(57)【要約】【課題】被測定物の位置決めを厳密に行うことなく、湾曲や凹凸を有する被測定部であっても厚さの計測が可能な厚さ計測方法を提供する。【解決手段】上部及び下部変位センサを、エアバッグカバーの表皮を挟むようにして対向配置させる。上部及び下部変位センサから計測光を表皮の意匠面及び裏面に照射するとともに、その意匠面及び裏面での反射光を上部及び下部変位センサで受光して、その意匠面及び裏面の変位状態を検出する。検出した意匠面及び裏面の変位状態に関するデータをコンピュータに入力して、両データを結合する。意匠面の変位状態のデータから最小二乗法により近似直線ＡＬを求め、その近似直線ＡＬに対して裏面の変位状態の各計測点から垂線ＰＬを引き、その垂線ＰＬの長さをもって表皮の厚さとする。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面の変位を計測する計測機を被測定物の両側に対向配置して、各計測機から出力される複数の位置情報に基づいて、前記被測定物の厚さを算出する厚さ計測方法であって、
一方の計測機からの複数の位置情報に基づいて求められる前記被測定物の第１面の変位状態から近似直線を求め、その近似直線と、他方の計測機からの複数の位置情報に基づいて求められる第２面の変位状態とを比較して前記被測定物の厚さを算出することを特徴とする厚さ計測方法。
【請求項２】
前記計測機は、前記被測定物の表面上の一連の計測点に対して計測光を照射するとともに、被測定物の表面で反射された計測光を受光して、被測定物の表面の変位を計測するものであることを特徴とする請求項１に記載の厚さ計測方法。
【請求項３】
前記第１面の変位状態に関する情報と、前記第２面の変位状態に関する情報とを結合し、前記第１面の変位情報から求められる近似直線と前記第２面の変位状態との間で、前記近似直線の垂線を引き、その垂線に基づいて前記被測定物の厚さを算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の厚さ計測方法。
【請求項４】
前記垂線を、前記他方の計測機からの各位置情報を基点として前記近似直線に対して引くことを特徴とする請求項３に記載の厚さ計測方法。
【請求項５】
前記被測定物を傾いた状態となるように配置して、前記各計測機にて位置情報を計測することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の厚さ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシート状の被測定物の厚さを計測するための厚さ計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の厚さ計測方法としては、例えばレーザ光をシートの表面上に照射し、その表面からの反射光の位置情報を検出する変位計を、シートを挟むように配置して、シートの両側の変位計の計測結果に基づいて、シートの厚さを計測するものが知られている。この計測方法では、各変位計で計測された変位計と各表面との距離の合計を、両変位計の間の距離から差し引くことにより、前記シートの厚さを求めるものとなっている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４１５２４号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来構成においては、前記シートの表面をレーザ光の照射方向に対して直角に位置決めする必要があり、シートの位置決めが面倒であるという問題があった。また、シート自体が湾曲していたり、シート表面に深い溝等の凹凸が存在している場合には、正確な計測が困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、被測定物の位置決めを厳密に行うことなく、湾曲や凹凸を有する被測定部であっても厚さの計測が可能な厚さ計測方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
前記目的を達成するために、本願請求項１に記載の発明は、被測定物の表面の変位を計測する計測機を被測定物の両側に対向配置して、各計測機から出力される複数の位置情報に基づいて、前記被測定物の厚さを算出する厚さ計測方法であって、一方の計測機からの複数の位置情報に基づいて求められる前記被測定物の第１面の変位状態から近似直線を求め、その近似直線と、他方の計測機からの複数の位置情報に基づいて求められる第２面の変位状態とを比較して前記被測定物の厚さを算出することを要旨とするものである。
【０００７】
この本願請求項１に記載の発明では、第１面の変位状態から近似直線を求め、その近似直線を基準に被測定物の厚さ計測を行うことで、被測定物の湾曲や傾きの影響を補正することができる。このため、厚さの測定にレーザ光等を用いる場合であっても、必ずしも被測定物の表面をレーザ光に対して直交させる必要がない。従って、被測定物を厳密に位置決めする必要がなく、被測定物のセットを容易に行うことができる。また、湾曲した被測定物であっても厚さの計測を行うことができる。
【０００８】
また、本願請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記計測機は、前記被測定物の表面上の一連の計測点に対して計測光を照射するとともに、被測定物の表面で反射された計測光を受光して、被測定物の表面の変位を計測するものであることを要旨とするものである。
【０００９】
この本願請求項２に記載の発明では、前記請求項１に記載の発明の作用に加えて、被測定物を破壊することなく、厚さ測定を高い分解能でもって計測することができる。また、一連の計測点を直線状に配列することにより、ラインセンサを用いて位置情報の取得を行うことができる。このため、被測定物を移動させることなく、被測定物を固定した状態で複数の位置情報を取得することができる。従って、被測定物を移動させるための機構を必要としないため、厚さの計測を簡単な構成行うことができる。
【００１０】
また、本願請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記第１面の変位状態に関する情報と、前記第２面の変位状態に関する情報とを結合し、前記第１面の変位情報から求められる近似直線と前記第２面の変位状態との間で、前記近似直線の垂線を引き、その垂線に基づいて前記被測定物の厚さを算出することを要旨とするものである。
【００１１】
この本願請求項３に記載の発明では、前記請求項１または請求項２に記載の発明の作用に加えて、垂線の長さを測ることにより、簡単にかつ精度よく被測定物の厚さを計測することができる。
【００１２】
また、本願請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、前記垂線を、前記他方の計測機からの各位置情報を基点として前記近似直線に対して引くことを要旨とするものである。
【００１３】
この本願請求項４に記載の発明では、前記請求項３に記載の発明の作用に加えて、被測定物の第２面に凹凸があるような場合に、その凹凸において所望の位置における被測定物の厚さを計測することができる。
【００１４】
また、本願請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記被測定物を傾いた状態となるように配置して、前記各計測機にて位置情報を計測することを要旨とするものである。
【００１５】
例えば、被測定物を計測光に対して直交するように配置した場合、被測定物の表面に存在する凹凸に計測光の照射方向と平行になる面が存在すると、その平行になる面では計測光が反射されず、計測機での反射光の受光ができなくなる。このため、前記従来構成では、この平行になる面に対応する位置情報を取得することができず、被測定物の厚さの計測を精度よく行うことが困難であった。
【００１６】
これに対して、この本願請求項５に記載の発明では、前述のように、被測定物の傾斜の影響を補正することができるため、被測定物を若干傾けた状態でセットすることによって、前記平行になる面を計測光に対して交差させることができる。このように、被測定物の表面に、その表面に対して略直角に切り立った面が存在するような被測定物であっても、精度よく厚さの計測を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、本発明の厚さ計測方法を、車両のインストルメントパネルに装着されるエアバッグカバーの表皮におけるテアライン部分の厚さ計測に適用した第１実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。
【００１８】
図１において、この厚さ計測方法を行うための装置の概略構成を示すように、被測定物としてのエアバッグカバー１１の表皮１２を挟むようにして、計測機としての変位センサ１３，１４が対向配置されている。これら変位センサ１３，１４には、変位センサ１３，１４で得られた位置情報の蓄積と、その位置情報の処理を行うコンピュータ１５が接続されている。
【００１９】
ここで、上部変位センサ１３は、表皮１２において第１面をなす意匠面１２ａ上に所定の長さ（例えば２ｍｍ程度）をもった直線状のレーザ光からなる計測光１６を照射する。この計測光１６は、多数のスポット光が配列された状態で照射されるものとなっており、そのスポット光の１つ１つが前記意匠面１２ａ到達して計測点をなしている。また、意匠面１２ａ上で反射された計測光１６の反射光は、上部変位センサ１３内に装備されたラインセンサ（図示略）によって受光される。この反射光の受光位置に基づいて、前記各計測点毎にその位置情報が、計測光１６におけるスポット光の配列方向（図１における紙面左右方向）と、計測光１６の照射方向（図１における紙面上下方向）とを座標軸とする座標系の座標値として、コンピュータ１５に対して出力される。以降、スポット光の配列方向をｘ軸、計測光１６の照射方向をｚ軸とする。
【００２０】
下部変位センサ１４は、表皮１２において第２面をなす裏面１２ｂ上に、前記上部変位センサ１３と同じ計測光１６’を照射する。ここで、上部及び下部変位センサ１３，１４は、その相対位置が、上部変位センサ１３からの計測光１６と下部変位センサ１４からの計測光１６’とが１つの平面に沿って照射されるように調整されている。また、上部及び下部変位センサ１３，１４の相対位置は、計測光１６と計測光１６’とで各スポット光がｘ軸方向において一致した座標となるように調整されている。すなわち、上部変位センサ１３からのスポット光と、下部変位センサ１４からのスポット光とは、それぞれ１対１で対応するようになっている。そして、この下部変位センサ１４においても、前記上部変位センサ１３と同様に、各計測点毎にその位置情報が、ｘ軸方向とｚ軸方向との座標値として、コンピュータ１５に対して出力される。
【００２１】
ここで、図２に示すように、前記エアバッグカバー１１は、車両のインストルメントパネル２１において、助手席に対向してエアバッグ装置を覆うようにように装着されている。図３に示すように、このエアバッグカバー１１は、表面側から表皮１２と、ウレタン発泡層２２と、例えばポリプロピレン（ＰＰ）製の基材２３とからなっている。この基材２３には、エアバッグ装置が作動したときに、エアバッグの膨張展開により破断する平面Ｈ字状をなす断面Ｖ字状のテア溝２４が形成されている。
【００２２】
また、図２及び図４に示すように、前記表皮１２の裏面１２ｂには、前記基材２３のテア溝２４と対応するようにテアライン部２５が形成されている。このテアライン部２５は、テア孔２６とその外周を囲むように突設された周壁部２７とからなっており、所定の間隔をおいて平面略Ｈ字状をなすように多数列設されている。ここで、図５に示すように、表皮１２のテア孔２６に対応する部分は、表皮１２における他の一般部分２８に比べて薄肉に形成されている。このテアライン部２５は、前記テア溝２４と同様に、エアバッグの膨張展開時に破断され、この破断によりエアバッグの車室内への膨張展開が許容される。
【００２３】
次に、このエアバッグカバー１１の表皮１２におけるテアライン部２５の厚さ計測について、説明する。
まず、図１に示すように、表皮１２を上部及び下部変位センサ１３，１４の間の所定位置に、例えば意匠面１２ａが上部変位センサ１３に対向するとともに、裏面１２ｂが下部変位センサ１４に対向するようにセットする。この状態で、上部及び下部変位センサ１３，１４から意匠面１２ａ及び裏面１２ｂに計測光１６，１６’が照射される。これら、計測光１６，１６’は、それぞれ意匠面１２ａ及び裏面１２ｂで反射され、上部及び下部変位センサ１３，１４に入射する。上部及び下部変位センサ１３，１４では、入射した反射光の各スポット光毎に、前記意匠面１２ａ及び裏面１２ｂの位置情報を（ｘ，ｚ）座標として検出し、コンピュータ１５に対して出力する。
【００２４】
コンピュータ１５では、入力された各スポット光毎の意匠面１２ａ及び裏面１２ｂの位置情報に基づいて、図６（ａ）に示すような意匠面１２ａと裏面１２ｂとの変位状態を算出する。なお、理解を容易にするために、図においてはスポット光の数を減じて描いている。
【００２５】
ここで、表皮１２の厚さ計測に先立って、既知の厚さ及び変位状態を持ったサンプルを用いて、そのサンプルの厚さ計測を行って、上部及び下部変位センサ１３，１４の大まかな位置調整を行っておく。また、位置情報の取得を行って、コンピュータ１５に、計測光１６，１６’の傾き、各スポット光のｘ方向及びｚ方向のずれ量等のキャリブレーションデータを保存しておく。
【００２６】
コンピュータ１５は、前記求められた意匠面１２ａと裏面１２ｂとの変位状態を前記キャリブレーションデータを用いて補正するとともに、図６（ｂ）に示すように、意匠面１２ａと裏面１２ｂとの変位状態のデータを結合する。ここで、上側の点の集合が意匠面１２ａの変位状態を示すデータの集合であり、下側の点の集合が裏面１２ｂの変位状態を示すデータの集合である。また、この裏面１２ｂの変位状態を示すデータの集合において、中央の上側に突出した部分はテア孔２６に対応した部分の各計測点の位置情報であり、その両側の下側に突出した部分は周壁部２７に対応した部分の各計測点の位置情報である。
【００２７】
次いで、コンピュータ１５は、意匠面１２ａの変位状態のデータから、最小二乗法により近似直線を求め、以降この近似直線ＡＬを厚さ計測の基準線とする。次に、図６（ｃ）に破線で示すように、裏面１２ｂの変位状態の各計測点から垂線ＰＬを引き、近似直線ＡＬと垂線ＰＬとの交点と、各計測点との距離を計算し、この距離をもって裏面１２ｂの各計測点に対応する部分における表皮１２の厚さとする。そして、各計測点における厚さのデータを適宜処理することにより、表皮１２の全体または特定部分（例えばテア孔２６に対応する部分、周壁部２７に対応する部分、一般部分２８等）における平均厚さ、最大厚さ、最小厚さ、厚さのばらつき等のデータを、必要に応じて得ることができる。
【００２８】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（イ）  この厚さ計測方法では、上部変位センサ１３からの複数の位置情報に基づいて求められる表皮１２の意匠面１２ａの変位状態から近似直線ＡＬを求める。そして、その近似直線ＡＬと、下部変位センサ１４からの複数の位置情報に基づいて求められる表皮１２の裏面１２ｂの変位状態とを比較して表皮１２の厚さを算出するようになっている。
【００２９】
このように、意匠面１２ａの変位状態から近似直線ＡＬを求め、その近似直線ＡＬを基準に表皮１２の厚さ計測を行うことで、表皮１２の湾曲や傾きの影響を補正することができる。このため、必ずしも表皮１２の意匠面１２ａまたは裏面１２ｂを、計測光１６，１６’に対して直交させる必要がない。従って、表皮１２を厳密に位置決めする必要がなく、表皮１２のセットを容易に行うことができる。また、湾曲した表皮１２であっても、その湾曲が、例えばエッジ等、計測光１６，１６’の照射範囲内で極端に曲率が変化しているのような場合を除いて、厚さの計測を行うことができる。
【００３０】
（ロ）  この厚さ計測方法に使用する上部及び下部変位センサ１３，１４は、表皮１２の意匠面１２ａ及び裏面１２ｂ上の一連の計測点に対して計測光１６，１６’を照射する。そして、上部及び下部変位センサ１３，１４は、それら意匠面１２ａ及び裏面１２ｂで反射された反射光を受光して、意匠面１２ａ及び裏面１２ｂの変位を計測するものとなっている。
【００３１】
このため、表皮１２を破壊することなく、厚さ測定を高い分解能でもって計測することができる。また、一連の計測点は、上部及び下部変位センサ１３，１４からのスポット光を直線状に配列することにより、意匠面１２ａ及び裏面１２ｂからの反射光をラインセンサで受光して、各計測点の位置情報の取得を行うことができる。これにより、表皮１２を移動させることなく、表皮１２を固定した状態で、その意匠面１２ａ及び裏面１２ｂにおける複数の位置情報を取得することができる。従って、表皮１２を移動させるための機構を必要としないため、厚さの計測を簡単な構成行うことができる。
【００３２】
（ハ）  この厚さ計測方法では、コンピュータ１５において、意匠面１２ａの変位状態に関するデータと、裏面１２ｂの変位状態に関するデータとを結合し、意匠面１２ａの変位状態のデータから近似直線ＡＬを求める。そして、その近似直線ＡＬと裏面１２ｂの変位状態のデータの集合との間で、近似直線ＡＬの垂線ＰＬを引き、その垂線ＰＬの長さを表皮１２の厚さとして算出している。このため、簡単にかつ精度よく表皮１２の厚さを計測することができる。
【００３３】
（ニ）  この厚さ計測方法では、裏面１２ｂの変位状態に関する各計測点を基点として、意匠面１２ａの変位状態から求められる近似直線ＡＬに対して、その垂線ＰＬを引くようになっている。このため、裏面１２ｂのテアライン部２５のように凹凸があるような場合に、その凹凸において所望の位置における表皮１２の厚さを計測することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３５】
この第２実施形態においては、図７に示すように、厚さ計測の対象が、エアバッグカバー１１の基材２３におけるテア溝２４を含む部分である点で、前記第１実施形態とは異なっている。また、このテア溝２４は、断面レ字状に形成され、一方の壁面３１が前記基材２３の平板部３２における第２面としてのバッグ側表面３３に対して略直角に切り立った状態となっている。
【００３６】
ここで、このような基材２３を、図７において二点鎖線で示すように、そのバッグ側表面３３が下部変位センサ１４からの計測光１６’の放射方向に対して直交するように配置した場合を考える。この場合、壁面３１が計測光１６’の照射方向と平行になって、壁面３１からの反射光が得られなくなる。
【００３７】
これに対して、基材２３を図７において実線で示すように、計測光１６，１６’の放射方向に対して傾けた状態で、上部変位センサ１３と下部変位センサ１４との間に配置することにより、計測光１６’を基材２３の壁面３１で反射させて、その反射光を下部変位センサ１４に入射させることができる。
【００３８】
このようにして取得したバッグ側表面３３の変位状態に関するデータを、図８に示すように、上部変位センサ１３にて取得された第１面をなす表皮側表面３４（図７参照）の変位状態とコンピュータ１５内で結合する。次いで、コンピュータ１５にて、表皮側表面３４の変位状態に関するデータから最小二乗法により、近似直線ＡＬを求める。そして、バッグ側表面３３における最も近似直線ＡＬに近接した計測点から、近似直線ＡＬに対して垂線ＰＬを引き、その垂線ＰＬの長さをテア溝２４の最も薄肉な部分における基材２３の厚さとする。
【００３９】
従って、本実施形態によれば、第１実施形態における（イ）〜（ニ）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（ホ）  この厚さ計測方法では、基材２３を傾いた状態となるように配置して、上部及び下部変位センサ１３，１４にて、バッグ側表面３３及び表皮側表面３４の位置情報を計測するようになっている。本発明の厚さ計測方法によれば、前記第１実施形態で述べたように、被測定物、ここでは基材２３の傾きを補正することができる。このため、基材２３を若干傾けた状態でセットすることによって、バッグ側表面３３に対して略直角に切り立ったテア溝２４の壁面３１を、計測光１６’に対して交差させることができる。このように、基材２３の表面に、その表面に対して略直角に切り立った面が存在するような場合であっても、精度よく厚さの計測を行うことができる。
【００４０】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変形してもよい。
・  前記各実施形態では、インストルメントパネル２１に装着されるエアバッグカバー１１の表皮１２及び基材２３の厚さの計測方法について説明したが、計測対象はこれらに限定されるものではない。本発明の厚さ測定方法は、シート状またはフイルムの成形品等であれば適用することができる。例えば、ステアリングホイールに取着されるエアバッグカバー、インストルメントパネル本体の他、車両に取着されるガーニッシュ、またこれらを構成する表皮及び基材等の厚さ計測に利用することもできる。
【００４１】
・  また、前記各実施形態では、裏面１２ｂの各計測点を基点として近似直線ＡＬに垂線ＰＬを引くようにしたが、例えば裏面１２ｂの各計測点の位置情報から連続した曲線を求めて、ｘ座標を指定して任意の位置から近似直線ＡＬに垂線ＰＬを引き、その垂線ＰＬの長さをもって表皮１２の厚さとしてもよい。
【００４２】
・  また、前記第１実施形態において、裏面１２ｂの各計測点に関する位置情報のうちで、例えばテア孔２６に関するデータについて、最小二乗法によりテア孔２６の底面に対応する近似直線を求める。そして、この底面に対応する近似直線から、意匠面１２ａに基づく近似直線ＡＬに対して垂線ＰＬを引き、その垂線ＰＬの長さをテア孔２６に対応する部分における表皮１２の厚さとしてもよい。また、周壁部２７及び一般部分２８に対応する部分における表皮１２の厚さを同様に求めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の厚さ計測方法を実現するための装置を示す概略構成図。
【図２】車両のインストルメントパネルを示す斜視図。
【図３】図２のエアバッグカバーのテアライン部分を示す部分断面図。
【図４】図３の表皮のテアライン部分を示す底面図。
【図５】図４の５−５線における拡大断面図。
【図６】（ａ）は上部及び下部変位センサでそれぞれ取得される意匠面及び裏面の変位状態のデータに、（ｂ）は（ａ）の２つの変位状態の結合と意匠面の変位状態の近似直線の算出とに、（ｃ）はその近似直線に対して引いた垂線に基づく厚さの計測に、それぞれ関する説明図。
【図７】第２実施形態の厚さ計測方法での基材の配置に関する説明図。
【図８】図７の基材のテア溝に対応する部分において、最小厚さを算出する方法に関する説明図。
【符号の説明】
１２…被測定物としての表皮、１２ａ…第１面をなす意匠面、１２ｂ…第２面をなす裏面、１３…計測機をなす上部変位センサ、１４…計測機をなす下部変位センサ、１６，１６’…計測光、２３…被測定物をなす基材、３３…第２面をなすバッグ側表面、３４…第１面をなす表皮側表面、ＡＬ…近似直線、ＰＬ…垂線。
【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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