動パルス数に比例する回転量だけ回転する。このとき、ステッピングモータ２８、４６の回転速度は入力する駆動パルスの周期により制御される。
【００４５】
測定制御手段１０４は、補正手段１０４１を有している。ここで、図５（Ｂ）に示すように、レーザ変位センサ７６、７８のレーザスリット光の基準軸ｌ１（Ｘ軸）と、Ｘ−Ｙ移動機構のＸ方行移動軸ｌ２にはズレが生じる。そのため、補正手段１０４１では、レーザ変位センサ７６、７８のレーザスリット光の基準軸とＸ−Ｙ移動機構２０のＸ方行移動軸とのＹ方向ズレ量及びＺ方向ズレ量を求め、レーザ変位センサ７６、７８のＹ方向ズレ量、Ｚ方向ズレ量に基づいて、算出した金属板１２０の板厚を補正している。
【００４６】
Ｙ方向ズレ量及びＺ方向ズレ量を求めるタイミングは、金属板１２０の板厚を測定する前であっても、後であってもよい。本説明では、金属板１２０の板厚を測定する前に、予めＹ方向ズレ量及びＺ方向ズレ量を求めるものとする。なお、精度上問題なければ、補正手段１０４１によって、レーザ変位センサ７６及び７８のＹ方向ズレ量、若しくは、レーザ変位センサ７６及び７８のＺ方向ズレ量のいずれかを求め、求めたズレ量に基づいて算出した金属板１２０の板厚を補正するようにしてもよい。また、予めレーザ変位センサ７６と７８の基準軸をほぼ一致するように配しておき、補正手段１０４１によって、レーザ変位センサ７６、７８のいずれか一方のみのＹ方向ズレ量及びＺ方向ズレ量を用いて、金属板１２０の板厚を補正するようにしてもよい。
【００４７】
次に、板厚測定装置１０による金属板１２０に対する板厚の測定作業について説明する。
【００４８】
金属板１２０としては、例えば図６（Ａ）に示されるように、長方形の鋼板などの腐食した試験片が用いられる。この試験片を、図６（Ｂ）に示すように、端面及び裏面を粘着テープ１２２などでシールして、露出した部分を腐食領域１２３とする。腐食領域１２３の全体又はその一部が測定領域１３０となる。
【００４９】
ただし、金属板１２０としては、図６（Ａ）に示す形状に限定されない。例えば、自動車や家電製品の実部品、自動車や家電製品の部品を模擬し加工した試験片などでもよく、塗装が施されていてもよい。
【００５０】
また、本発明の板厚測定装置１０は表裏を有する１枚の金属板１２０の板厚を測定するものである。したがって、複数の金属片を接合してなる部品や試験片の場合、その接合部を解体し、１枚の金属板として測定する。また金属板１２０の測定領域１３０は平坦面とすることが好ましい。
【００５１】
上記した金属板１２０は自動車や家電製品の実際の使用環境に暴露してもよいし、腐食試験に供してもよい。
【００５２】
腐食試験では、外部環境から隔離され、所定の試験温度に調整された調整室内で、金属板１２０に対し、塩水の吹付け、放置、乾燥等の複数の工程からなる単位サイクルを所定回数（例えば、３０、６０又は９０サイクル）繰返す腐食促進試験を行い、実環境よりも腐食の進行を早める。これにより、金属板１２０の腐食領域１２３には、図７（Ａ）に示されるように、測定領域１３０を含む領域に腐食生成物１３４が生成される。このとき、腐食生成物１３４が生成した部分では元の金属素材の一部が腐食生成物１３４に変化することから、腐食生成物１３４の生成量に対応する深さの腐食部１２６が形成される。
【００５３】
腐食試験の完了後又は実際の使用環境に暴露された後に、金属板１２０に対する腐食深さ測定を行う際には、先ず、図７（Ｂ）に示されるように、金属板１２０の腐食領域１２３に発生した腐食生成物１３４を除去し、腐食領域１２３に形成された腐食部１２６を露出させる。これにより、板厚測定装置１０により金属板１２０に対して腐食後の板厚の測定を行う準備が完了し、この測定準備が完了した金属板１２０をホルダ６２上に載置し、所定の測定位置（図２参照）に位置調整する。
【００５４】
図８に示されるように、金属板１２０には、測定領域１３０に予め複数個の測定点１３６が設定される。これらの測定点１３６を設定する際には、先ず、測定領域１３０内に測定開始点１３６Ｓ及び測定完了点１３６Ｅをそれぞれ設定する。測定完了点１３６Ｅは測定領域１３０をＸ軸方向にレーザスリット光Ｂ１の幅ＷＬで複数回領域ＳＣnに分割して測定し、測定領域１３０全域を測定可能となる位置とする。この後、測定ピッチＰＴを設定することにより、複数の測定点１３６が設定される。測定ピッチＰＴは、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、測定ピッチＰＴは、０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５５】
具体的には、測定者が、ディスプレイ装置９８やキーボード（図示省略）等を介して、測定領域１３０に予め設定された原点Ｏに対する測定開始点１３６Ｓの相対的な座標位置及び、測定完了点１３６Ｅの相対的な座標位置並びに、測定ピッチＰＴの長さをそれぞれ測定制御手段１０４に入力することにより、測定制御手段１０４により複数の測定点１３６が自動的に設定される。
【００５６】
次に、図９に示されるフローチャートを参照しつつ、測定制御手段１０４による金属板１２０に対する板厚の測定制御について説明する。
【００５７】
ステップＳ０１にて、測定制御手段１０４は、測定開始点１３６Ｓの座標位置、測定完了点１３６Ｅの座標位置並びに、測定ピッチＰＴに基づいて、測定領域１３０に複数の測定点１３６を設定すると共に、対向領域にＸ方向及びＹ方向に沿って測定点１３６と一致する複数の対向点を設定する。
【００５８】
測定制御手段１０４は、ディスプレイ装置９８やキーボード（図示省略）等を介して測定開始命令が入力すると（ステップＳ０２）、ステップＳ０３にて、レーザ変位センサ７６から出射されるレーザスリット光Ｂ1（反射点ＢＳ1）が測定開始点１３６Ｓと一致するように、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダをＸ方向又はＹ方向に沿って移動させる。このとき、レーザ変位センサ７８から出射されるレーザスリット光Ｂ2（反射点ＢＳ2）は、測定開始点１３６Ｓと一致する対向点に位置する。
【００５９】
ステップＳ０４にて、測定制御手段１０４は、レーザスリット光Ｂ1が走査エリアＳＣ１上をトレースするように、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダ６２を−Ｙ方向（図８）に沿って移動させる。ステップＳ０５〜Ｓ０６にて、補正手段１０４１は、レーザスリット光Ｂ１のＸ軸とのズレ、及びＸ−ＹステージのＹ軸とＸ軸のズレをＸ軸方向の各点について補正しつつ測定ピッチＰＴに対応する周期で、位置検出信号Ｓ1及び位置検出信号Ｓ2に基づいて距離ＬＺ1及び距離ＬＺ2をそれぞれ判断する。
【００６０】
レーザ変位センサとＸ軸とのズレ補正は、レーザスリット光がＸ軸とほとんど平行に近い状態に設定されていることから次のように行う。
【００６１】
図１４（Ａ）は、レーザスリット光ＢとＸ−Ｙ移動機構２０のＸ軸とのＹ方向ズレを示す図である。前述のように、レーザ変位センサ７６、７８のレーザスリット光の基準軸ｌ１（Ｘ軸）と、Ｘ−Ｙ移動機構２０のＸ方行移動軸ｌ２にはズレが生じる。そのため、領域ＳＣ１と領域ＳＣ２で検出されるレーザスリット光Ｂを並べて表示した場合には、並べられた２つのレーザスリット光Ｂの境界に、Ｙ軸方向にズレ量ＤＹが発生する。
【００６２】
予めＸ軸とレーザスリット光の幅をＷＬその両端間でのズレ量ＤＹを求めることで、レーザスリット光幅方向位置ｘでのＹ軸方向ズレ量ｄｙが（５）式により求められる。
【００６３】
ｄｙ  ＝  ＤＹ×ｘ／ＷＬ  ・・・  （５）
補正手段１０４１は、この原理を用いて、位置検出信号のずれ量を補正し、板厚の補正を行う。
【００６４】
図１４（Ｂ）は、レーザスリット光ＢとＸ−Ｙ移動機構２０のＸ軸とのＺ方向ズレを示す図である。Ｙ方向のズレと同様に、レーザ変位センサ７６、７８のレーザスリット光の基準軸ｌ１（Ｘ軸）と、Ｘ−Ｙ移動機構２０のＸ方行移動軸ｌ２にはズレが生じるため、領域ＳＣ１と領域ＳＣ２で検出されるレーザスリット光Ｂを並べて表示した場合には、並べられた２つのレーザスリット光Ｂの境界に、Ｚ軸方向にもズレ量ＤＺが発生する。
【００６５】
予めＸ軸とレーザスリット光の幅をＷＬその両端間でのズレ量ＤＺを求めることで、レーザスリット光幅方向位置ｘでのＺ軸方向ズレ量ｄｚが（６）式により求められる。
【００６６】
ｄｚ  ＝  ＤＺ×ｘ／ＷＬ  ・・・  （６）
補正手段１０４１は、この原理を用いて、位置検出信号のずれ量を補正し、板厚の補正を行う。また、Ｘ−ＹステージのＹ軸とＸ軸のズレは、図１３に示す予め求めたＹ軸とＸ軸の直交からのズレをＸ軸の長さＷＲの位置でのズレ量ＤＲとすると、Ｘ軸位置ｘでのＹ軸方向ズレ量ｄｙ２は（７）式で求めることができる。
【００６７】
ｄｙ２  ＝  ＤＲ×ｘ／ＷＲ  ・・・  （７）
補正手段１０４１は、Ｘ軸の各位置で位置検出信号に上記ずれ量を補正する。
【００６８】
ステップＳ０７にて、補正手段１０４１は、レーザスリット光Ｂ1がＹ軸方向の位置が測定完了点１３６Ｅと同じ位置に達すると、Ｘ−Ｙ移動機構は走査を一旦停止し、測定開始点１３６ＳのＹ方向位置まで戻り、Ｘ軸位置が測定完了点１３６Ｅに達していない場合には、ステップＳ０９にてレーザスリット光幅だけＸ軸位置を１３６Ｅ側に移動し、操作エリアＳＣ２を走査エリアＳＣ１同様に測定する。
【００６９】
ステップＳ０８にて、測定制御手段１０４はレーザスリット光Ｂ1が測定完了点１３６Ｅに達したことを判断し、Ｘ−Ｙ移動機構２０によりホルダ６２を停止させ、金属板１２０に対する板厚の測定作業を完了させる（ステップＳ１０）。
【００７０】
ステップＳ１１にて、測定制御手段１０４は、前述した（３）式に従ってセンサ間距離ＳＤを算出し、ステップＳ１２にて、測定制御手段１０４は、前述した（４）式に従って金属板１２０の厚さ測定値ＭＴを算出する。その厚さ測定値ＭＴを測定点１３６の座標位置と関連付けて一時記憶用の内部メモリ（図示省略）により記憶する。
【００７１】
次に、レーザ変位計の基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのズレ量の測定方法、及び、Ｘ−Ｙ移動機構のＸ軸とＹ軸との直交からのズレの測定方法を説明する。
【００７２】
図１５（Ａ）に示す基準板１４０はレーザ変位計の基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのズレ量ＤＹの測定用であり、平板上に凹状の複数の線が直交する格子パタンが作成されている。なお、ズレ量を測定するための平板の凹凸パタンは、格子パタンに限られず、四角、円、三角など種々の凹凸パタンとしてもよい。
【００７３】
本板厚測定装置で、レーザ変位計の基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸のズレ補正、及びＸ−Ｙ移動機構のＸ軸とＹ軸との直交からのズレ補正の補正量“０”の状態で、ＳＣ１、ＳＣ２の２つ以上の領域で測定し、位置検出信号Ｓ１から基準板までの距離ＬＺ１の距離を求め、測定制御手段１０４でこれを距離分布画像１４２として作成し、表示制御部９６を介してディスプレイ装置９８に表示する。
【００７４】
図１５（Ｂ）に示すように、距離分布画像１４２からＳＣ１、ＳＣ２の境界部での格子状パタンの段差ＤＹを求めこれをレーザ変位計の基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのＹ方向ズレ量とすることができる。
【００７５】
図１６に示すレーザ変位センサの基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのズレ量ＤＹを補正した基準板の距離分布画像１４４、またはレーザ変位センサの基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのＹ軸方向のズレのない状態で測定した基準板の距離分布画像１４４の任意の断面Ａ−Ａ’からＳＣ１、ＳＣ２の境界部での形状の段差ＤＺを求め、これをレーザ変位センサの基準軸とＸ−Ｙ移動機構のＸ方向移動軸とのＺ方向ズレ量とすることができる。
【００７６】
基準板の表裏面に同一パタンを製作しておけば、表裏面のズレ量が同時に測定可能である。
【００７７】
なお、一対のレーザ変位センサ７６、７８の各基準軸（第１の基準軸と第２の基準軸）は、事前に一致させるように配しておくことが好ましい。
【００７８】
以上説明した本実施形態に係る板厚測定装置１０では、測定制御手段１０４が、測定領域１３０における複数の測定点１３６がレーザスリット光Ｂ1の反射点ＢＳ1を順次通過し、かつ対向領域における対向点がレーザスリット光Ｂ2の反射点ＢＳ2を順次通過するように、Ｘ−Ｙ移動機構２０により金属板１２０を保持したホルダ６２をＹ方向及びＸ方向に沿って移動させることにより、レーザ変位センサ７６により複数の測定点１３６までの距離ＬＺ1を順次検出でき、かつレーザ変位センサ７８により対向点までの距離ＬＺ2を順次検出できるので、レーザ変位センサ７６により検出された複数の測定点までの距離及び、レーザ変位センサ７８により検出された複数の対向点までの距離ＬＺ2に基づいて、複数の測定点１３６における金属板１２０の厚さ測定値ＭＴをそれぞれ求めることができる。
【００７９】
このとき、前述した（４）式により金属板１２０の厚さ測定値ＭＴを算出できるので、金属板１２０に反り、歪み等の変形が生じていても、測定点１３６における金属板１２０に対する厚さの測定精度が変形の影響により低下しない。従って、測定点１３６における金属板１２０の厚さを十分に高い精度で測定ができる。
【００８０】
この厚さ測定値ＭＴを、腐食前の金属板１２０の厚さ測定値と比較すれば、測定点における金属板１２０の腐食深さを高い精度で求めることができる。なお、腐食前の金属板１２０の厚さは、腐食試験後サンプルの腐食していない箇所（シール部）をマイクロメーターで測定してもよい。
【００８１】
図１０に示されるフローチャートを参照しつつ、測定制御手段１０４による金属板１２０に対する腐食深さの測定制御について説明する。
【００８２】
図１０のフローチャートでは図９のフローチャートに従い、ステップＳ０１〜ステップＳ１２により、金属板１２０の厚さ測定値ＭＴを算出する。
【００８３】
ステップＳ１４にて、測定制御手段１０４は、厚さ測定値ＭＴと腐食試験前における金属板１２０の厚さＴとの差を腐食深さ測定値ＭＣとして算出し、その腐食深さ測定値ＭＣを測定点１３６の座標位置と関連付けて一時記憶用の内部メモリ（図示省略）により記憶する。
【００８４】
測定制御手段１０４は、全ての測定点１３６についての腐食深さ測定値ＭＣを算出し、これらを記憶したあと、ステップＳ１５にて、全ての測定点１３６についての腐食深さ測定値ＭＣ及び、それらに対応する座標位置を、金属板１２０に付された固有の識別コードに関連付けて外部記憶装置１０２に格納する。
【００８５】
また、板厚測定装置１０では、腐食後の金属板１２０に対して要求される腐食深さ測定値についての情報量に応じて、測定領域１３０に対して測定開始点１３６Ｓ、測定完了点１３６Ｅ及び測定ピッチＰＴを適宜設定するだけで、要求される腐食深さ測定値についての情報量を満足させるように、金属板１２０に対する厚さ測定作業を自動的に行えるので、金属板１２０に予め設定された複数の測定点１３６に対する腐食深さの測定作業を効率的に行える。
【００８６】
さらに、本装置では、レーザスリット光Ｂは、Ｘ方向に所定のスリット幅ＷＬを有しているため、スリット幅ＷＬに２点以上の測定点を含めるように測定することで、従来のように測定点毎に計測する方法に比べ、非常に短時間で測定が完了する。
【００８７】
なお、上記の説明では、三角測量の原理を用いて腐食深さを測定する装置及び方法について説明したが、本発明は、このような装置及び方法に限られるものではない。例えば、共焦点法などの種々の計測方法を利用することができる。
【実施例】
【００８８】
図１１には、腐食生成物が除去された腐食試験材を測定したときの板厚分布の３次元マップの表示例を示す。図１１の（Ａ）は、材質Ａからなる腐食試験材の測定例、（Ｂ）は、材質Ｂからなる腐食試験材の測定例である。図６に示す長方形の鋼板からなる試験材の端面及び裏面を粘着テープなどでシールして、露出した部分に対し、塩水の吹付け、放置、乾燥等の複数の工程からなる単位サイクルを繰返す腐食促進試験を行った。腐食促進試験後の腐食試験材について、シールを剥がし且つ腐食生成物を除去し、洗浄した腐食試験材を以下の条件で測定を行った。
【００８９】
腐食促進試験前の試験材のサイズは幅７０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×板厚３．０ｍｍであり、測定領域は幅３０ｍｍ×長さ１００ｍｍである。レーザスリットの仕様は、スリット幅ＷＬ（Ｘ方向の大きさ）は１５ｍｍ、スリット長さ（スリットのＹ方向の大きさ）は４５μｍである。測定ピッチＰＴは０．１ｍｍであり、このときの測定時間は約４０秒であり、特許第５２００８５５号のレーザスポット方式の計測（約４０分）に比べ大幅な測定時間の短縮を実現した。
【００９０】
図１２には、上記の腐食試験材の測定例で得られた板厚分布データと試験前の試験片の板厚から前記腐食促進試験による腐食深さ分布を示す。横軸に腐食深さを、縦軸に発生確率を示しており、図１２（Ａ）は材質Ａの結果、（Ｂ）は材質Ｂの結果であり、実線は３０サイクルの腐食試験を行った結果、破線は６０サイクルの腐食試験を行った結果、一点鎖線は９０サイクルの腐食試験を行った結果をそれぞれ示している。
【００９１】
図１２から材質Ａの鋼板は局部腐食形態をとる傾向にあり、材質Ｂの鋼板は均一腐食形態をとる傾向にあることが推定された。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 板厚測定装置
１４ ベースフレーム
１６ 支持フレーム
１８ テーブル基台
２０ Ｘ−Ｙ移動機構
２２ Ｘ移動ステージ
２４ Ｙ移動ステージ
２６ ブラケット
２８ ステッピングモータ
３０ スクリュー軸
３２、３４ 軸受板
３６ ガイドロッド
３８ リニアキャリア
４０ リニアベアリング
４２ ステージプレート
４４ ブラケット
４６ ステッピングモータ
４８ スクリュー軸
５０、５２ 軸受板
５４ ガイドロッド
５６ リニアキャリア
５８ リニアベアリング
６０ ステージプレート
６２ ホルダ
６４ ねじ
６６ 支持部
６８ 支持アーム部
７０ 窓部
７２ 連結プレート
７４ ホルダプレート
７６、７８ レーザ変位センサ
７９ レーザマーカー
８０ 半導体レーザ
８２ 駆動回路
８３ 投光レンズ
８４ ２次元受光素子
８６ 信号処理回路
８８ 受光レンズ
９０ 基準面
９２ 制御機構
９４ 制御装置本体
９６ 表示制御部
９８ ディスプレイ装置
１００ データ入出力部
１０２ 外部記憶装置
１０４ 測定制御手段
１０４１ 補正手段
１０６ 入出力ポート
１０８ ＲＳ２３２Ｃボード
１１０、１１２ センサコントローラ
１１４ ステージコントローラ
１２０ 金属板
１２１ 被測定面
１２２ 粘着テープ（シール）
１２３ 腐食領域
１２４ 裏側面
１２６ 腐食部
１２８ 測定対象物
１３０ 測定領域
１３２ 貫通穴
１３４ 腐食生成物
１３６ 測定点
１３６Ｓ  測定開始点
１３６Ｅ  測定完了点
１３８ 合わせ腐食試験材
１４０ 基準板
１４２ 距離分布画像
１４４ 距離分布画像
Ｂ、Ｂ1、Ｂ2 レーザ光
ＢＳ 反射点
ＤＹ レーザ変位センサ基準軸の移動ステージＸ軸とのＹ方向ズレ量
ＤＺ レーザ変位センサ基準軸の移動ステージＸ軸とのＺ方向ズレ量
ＬＺ1、ＬＺ2 距離
ＭＣ 腐食深さ測定値
ＭＴ 厚さ測定値
ＰＴ 測定ピッチ
ＳＣ１、ＳＣ２，ＳＣ３ レーザスリット光幅でのｎ回目測定領域
ＳＤ センサ間距離
ＷＬ レーザスリット光幅
ｌ１ ２次元受光素子の基準軸
ｌ２ Ｘ−Ｙ移動機構のＸ方行移動軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１１】
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