(57)【要約】      （修正有）【課題】測定精度が高く、応答性が高い、板厚測定装置及び板厚測定方法を提供する。【解決手段】本発明の板厚測定装置は、被測定物の板厚ｄを測定する板厚測定装置であって、被測定物までの第１の距離Ｌ１を測定する第１のアンテナ１１と、被測定物を挟んで第１のアンテナ１１に対向して設けられ、被測定物までの第２の距離Ｌ２を測定する第２のアンテナ１２と、第１のアンテナ１１に並んで設けられ、被測定物までの第３の距離Ｌ３，Ｌ４を測定する第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂと、傾斜形状演算回路と、測定指向補正回路と、仮板厚演算回路と、真板厚演算回路とを有し、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２と第３の距離Ｌ３，Ｌ４とに基づいて、被測定物の板厚ｄを算出する板厚演算部とを備える。【選択図】図４
2019007743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被測定物の板厚を測定する板厚測定装置であって、
前記被測定物に向けて設けられ、前記被測定物までの第１の距離を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナと、
前記被測定物を挟んで前記第１のアンテナに対向して設けられ、前記被測定物までの第２の距離を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナと、
前記第１のアンテナと一方向に並んで設けられ、前記被測定物までの第３の距離を測定する、少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナと、
傾斜形状演算回路と、測定指向補正回路と、仮板厚演算回路と、真板厚演算回路とを有し、前記第１の距離と前記第２の距離と前記第３の距離とに基づいて、前記被測定物の板厚を算出する板厚演算部と
を備え、
前記傾斜形状演算回路は、前記第１の距離と前記第３の距離とに基づいて、前記被測定物の傾斜形状を算出し、
前記測定指向補正回路は、
前記傾斜形状と前記第１の距離とに基づいて、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの対向方向における前記第１のアンテナから前記被測定物までの第４の距離を算出し、
前記傾斜形状の算出結果と前記第２の距離とに基づいて、前記対向方向における前記第２のアンテナから前記被測定物までの第５の距離を算出し、
前記仮板厚演算回路は、前記第４の距離と、前記第５の距離と、前記対向方向における前記第１のアンテナから前記第２のアンテナまでの距離とに基づいて、前記被測定物の前記対向方向における厚みを仮板厚として算出し、
前記真板厚演算回路は、前記傾斜形状と、前記仮板厚とに基づいて、前記被測定物の前記板厚を算出することを特徴とする板厚測定装置。
【請求項２】
前記第２のアンテナと前記一方向に並んで設けられ、前記被測定物までの第６の距離を測定する、少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである、第４のアンテナをさらに備え、
前記傾斜形状演算回路は、前記第１の距離と、前記第２の距離と、前記第３の距離と、前記第６の距離とに基づいて、前記被測定物の傾斜形状を算出することを特徴とする請求項１に記載の板厚測定装置。
【請求項３】
前記被測定物は、熱間の鋼板であることを特徴とする請求項１または２に記載の板厚測定装置。
【請求項４】
板状の被測定物の板厚を測定する板厚測定方法であって、
前記被測定物に向けて設けられるマイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナを用いて前記被測定物までの第１の距離を測定し、前記被測定物を挟んで前記第１のアンテナに対向して設けられるマイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナを用いて前記被測定物までの第２の距離を測定し、前記第１のアンテナと一方向に並んで設けられる少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナを用いて前記被測定物までの第３の距離を測定する測定工程と、
前記第１の距離と前記第３の距離とに基づいて、前記被測定物の傾斜形状を算出する傾斜形状演算工程と、
前記傾斜形状と前記第１の距離とに基づいて、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの対向方向における前記第１のアンテナから前記被測定物までの第４の距離を算出し、前記傾斜形状の算出結果と前記第２の距離とに基づいて、前記対向方向における前記第２のアンテナから前記被測定物までの第５の距離を算出する測定指向補正工程と、
前記第４の距離と、前記第５の距離と、前記対向方向における前記第１のアンテナから前記第２のアンテナまでの距離とに基づいて、前記被測定物の前記対向方向における厚みを仮板厚として算出する仮板厚演算工程と、
前記傾斜形状と、前記仮板厚とに基づいて、前記被測定物の前記板厚を算出する真板厚演算工程と、
を備えることを特徴とする板厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚測定装置及び板厚測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板の製造工程では、仕上圧延工程として仕上圧延機で複数回（パス）の圧延処理を行うことで、最終的な目標厚みの厚鋼板を製造する。この際、各圧延処理の間には、被圧延材の板厚の測定が行われ、板厚の測定結果に基づいて、圧延処理での圧下量が調整される。このような板厚測定方法としては、移動する厚鋼板にγ線を透過させ、γ線が透過する際の減衰度合いから板厚を求める方法が知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１１５９０９号公報
【特許文献２】特開平５−２２８５２２号公報
【特許文献３】特開平４−２７３０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、γ線を用いた板厚測定方法では、板厚が厚くなると測定精度が低くなり、測定ができなくなる。また、γ線を用いた板厚測定方法では、応答性が低いため、移動する厚鋼板を測定する際には、測定精度が低くなる。
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、測定精度が高く、応答性が高い、板厚測定装置及び板厚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、板状の被測定物の板厚を測定する板厚測定装置であって、上記被測定物に向けて設けられ、上記被測定物までの第１の距離を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナと、上記被測定物を挟んで上記第１のアンテナに対向して設けられ、上記被測定物までの第２の距離を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナと、上記第１のアンテナと一方向に並んで設けられ、上記被測定物までの第３の距離を測定する、少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナと、傾斜形状演算回路と、測定指向補正回路と、仮板厚演算回路と、真板厚演算回路とを有し、上記第１の距離と上記第２の距離と上記第３の距離とに基づいて、上記被測定物の板厚を算出する板厚演算部とを備え、上記傾斜形状演算回路は、上記第１の距離と上記第３の距離とに基づいて、上記被測定物の傾斜形状を算出し、上記測定指向補正回路は、上記傾斜形状と上記第１の距離とに基づいて、上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの対向方向における上記第１のアンテナから上記被測定物までの第４の距離を算出し、上記傾斜形状の算出結果と上記第２の距離とに基づいて、上記対向方向における上記第２のアンテナから上記被測定物までの第５の距離を算出し、上記仮板厚演算回路は、上記第４の距離と、上記第５の距離と、上記対向方向における上記第１のアンテナから上記第２のアンテナまでの距離とに基づいて、上記被測定物の上記対向方向における厚みを仮板厚として算出し、上記真板厚演算回路は、上記傾斜形状と、上記仮板厚とに基づいて、上記被測定物の上記板厚を算出することを特徴とする板厚測定装置が提供される。
【０００６】
本発明の一態様によれば、板状の被測定物の板厚を測定する板厚測定方法であって、上記被測定物に向けて設けられるマイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナを用いて上記被測定物までの第１の距離を測定し、上記被測定物を挟んで上記第１のアンテナに対向して設けられるマイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナを用いて上記被測定物までの第２の距離を測定し、上記第１のアンテナと一方向に並んで設けられる少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナを用いて上記被測定物までの第３の距離を測定する測定工程と、上記第１の距離と上記第３の距離とに基づいて、上記被測定物の傾斜形状を算出する傾斜形状演算工程と、上記傾斜形状と上記第１の距離とに基づいて、上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの対向方向における上記第１のアンテナから上記被測定物までの第４の距離を算出し、上記傾斜形状の算出結果と上記第２の距離とに基づいて、上記対向方向における上記第２のアンテナから上記被測定物までの第５の距離を算出する測定指向補正工程と、上記第４の距離と、上記第５の距離と、上記対向方向における上記第１のアンテナから上記第２のアンテナまでの距離とに基づいて、上記被測定物の上記対向方向における厚みを仮板厚として算出する仮板厚演算工程と、上記傾斜形状と、上記仮板厚とに基づいて、上記被測定物の上記板厚を算出する真板厚演算工程と、を備えることを特徴とする板厚測定方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、測定精度が高く、応答性が高い、板厚測定装置及び板厚測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る板厚測定装置を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る板厚測定方法を示すフローチャートである。
【図４】板厚測定方法における板厚測定工程を示す模式図である。
【図５】板厚測定方法における傾斜形状演算工程、測定指向補正工程、仮板厚演算工程及び真板厚演算工程を示す模式図である。
【図６】本発明の変形例を示す模式図である。
【図７】マイクロ波距離計アンテナを用いた板厚測定装置の一例を示す模式図である。
【図８】傾斜変動による誤差の発生状況を示す模式図である。
【図９】傾斜変動による誤差の発生状況を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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ろう。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。
【００１０】
本発明者らは、測定精度が高く、応答性が高い板厚測定方法として、マイクロ波距離計を用いた方法に着目し、鋭意研究を重ねた結果、本発明をするに至った。マイクロ波距離計を用いた測定装置としては、移動する被測定物を上下方向または左右方向に挟むＣ型またはＯ型の枠体のアーム部に、一対のマイクロ波距離計アンテナを設けた板厚測定装置が考えられる。しかしながら、マイクロ波には広いビーム波を持つという特性があるため、被測定物が傾斜変動した場合には、被測定物の表面の測定位置がズレ、測定誤差が生じるという問題があった。このため、マイクロ波距離計を用いた板厚測定装置を構築することができていなかった。
【００１１】
この傾斜変動の要因による測定誤差発生の状況の一例について、図７〜図９を用いて説明する。図７にマイクロ波距離計を用いた板厚測定装置１’を示す。板厚測定装置１’は、移動する鋼板２の板厚を測定する装置であり、枠体１０’と、第１のアンテナ１１’と、第２のアンテナ１２’とを備える。図７〜図９において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交する軸である。また、ｘ軸及びｙ軸は水平方向に平行な軸であり、ｚ軸は鉛直方向に平行な軸である。さらに、板厚測定装置１’は、ｘ軸の正方向側へと移動する鋼板２の板厚を測定する。
【００１２】
枠体１０’は、ｘ軸方向からみてＣ型の形状を有し、移動する鋼板２を挟んで配される。
第１のアンテナ１１’は、マイクロ波距離計アンテナであり、マイクロ波を用いて第１のアンテナ１１’から鋼板２までの距離である第１の距離Ｌ１［ｍｍ］を測定する。第１のアンテナ１１’は、マイクロ波を照射する送信用のアンテナと反射したマイクロ波を受信する受信用のアンテナとを有する。また、第１のアンテナ１１’は、Ｃ型の枠体１０’のｚ軸正方向側の先端に、マイクロ波の照射方向がｚ軸負方向側となるように設けられる。
【００１３】
第２のアンテナ１２’は、第１のアンテナ１１’と同様な、マイクロ波距離計アンテナであり、マイクロ波を用いて第２のアンテナ１２’から鋼板２までの距離である第２の距離Ｌ２［ｍｍ］を測定する。第２のアンテナ１２’は、マイクロ波を照射する送信用のアンテナと反射したマイクロ波を受信する受信用のアンテナとを有する。また、第２のアンテナ１２’は、Ｃ型の枠体１０’のｚ軸負方向側の先端に、マイクロ波の照射方向がｚ軸正方向側となるように設けられる。さらに、第１のアンテナ１１’及び第２のアンテナ１２’は、移動する鋼板２を挟んで、ｚ軸方向に互いに対向して設けられる。第１のアンテナ１１’と第２のアンテナ１２’とが対向する、ｚ軸方向に平行な軸を、対向軸Ｃという。
【００１４】
このような板厚測定装置１’では、図８に示すように、第１のアンテナ１１’と第２のアンテナ１２’とから鋼板２にマイクロ波を照射し、その反射波を測定する。これにより、第１のアンテナ１１’から鋼板２の表面までの第１の距離Ｌ１、第２のアンテナ１２’から鋼板２の表面までの第２の距離Ｌ２が測定される。図８に示すように、鋼板２の板厚方向がｚ軸に平行となり、鋼板２の平面（図８における上下方向の端面）が移動方向であるｘ軸に平行となる場合には、鋼板２の板厚ｄ［ｍｍ］は、下記（１）式で算出される。（１）式において、Ｌａ［ｍｍ］は第１のアンテナ１１’と第２のアンテナ１２’との離間距離を示す。
ｄ＝Ｌａ−（Ｌ１＋Ｌ２）  ・・・（１）
【００１５】
しかしながら、鋼板２には、圧延によって波うちや反りといった形状不良が発生することがある。このような形状不良が発生した場合、図９に示すように、鋼板２の板厚方向が対向軸Ｃに対して傾斜し、鋼板２の平面がｘ軸に対して傾斜した状態（鋼板２が形状変動した状態）となる。なお、この形状不良は圧延によって生じるものであるため、幅方向（図９の前後方向）における鋼板２の形状は同じものとなる。ここで、マイクロ波距離計は、正反射特性を有しており、被測定物に対して正反射した反射波から距離を測定する。また、図８及び図９に示すように、第１のアンテナ１１’及び第２のアンテナ１２’から照射されるマイクロ波ビームは、ｘ軸方向に幅を持ったものとなる。このため、図９のように鋼板２が形状変動した状態では、第１のアンテナ１１’及び第２のアンテナ１２’による測定距離である第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２は、図８に比べて短くなる。そして、（１）式を用いて鋼板２の板厚を算出した場合、算出される板厚は実際の板厚よりも厚くなる。つまり、マイクロ波距離計を用いた板厚の測定方法では、鋼板２が傾斜変動した場合には、板厚測定装置としては致命的な測定誤差が生じることとなる。
本発明者らは、後述する板厚測定装置及び板厚測定方法を用いることにより、マイクロ波距離計における上記の問題を解決することができ、マイクロ波距離計を用いた板厚測定装置及び板厚測定方法を実用化できることを知見した。
【００１６】
＜板厚測定装置＞
本発明の一実施形態に係る板厚測定装置１について説明する。図１に示すように、板厚測定装置１は、枠体１０と、第１のアンテナ１１と、第２のアンテナ１２と、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂと、板厚演算部１４とを備える。図１における、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、図７における軸と同じである。
【００１７】
枠体１０は、図７と同様に、Ｃ型の枠体である。
第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２は、図７と同様に、マイクロ波距離計アンテナであり、ｚ軸に対向して離間距離Ｌａ［ｍｍ］だけ離間して枠体１０の先端にそれぞれ設けられる。なお、図７と同様に、第１のアンテナ１１による測定距離を第１の距離Ｌ１とし、第２のアンテナ１２による測定距離を第２の距離Ｌ２とする。図２に示すように、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２は、各受信アンテナに接続され、信号を増幅させる距離計アンプ１１０，１２０をそれぞれ有する。距離計アンプ１１０，１２０は、板厚演算部１４に接続され、マイクロ波の受信結果である第１の距離及び第２の距離Ｌ１，Ｌ２を板厚演算部１４に送信する。
【００１８】
２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、第１のアンテナ１１と同様に、マイクロ波距離計アンテナである。２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、Ｃ側の枠体１０のｚ軸負方向側の先端に、マイクロ波（３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ）の照射方向及び受信方向がｚ軸負方向側となるように設けられる。また、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、ｘ軸方向に第１のアンテナ１１を挟んでそれぞれ設けられる。さらに、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、第１のアンテナ１１のｚ軸方向の同じ高さに、第１のアンテナ１１からｘ軸方向に設置間隔Ｄ１，Ｄ２だけ離間してそれぞれ設けられる。つまり、第１のアンテナ１１及び２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、ｘ軸方向に並んで設けられる。なお、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂによる測定距離、つまり２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂから鋼板２の表面までの距離を、第３の距離Ｌ３，Ｌ４［ｍｍ］とする。図２に示すように、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂは、各受信アンテナに接続され、信号を増幅させる距離計アンプ１３０Ａ，１３０Ｂをそれぞれ有する。また、距離計アンプ１３０Ａ，１３０Ｂは、板厚演算部１４に接続され、マイクロ波の受信結果である第３の距離Ｌ３，Ｌ４を板厚演算部１４に送信する。さらに、設置間隔Ｄ１，Ｄ２は、測定精度の観点からは５０ｍｍ〜３００ｍｍとすることが好ましい。
【００１９】
板厚演算部１４は、図２に示すように、傾斜形状演算回路１４０と、測定指向補正回路１４１と、仮板厚演算回路１４２と、真板厚演算回路１４３とを有する。
傾斜形状演算回路１４０は、距離計アンプ１１０，１３０Ａ，１３０Ｂ、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４４に接続され、距離計アンプ１１０，１３０Ａ，１３０Ｂから第１の距離Ｌ１及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４を取得する。そして、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４に基づいて、鋼板２の傾斜形状を算出する。傾斜形状演算回路１４０は、算出した傾斜形状を、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４４に送信する。
【００２０】
測定指向補正回路１４１は、距離計アンプ１１０，１２０、傾斜形状演算回路１４０及び仮板厚演算回路１４２に接続され、距離計アンプ１１０，１２０及び傾斜形状演算回路１４０から第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び鋼板２の傾斜形状を取得する。そして、測定指向補正回路１４１は、第１の距離Ｌ１と傾斜形状とに基づいて、第１の距離Ｌ１の測定指向を補正し、対向軸Ｃ方向における第１のアンテナ１１から鋼板２の表面までの距離である第４の距離Ｌ１’ ［ｍｍ］を算出する。また、測定指向補正回路１４１は、第２の距離Ｌ２と傾斜形状とに基づいて、第２の距離Ｌ２の測定指向を補正し、対向軸Ｃ方向における第２のアンテナ１２から鋼板２の表面までの距離である第５の距離Ｌ２’ ［ｍｍ］を算出する。測定指向補正回路１４１は、算出した第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を仮板厚演算回路１４２に送信する。
【００２１】
仮板厚演算回路１４２は、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４３に接続され、測定指向補正回路１４１から第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を取得する。そして、仮板厚演算回路１４２は、第４の距離Ｌ１’と、第５の距離Ｌ２’と、予め記憶された第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２との離間距離Ｌａとに基づいて、対向軸Ｃ方向における鋼板２の厚みである仮板厚ｄｔを算出する。仮板厚演算回路１４２は、算出した仮板厚ｄｔを真板厚演算回路１４４に送信する。
【００２２】
真板厚演算回路１４４は、傾斜形状演算回路１４０及び仮板厚演算回路１４２に接続され、傾斜形状及び仮板厚ｄｔを取得する。そして、真板厚演算回路１４４は、傾斜形状と仮板厚ｄｔとに基づいて、鋼板２の真の板厚ｄを算出する。
上記構成の板厚演算部１４は、コンピュータ等の計算機等によって実現することができる。
【００２３】
＜板厚測定方法＞
次に、本実施形態に係る板厚測定方法について説明する。まず、図３及び図４に示すように、第１のアンテナ１１、第２のアンテナ１２、及び２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂを用いて、各アンテナから鋼板２の表面までの距離である、第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び第３の距離Ｌ３をそれぞれ測定する（距離測定工程，Ｓ１００）。鋼板２は、圧延された直後の熱間のものであり、ｘ軸正方向側に移動する。図４には、鋼板２が傾斜変動し、鋼板２の平面がｘ軸に対して角度θ傾いた状態を示す。測定された第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び第３の距離Ｌ３は、板厚演算部１４に送信される。
【００２４】
次いで、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び第３の距離Ｌ３に基づいて、鋼板２の傾斜形状を算出する（傾斜形状算出工程，Ｓ１０２）。ステップＳ１０２では、平面状の傾斜形状、具体的には傾斜の角度θを以下の方法で算出する。はじめに、下記の（２）式及び（３）式を用いて、ｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出する。角度θ１，θ２は、第１のアンテナ１１と第３のアンテナ１３Ａとの間、及び第１のアンテナ１１と第３のアンテナ１３Ｂとの間での鋼板２の傾きである。
ｔａｎθ１＝（Ｌ１−Ｌ３）／Ｄ１  ・・・（２）
ｔａｎθ２＝（Ｌ４−Ｌ１）／Ｄ２  ・・・（３）
そして、下記の（４）式のようにｔａｎθ１とｔａｎθ２とを平均化したｔａｎθを算出することで、角度θが得られる。得られた角度θは、傾斜形状として、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４４に送信される。
ｔａｎθ＝（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）／２  ・・・（４）
【００２５】
ステップＳ１００の後、測定指向補正回路１４１は、傾斜形状と第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２とに基づいて、第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する（測定指向補正工程、Ｓ１０２）。図５に示すように、第４の距離Ｌ１’は、対向軸Ｃ方向における第１のアンテナ１１から鋼板２の表面までの距離である。また、第５の距離Ｌ２’は、対向軸Ｃ方向における第２のアンテナ１２から鋼板２の表面までの距離である。ここで、図５のように鋼板２が傾斜変動している場合、上述のように、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２で測定される第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２は、各アンテナから対向軸Ｃに対して角度θ傾いた方向における距離となる。ステップＳ１０２では、傾斜形状を用いて、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２の測定結果の指向性を補正することで、第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する。具体的には、下記の（５）式及び（６）式を用いて第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する。算出された第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’は、仮板厚演算回路１４３に送信される。
Ｌ１’＝Ｌ１／ｃｏｓθ  ・・・（５）
Ｌ２’＝Ｌ２／ｃｏｓθ  ・・・（６）
【００２６】
ステップＳ１０２の後、仮板厚演算回路１４２は、第４の距離Ｌ１’と第５の距離Ｌ２’とに基づいて、鋼板２の対向軸Ｃ方向における厚みである仮板厚ｄｔ［ｍｍ］を算出する（仮板厚演算工程、Ｓ１０４）。ステップＳ１０４では、下記の（７）式を用いることで、仮板厚ｄｔが算出される。算出された仮板厚ｄｔは、真板厚演算回路１４４に送信される。
ｄｔ＝Ｌａ−（Ｌ１’＋Ｌ２’）  ・・・（７）
【００２７】
ステップＳ１０４の後、真板厚演算回路１４４は、仮板厚ｄｔと傾斜形状とに基づいて、鋼板２の傾斜がない状態（傾き角零）における、真の板厚ｄ［ｍｍ］を算出する（真板厚演算工程、Ｓ１０６）。ステップＳ１０６では、下記の（８）式を用いることで、真の板厚ｄが算出される。
ｄ＝ｄｔ／ｃｏｓθ  ・・・（８）
【００２８】
以上のステップＳ１００〜Ｓ１０６で説明した一連の工程を経ることで、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２とで挟まれた位置における鋼板２の板厚ｄを算出することができる。本実施形態では、ステップＳ１００〜Ｓ１０６による板厚ｄの算出を、所定の周期で繰り返し行うことで、移動する鋼板２の全長にわたって板厚ｄを測定することができる。板厚ｄを測定する周期は、鋼板２の移動速度に応じて設定されることが好ましいが、例えば３ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃとしてもよい。
【００２９】
＜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。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、２つの第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂを用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図６に示す構成の板厚測定装置１を用いてもよい。図６に示す板厚測定装置１は、上記実施形態に係る板厚測定装置１の構成に加えて、第２のアンテナ１２側に設けられた２つの第３のアンテナ１３Ｃ，１３Ｄをさらに備える。第３のアンテナ１３Ｃ，１３Ｄは、第３のアンテナ１３Ａ、３Ｂとｚ軸方向にそれぞれ対向して配される。また、第３のアンテナ１３Ｃ，１３Ｄは、第３のアンテナ１３Ａ、３Ｂから、ｚ軸方向に距離Ｌａだけ離間して配される。さらに、第３のアンテナ１３Ｃと第３のアンテナ１３Ａとが対向する対向軸Ｃ１、及び第３のアンテナ１３Ｄと第３のアンテナ１３Ｂとが対向する対向軸Ｃ２は、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２とが対向する軸と平行となる。このような構成の板厚測定装置１を用いた板厚測定方法では、距離測定工程にて、第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４に加えて、第３のアンテナ１３Ｃ，１３Ｄを用いて第６の距離Ｌ５，Ｌ６を測定する。傾斜形状演算工程では、傾斜の角度θ１，θ２に加えて、第２のアンテナ１２と第３のアンテナ１３Ｃとの間、及び第２のアンテナ１２と第３のアンテナ１３Ｄとの間における傾斜角度も、上記実施形態と同様に算出する。そして、算出され傾斜角度を上記実施形態と同様に平均化することで、鋼板２の傾斜の角度θを求める。このような板厚測定方法を用いることで、鋼板２の傾斜の角度θを精度良く求めることができる。
【００３１】
また、第１のアンテナ１１側に設けられる第３のアンテナは、１つでもよく３つ以上であってもよい。このような場合でも、各アンテナ間の傾斜を求め、平均化することで、鋼板２の傾斜の角度θを求めてもよい。
さらに、上記実施形態では、被測定物を鋼板２としたが、本発明はかかる例に限定されない。被測定物は、板状であれば、他のものであってもよい。また、被測定物は、静止した状態であってもよい。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、傾斜形状演算工程において、第１のアンテナ１１側の各アンテナ間の傾斜の角度θ１，θ２を求め、平均化することで傾斜の角度θを求めるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、設置間隔Ｄ１，Ｄ２から得られるｘ軸方向の位置を横軸とし、第１の距離Ｌ１及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４から得られるｚ軸方向の位置を縦軸として、グラフ上の３点を求め、この３点を直線近似して得られる傾きから傾斜の角度θを求めてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、傾斜形状演算工程において、傾斜形状として平面形状のみを考慮するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、平面形状に加えて曲面形状を傾斜形状として考慮してもよい。この場合、傾斜形状演算工程では、ｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出した後、ｔａｎθ１とｔａｎθ２との差分を算出する。次いで、算出した差分が極小（例えば、０．００８７３以下）であるか否かを判断する。さらに、差分が極小である場合には、鋼板２の傾斜形状が平面形状であると判断し、上記実施形態と同様に傾斜の角度θを算出する。一方、差分が極小でない場合には、鋼板２の傾斜形状が曲面形状であると判断する。この場合、上記のグラフ上の３点を直線近似して傾斜の角度θを求める方法と同様に、グラフ上の３点を求め、この３点を二次曲線近似することで得られる二次曲線から、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２による測定点での傾斜の角度θを算出してもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、Ｃ型の枠体１０に第１のアンテナ１１、第２のアンテナ１２及び第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂを設けるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、枠体１０は、Ｏ型等の他の形状であってもよい。また、例えば、図１に示すようなアンテナ同士の配置が得られれば、第１のアンテナ１１、第２のアンテナ１２及び第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂが、同じ部材に設けられなくてもよい。
【００３５】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一実施形態に係る板厚測定装置１は、板状の被測定物（例えば、鋼板２）の板厚ｄを測定する板厚測定装置１であって、被測定物に向けて設けられ、被測定物までの第１の距離Ｌ１を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナ１１と、被測定物を挟んで第１のアンテナ１１に対向して設けられ、被測定物までの第２の距離Ｌ２を測定する、マイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナ１２と、第１のアンテナ１１と一方向（ｘ軸方向）に並んで設けられ、被測定物までの第３の距離Ｌ３，Ｌ４を測定する、少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂと、傾斜形状演算回路１４０と、測定指向補正回路１４１と、仮板厚演算回路１４２と、真板厚演算回路１４３とを有し、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２と第３の距離Ｌ３，Ｌ４とに基づいて、被測定物の板厚ｄを算出する板厚演算部１４とを備え、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１と第３の距離Ｌ３，Ｌ４とに基づいて、被測定物の傾斜形状を算出し、測定指向補正回路１４１は、傾斜形状と第１の距離Ｌ１とに基づいて、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２との対向方向（対向軸Ｃ方向）における第１のアンテナ１１から被測定物までの第４の距離Ｌ１’を算出し、傾斜形状の算出結果と第２の距離Ｌ２とに基づいて、対向方向における第２のアンテナ１２から被測定物までの第５の距離Ｌ２’を算出し、仮板厚演算回路１４２は、第４の距離Ｌ１’と、第５の距離Ｌ２’と、対向方向における第１のアンテナから第２のアンテナまでの距離Ｌａとに基づいて、被測定物の対向方向における厚みを仮板厚ｄｔとして算出し、真板厚演算回路１４３は、傾斜形状と、仮板厚ｄｔとに基づいて、被測定物の板厚ｄを算出する。
【００３６】
上記（１）の構成によれば、マイクロ波距離計アンテナの測定結果から傾斜形状を算出し、傾斜形状を用いて測定結果を補正することで、マイクロ波を用いて被測定物の板厚ｄを測定することができる。このような測定装置は、被測定物の板厚の厚さに関係なく測定することができる。このため、γ線を用いた測定装置では測定できないような１００ｍｍ以上の板厚も測定することができる。また、マイクロ波を用いた測定装置は、その測定原理から、γ線を用いた測定装置の応答性が２００ｍｓｅｃ程度であるのに対して、応答性を数ｍｓｅｃ程度に向上することができる。つまり、上記（１）の構成によれば、測定精度が高く、応答性が高い、板厚測定装置が提供される。
【００３７】
（２）上記の（１）の構成において、第２のアンテナ１２と一方向に並んで設けられ、被測定物までの第６の距離Ｌ５，Ｌ６を測定する、少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである、第４のアンテナ１３Ｃ，１３Ｄをさらに備え、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１と、第２の距離Ｌ２と、第３の距離Ｌ３，Ｌ４と、第６の距離Ｌ５，Ｌ６とに基づいて、被測定物の傾斜形状を算出する。
上記（２）の構成によれば、傾斜形状を精度よく算出することができるため、測定精度をより高めることができる。
（３）上記（１）または（２）の構成において、被測定物は、熱間の鋼板２である。
被測定物が熱間（９００℃程度）の鋼板２である場合、周辺環境問題もあり、レーザ式の距離計を用いた板厚測定装置では、精度良く安定して測定することができない。しかし、上記（３）の構成によれば、被測定物の温度に関係なく、精度良く板厚ｄを測定することができる。
【００３８】
（４）本発明の一態様に係る板厚測定方法は、板状の被測定物の板厚を測定する板厚測定方法であって、被測定物に向けて設けられるマイクロ波距離計アンテナである第１のアンテナ１１を用いて被測定物（例えば、鋼板２）までの第１の距離Ｌ１を測定し、被測定物を挟んで第１のアンテナ１１に対向して設けられるマイクロ波距離計アンテナである第２のアンテナ１２を用いて被測定物までの第２の距離Ｌ２を測定し、第１のアンテナ１１に並んで設けられる少なくとも１つのマイクロ波距離計アンテナである第３のアンテナ１３Ａ，１３Ｂを用いて被測定物までの第３の距離Ｌ３，Ｌ４を測定する測定工程（ステップＳ１００）と、第１の距離Ｌ１と第３の距離Ｌ３，Ｌ４とに基づいて、被測定物の傾斜形状を算出する傾斜形状演算工程（ステップＳ１０２）と、傾斜形状と第１の距離Ｌ１とに基づいて、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２との対向方向（対向軸Ｃ方向）における第１のアンテナ１１から被測定物までの第４の距離Ｌ１’を算出し、傾斜形状の算出結果と第２の距離Ｌ２とに基づいて、対向方向における第２のアンテナ１２から被測定物までの第５の距離Ｌ２’を算出する測定指向補正工程（ステップＳ１０４）と、第４の距離Ｌ１’と、第５の距離Ｌ２’と、対向方向における第１のアンテナ１１から第２のアンテナ１２までの距離Ｌａとに基づいて、被測定物の対向方向における厚みを仮板厚ｄｔとして算出する仮板厚演算工程（ステップＳ１０４）と、傾斜形状と、仮板厚ｄｔとに基づいて、被測定物の板厚ｄを算出する真板厚演算工程（ステップＳ１０６）と、を備える。
上記（４）の構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１，１’  板厚測定装置
１０，１０’  枠体
１１，１１’  第１のアンテナ
１１０  距離計アンプ
１２，１２’  第２のアンテナ
１２０  距離計アンプ
１３Ａ〜１３Ｄ  第３のアンテナ
１３０Ａ，１３０Ｂ  距離計アンプ
１４  板厚演算部
１４０  傾斜形状演算回路
１４１  測定指向補正回路
１４２  仮板厚演算回路
１４３  真板厚演算回路
２  鋼板
【図１】
2019007743.tif 000003
【図２】
2019007743.tif 000004
【図３】
2019007743.tif 000005
【図４】
2019007743.tif 000006
【図５】
2019007743.tif 000007
【図６】
2019007743.tif 000008
【図７】
2019007743.tif 000009
【図８】
2019007743.tif 000010
【図９】
2019007743.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月21日(2018.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
板厚演算部１４は、図２に示すように、傾斜形状演算回路１４０と、測定指向補正回路１４１と、仮板厚演算回路１４２と、真板厚演算回路１４３とを有する。
傾斜形状演算回路１４０は、距離計アンプ１１０，１３０Ａ，１３０Ｂ、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４３に接続され、距離計アンプ１１０，１３０Ａ，１３０Ｂから第１の距離Ｌ１及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４を取得する。そして、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１及び第３の距離Ｌ３，Ｌ４に基づいて、鋼板２の傾斜形状を算出する。傾斜形状演算回路１４０は、算出した傾斜形状を、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４３に送信する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
仮板厚演算回路１４２は、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４３に接続され、測定指向補正回路１４１から第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を取得する。そして、仮板厚演算回路１４２は、第４の距離Ｌ１’と、第５の距離Ｌ２’と、予め記憶された第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２との離間距離Ｌａとに基づいて、対向軸Ｃ方向における鋼板２の厚みである仮板厚ｄｔを算出する。仮板厚演算回路１４２は、算出した仮板厚ｄｔを真板厚演算回路１４３に送信する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
真板厚演算回路１４３は、傾斜形状演算回路１４０及び仮板厚演算回路１４２に接続され、傾斜形状及び仮板厚ｄｔを取得する。そして、真板厚演算回路１４３は、傾斜形状と仮板厚ｄｔとに基づいて、鋼板２の真の板厚ｄを算出する。
上記構成の板厚演算部１４は、コンピュータ等の計算機等によって実現することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
次いで、傾斜形状演算回路１４０は、第１の距離Ｌ１、第２の距離Ｌ２及び第３の距離Ｌ３に基づいて、鋼板２の傾斜形状を算出する（傾斜形状算出工程，Ｓ１０２）。ステップＳ１０２では、平面状の傾斜形状、具体的には傾斜の角度θを以下の方法で算出する。はじめに、下記の（２）式及び（３）式を用いて、ｓｉｎθ１及びｓｉｎθ２を算出する。角度θ１，θ２は、第１のアンテナ１１と第３のアンテナ１３Ａとの間、及び第１のアンテナ１１と第３のアンテナ１３Ｂとの間での鋼板２の傾きである。
ｓｉｎθ１＝（Ｌ１−Ｌ３）／Ｄ１  ・・・（２）
ｓｉｎθ２＝（Ｌ４−Ｌ１）／Ｄ２  ・・・（３）
そして、下記の（４）式のようにｓｉｎθ１とｓｉｎθ２とを平均化したｓｉｎθを算出することで、角度θが得られる。得られた角度θは、傾斜形状として、測定指向補正回路１４１及び真板厚演算回路１４３に送信される。
ｓｉｎθ＝（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２）／２  ・・・（４）
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ステップＳ１００の後、測定指向補正回路１４１は、傾斜形状と第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２とに基づいて、第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する（測定指向補正工程、Ｓ１０２）。図５に示すように、第４の距離Ｌ１’は、対向軸Ｃ方向における第１のアンテナ１１から鋼板２の表面までの距離である。また、第５の距離Ｌ２’は、対向軸Ｃ方向における第２のアンテナ１２から鋼板２の表面までの距離である。ここで、図５のように鋼板２が傾斜変動している場合、上述のように、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２で測定される第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２は、各アンテナから対向軸Ｃに対して角度θ傾いた方向における距離となる。ステップＳ１０２では、傾斜形状を用いて、第１のアンテナ１１及び第２のアンテナ１２の測定結果の指向性を補正することで、第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する。具体的には、下記の（５）式及び（６）式を用いて第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’を算出する。算出された第４の距離Ｌ１’及び第５の距離Ｌ２’は、仮板厚演算回路１４２に送信される。
Ｌ１’＝Ｌ１／ｃｏｓθ  ・・・（５）
Ｌ２’＝Ｌ２／ｃｏｓθ  ・・・（６）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ステップＳ１０２の後、仮板厚演算回路１４２は、第４の距離Ｌ１’と第５の距離Ｌ２’とに基づいて、鋼板２の対向軸Ｃ方向における厚みである仮板厚ｄｔ［ｍｍ］を算出する（仮板厚演算工程、Ｓ１０４）。ステップＳ１０４では、下記の（７）式を用いることで、仮板厚ｄｔが算出される。算出された仮板厚ｄｔは、真板厚演算回路１４３に送信される。
ｄｔ＝Ｌａ−（Ｌ１’＋Ｌ２’）  ・・・（７）
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ステップＳ１０４の後、真板厚演算回路１４３は、仮板厚ｄｔと傾斜形状とに基づいて、鋼板２の傾斜がない状態（傾き角零）における、真の板厚ｄ［ｍｍ］を算出する（真板厚演算工程、Ｓ１０６）。ステップＳ１０６では、下記の（８）式を用いることで、真の板厚ｄが算出される。
ｄ＝ｄｔ×ｃｏｓθ  ・・・（８）