(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置の調整方法であって、
前記レーザ距離計の計測方向に対する角度と、前記レーザ距離計からの距離とを固定した複数の校正板と、
円筒状であり、円筒側面に沿って円環状に前記複数の校正板を固着し、円筒状の回転軸を中心として回転可能である校正片支持部と、
各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させるとき、前記校正片支持部を移動させるとともに、所定の角度で回転させる移動機構と、
前記レーザ距離計の計測値を演算処理する演算手段と、
を設け、
各前記校正板の板厚をあらかじめ測定しておき、
前記校正板から２つを選び（以後、それぞれ第１校正板、第２校正板と呼ぶ）、
前記第１校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて距離を計測する第１計測工程と、
前記第２校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて距離を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程で計測される距離と前記第２計測工程で計測される距離の差分を求める工程と、
前記第１校正板と前記第２校正板の間の距離、及び前記レーザ距離計の計測方向に対する角度に基づき、前記差分を演算予測する工程と、
前記差分、前記演算予測した差分、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の角度偏差を求める工程と、
前記角度偏差に基づき、前記レーザ距離計の計測軸を調整する工程と、
を有することを特徴とする厚さ計測装置の調整方法。
【請求項２】
前記校正板から１つを選び（以後、第３校正板と呼ぶ）、
前記第３校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて、対向配置された夫々のレーザ距離計からの距離を計測し、その計測値に基づいて前記第３校正板の板厚を計測する第３計測工程と、
前記第３校正板の板厚、及び前記角度に基づき、前記第３計測工程における前記第３校正板の板厚の計測値を演算予測する工程と、
前記第３校正板の板厚の計測値、前記演算予測した板厚、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の位置偏差を求める工程と、
前記位置偏差に基づき、前記レーザ距離計の計測軸を調整する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の厚さ計測装置の調整方法。
【請求項３】
前記各工程を、各前記校正板について繰り返し実行し、
各繰り返し毎の前記レーザ距離計による計測値を平均し、又は、各繰り返し毎の前記偏差を平均して、
その平均値に基づき前記レーザ距離計の計測軸を調整する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の厚さ計測装置の調整方法。
【請求項４】
複数の対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置の調整装置であって、
あらかじめ板厚を測定し、前記レーザ距離計の計測方向に対する角度と、前記レーザ距離計からの距離とを固定した複数の校正板と、
円筒状であり、円筒側面に沿って円環状に前記複数の校正板を固着し、円筒状の回転軸を中心として回転可能である校正片支持部と、
各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させるとき、前記校正片支持部を移動させるとともに、所定の角度で回転させる移動機構と、
前記レーザ距離計の計測値を演算処理する演算手段と、
を備え、
前記移動機構は、
前記校正板から２つを選び（以後、それぞれ第１校正板、第２校正板と呼ぶ）、前記第１校正板及び前記第２校正板を、順次前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させ、
前記レーザ距離計は、
前記第１校正板及び前記第２校正板が当該レーザ距離計の計測範囲内に移動する毎に距離を計測し、
前記演算手段は、
前記レーザ距離計が計測した、前記第１校正板の距離と前記第２校正板の距離との差分を求め、
前記第１校正板と前記第２校正板の間の距離、及び前記レーザ距離計の計測方向に対する角度に基づき、前記差分を演算予測し、
前記差分、前記演算予測した差分、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の角度偏差を求める
ことを特徴とする厚さ計測装置の調整装置。
【請求項５】
前記移動機構は、
前記校正板から１つを選び（以後、第３校正板と呼ぶ）、
前記第３校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させ、
前記レーザ距離計は、
対向配置された夫々のレーザ距離計から、前記第３校正板の距離を計測し、その計測値に基づいて前記第３校正板の板厚を計測し、
前記演算手段は、
前記第３校正板の板厚、及び前記角度に基づき、前記第３校正板の板厚の前記レーザ距離計による計測値を演算予測し、
前記第３校正板の板厚の計測値、前記演算予測した板厚、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の位置偏差を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の厚さ計測装置の調整装置。
【請求項６】
前記移動機構は、
前記回転軸を移動させるとともに、前記回転軸を回転させて、
各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に順次移動させる
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の厚さ計測装置の調整装置。
【請求項７】
各前記校正板は、直線上に配置されており、
前記移動機構は、
前記各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に順次往復移動させる
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の厚さ計測装置の調整装置。
【請求項８】
前記レーザ距離計は、
前記移動機構が当該レーザ距離計の計測範囲内に各前記校正板を移動させる毎に距離を計測し、
前記演算手段は、
各前記校正板についての前記レーザ距離計による計測値を各繰り返し毎に平均して、その平均値を前記レーザ距離計の計測結果とし、
又は、
各繰り返し毎の前記偏差を平均して、その平均値を前記偏差とする
ことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の厚さ計測装置の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の厚さを、複数の対向するレーザ距離計によって計測する厚さ計測装置、たとえば厚鋼板や薄鋼板の精整ラインや検査ライン等へ適用される、複数の対向するレーザ距離計で構成される厚さ計測装置の調整方法及びその装置に関するものであり、特に、板厚（寸法）の計測上の誤差要因となる、対向するレーザ距離計の相対的な位置関係のズレを正確に検出し、調整・構成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
厚板、薄板ラインにおいては、連続して搬送、通板される鋼板の板厚を連続して計測し、板厚の制御、保証を行う必要があり、従来よりγ線、Ｘ線等を利用した板厚計が使用されている。
γ線、Ｘ線方式の板厚計は、対象物（鋼板）透過時のγ線、Ｘ線の減衰量から、対象物の厚さを計測するもので、外乱等の影響を受けにくく、高精度な厚さ計測が可能な技術として確立されている。
【０００３】
これらのγ線、Ｘ線方式板厚計では、γ線、Ｘ線のビーム形状を絞り込むことができないため、一定面積（ビーム断面積）の平均板厚しか計測できない。さらに、γ線、Ｘ線の検出器の応答性が低く、高速で進入する対象物（鋼板）に関しては先端部の板厚を正確に計測できず、不感帯が発生するという課題もあった。
【０００４】
これに対して、三角測量の原理を利用した、高精度で応答性の高いレーザ距離計を使用した板厚計が実用化されている。これは、対向して設置されたレーザ距離計間に対象物を挿入し、距離計による対象物表面までの距離の計測結果と距離計間の距離から対象物の厚さを計測するもので、応答性が高く、計測スポット（レーザビーム径）も細い事から、高速で搬送される対象物に関しても全長に渡って正確な板厚を計測する事が可能となっている。
【０００５】
また、その改良技術として、被測定対象物の振動や測定位置のズレによる厚さ測定誤差を低減するために、『レーザ距離計のレーザ発生器からパルス状のレーザを照射するパルス変調器と、測定対象物の厚さを演出する演算器と、イメージセンサに送信する読出しスタートパルス，変調器に送信するレーザ発振パルス及び演算器に送信する演算スタートパルスを作成するパルス発生回路と、を設けた事を特徴とする。』という技術も開示されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−６６５２５号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ方式板厚計では、対向して設置されたレーザ距離計による距離計間に挿入された対象物（鋼板）表面までの距離計測結果と、対向する距離計間の距離から対象物（鋼板）の厚さを算出する。このため、対向する距離計の計測軸は完全に一致していることが必要であり、さらにその状態が計測中維持される必要がある。
対向する距離計の計測軸が一致していない場合や変動が発生した場合には、距離計測値に誤差が発生し、正確な対象物の厚さを計測する事ができなくなる。
【０００８】
実際の装置においては、距離計を固定し対向させるためのフレーム、架台を製作し、計測軸（光軸）が一致するように、レーザ距離計の位置関係を正確に調整する必要があるが、現状では、目視等による計測点の確認とフレーム、筐体の角度（水平、垂直）調整によって行っているため、高精度の調整は困難であり、計測時の誤差要因となっている。
また、一旦設置調整された状態が維持されているかの確認も困難であり、長期間の使用に伴う変動、誤差の増加を評価し、再調整を行うことも困難である。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置において、レーザ距離計の計測軸の角度、位置のズレを評価し、調整して誤差要因を無くし、正確な厚さ計測を可能にするための、厚さ計測装置の調整方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る厚さ計測装置の調整方法は、複数の対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置の調整方法であって、前記レーザ距離計の計測方向に対する角度と、前記レーザ距離計からの距離とを固定した複数の校正板と、円筒状であり、円筒側面に沿って円環状に前記複数の校正板を固着し、円筒状の回転軸を中心として回転可能である校正片支持部と、各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させるとき、前記校正片支持部を移動させるとともに、所定の角度で回転させる移動機構と、前記レーザ距離計の計測値を演算処理する演算手段と、を設け、各前記校正板の板厚をあらかじめ測定しておき、前記校正板から２つを選び（以後、それぞれ第１校正板、第２校正板と呼ぶ）、前記第１校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて距離を計測する第１計測工程と、前記第２校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて距離を計測する第２計測工程と、前記第１計測工程で計測される距離と前記第２計測工程で計測される距離の差分を求める工程と、前記第１校正板と前記第２校正板の間の距離、及び前記レーザ距離計の計測方向に対する角度に基づき、前記差分を演算予測する工程と、前記差分、前記演算予測した差分、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の角度偏差を求める工程と、前記角度偏差に基づき、前記レーザ距離計の計測軸を調整する工程と、を有するものである。
【００１１】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整方法は、前記校正板から１つを選び（以後、第３校正板と呼ぶ）、前記第３校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させて、対向配置された夫々のレーザ距離計からの距離を計測し、その計測値に基づいて前記第３校正板の板厚を計測する第３計測工程と、前記第３校正板の板厚、及び前記角度に基づき、前記第３計測工程における前記第３校正板の板厚の計測値を演算予測する工程と、前記第３校正板の板厚の計測値、前記演算予測した板厚、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の位置偏差を求める工程と、前記位置偏差に基づき、前記レーザ距離計の計測軸を調整する工程と、を有するものである。
【００１２】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整方法は、前記各工程を、各前記校正板について繰り返し実行し、各繰り返し毎の前記レーザ距離計による計測値を平均し、又は、各繰り返し毎の前記偏差を平均して、その平均値に基づき前記レーザ距離計の計測軸を調整するものである。
【００１３】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整装置は、複数の対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置の調整装置であって、あらかじめ板厚を測定し、前記レーザ距離計の計測方向に対する角度と、前記レーザ距離計からの距離とを固定した複数の校正板と、円筒状であり、円筒側面に沿って円環状に前記複数の校正板を固着し、円筒状の回転軸を中心として回転可能である校正片支持部と、各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させるとき、前記校正片支持部を移動させるとともに、所定の角度で回転させる移動機構と、前記レーザ距離計の計測値を演算処理する演算手段と、を備え、前記移動機構は、前記校正板から２つを選び（以後、それぞれ第１校正板、第２校正板と呼ぶ）、前記第１校正板及び前記第２校正板を、順次前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させ、前記レーザ距離計は、前記第１校正板及び前記第２校正板が当該レーザ距離計の計測範囲内に移動する毎に距離を計測し、前記演算手段は、前記レーザ距離計が計測した、前記第１校正板の距離と前記第２校正板の距離との差分を求め、前記第１校正板と前記第２校正板の間の距離、及び前記レーザ距離計の計測方向に対する角度に基づき、前記差分を演算予測し、前記差分、前記演算予測した差分、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の角度偏差を求めるものである。
【００１４】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整装置において、前記移動機構は、前記校正板から１つを選び（以後、第３校正板と呼ぶ）、前記第３校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に移動させ、前記レーザ距離計は、対向配置された夫々のレーザ距離計から、前記第３校正板の距離を計測し、その計測値に基づいて前記第３校正板の板厚を計測し、前記演算手段は、前記第３校正板の板厚、及び前記角度に基づき、前記第３校正板の板厚の前記レーザ距離計による計測値を演算予測し、前記第３校正板の板厚の計測値、前記演算予測した板厚、及び前記角度に基づき、前記レーザ距離計の計測軸の位置偏差を求めるものである。
【００１５】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整装置において、前記移動機構は、前記回転軸を移動させるとともに、前記回転軸を回転させて、各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に順次移動させるものである。
【００１６】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整装置において、各前記校正板は、直線上に配置されており、前記移動機構は、前記各前記校正板を前記レーザ距離計の計測範囲内に順次往復移動させるものである。
【００１７】
また、本発明に係る厚さ計測装置の調整装置において、前記レーザ距離計は、前記移動機構が当該レーザ距離計の計測範囲内に各前記校正板を移動させる毎に距離を計測し、前記演算手段は、各前記校正板についての前記レーザ距離計による計測値を各繰り返し毎に平均して、その平均値を前記レーザ距離計の計測結果とし、又は、各繰り返し毎の前記偏差を平均して、その平均値を前記偏差とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザ距離計を用いた厚さ計測装置において、対向配置されたレーザ距離計の計測軸の相対的な位置、方向ズレを検出することが可能であり、検出結果に応じてレーザ距離計の位置、方向を調整することによりレーザ距離計の計測軸を高精度に一致させることが可能となり、レーザ距離計間の計測軸のズレ（計測位置ズレ、計測方向ズレ）に起因する誤差要因を無くし、正確な計測が可能となる。
また、本発明によれば、対向配置されたレーザ距離計の計測軸の相対的な位置関係を定期的に検出、確認し、必要に応じて調整（校正）を行う事により、機械的な変形、歪等に起因するレーザ距離計の相対的な位置関係のズレを補正し、誤差要因を低減した高精度な計測条件を維持する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る厚さ計測装置の調整方法では、対向配置されたレーザ距離計で構成される厚さ計測装置において、レーザ距離計の計測方向に対する角度と、レーザ距離計からの距離とを固定した校正板を複数設けるとともに、これらの校正板をレーザ距離計の計測範囲内に移動させる移動機構を設け、各校正板に対する距離計測を順次実施する。
レーザ距離計の計測軸にズレが生じている場合は、各校正板に対する距離計測の実測値と演算予測値の間にズレが生じるので、これによって計測軸のズレを検出することが可能となる。
以下では、各校正板に対する距離計測の実測値と演算予測値の間のズレについて、図面を交えて説明する。
【００２０】
図１は、レーザ距離計による厚さ計測時に、計測軸の方向ズレにより計測誤差が生じる理由を説明する図である。
板厚の異なる２枚の校正板（それぞれの板厚はＬ１及びＬ２、Ｌ１＞Ｌ２）をレーザ距離計の計測範囲内に順次挿入し、校正板の表面までの距離を測定する。このとき、距離計測を行わない側の面の位置を揃えておく。
図１（ａ）のように、計測軸の方向にズレがない場合は、２枚の校正板に対する測定結果の差ΔＬ１は、板厚の差に等しくなる。即ち、次式（１）が成り立つ。
ΔＬ１＝Ｌ１−Ｌ２  ・・・（１）
一方、図１（ｂ）のように計測軸の方向に角度θのズレが生じている場合は、測定結果の差ΔＬ２は次式（２）で求められる。
ΔＬ２＝（Ｌ１−Ｌ２）／ｃｏｓ（θ）  ・・・（２）
Ｌ１とＬ２は既知の値であるので、ΔＬ１とΔＬ２の差が小さくなるようにレーザ距離計の計測軸の方向を調整することができ、これにより計測ズレを修正することができる。しかし、Ｌ１とＬ２の差やθが小さい場合には、式（１）と式（２）の左辺の差も小さくなるので、調整可能な方向ズレの大きさに限度がある。
【００２１】
図２は、図１において校正板を計測軸に対し角度α傾けた状態で距離計測を実施する場合の計測誤差を説明する図である。２枚の校正板の距離計測を行う際に、距離計測を行わない側の面の位置を揃えておく。
図２（ａ）のように、計測軸の方向にズレがない場合は、２枚の校正板に対する測定結果の差ΔＬ１は、次式（３）で求められる。
ΔＬ１＝（Ｌ１−Ｌ２）／ｃｏｓ（α）  ・・・（３）
一方、図２（ｂ）のように計測軸の方向に角度θのズレが生じている場合は、測定結果の差ΔＬ２は次式で求められる。
ΔＬ２＝（Ｌ１−Ｌ２）／ｃｏｓ（α）＋
（Ｌ１−Ｌ２）ｔａｎ（θ）ｔａｎ（α）／｛１−ｔａｎ（θ）ｔａｎ（α）｝
さらに、θが十分に小さい場合には、次式（４）のように近似することができる。
ΔＬ２≒（Ｌ１−Ｌ２）／ｃｏｓ（α）＋
（Ｌ１−Ｌ２）ｔａｎ（θ）ｔａｎ（α）  ・・・（４）
Ｌ１、Ｌ２、及びαは既知の値であるので、ΔＬ１とΔＬ２の差が小さくなるようにレーザ距離計の計測軸の方向を調整することができ、これにより計測ズレを修正することができる。この場合、図１とＬ１及びＬ２の値は同じであるにも関わらず、図１の場合よりもΔＬ１とΔＬ２の差が大きくなるので、計測軸の方向ズレに対する検出感度が増し、より正確に計測軸の方向ズレを検出できる。
【００２２】
また、距離を計測する面を反対側にするとともに、距離計測を行わない側の面を反対側に揃えて計測を行うことにより、反対側のレーザ距離計の方向ズレを検出することができる。
さらには、図２で説明した方法により行った計測を、その直交方向に対して同様に実行することにより、直交する２軸方向の計測軸の方向ズレを検出できるので、対向するレーザ距離計の計測軸の方向を正確に調整することができる。
【００２３】
上述の説明では、板厚の異なる２枚の校正板に対し、計測軸に対する傾斜角度、及び距離計測を行わない側の面の位置を同一に揃えて距離計測を行う例を説明した。
計測方法はこれに限られるものではなく、板厚、及び計測軸に対する傾斜角度が同一の２枚の校正板を、計測方向に対して異なる既知の間隔で配置することにより、同様の手順で各レーザ距離計の計測軸の方向ズレを同時に検出することができる。
【００２４】
なお、２枚の校正板をレーザ距離計の計測範囲内に順次挿入させる際に、人手によりこれを行うと誤差が生じるおそれがあるため、あらかじめ校正板のレーザ距離計の計測軸に対する角度、及びレーザ距離計からの距離を決定し、フレーム等の移動機構に校正板をその角度及び距離で固定して、順次レーザ距離計の計測範囲内に挿入できるように、調整装置を構成することが望ましい。
【００２５】
以上のように、本実施の形態１によれば、対向するレーザ距離計それぞれの計測軸の方向ズレを検出することができる。また、定期的に検出、確認を実行し、必要に応じて調整（校正）を行う事により、機械的な変形、歪等に起因するレーザ距離計の相対的な位置関係のズレを補正し、誤差要因を低減した高精度な計測条件を維持する事が可能となる。
【００２６】
さらには、複数の校正板を使用して計測軸の方向ズレを検出するので、単一の校正板を移動させながら方向ズレを検出する方法と異なり、校正板自体の挿入条件（傾斜角度や挿入位置）を都度変更する必要がない。
そのため、校正板をレーザ距離計の計測範囲内に移動させる機構を簡素化することができるとともに、校正板の挿入条件の変更に伴う機械誤差や設定誤差の影響を受けることなく、高精度の検出を行うことが可能となる。
【００２７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、レーザ距離計の計測軸の方向ズレを検出する方法について説明した。
本発明の実施の形態２では、レーザ距離計の計測軸の位置ズレ、即ち光軸の不一致を検出する方法について説明する。
【００２８】
図３は、レーザ距離計による厚さ計測時に、計測軸の位置ズレにより計測誤差が生じる理由を説明する図である。図３では、実施の形態１で説明した方法により、あらかじめ計測軸の方向ズレは調整されているものとする。また、校正板の板厚ｄは既知であるものとする。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、板厚ｄの校正板を、対向するレーザ距離計の計測範囲の間に挿入する。このとき、板厚の計測値と実際の板厚ｄは一致している。
次に、図３（ｂ）に示すように、校正板を計測軸に対して角度α傾けると、校正板の板厚の計測値Ｌ１は図３（ａ）の状態から変化する。このＬ１の値は、次式（５）で表される。
Ｌ１＝ｄ／ｃｏｓ（α）  ・・・（５）
ここで、図３（ｃ）に示すように、下側のレーザ距離計の計測軸において、対向する光軸に対して距離ｈのズレが生じている場合には、校正板の板厚の計測値Ｌ２は次式（６）で表される。
Ｌ２＝ｄ／ｃｏｓ（α）＋ｈ・ｔａｎ（α）  ・・・（６）
校正板の板厚ｄと角度αは既知であるので、計測値Ｌ２及びこれらの値からズレｈの値を算出することができる。
【００３０】
ところで、図３（ｃ）の（※）に記している方向に計測軸がずれている場合も考えられるが、この場合はＬ１とＬ２の大小関係が逆になるため、このことを利用して、校正板の傾斜方向を変更して計測を行うことにより、計測軸の位置ズレの方向と校正板の傾きを容易に把握することができる。
同様のことは、実施の形態１の図２（ｂ）においても言える。
【００３１】
また、上記で説明した計測を、直交する方向に対してそれぞれ同様に実行することにより、直交する２軸方向の計測軸の位置ズレを検出できるので、対向するレーザ距離計の計測軸の光軸を正確に一致させることができる。
【００３２】
なお、傾斜角度を０（計測軸に対して直角）にして校正板の距離計測を行い、続いて計測軸に対し角度αに傾けた校正板の距離計測を行って、両者の差を比較することにより、以後の計測では計測方向位置変動誤差を相殺し、容易に計測位置のズレを算出することもできる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態２によれば、実施の形態１で説明した方法で、レーザ距離計の計測軸の方向ズレを調整した後に、更に計測軸の位置ズレを調整して一致させることができるので、対向配置されたレーザ距離計の光軸を高精度に一致させることができ、板厚（寸法）計測の誤差要因を低減した高精度な計測条件を維持する事が可能となる。
【実施例】
【００３４】
実施例１．
図４は、本発明の実施例１に係る厚さ計測装置の調整装置の構成を示す図である。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は平面図を表す。
同図中、１はレーザ距離計、２はレーザ距離計１を保持するためのＣフレーム、３はフレームを移動するためのガイド、４は校正機構部、５は校正板部、６は校正部移動機構、７は信号処理装置、８は計測対象である鋼板（対象材）である。
【００３５】
本実施例１では、Ｃフレーム２はガイド３に沿って図４中の横方向に移動可能とし、対象材８を計測する位置と、校正・調整を行う位置との間で移動可能としている。
校正部移動機構６によってＣフレーム２が図４（ａ）中の「計測位置」に移動すると、後述の図５で説明するように、レーザ距離計１により対象材８の板厚を計測する。
また、校正・調整を行う場合には、図４（ａ）中の「校正・調整位置」にレーザ距離計１が来るように、校正部移動機構６によってＣフレーム２が図４の横方向に移動し、レーザ距離計１間に校正板５が来るように、校正機構部４により校正板部５周辺の機構全体が図４（ｂ）の縦方向に移動する。
なお、Ｃフレーム２が「計測位置」に移動する際には、移動の障害にならないように、校正板５周辺の機構は退避する構造となっている。
【００３６】
本実施例１における「移動機構」は、校正機構部４、校正部移動機構６がこれに相当する。
また、「演算手段」は、信号処理装置７がこれに相当する。信号処理装置７は、ＣＰＵ等の演算装置を備えたコンピュータ等で構成することができる。
【００３７】
図５は、Ｃフレーム２が「計測位置」に移動した際の側面図である。
Ｃフレーム２が校正部移動機構６によって図４（ａ）中の「計測位置」に移動し、レーザ距離計１の計測範囲内に対象材８が挿入されると、対向する上下のレーザ距離計１から対象材８の表面（表裏）までのそれぞれの計測距離（Ｌ１、Ｌ２）と、レーザ距離計１間の間隔（Ｌ０＝６４０ｍｍ）から、対象材８の寸法（板厚）が分かる。
なお、レーザ距離計１は計測値を信号処理装置７に出力し、実際の算出処理は信号処理装置７が行う。
【００３８】
図６は、レーザ距離計１の原理を説明するものである。
レーザ距離計１は、対象物にレーザ光を投光し、対象物表面での反射散乱光をレンズとＣＣＤラインセンサにより検出し、三角測量の原理で対象物までの距離を算出するものであり、レーザ光の投光軸（光軸）が距離計測方向となる。
【００３９】
図７は、レーザ距離計１の角度・位置調整を行う様子を示す図である。
本実施例１におけるレーザ距離計１は、計測基準距離２７０ｍｍ、計測レンジ１５０ｍｍであり、（計測レンジをラップさせ）対向するレーザ距離計間の距離Ｌ０＝６４０ｍｍとなるように、Ｃフレーム２に固定されている。
Ｃフレーム２は、固定されたレーザ距離計のＣフレームに対する固定位置、角度を調整する機構（図示せず）を備えており、各レーザ距離計を水平面内の直交水平面内の直交２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に±２ｍｍの位置調整、鉛直方向に対して±１°の角度調整がそれぞれ可能となっている。
【００４０】
図８は、校正板部５の構成を示す図である。
校正板部５は、円筒状の校正片支持部１０が、中心軸１１を中心として回転可能な構成になっている。また、校正片支持部１０の円筒側面には、複数の板状の校正片９が円周に沿って円環状に固着されている。
各校正片は、水平面に対して一定の角度で傾いて固着されており、全ての校正片の傾斜角は同一に保たれている。また、各校正片の固着位置には段差が設けられており、各校正片の底部からの高さはそれぞれ異なっている。
本実施例１では、幅２５ｍｍ、長さ３０ｍｍの校正片９を、板厚５ｍｍ、２５ｍｍ、５０ｍｍの３種類設け、これらを直径２５０ｍｍの円筒の側面に、上述のように固着している。また、各校正片の傾きは、円筒外周側に向けて低くなるように傾斜させ、その傾斜角は水平面に対して２５°になるようにしている。
【００４１】
図９は、校正片９の傾斜方向を調整する様子を示すものである。
各校正片９は、傾斜方向が同一に保たれて固着されているため、計測位置における傾斜方向を変更するためには、校正板部５全体を移動及び回転させる必要がある。
例えば、図９（ａ）において、レーザ距離計１の計測範囲内にある校正片９は、図９の左下方向を向いて傾いているが、同じ校正片を右下方向に傾けた状態で計測を行いたい場合は、図９（ｂ）のように、校正板部５全体を校正部移動機構６により左方向に移動させるとともに、中心軸１１を中心に１８０°回転させる必要がある。
同様に、中心軸１１を中心に９０°回転させれば、図９に示す方向と直交する方向に傾いている校正片９に対して計測を行うことができる。縦方向の移動は、校正機構部４により行われる。あるいは、９０°回転させる代わりに、９０°回転させた位置にある校正片がレーザ距離計の計測範囲内に来るように、校正板部５全体を移動させてもよい。
【００４２】
次に、本実施例１における計測軸の方向ズレの校正・調整の工程について、ステップを追って説明する。
【００４３】
（工程１）
校正部移動機構６により、Ｃフレーム２を、図４の「校正・調整位置」に移動させる。
（工程２）
校正機構部４により、校正板部５の（図４（ｂ）における）縦方向の位置をレーザ距離計１の計測範囲内に移動させる。
（工程３）
回転軸１１を中心に、校正板部５を回転させる。回転に伴い、各校正片９がレーザ距離計１の計測範囲内に順次挿入される。
（工程４）
上下のレーザ距離計１の計測を開始する。
（工程５）
上下のレーザ距離計１により、校正片９の表面までの距離を計測する。
以後、校正片の番号をｎとし、上側のレーザ距離計による計測距離をＬｕｎ、下側のレーザ距離計による計測距離をＬｄｎとする（ｎは上述の校正片番号）。
（工程６）
校正片番号ｎ＝１、２の２つの校正片について順次計測を行い、１番目の校正片に対する計測値と、２番目の校正片に対する計測値との差を求める。算出処理は、信号処理装置７が行う。
上側レーザ距離計の計測値の差をΔＬｕ１、下側レーザ距離計の計測値の差をΔＬｄ１とすると、それぞれ次式で表すことができる。
ΔＬｕ１＝Ｌｕ２−Ｌｕ１
ΔＬｄ１＝Ｌｄ２−Ｌｄ１
（工程７）
レーザ距離計１による計測を中止し、校正片９の回転を停止させる。
次に、工程６で計測した校正片の傾斜方向と直交する方向に傾斜した校正片の計測を実行できるように、校正機構部４と校正部移動機構６により校正板部５の位置を移動させ、工程６で計測した校正片から９０°回転した位置にある校正片が、レーザ距離計１の計測範囲内に来るようにする。
（工程８）
校正板部５の回転とレーザ距離計１による計測を開始し、工程６と同一の、校正片番号ｎ＝１、２の２つの校正片について順次計測を行う。次に、工程６と同様に、１番目の校正片に対する計測値と、２番目の校正片に対する計測値との差を求める。算出処理は、信号処理装置７が行う。
上側レーザ距離計の計測値の差をΔＬｕ２、下側レーザ距離計の計測値の差をΔＬｄ２とすると、それぞれ次式で表すことができる。
ΔＬｕ２＝Ｌｕ２−Ｌｕ１
ΔＬｄ２＝Ｌｄ２−Ｌｄ１
（工程９）
校正片の傾斜角、校正片の挿入位置（高さ）から、ΔＬｕ１〜ΔＬｄ２に相当する演算予測値ΔＬを、次式により求める。算出処理は、信号処理装置７が行う。
ΔＬ＝Ｌ／ｃｏｓ（α）
ΔＬ：１番目の校正片と２番目の校正片の計測値の差として予測される値
Ｌ：１番目の校正片と２番目の校正片の高さの差
α：校正片の傾斜角度
（工程１０）
ΔＬ≠ΔＬｕ１の場合、又はΔＬ≠ΔＬｕ２の場合は、上側レーザ距離計の計測軸の方向がズレていることが分かる。
ΔＬ≠ΔＬｄ１の場合、又はΔＬ≠ΔＬｄ２の場合は、下側レーザ距離計の計測軸の方向がズレていることが分かる。
なお、計測軸のズレの方向と、それを検出するための校正片の傾斜方向との関係について、図１０に示した。
図１０（ａ）に示すように、レーザ距離計１の計測軸がＸ軸周りにズレていることを検出する場合には、Ｙ軸に対して傾斜した校正片に対し計測を行う。また、図１０（ｂ）に示すように、レーザ距離計１の計測軸がＹ軸周りにズレていることを検出する場合には、Ｘ軸に対して傾斜した校正片に対し計測を行う。
（工程１１）
各レーザ距離計の計測方向が平行になるように、取り付け角度を調整する。
（工程１２）
工程１〜工程１１を繰り返し、角度調整結果を確認する。
【００４４】
以上のように、本実施例１によれば、複数の校正板を円筒側面に固着して計測軸の方向ズレを検出するので、単一の校正板を移動させながら方向ズレを検出する方法と異なり、校正板自体の挿入条件（傾斜角度や挿入位置）を都度変更する必要がない。
そのため、校正板の挿入条件の変更に伴う機械誤差や設定誤差の影響を受けることなく、高精度の検出を行うことが可能となる。
【００４５】
実施例２．
本発明の実施例２では、計測軸の位置ズレの校正・調整の工程について、ステップを追って説明する。
【００４６】
（工程１）
実施例１で説明した、計測軸の方向ズレの校正・調整を実施する。
（工程２）〜（工程４）
実施例１で説明した工程２〜工程４と同様であるため、説明を省略する。
（工程５）
上下のレーザ距離計１により、校正片９の表面までの距離を計測する。上側のレーザ距離計による計測距離をＬｕ、下側のレーザ距離計による計測距離をＬｄとする。
（工程６）
工程５の計測値から、校正片の板厚の計測値Ｄ１を算出する。算出処理は、信号処理装置７が行う。
Ｄ１＝Ｌ０−Ｌｕ−Ｌｄ
Ｌ０：上下のレーザ距離計間の距離（＝６４０ｍｍ）
（工程７）
実施例１で説明した工程７と同様であるため、説明を省略する。
（工程８）
校正板部５の回転とレーザ距離計１による計測を開始し、工程６と同一の校正片について計測を行う。次に、工程６と同様に、校正片の板厚の計測値Ｄ２を算出する。算出処理は、信号処理装置７が行う。
Ｄ２＝Ｌ０−Ｌｕ−Ｌｄ
（工程９）
校正片の傾斜角、校正片の板厚から、Ｄ１及びＤ２に相当する演算予測値Ｄ０を、次式により求める。算出処理は、信号処理装置７が行う。
Ｄ０＝ｄ／ｃｏｓ（α）
Ｄ０：校正片の板厚の計測値として予測される値
ｄ：校正片の板厚
α：校正片の傾斜角度
（工程１０）
Ｄ０≠Ｄ１の場合、又はＤ０≠Ｄ２の場合は、上下のレーザ距離計の光軸が一致していないことが分かる。
なお、計測軸の位置ズレの方向と、それを検出するための校正片の傾斜方向との関係について、図１１に示した。
図１１（ａ）に示すように、レーザ距離計１の計測軸がＹ軸に沿った方向にズレていることを検出する場合には、Ｙ軸に対して傾斜した校正片に対し計測を行う。また、図１１（ｂ）に示すように、レーザ距離計１の計測軸がＸ軸に沿った方向にズレていることを検出する場合には、Ｘ軸に対して傾斜した校正片に対し計測を行う。
（工程１１）
各レーザ距離計の光軸が一致するように、Ｃフレーム２上の取り付け位置を調整する。
（工程１２）
工程２〜工程１１を繰り返し、位置調整結果を確認する。
【００４７】
以上のように、本実施例２によれば、複数の校正板を円筒側面に固着して計測軸の位置ズレを検出するので、単一の校正板を移動させながら位置ズレを検出する方法と異なり、校正板自体の挿入条件（傾斜角度や挿入位置）を都度変更する必要がない。
そのため、校正板の挿入条件の変更に伴う機械誤差や設定誤差の影響を受けることなく、高精度の検出を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、以上の実施例１〜２で説明した構成では、複数の校正片を円筒側面に取り付けて回転させることにより、連続して異なる計測条件（校正片の傾斜の方向、板厚、挿入位置）の校正片の計測を繰り返し行うことができるので、計測値の平均を行い、計測方向ズレや計測位置ズレの検出制度を向上させることができる。
計測値の平均を行う際には、同一の校正片についての各回の計測値を平均して、その校正片に対する検出精度を向上させることを図ってもよいし、異なる校正片について得られたズレ値を合算した上で平均し、最終的なズレ値の検出精度向上を図ってもよい。
【００４９】
また、実施例１〜２では、校正片を円筒側面に配置したが、板厚及び傾斜方向の異なる複数の校正片を直線上に配置し、配列方向に直線的に往復運動させることにより、レーザ距離計の計測位置に校正片を順次挿入し、同様の校正・調整を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】レーザ距離計による厚さ計測時に、計測軸の方向ズレにより計測誤差が生じる理由を説明する図である。
【図２】図１において校正板を計測軸に対し角度α傾けた状態で距離計測を実施する場合の計測誤差を説明する図である。
【図３】レーザ距離計による厚さ計測時に、計測軸の位置ズレにより計測誤差が生じる理由を説明する図である。
【図４】実施例１に係る厚さ計測装置の調整装置の構成を示す図である。
【図５】Ｃフレーム２が「計測位置」に移動した際の側面図である。
【図６】レーザ距離計１の原理を説明するものである。
【図７】レーザ距離計１の角度・位置調整を行う様子を示す図である。
【図８】校正板部５の構成を示す図である。
【図９】校正片９の傾斜方向を調整する様子を示すものである。
【図１０】計測軸のズレの方向と、それを検出するための校正片の傾斜方向との関係を説明する図である。
【図１１】計測軸の位置ズレの方向と、それを検出するための校正片の傾斜方向との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  レーザ距離計、２  Ｃフレーム、３  ガイド、４  校正機構部、５  校正板部、６  校正部移動機構、７  信号処理装置、８  鋼板、９  校正片、１０  校正片支持部、１１  中心軸。
【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１１】
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