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JP2996537B2 - Measurement method and device - Google Patents
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JP2996537B2 - Measurement method and device - Google Patents

Measurement method and device

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JP2996537B2
JP2996537B2 JP3150046A JP15004691A JP2996537B2 JP 2996537 B2 JP2996537 B2 JP 2996537B2 JP 3150046 A JP3150046 A JP 3150046A JP 15004691 A JP15004691 A JP 15004691A JP 2996537 B2 JP2996537 B2 JP 2996537B2
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潔 兼子
淳 田中
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば板ガラス、鉄
板、アルミ板などの板材の厚さを測定する測定方法及び
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring method and an apparatus for measuring the thickness of a sheet material such as a glass sheet, an iron sheet and an aluminum sheet.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来より板材の厚さを測定する装置と
しては、マイクロメータ、ノギス等により、その厚みを
実測する簡単な測定装置の他に、レーザなどを用いて、
光学的にその厚みを計測する測定装置、また超音波等を
利用して厚みを計る装置等が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for measuring the thickness of a plate material, in addition to a simple measuring device for actually measuring the thickness using a micrometer, a caliper, or the like, using a laser or the like,
A measuring device that optically measures the thickness, a device that measures the thickness by using ultrasonic waves, and the like are known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の測定装置には、以下に示すような欠点があった。ま
ず、マイクロメータやノギス等を用いて測定する装置で
は、被測定物である板の周囲の部分しか正確に測定する
ことができず、例えば面積の広い板材のような場合は、
その中心部分の板厚の測定は相対的な測定に頼らざるを
えない。即ち、このようなマイクロメータ等による測定
では、まず基準面を規定し、その上に被測定物である板
材を載置して、その板の上面と基準面との間の距離を測
定することにより、その板材の厚みを測定している。こ
の場合、この被測定物である板材が歪んでいたり反って
いるような場合は、板材の場所によっては、その板材の
下面と基準面との間に隙間が発生することになる。この
ような隙間が発生すると測定された板厚は実際の板厚と
は異なったものとなってしまうため、信頼性に乏しくな
る。
However, these conventional measuring devices have the following drawbacks. First, with a device that measures using a micrometer or caliper, it is possible to accurately measure only the portion around the plate that is the object to be measured, for example, in the case of a plate material with a large area,
The measurement of the thickness of the central part has to rely on a relative measurement. That is, in such a measurement with a micrometer or the like, first, a reference surface is defined, a plate material to be measured is placed on the reference surface, and the distance between the upper surface of the plate and the reference surface is measured. Thereby measuring the thickness of the plate material. In this case, if the plate as the object to be measured is distorted or warped, a gap is generated between the lower surface of the plate and the reference plane depending on the location of the plate. When such a gap occurs, the measured plate thickness differs from the actual plate thickness, resulting in poor reliability.

【0004】一方、レーザ等を用いた光学的な測定装置
は、装置そのものが高価であり、その取扱も複雑なもの
となる。又、レーザを用いて板の上面と下面の反射光の
経路差により板厚を算出するもの装置では、当然のこと
ながら被測定物は透明なものでなければならず、その用
途が限られる。また、透明でない板にレーザを上面、下
面のそれぞれから当てて、それぞれの面よりの反射光に
基づいて、その板厚を測定する方法があるが、光軸の調
整などの操作が複雑になり簡単に測定することができな
いという問題がある。
On the other hand, an optical measuring device using a laser or the like is expensive and the handling thereof is complicated. Further, in a device that calculates the plate thickness based on the difference in the path of reflected light between the upper surface and the lower surface of the plate using a laser, the object to be measured must be transparent, as a matter of course, and its use is limited. There is also a method in which a non-transparent plate is irradiated with a laser from each of its upper and lower surfaces, and the thickness of the plate is measured based on the reflected light from each surface, but operations such as adjusting the optical axis are complicated. There is a problem that it cannot be easily measured.

【0005】また、超音波を利用して板厚を測定する方
式では、被測定物である板材に信号発生源から入射され
た音波が、その板の底面で反射して戻ってくるまでの時
間を計測して板厚を算出している。しかし、この方式で
は、その板厚が薄くなるにつれて入射された超音波信号
が底面で反射されて戻ってくるまでの時間が短くなるた
め、薄い板厚を測定する時には、その戻るまでの時間を
正確に計測するのが困難となる。この問題を解決するた
めには、入射する超音波信号の周波数を十分に高いもの
として分解能を上げる方法等が採られるが、いずれにし
ても限界があり装置自体のコストも高くなるという問題
がある。本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、
振動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設
定でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定でき
る測定方法及び装置を提供することを目的とする。
In the method of measuring the thickness of a plate using ultrasonic waves, the time required for a sound wave incident from a signal source to a plate to be measured to be reflected by the bottom surface of the plate and returned. Is measured to calculate the plate thickness. However, in this method, the time required for the incident ultrasonic signal to be reflected by the bottom surface and returned is reduced as the thickness becomes thinner. It is difficult to measure accurately. In order to solve this problem, a method of increasing the resolution by setting the frequency of the incident ultrasonic signal to be sufficiently high is adopted, but in any case, there is a limit that the cost of the apparatus itself is increased. . The present invention has been made in view of the above conventional example,
Arbitrarily set the distance between the vibration application position and the point of detection of the plate wave.
It is an object of the present invention to provide a measuring method and an apparatus which can measure the thickness of a plate material at a low cost and easily.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の測定装置は以下のような構成を備える。即
ち、板材の厚みを測定する測定装置であって、前記板材
上の任意の位置で振動を印加して板波を発生させる振動
発生手段と、前記板材の任意の位置に載置され、前記振
動発生手段による振動の印加により前記板材を伝播して
きた板波を検出する検出手段と、前記検出手段により検
出された板波に含まれる少なくとも2つの周波数成分に
対応する群速度とその周波数を抽出する抽出手段と、前
記抽出手段により抽出された群速度を示す各信号の、前
記振動発生手段による振動の印加位置から前記検出手段
までの到達時間を計測する計測手段と、前記計測手段に
より計測された各到達時間と、前記各到達時間に対応す
る前記群速度とその周波数とを基に前記板材の板厚を演
算する演算手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a measuring apparatus according to the present invention has the following arrangement. That is, a measuring device for measuring the thickness of the plate material, wherein the plate material
Vibration that generates a plate wave by applying vibration at any position above
And generating means is placed at an arbitrary position of the plate, the vibration
Detecting means for detecting a plate wave propagating through the plate material by applying vibration by the motion generating means; and detecting at least two frequency components contained in the plate wave detected by the detecting means.
Extracting means for extracting a corresponding group velocity and its frequency ; and a signal before the signal indicating the group velocity extracted by the extracting means.
Measuring means for measuring the arrival time from the position where the vibration is applied by the vibration generating means to the detecting means, each arrival time measured by the measuring means, and the group velocity and frequency corresponding to each arrival time. Computing means for computing the plate thickness of the plate material based on the above.

【0007】上記目的を達成するために本発明の測定方
法は以下のような工程を備える。即ち、板材の厚みを測
定する測定方法であって、被測定物である板材上の任意
の位置で振動を印加して板波を発生させる工程と、前記
板材上の任意の位置に載置され前記板材を伝播してきた
板波を検出するセンサにより検出された板波に含まれる
少なくとも2つの周波数成分に対応する群速度とその周
波数を抽出する工程と、これら抽出された各群速度を示
す信号の、前記振動の印加時点からの到達時間を計測す
る工程と、これら計測された到達時間と、これら到達時
間に対応する前記群速度とその周波数とを基に演算して
板材の板厚を求める工程と、を有することを特徴とす
る。
[0007] In order to achieve the above object, the measuring method of the present invention comprises the following steps. That is, a measuring method for measuring the thickness of a plate material, which is an arbitrary method on a plate material to be measured.
Generating a plate wave by applying vibration at the position, and being included in the plate wave detected by a sensor mounted on an arbitrary position on the plate material and detecting the plate wave transmitted through the plate material.
Group velocity corresponding to at least two frequency components and its circumference
The wave number extraction process and each of these extracted group velocities are shown.
Measuring the arrival time of the vibration signal from the time of application of the vibration, and calculating the arrival time measured based on the measured arrival time, and the group velocity and the frequency corresponding to the arrival time. And a step of determining

【0008】[0008]

【作用】以上の構成において、被測定物である板材上の
任意の位置で振動を印加して板波を発生させ、その板材
上の任意の位置に載置され、板材を伝播してきた板波を
検出する検出手段により検出された板波に含まれる少な
くとも2つの周波数成分位対応する群速度とその周波数
を抽出し、それら抽出された各群速度を示す信号の、振
動の印加時点からの到達時間を計測し、その計測された
各到達時間と、この各到達時間に対応する群速度とその
周波数とを基に演算して板材の板厚を求めるように動作
する。
In the above configuration, a plate wave is generated by applying vibration at an arbitrary position on a plate material to be measured, and is placed at an arbitrary position on the plate material and propagated through the plate material. A group velocity corresponding to at least two frequency components included in the plate wave detected by the detecting means for detecting the group velocity and its frequency are extracted, and the signals indicating each of the extracted group velocities reach from the vibration application time point. An operation is performed to measure the time and calculate the thickness of the plate material based on the measured arrival times, the group velocity corresponding to the arrival times, and the frequency.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。図1は本実施例の板厚測定装置
の概略構成を示すブロック図である。図1において、1
は演算・制御回路で、この測定装置全体を制御して、被
測定物7である板材7の厚みを測定している。2は演算
・制御回路よりの駆動信号を入力して、振動ペン10の
振動出力アクチュエータ3を駆動する駆動回路である。
この振動出力アクチュエータ3は、内部に圧電素子等か
らなる振動子4を有しており、駆動回路2より入力され
る電気的な駆動信号が、この振動子4によって機械的な
超音波振動に変換される。この超音波振動は、先端が尖
ったホーン部5を介して被測定物である板材7に伝達さ
れる。これにより板材7を伝播した超音波振動は、圧電
素子などの機械−電気変換素子等により構成された振動
センサ6で検出される。この振動センサ6の出力信号
は、波形検出回路8に入力され、演算・制御回路1で処
理可能な検出信号に変換される。こうして、演算・制御
回路1は波形検出回路8で処理された結果を基に、板材
7の厚さを算出する。9は、こうして測定された結果を
表示或いは印刷出力する表示・出力部である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the thickness measuring apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, 1
Is an arithmetic and control circuit for controlling the entire measuring apparatus to measure the thickness of the plate 7 as the object 7 to be measured. Reference numeral 2 denotes a drive circuit that inputs a drive signal from an arithmetic and control circuit and drives a vibration output actuator 3 of the vibration pen 10.
The vibration output actuator 3 has a vibrator 4 made of a piezoelectric element or the like inside, and converts an electric drive signal input from the drive circuit 2 into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4. Is done. The ultrasonic vibration is transmitted to the plate 7 as the object to be measured via the horn portion 5 having a sharp tip. Thus, the ultrasonic vibration propagated through the plate member 7 is detected by the vibration sensor 6 configured by a mechanical-electrical conversion element such as a piezoelectric element. The output signal of the vibration sensor 6 is input to the waveform detection circuit 8 and is converted into a detection signal that can be processed by the arithmetic and control circuit 1. Thus, the arithmetic and control circuit 1 calculates the thickness of the plate 7 based on the result processed by the waveform detection circuit 8. Reference numeral 9 denotes a display / output unit that displays or prints out the measurement result.

【0010】以下に、この板厚の求め方を詳しく説明す
る。図2は振動ペン3中の振動子4を駆動する振動子駆
動波形を示している。図2に示すように、本実施例で
は、振動子駆動回路2は、所定周期で振動子4に所定長
さの矩形波パルス列を入力しており、この駆動信号によ
り振動子4が振動して機械的エネルギーに変換されてい
る。この振動は、板材7上を弾性波振動として伝達さ
れ、同じく板材7上に設けられた振動センサ6により検
出される。このようにして、駆動回路2より振動子4に
入力された電気エネルギーは、振動子4で機械エネルギ
ーに変換され、板材7を介して振動センサ6で再び電気
エネルギーに変換されて出力される。この振動センサ6
で検出された信号波形の一例を図3に示す。
Hereinafter, a method of obtaining the plate thickness will be described in detail. FIG. 2 shows a transducer driving waveform for driving the transducer 4 in the vibration pen 3. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the vibrator drive circuit 2 inputs a rectangular wave pulse train of a predetermined length to the vibrator 4 at a predetermined cycle, and the vibrator 4 is vibrated by the driving signal. It has been converted to mechanical energy. This vibration is transmitted as elastic wave vibration on the plate 7 and is detected by the vibration sensor 6 also provided on the plate 7. In this manner, the electric energy input to the vibrator 4 from the drive circuit 2 is converted into mechanical energy by the vibrator 4, converted again into electric energy by the vibration sensor 6 via the plate member 7, and output. This vibration sensor 6
FIG. 3 shows an example of the signal waveform detected in the step (a).

【0011】さて、このような電気信号−機械エネルギ
ー、機械エネルギー−電気信号に変換された信号、つま
り振動センサ6で検出される信号は、図4に示すように
単一の周波数のスペクトラムとはならない。これは、振
動子4に入力された電気的な駆動周波数に対して、振動
子4、ホーン部5等を含む振動ペン10の各部がそれぞ
れ固有の振動周波数を有しているため、機械的な応答が
単一周波数とはならず種々の振動モードで応答するため
である。また、振動子4にはホーン部5等が負荷となっ
ているため、振動子4の振動はダンピングされ、全体的
に帯域の広い機械的エネルギーが振動ペン4の先から出
力されている。従って、振動センサ6で検出されて出力
される電気信号は、種々の周波数成分が混じりあった合
成波となっている。
Now, such a signal converted into an electric signal-mechanical energy and a signal converted into a mechanical energy-electric signal, that is, a signal detected by the vibration sensor 6 is, as shown in FIG. No. This is because each part of the vibrating pen 10 including the vibrator 4, the horn part 5, and the like has a unique vibration frequency with respect to the electric drive frequency input to the vibrator 4, so This is because the response does not become a single frequency but responds in various vibration modes. Also, since the horn 5 and the like are loaded on the vibrator 4, the vibration of the vibrator 4 is damped, and mechanical energy having a wide band is output from the tip of the vibrating pen 4 as a whole. Therefore, the electric signal detected and output by the vibration sensor 6 is a composite wave in which various frequency components are mixed.

【0012】図4では、横軸に周波数(KHz)、縦軸
に利得(3dB)を取っており、そのピーク値は、25
0KHzで、−40.83dBVとなっている。図5
は、板材上を伝播する弾性波(板波)の一般的な性質を
示した図で、51はVp(位相速度)を示し、52はV
g(群速度)を示している。図5から明らかなように、
板材の材質が同一であれば、板波の位相速度Vp及び群
速度Vgは、板材の厚さdと波の周波数Fの積に依存す
ることが良く知られている。
In FIG. 4, the frequency (KHz) is plotted on the horizontal axis and the gain (3 dB) is plotted on the vertical axis.
At 0 KHz, it is −40.83 dBV. FIG.
Is a diagram showing a general property of an elastic wave (plate wave) propagating on a plate material, where 51 indicates Vp (phase velocity), and 52 indicates V
g (group velocity). As is clear from FIG.
It is well known that if the material of the plate is the same, the phase velocity Vp and the group velocity Vg of the plate wave depend on the product of the thickness d of the plate and the frequency F of the wave.

【0013】また、前述したように、板材7上を伝播し
てくる板波は、電気的な駆動信号(図2)に対してダン
ピングされており周波数帯域の広い信号となっている。
従って振動センサ6で検出される信号波形は、図4に示
すように、時間軸上で比べてみると、信号波形の先頭部
分は伝播速度が速い比較的周波数の高い波で構成されて
おり、時間が経つに連れて徐々に周波数の低い板波が振
動センサ6に到達して電気的に変換され、先に到達して
いた周波数の高い波と重畳して出力されることが分か
る。
Further, as described above, the plate wave propagating on the plate member 7 is damped with respect to the electric drive signal (FIG. 2) and becomes a signal having a wide frequency band.
Therefore, as shown in FIG. 4, the signal waveform detected by the vibration sensor 6 has a relatively high frequency wave with a fast propagation speed at the head of the signal waveform when compared on the time axis. It can be seen that the plate wave having a lower frequency gradually reaches the vibration sensor 6 as time passes, is electrically converted, and is output while being superimposed on the wave having a higher frequency that has arrived earlier.

【0014】そこで、これらの板波の周波数の差に着目
して、振動センサ6で検出された検出信号の波形を、そ
れぞれ異なる中心周波数を有する帯域フィルタを通して
処理することにより、その板材の厚さを求めるようにし
ている。以下に詳しく説明する。
Therefore, focusing on the difference between the frequencies of these plate waves, the waveforms of the detection signals detected by the vibration sensor 6 are processed through band filters having different center frequencies, so that the thickness of the plate material is reduced. I want to ask. This will be described in detail below.

【0015】図6は、板厚が一定の時に振動センサ6で
出力された同一の電気出力信号を中心周波数の異なるバ
ンドパス・フィルタ(帯域フィルタ:BPF)を通して
処理し、振動ペン4と振動センサ6の間の距離と、その
波の到達遅延時間の関係からそれぞれの場合の群速度V
g(千m/sec)を求めた結果を示している。
FIG. 6 shows that the same electric output signal output from the vibration sensor 6 when the plate thickness is constant is processed through a band-pass filter (BPF) having a different center frequency, and the vibration pen 4 and the vibration sensor are processed. Group velocity V in each case based on the relationship between the distance between 6 and the arrival delay time of the wave.
g (thousand m / sec) is shown.

【0016】図6から明らかなように、バンドパス・フ
ィルタの中心周波数が高ければ群速度Vgは速くなり、
バンドパス・フィルタの中心周波数が低くなれば群速度
Vgはそれと共に低くなっている。従って、振動センサ
6で検出されて出力される信号は同じであっても、その
信号を異なる中心周波数を設定したバンドパス・フィル
タを通して処理することにより、その中心周波数に対応
した特定の速度の板波を検出することが可能となる。
As is apparent from FIG. 6, the group velocity Vg increases as the center frequency of the bandpass filter increases.
As the center frequency of the bandpass filter decreases, the group velocity Vg decreases accordingly. Therefore, even if the signal detected and output by the vibration sensor 6 is the same, the signal is processed through a band-pass filter having a different center frequency, whereby a plate having a specific speed corresponding to the center frequency is processed. Waves can be detected.

【0017】次に、このような群速度を検出して板厚を
測定するための波形検出回路8の構成を説明する。本実
施例の図1において、この測定装置はバンドパス・フィ
ルタ82と、そのバンドパス・フィルタと中心周波数が
異なるバンドパス・フィルタ83とを用いて、振動セン
サ6より出力される信号を処理している。振動センサ6
よりの出力信号は、前置増幅回路81で増幅された後、
バンドパス・フィルタ82,83に入力されている。こ
こでバンドパス・フィルタ82を用いて処理された信号
波形により算出される波の群速度をVg1、周波数をf
1とし、バンドパス・フィルタ83で処理された信号波
形によって算出された波の群速度をVg2、その周波数
をf2とする。
Next, the configuration of the waveform detection circuit 8 for detecting the group velocity and measuring the plate thickness will be described. In FIG. 1 of the present embodiment, this measuring device processes a signal output from the vibration sensor 6 using a band-pass filter 82 and a band-pass filter 83 having a center frequency different from that of the band-pass filter. ing. Vibration sensor 6
Is amplified by the preamplifier circuit 81,
It is input to bandpass filters 82 and 83. Here, the group velocity of the wave calculated from the signal waveform processed using the band-pass filter 82 is Vg1, and the frequency is f
1, the group velocity of the wave calculated by the signal waveform processed by the bandpass filter 83 is Vg2, and the frequency is f2.

【0018】また、振動出力アクチュエータ3から出力
され板材7を伝播した超音波振動が振動センサ6に到達
し、バンドパス・フィルタ82で処理されて検出される
群遅延時間をg1、またバンドパス・フィルタ83で
検出される群遅延時間をtg2とする。ここで、図6よ
り群速度を近似すると、 Vgn=α(fn×d)+β …(1) ここで、n=1,2 d:板材7の板厚 α、β:
定数である。
The ultrasonic vibration output from the vibration output actuator 3 and propagated through the plate 7 reaches the vibration sensor 6 and is processed by the band-pass filter 82 to be detected by the group delay time t g1. - the group delay time detected by the filter 83 and t g2. Here, when the group velocity is approximated from FIG. 6, Vgn = α (fn × d) + β (1) where n = 1, 2 d: plate thickness of plate 7 α, β:
Is a constant.

【0019】さて、ここで振動出力アクチュエータ3と
振動センサ6との間の距離をLとすれば、計測される群
遅延時間(g)と群速度(Vg)とを用いて、 L=Vg1・tg1=Vg2・tg2 …(2) 式(1)の関係より {α(f1×d)+β}tg1={α(f2×d)+β}tg2 …(3) 板厚dについて解くと、 d=(β/α)×{(tg2−tg1)/(f1・tg1−f2・tg2)} …(4) このように、板上を伝播する波(板波)の速度が、その
振動周波数に依存していることを利用して、速度の異な
る板波の群遅延時間をそれぞれ検出することによって、
簡単に板厚を測定することができることがわかる。
[0019] Now, if where the distance between the vibration output actuator 3 and the vibration sensor 6 is L, by using the group delay is measured the time (t g) and group velocity (Vg), L = Vg1 Tg1 = Vg2 · tg2 (2) From the relationship of equation (1), {α (f1 × d) + β} tg1 = {α (f2 × d) + β} tg2 (3) = (Β / α) × {(tg2−tg1) / (f1 · tg1−f2 · tg2)} (4) As described above, the speed of the wave (plate wave) propagating on the plate becomes the vibration frequency. By utilizing the dependence, by detecting the group delay time of the plate wave of different speed, respectively,
It can be seen that the thickness can be easily measured.

【0020】演算制御回路1は、測定器の制御を行う他
に、これらの演算を行って被測定物の板厚を算出し、そ
の結果を表示・出力部9に表示したり印刷できるととも
に、外部装置に結果を出力することができる。
In addition to controlling the measuring device, the arithmetic control circuit 1 calculates the plate thickness of the object to be measured by performing these calculations, and displays and prints the result on the display / output unit 9. The result can be output to an external device.

【0021】図は、信号検出回路8中で行なわれてい
る信号処理のタイミングを示すタイミング図である。図
において、符号41は振動ペン10中の振動子4を駆動
する駆動波形を示し、符号42は被測定物である板材7
を伝播してきた振動を振動センサ6で検出したときの検
出信号波形を示している。符号42−A、42−Bはそ
れぞれバンドパス・フィルタ82、バンドパス・フィル
タ83で処理した後の信号波形を示し、符号43−A,
43−Bはそれぞれの検出信号波形の包絡線を示してい
る。また、符号44−A,44−Bのそれぞれは、各包
絡線43−A,43−Bのそれぞれの微分波形を示し、
振動センサ6で検出された振動波の遅延時間を決定する
ために微分されており、そのゼロクロス信号(包絡線の
ピークに相当)により各包絡線のピークを検出してい
る。このような処理を行っているのが信号処理回路8
4,85で、各信号処理回路は、包絡線のピークを検出
すると、カウンタ86にカウント停止信号を出力してい
る。
FIG. 7 is a timing chart showing the timing of signal processing performed in the signal detection circuit 8. In the figure, reference numeral 41 denotes a drive waveform for driving the vibrator 4 in the vibrating pen 10, and reference numeral 42 denotes a plate 7
4 shows a detection signal waveform when the vibration sensor 6 detects the vibration transmitted through the vibration sensor 6. Reference numerals 42-A and 42-B denote signal waveforms processed by the band-pass filters 82 and 83, respectively.
43-B shows the envelope of each detection signal waveform. Reference numerals 44-A and 44-B indicate differential waveforms of the envelopes 43-A and 43-B, respectively.
It is differentiated to determine the delay time of the vibration wave detected by the vibration sensor 6, and the peak of each envelope is detected by the zero cross signal (corresponding to the peak of the envelope). The signal processing circuit 8 performs such processing.
At 4 and 85, when each signal processing circuit detects the peak of the envelope, it outputs a count stop signal to the counter 86.

【0022】このカウンタ86は2つのカウンタで構成
されており、演算・制御回路1が駆動回路2に駆動信号
を出力して振動子4の駆動を開始した時点で計数を開始
し、信号処理回路84、85よりのピーク検出信号によ
り、その計数を停止する。このため、演算・制御回路1
がこのカウンタ86の計数値を読み取ることにより、振
動ペン10より振動が発生されて、振動センサ6がその
振動を検出するまでの時間を求めることができる。
The counter 86 is composed of two counters, and starts counting when the arithmetic and control circuit 1 outputs a drive signal to the drive circuit 2 and starts driving the vibrator 4. The counting is stopped by the peak detection signals from 84 and 85. Therefore, the operation / control circuit 1
By reading the count value of the counter 86, it is possible to determine the time until vibration is generated by the vibration pen 10 and the vibration sensor 6 detects the vibration.

【0023】このようにして、波形検出回路8はそれぞ
れの検出信号波形の包絡線のピーク信号に基づいて、そ
れぞれの群遅延時間tgnを、カウンタ86の計数値と
して演算・制御回路1に出力している。図8は本実施例
の演算・制御回路1における板厚測定処理を示すフロー
チャートで、この処理を実行する制御プログラムはこの
演算・制御回路1のROM(図示せず)等に記憶されて
いる。
In this manner, the waveform detection circuit 8 outputs each group delay time tgn to the arithmetic and control circuit 1 as a count value of the counter 86 based on the peak signal of the envelope of each detection signal waveform. ing. FIG. 8 is a flowchart showing the thickness measurement processing in the arithmetic and control circuit 1 of the present embodiment. A control program for executing this processing is stored in a ROM (not shown) of the arithmetic and control circuit 1 or the like.

【0024】この処理は、まずステップS1で、振動子
4を駆動する駆動信号を駆動回路2に出力し、これと同
時にステップS2でカウンタ86を起動して、計時を開
始する。次にステップS3に進み、カウンタ86が計時
動作を停止するのを待ち、カウンタ86が計時を終了す
るとステップS4に進み、その計時値を読み取る。ここ
で読み取られる計時値は、バンドパス・フィルタ84と
85のそれぞれを通過した信号のピーク値を検出するま
での時間であり、それぞれtg1,tg2で表される。
In this process, first, in step S1, a drive signal for driving the vibrator 4 is output to the drive circuit 2, and at the same time, the counter 86 is activated in step S2 to start time measurement. Next, the process proceeds to step S3, and waits for the counter 86 to stop measuring time. When the counter 86 finishes measuring time, the process proceeds to step S4 to read the measured value. The time value read here is the time until the peak value of the signal passing through each of the band-pass filters 84 and 85 is detected, and is represented by tg1 and tg2, respectively.

【0025】ステップS5では、これら時間データの差
分(tg2−tg1)を求め、次にステップS6で、各
バンドパス・フィルタ(82,83)の中心周波数(f
1,f2)に、それぞれ対応する経過時間(tg1,t
g2)を乗算して、各周波数に対応した群速度(f1・
tg1,f2・tg2)を求める。こうして求められた
時間と群速度とを、前述の(4)式に代入して、被測定
物である板材7の板厚を求める。そしてステップS8に
進み、この求められた板厚を表示・出力部9に出力し
て、表示或いは印刷を行う。
In step S5, the difference (tg2-tg1) between these time data is obtained, and then in step S6, the center frequency (f) of each band-pass filter (82, 83) is determined.
1, f2), the corresponding elapsed time (tg1, tg)
g2) to obtain a group velocity (f1 ·
tg1, f2 · tg2). The time and the group velocity thus obtained are substituted into the above-mentioned equation (4) to obtain the thickness of the plate 7 as the object to be measured. Then, the process proceeds to step S8, in which the obtained thickness is output to the display / output unit 9 for display or printing.

【0026】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置に、本発
明により規定された処理を実行するプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。
The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of one device. Needless to say, the present invention can also be applied to a case where the present invention is achieved by supplying a system or an apparatus with a program for executing the processing specified by the present invention.

【0027】以上説明したように本実施例によれば、振
動出力アクチュエータ3と振動センサ6間の距離は、板
厚を算出することなく測定できるので、両者間の距離を
厳密に設定する必要がない。これにより、振動出力アク
チュエータ3、振動センサ6を被測定物の任意の位置に
設置できるので汎用性があり、しかも簡単で、低コスト
に構成できる効果がある。
As described above, according to the present embodiment, the distance between the vibration output actuator 3 and the vibration sensor 6 can be measured without calculating the plate thickness. Therefore, it is necessary to set the distance between the two precisely. Absent. Thus, the vibration output actuator 3 and the vibration sensor 6 can be installed at arbitrary positions on the object to be measured.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設定
でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定できる
効果がある。
As described above, according to the present invention, the vibration
Arbitrarily set the distance between the position where the motion is applied and the point where the plate wave is detected
Can, there is an effect that can measure the thickness of even simple plate at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例の板厚測定装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a thickness measuring apparatus according to an embodiment.

【図2】本実施例における振動子の駆動用波形の一例を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a driving waveform of a vibrator in the embodiment.

【図3】本実施例の振動センサの検出信号波形例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detection signal waveform of the vibration sensor according to the present embodiment.

【図4】振動センサにより検出された検出信号の信号ス
ペクトラムの一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a signal spectrum of a detection signal detected by a vibration sensor.

【図5】板波の一般的性質を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining general properties of a plate wave.

【図6】本実施例におけるバンドパス・フィルタの中心
周波数と板波の群速度との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a center frequency of a bandpass filter and a group velocity of a plate wave in the present embodiment.

【図7】本実施例の波形検出回路における信号処理を示
すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart illustrating signal processing in the waveform detection circuit of the present embodiment.

【図8】本実施例の板厚測定装置の演算・制御回路によ
る板厚測定処理を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a thickness measurement process by a calculation / control circuit of the thickness measuring apparatus of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算制御回路 2 振動子駆動回路 3 振動出力アクチュエータ 4 振動子 5 ホーン 6 振動センサ 7 被測定物(板材) 8 信号波形検出回路 9 表示・出力部 10 振動ペン 81 前置増幅回路 82,83 バンドパス・フィルタ 84,85 信号処理回路 86 カウンタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation control circuit 2 Oscillator drive circuit 3 Oscillation output actuator 4 Oscillator 5 Horn 6 Vibration sensor 7 Device under test (plate material) 8 Signal waveform detection circuit 9 Display / output unit 10 Vibration pen 81 Preamplifier circuit 82, 83 Band Pass filter 84, 85 Signal processing circuit 86 Counter

フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 時岡 正樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−187609(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 17/00 - 17/04 Continuing from the front page (72) Inventor Yuichiro Yoshimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masaki Tokioka 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-57-187609 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 17/00-17/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 板材の厚みを測定する測定装置であっ
て、 前記板材上の任意の位置で振動を印加して板波を発生さ
せる振動発生手段と、 前記板材の任意の位置に載置され、前記振動発生手段に
よる振動の印加により前記板材を伝播してきた板波を検
出する検出手段と、 前記検出手段により検出された板波に含まれる少なくと
も2つの周波数成分に対応する群速度とその周波数を抽
出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された群速度を示す各信号の、
前記振動発生手段による振動の印加位置から前記検出手
段までの到達時間を計測する計測手段と、 前記計測手段により計測された各到達時間と、前記各到
達時間に対応する前記群速度とその周波数とを基に前記
板材の板厚を演算する演算手段と、 を有することを特徴とする測定装置。
1. A measuring device for measuring a thickness of a plate material, comprising: vibration generating means for applying vibration at an arbitrary position on the plate material to generate a plate wave; and being mounted at an arbitrary position on the plate material. The vibration generating means
Detecting means for detecting a plate wave that has propagated through the plate material by application of vibration, and at least the wave included in the plate wave detected by the detecting means.
Extracting means for extracting a group velocity corresponding to two frequency components and its frequency; and signals of the group velocity extracted by the extracting means ,
Measuring means for measuring the arrival time from the position at which the vibration is applied by the vibration generating means to the detecting means, each arrival time measured by the measuring means, and the group velocity and the frequency corresponding to each arrival time. And a calculating means for calculating the thickness of the plate material based on the measuring device.
【請求項2】 板材の厚みを測定する測定方法であっ
て、 被測定物である板材上の任意の位置で振動を印加して板
波を発生させる工程と、 前記板材上の任意の位置に載置され前記板材を伝播して
きた板波を検出するセンサにより検出された板波に含ま
れる少なくとも2つの周波数成分に対応する群速度とそ
の周波数を抽出する工程と、 これら抽出された各群速度を示す信号の、前記振動の印
加時点からの到達時間を計測する工程と、 これら計測された到達時間と、これら到達時間に対応す
前記群速度とその周波数とを基に演算して板材の板厚
を求める工程と、 を有することを特徴とする測定方法。
2. A method of measuring the thickness of the plate material, a step of generating a plate wave by applying a vibration at an arbitrary position on the plate material to be measured, at any position on the plate Included in the plate wave detected by the sensor that detects the plate wave that has been placed and propagated through the plate material
Group velocity corresponding to at least two frequency components
Extracting the frequencies of the vibrations of the signals indicating the respective group velocities.
Measuring the arrival time from the time of addition, and calculating the thickness of the plate by calculating based on the measured arrival times and the group velocity and the frequency corresponding to the arrival times. A measuring method characterized by the above-mentioned.
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