(57)【要約】【課題】物体をその表裏から計測する２台の光学式変位センサを使用して物体の厚みを計測するようにした光学式変位センサシステムにおいて、計測条件の如何に拘わらず正確な厚み演算値が得られるようにした光学式変位センサシステムを提供すること。【解決手段】厚み演算手段は、第１又は第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する。【選択図】図６
2006133105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含み、かつ
厚み演算手段が、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる光学式変位センサシステムであって、
厚み算出手段が、
第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する第１の計測距離監視手段と、
第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する第２の計測距離監視手段と、
第１及び第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する出力補償手段と、
を含む、ことを特徴とする光学式変位センサシステム。
【請求項２】
第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置が前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされ、
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号とを生成する機能を有し、
第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号とを生成する機能を有し、
演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号及びＰＡＳＳ信号は演算部ユニットへと送出可能になされており、
演算部ユニット内の厚み算出手段において、
第１の計測距離監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
第２の計測距離監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサシステム。
【請求項３】
計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含み、かつ
厚み演算手段が、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる光学式変位センサシステムであって、
厚み算出手段が、
第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する第１の受光量監視手段と、
第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する第２の受光量監視手段と、
第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する出力補償手段と、
を含む、ことを特徴とする光学式変位センサシステム。
【請求項４】
第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置が前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされ、
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、
第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、光量信号が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、
演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号及び光量異常信号は演算部ユニットへと送出可能になされており、
演算部ユニット内の厚み算出手段において、
第１の受光量監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
第２の受光量監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
出力補償手段は、第１及び第２の受光量監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光学式変位センサシステム。
【請求項５】
計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含み、かつ
厚み演算手段が、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる光学式変位センサシステムであって、
厚み算出手段が、
第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する第１の計測距離監視手段と、
第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する第２の計測距離監視手段と、
第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する第１の受光量監視手段と、
第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する第２の受光量監視手段と、
第１及び第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する出力補償手段と、
を含む、ことを特徴とする光学式変位センサシステム。
【請求項６】
第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、
第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置が前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされ、
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、
第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、
演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号、ＰＡＳＳ信号、及び光量異常信号は演算部ユニットへと送出可能になされており、
演算部ユニット内の厚み算出手段において、
第１の計測距離監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
第２の計測距離監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
第１の受光量監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
第２の受光量監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、
出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段による監視結果、第１及び第２の受光量監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の光学式変位センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式変位センサシステムに係り、特に、物体をその表裏から計測する２台の光学式変位センサを使用して物体の厚みを計測するようにした光学式変位センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含む光学式変位センサシステムは従来より知られている。
【０００３】
この種の光学式変位センサシステムにあっては、厚み演算手段が第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に設けられる第１タイプのもの（特許文献１参照）と、厚み演算手段が第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に設けられる第２タイプのもの（特許文献２参照）とが存在する。
【０００４】
従来システム（第１タイプ）の一例の構成図が図７に示されている。図において、ＯＢは計測対象物、Ｈ１は第１の変位センサを構成するセンサヘッド部、ＡＭＰ１は第１の変位センサを構成するアンプ部、Ｈ２は第２の変位センサを構成するセンサヘッド部、ＡＭＰ２は第２の変位センサを構成するアンプ部、ＤＰはデジタルパネルメータである。
【０００５】
センサヘッド部Ｈ１は、計測対象物ＯＢの表面に対してレーザビームを照射すると共にその反射光を撮像素子（例えば二次元ＣＣＤ等）にて撮影することにより、計測信号（例えば、二次元ＣＣＤの映像信号）を生成し、これをアンプ部ＡＭＰ１に出力する。センサヘッド部Ｈ２は、計測対象物ＯＢの裏面に対してレーザビームを照射すると共にその反射光を撮像素子（例えば二次元ＣＣＤ等）にて撮影することにより、計測信号（例えば、二次元ＣＣＤの映像信号）を生成し、これをアンプ部ＡＭＰ２に出力する。
【０００６】
アンプ部ＡＭＰ１は、センサヘッド部Ｈ１から送られてくる計測信号に基づいて計測対象物ＯＢの表面までの距離を算出し、対応する距離信号Ｓ１１を生成してデジタルパネルメータＤＰへと出力する。アンプ部ＡＭＰ２は、センサヘッド部Ｈ２から送られてくる計測信号に基づいて計測対象物ＯＢの裏面までの距離を算出し、対応する距離信号Ｓ１２を生成してデジタルパネルメータＤＰへと出力する。
【０００７】
デジタルパネルメータＤＰは厚み演算手段を内蔵する。この厚み演算手段は、アンプ部ＡＭＰ１から出力される距離信号Ｓ１１とアンプ部ＡＭＰ２から出力される距離信号Ｓ１２とに基づいて、例えば次式にしたがって、計測対象物ＯＢの厚みを算出し、厚み演算値として出力する。
【０００８】
厚み＝（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））            （式１）
【特許文献１】特開０５−１２６５６５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来システムにあっては、デジタルパネルメータＤＰに内蔵される厚み演算手段が、アンプ部ＡＭＰ１から出力される距離信号Ｓ１１とアンプ部ＡＭＰ２から出力される距離信号Ｓ１２とを無条件に受け入れて、式１に従い計測対象物ＯＢの厚みを算出するようにしていたため、計測条件によっては距離信号Ｓ１１，Ｓ１２の精度が低下して、正確な厚み演算値が得られないと言う問題点があった。
【００１０】
すなわち、この種の光学式変位センサの計測距離（変位）値は、規定の測定レンジを外れると著しく精度が低下する。また、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域においては、直線性や角度特性等が低下して、正確な計測距離が得られないことが多い（第１の理由）。
【００１１】
また、この種の光学式変位センサにあっては、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合には、投光光量や受光ゲイン等を制御して反射光量を適正な値に調整すると共に、それでもなお、反射光量が適正値とならない場合には、出力される計測距離をその直前の値に保持すると言った制御方式が採用されている。そのため、保持された状態における距離信号Ｓ１１及び／又はＳ１２を無条件に受け入れて、式１に従い計測対象物ＯＢの厚みを算出したときには、正確な厚み演算値が得られないことが多い（第２の理由）。
【００１２】
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、物体をその表裏から計測する２台の光学式変位センサを使用して物体の厚みを計測するようにした光学式変位センサシステムにおいて、計測条件の如何に拘わらず正確な厚み演算値が得られるようにした光学式変位センサシステムを提供することにある。
【００１３】
この発明の他の目的とするところは、光学式変位センサの計測距離（変位）の値が、規定の測定レンジを外れたり、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域にある場合にあっても、正確な厚み演算値が得られるようにした光学式変位センサシステムを提供することにある。
【００１４】
この発明の他の目的とするところは、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合にあっても、正確な厚み演算値が得られるようにした光学式変位センサシステムを提供することにある。
【００１５】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の光学式変位センサシステムは、計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含んでいる。厚み演算手段は、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる。
【００１７】
厚み算出手段は、第１の計測距離監視手段と第２の計測距離監視手段と出力補償手段とを備えている。第１の計測距離監視手段は、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。第２の計測距離監視手段は、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する。
【００１８】
このような構成によれば、光学式変位センサの計測距離（変位）の値が、規定の測定レンジを外れたり、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域にある場合には、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された正確な厚みを出力こととなるため、誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００１９】
好ましい実施の形態においては、第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置が前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされる。
【００２０】
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号とを生成する機能を有し、第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号とを生成する機能を有し、演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号及びＰＡＳＳ信号は演算部ユニットへと送出可能になされている。
【００２１】
演算部ユニット内の厚み算出手段において、第１の計測距離監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、第２の計測距離監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する。
【００２２】
このような構成によれば、２台の信号処理部ユニットと１台の演算部ユニットとを隣接して連装してなる連装タイプの光学式変位センサシステムにおいて、計測距離（変位）の値が、規定の測定レンジを外れたり、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域にある場合には、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された正確な厚みを出力こととなるため、誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００２３】
別の一面から見た本発明の光学式変位センサシステムは、計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物体の厚みを算出する厚み演算手段とを含んでいる。厚み演算手段は、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる。
【００２４】
厚み算出手段は、第１の受光量監視手段と第２の受光量監視手段と出力補償手段とを含んでいる。第１の受光量監視手段は、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。第２の受光量監視手段は、第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。出力補償手段は、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する。
【００２５】
このような構成によれば、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合には、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みが出力されることとなるため、受光量異常時の誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００２６】
好ましい実施の形態においては、第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置は前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされる。
【００２７】
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、光量信号が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号及び光量異常信号は演算部ユニットへと送出可能になされている。
【００２８】
演算部ユニット内の厚み算出手段において、第１の受光量監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、第２の受光量監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、出力補償手段は、第１及び第２の受光量監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する。
【００２９】
このような構成によれば、２台の信号処理部ユニットと１台の演算部ユニットとを隣接して連想した連装タイプの光学式変位センサシステムにおいて、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合には、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みが出力されることとなるため、受光量異常時の誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００３０】
別の一面から見た本発明の光学式変位センサシステムは、計測対象物表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサと、計測対象物裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサと、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物の厚みを算出する厚み演算手段とを含む。厚み演算手段は、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に、若しくは、第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に、設けられる。
【００３１】
厚み算出手段は、第１の計測距離監視手段と第２の計測距離監視手段と第１の受光量監視手段と第２の受光量監視手段と出力補償手段とを含んでいる。第１の計測距離監視手段は、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。第２の計測距離監視手段は、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。第１の受光量監視手段は、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。第２の受光量監視手段は、第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する。
【００３２】
このような構成によれば、光学式変位センサの計測距離（変位）の値が、規定の測定レンジを外れたり、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域にある場合には、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された正確な厚みを出力こととなるため、誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００３３】
加えて、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合には、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みが出力されることとなるため、受光量異常時の誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００３４】
好ましい実施の形態においては、第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットと第１の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットと第２の信号処理部ユニットとからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置が前記第１及び第２の信号処理部ユニットと共に連装可能な演算部ユニットとされる。
【００３５】
第１の信号処理部ユニットは、第１のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、第２の信号処理部ユニットは、第２のセンサヘッドユニットからの信号に基づいて、距離信号と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号とを生成する機能を有し、演算部ユニットと第１の信号処理部ユニットと第２の信号処理部ユニットとが連装された状態においては、第１の信号処理部ユニット及び第２の信号処理部ユニットにて生成される距離信号、ＰＡＳＳ信号、及び光量異常信号は演算部ユニットへと送出可能になされている。
【００３６】
演算部ユニット内の厚み算出手段において、第１の計測距離監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、第２の計測距離監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくるＰＡＳＳ信号の内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、第１の受光量監視手段は、第１の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、第２の受光量監視手段は、第２の信号処理部ユニットから送られてくる光量異常信号の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれている。出力補償手段は、第１及び第２の計測距離監視手段による監視結果、第１及び第２の受光量監視手段による監視結果、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニットから送られてくる距離信号に基づいて計測対象物の厚みを算出する。
【００３７】
このような構成によれば、２台の信号処理部ユニットと１台の演算部ユニットとを隣接して連装してなる連装タイプの光学式変位センサシステムにおいて、光学式変位センサの計測距離（変位）の値が、規定の測定レンジを外れたり、規定の測定レンジを外れないにしても、測定レンジの上限及び／又は下限近傍の領域にある場合には、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された正確な厚みを出力こととなるため、誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【００３８】
加えて、計測対象物表面の性状等に起因して反射光量が適切でないような場合には、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れ、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みが出力されることとなるため、受光量異常時の誤った計測距離に基づく厚み演算が回避されて、正確な厚み演算値が得られることとなる。
【発明の効果】
【００３９】
物体をその表裏から計測する２台の光学式変位センサを使用して物体の厚みを計測するようにした光学式変位センサシステムにおいて、計測条件の如何に拘わらず正確な厚み演算値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、この発明に係る光学式変位センサシステムの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
本発明システムの構成図が図１に示されている。このシステムは、例えば鋼板製造ラインや製紙ライン等のように、搬送中に波打つ虞のあるシート状物体の厚みを連続的に計測する場合等に好適である。すなわち、搬送されるシート状物体の上下に変位センサのセンサヘッドを配置して、それらセンサヘッドから表面及び裏面のそれぞれまでの距離を計測し、その計測結果から搬送されシート状物体の厚みを演算により求める場合等を想定されたい。シート状物体が波打つと、表裏のセンサヘッドとの距離が周期的に又は不規則に変動することから、シート状物体とセンサヘッドとの距離が周期的に変動したり、又シート状物体表面の性状により反射光量が変動することがあり、本発明ではそのような状況下にあっても、計測対象となるシート状物体の厚みを正確に計測することができる。
【００４２】
図１において、ＯＢは搬送されるシート状物体（例えば、紙や鋼板等）である検出対象物、Ｈ１は第１の変位センサのセンサヘッド部、Ｃ１は第１の変位センサの信号処理部、Ｈ２は第２の変位センサのセンサヘッド部、Ｃ２は第２の変位センサの信号処理部、Ａは演算コントローラ、Ｓ１１は第１の変位センサの信号処理部で生成される距離信号、Ｓ２１は第１の変位センサの信号処理部で生成されるＰＡＳＳ信号、Ｓ３１は第１の変位センサの信号処理部で生成される光量異常信号、Ｓ１２は第２の変位センサの信号処理部で生成される距離信号、Ｓ２２は第２の変位センサの信号処理部で生成されるＰＡＳＳ信号、Ｓ３２は第２の変位センサの信号処理部で生成される光量異常信号である。
【００４３】
図から明らかなように、このシステムは、計測対象物ＯＢの表面までの距離をその表側から光学的に計測する第１の変位センサ（Ｈ１，Ｃ１）と、計測対象物ＯＢの裏面までの距離をその裏側から光学的に計測する第２の変位センサ（Ｈ２，Ｃ２）と、第１の変位センサの計測距離と第２の変位センサの計測距離とに基づいて計測対象物ＯＢの厚みを算出する厚み演算手段ａとを含んでいる。
【００４４】
この例では、厚み演算手段ａは、第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置である演算コントローラＡの内部に設けられている。第１の変位センサは、第１のセンサヘッドユニットＨ１と第１の信号処理部ユニットＣ１とからなるセパレートタイプの変位センサとされ、第２の変位センサは、第２のセンサヘッドユニットＨ２と第２の信号処理部ユニットＣ２とからなるセパレートタイプの変位センサとされている。第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置である演算コントローラＡは、第１及び第２の信号処理部ユニットＣ１，Ｃ２と共に連装可能な演算部ユニットとされている。連装するための取付部材としては公知のＤＩＮレール等を使用することができる。
【００４５】
第１の信号処理部ユニットＣ１は、第１のセンサヘッドユニットＨ１からの信号に基づいて、距離信号（Ｓ１１）と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号（Ｓ３１）とを生成する機能を有する。第２の信号処理部ユニットＣ２は、第２のセンサヘッドユニットＨ２からの信号に基づいて、距離信号（Ｓ１２）と、距離信号が所定範囲内に収まっていることを示すＰＡＳＳ信号（Ｓ２２）と、受光量が所定範囲内から外れていることを示す光量異常信号（Ｓ３２）とを生成する機能を有する。
【００４６】
演算部ユニットＡと第１の信号処理部ユニットＣ１と第２の信号処理部ユニットＣ２とがＤＩＮレール等を介して連装された状態においては、第１の信号処理部ユニットＣ１及び第２の信号処理部ユニットＣ２にて生成される距離信号（Ｓ１１，Ｓ１２）、ＰＡＳＳ信号（Ｓ２１，Ｓ２２）、及び光量異常信号（Ｓ３１，Ｓ３２）は適宜な通信手段を介して演算部ユニットＡへと送出可能になされている。なお、この種の連装タイプのセンサシステムにおけるデータ転送用通信手段については、既に各種の文献において当業者には周知であるから説明は省略する。
【００４７】
フローチャートを参照して後述するが、厚み演算手段ａの基本的な機能は、演算式（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））にしたがって計測対象物ＯＢの厚みを連続的に算出するものであるが、本発明にあっては、さらに、第１の計測距離監視手段と第２の計測距離監視手段と第１の受光量監視手段と第２の受光量監視手段と出力補償手段とが含まれている。
【００４８】
ここで、「第１の計測距離監視手段」は、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。「第２の計測距離監視手段」は、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視する。「第１の受光量監視手段」は、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。「第２の受光量監視手段」、第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視する。「出力補償手段」は、第１及び第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには、両計測結果に基づいて算出される厚みをそのまま出力する一方、第１又は第２の計測距離監視手段、並びに、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力する。これらの手段は、マイクロコンピュータを用いてソフトウェア的に実現されている。
【００４９】
この例にあっては、演算コントローラＡ内の厚み算出手段ａにおいて、「第１の計測距離監視手段」は、第１の信号処理部ユニットＣ１から送られてくるＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）の内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、「第２の計測距離監視手段」は、第２の信号処理部ユニットＣ２から送られてくるＰＡＳＳ信号（Ｓ２２）の内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれている。
【００５０】
また、「第１の受光量監視手段」は、第１の信号処理部ユニットＣ１から送られてくる光量異常信号（Ｓ３１）の内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれており、「第２の受光量監視手段」は、第２の信号処理部ユニットＣ２から送られてくる光量異常信号（Ｓ３２）の内容に基づいて、第２の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視するように仕組まれている。
【００５１】
さらに、「出力補償手段」は、第１及び第２の計測距離監視手段による監視結果（ＰＡＳＳ信号Ｓ２１，Ｓ２２）、第１及び第２の受光量監視手段による監視結果（光量異常信号Ｓ３１，Ｓ３２）、並びに、第１及び第２の信号処理部ユニット（Ｃ１，Ｃ２）から送られてくる距離信号（Ｓ１１，Ｓ１２）に基づいて計測対象物ＯＢの厚みを算出するようになっている。
【００５２】
厚み演算処理を示すフローチャート（第１実施形態）が図２に示されている。同図に示されるように、「第１の計測距離監視手段」は、第１の信号処理部ユニットＣ１から送られてくるＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）を取り込むと共に（ステップ２０１）、その内容に基づいて、第１の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視（ステップ２０２）するように仕組まれており、「第２の計測距離監視手段」は、第２の信号処理部ユニットＣ２から送られてくるＰＡＳＳ信号（Ｓ２２）を取り込むと共に（ステップ２０１）、その内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視（ステップ２０３）するように仕組まれている。
【００５３】
「出力補償手段」は、第１及び第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには（ステップ２０２ＹＥＳ、２０３ＹＥＳ）、両計測結果（ステップ２０４）に基づいて算出される厚みをそのまま出力する（ステップ２０５）一方、第１又は第２の計測距離監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには（ステップ２０２ＮＯ又はステップ２０３ＮＯ）、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力保持する。図示のフローチャートでは、ステップ２０４及び２０５がスキップされることにより、その直前の厚みが出力保持されたままとなる。
【００５４】
本発明の作用説明のための波形図（第１実施形態）が図３に示されている。ＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）の値は、距離信号（Ｓ１１）の値が上限しきい値（ＴＨ１１）と下限しきい値（ＴＨ１２）との間に収まっている場合（測定レンジ内）には“Ｈ”、外れた場合（測定レンジ外）には“Ｌ”となるように設定されている。同様に、ＰＡＳＳ信号（Ｓ２２）の値は、距離信号（Ｓ１２）の値が上限しきい値（ＴＨ２１）と下限しきい値（ＴＨ２２）との間に収まっている場合（測定レンジ内）には“Ｈ”、外れた場合（測定レンジ外）には“Ｌ”となるように設定されている。したがつて、厚み演算手段ａにおいては、ＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）の値が“Ｈ”か“Ｌ”かにより、距離信号（Ｓ１１）の値が所定範囲内に収まっているか否かを判定することができる。同様にして、ＰＡＳＳ信号（Ｓ２２）の値が“Ｈ”か“Ｌ”かにより、距離信号（Ｓ１２）の値が所定範囲内に収まっているか否かを判定することができる。
【００５５】
図３の例にあっては、時刻ｔ１の時点において、距離信号（Ｓ１１）の値は所定範囲から外れてしまっている（同図（ａ）参照）。このような場合にあっては、従来方式によると、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））には演算誤差が生ずる（同図（ｃ）［従来］参照）。これに対して、本発明にあっては前回値が保持されるため、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））には演算誤差が殆ど生じない（同図（ｃ）［本発明］参照）。以後、ＰＡＳＳ信号（Ｓ２１）の値に基づいて距離信号（Ｓ１１）の値が所定範囲内に復旧したと判定されるまで（ステップ２０２ＹＥＳ，２０３ＹＥＳ）、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））は保持され続けることとなる。
【００５６】
厚み演算処理を示すフローチャート（第２実施形態）が図４に示されている。同図に示されるように、「第１の受光量監視手段」は、第１の信号処理部ユニットＣ１から送られてくる光量異常信号（Ｓ３１）を取り込むと共に（ステップ４０１）、その内容に基づいて、第１の変位センサの受光量が所定範囲内にあるか否かを監視（ステップ４０２）するように仕組まれており、「第２の受光量監視手段」は、第２の信号処理部ユニットＣ２から送られてくる光量異常信号（Ｓ３２）を取り込むと共に（ステップ４０１）、その内容に基づいて、第２の変位センサの計測距離が所定範囲内にあるか否かを監視（ステップ４０３）するように仕組まれている。
【００５７】
「出力補償手段」は、第１及び第２の受光量監視手段の監視結果のいずれもが所定範囲内に収まっているときには（ステップ４０２ＹＥＳ、４０３ＹＥＳ）、両計測結果（ステップ４０４）に基づいて算出される厚みをそのまま出力する（ステップ４０５）一方、第１又は第２の受光量監視手段の監視結果のいずれかが所定範囲内から外れたときには（ステップ４０２ＮＯ又はステップ４０３ＮＯ）、両計測結果に基づいて算出される厚みの代わりに、所定範囲から外れる直前に算出された厚みを出力保持する。図示のフローチャートでは、ステップ４０４及び４０５がスキップされることにより、その直前の厚みが出力保持されたままとなる。
【００５８】
本発明の作用説明のための波形図（第１実施形態）が図５に示されている。光量異常信号（Ｓ３１）の値は、第１のセンサの受光量の値が上限しきい値（ＴＨ３１）と下限しきい値（ＴＨ３２）との間に収まっている場合（測定レンジ内）には“Ｈ”、外れた場合（測定レンジ外）には“Ｌ”となるように設定されている。同様に、光量異常信号（Ｓ３２）の値は、第２のセンサの受光量の値が上限しきい値（ＴＨ４１）と下限しきい値（ＴＨ４２）との間に収まっている場合（測定レンジ内）には“Ｈ”、外れた場合（測定レンジ外）には“Ｌ”となるように設定されている。したがつて、厚み演算手段ａにおいては、光量異常信号（Ｓ３１）の値が“Ｈ”か“Ｌ”かにより、第１のセンサの受光量の値が所定範囲内に収まっているか否か（換言すれは、距離信号（Ｓ１１）が自動的に保持された状態であるか否か）を判定することができる。同様にして、光量異常信号（Ｓ３２）の値が“Ｈ”か“Ｌ”かにより、第２のセンサの受光量の値が所定範囲内に収まっているか否か（換言すれは、距離信号（Ｓ１２）が自動的に保持された状態であるか否か）を判定することができる。
【００５９】
図３の例にあっては、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、第１のセンサの受光量の値は所定範囲から外れて（同図（ｂ）参照）、これにより距離信号（Ｓ１１）の値は自動的に保持状態とされている。このような場合にあっては、従来方式によると、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））には演算誤差が生ずる（同図（ｅ）［従来］参照）。これに対して、本発明にあっては前回値が保持されて出力補償されるため、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））には演算誤差が殆ど生じない（同図（ｅ）［本発明］参照）。以後、光量異常信号（Ｓ３１）の値に基づいて第１のセンサの受光量の値が所定範囲内に復旧したと判定されるまで（ステップ４０２ＹＥＳ，４０３ＹＥＳ）、厚み演算値（Ｋ−（Ｓ１１＋Ｓ１２））は保持され続けることとなる。
【００６０】
厚み演算処理を示すフローチャート（第３実施形態）が図６に示されている。この第３実施形態にあっては、第１実施形態で説明した距離監視に基づく出力補償処理（ステップ２０１〜２０５）と第２実施形態で説明した受光量監視に基づく出力補償処理（ステップ４０１〜４０５）との双方が採用されている。なお、具体的な処理内容（ステップ６０１〜６０８）については、第１及び第２実施形態において既に詳述した通りであるから、重複説明は省略する。
【００６１】
なお、以上説明した第１〜第３実施形態にあっては、本発明を、厚み演算手段が第１及び第２の変位センサとは別に設けた所定の演算装置の内部に設けられる第１タイプの変位センサシステム（特許文献１参照）に採用したが、本発明は厚み演算手段が第１の変位センサ自身又は第２の変位センサ自身の内部に設けられる第２タイプの変位センサシステム（特許文献２参照）にも採用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、鋼板製造ラインや製紙ライン等において、搬送されるシート状物体が周期的又は不規則に波打つような場合にも、そのシート状物体の厚みを正確かつ連続的に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明システムの構成図である。
【図２】厚み演算処理を示すフローチャート（第１実施形態）である。
【図３】本発明の作用説明のための波形図（第１実施形態）である。
【図４】厚み演算処理を示すフローチャート（第２実施形態）である。
【図５】本発明の作用説明のための波形図（第２実施形態）である。
【図６】厚み演算処理を示すフローチャート（第３実施形態）である。
【図７】従来システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｘ        検出対象物
Ｈ１      第１の変位センサのセンサヘッド部
Ｃ１      第１の変位センサの信号処理部
Ｈ２      第２の変位センサのセンサヘッド部
Ｃ２      第２の変位センサの信号処理部
Ａ        演算コントローラ
ａ        厚み演算手段
Ｓ１１    第１の変位センサの信号処理部で生成される距離信号
Ｓ２１    第１の変位センサの信号処理部で生成されるＰＡＳＳ信号
Ｓ３１    第１の変位センサの信号処理部で生成される光量異常信号
Ｓ１２    第２の変位センサの信号処理部で生成される距離信号
Ｓ２２    第２の変位センサの信号処理部で生成されるＰＡＳＳ信号
Ｓ３２    第２の変位センサの信号処理部で生成される光量異常信号
【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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