超音波式厚み検出装置、及び、超音波式エッジ位置検出装置
【課題】 被検出物の厚みを精度良く検出することが可能な超音波式厚み検出装置を提供する。
【解決手段】 複数の受信素子７のうち被検出物１０の端部が位置する受信素子７を第１の受信素子とし、その隣に位置する受信素子７を第２の受信素子とする。第１の厚みの第１のリファレンス用試料、第２の厚みの第２のリファレンス用試料、被検出物１０が、それぞれ第１の受信素子７の受信レベルが規定値となるよう発振部１と受信部２との間に挿入された際の第２の受信素子における受信レベルを、それぞれ第１、第２、第３の受信レベルとする。第１の受信レベルに対する比率を第１の軸、厚みを第２の軸とする座標系に、第１及び第２の受信レベルに対応する点をプロットし、それら２点を結ぶ直線上において第３の受信レベルに対応する点を求め、その厚みを被検出物１０の厚みとして検出する。
【解決手段】 複数の受信素子７のうち被検出物１０の端部が位置する受信素子７を第１の受信素子とし、その隣に位置する受信素子７を第２の受信素子とする。第１の厚みの第１のリファレンス用試料、第２の厚みの第２のリファレンス用試料、被検出物１０が、それぞれ第１の受信素子７の受信レベルが規定値となるよう発振部１と受信部２との間に挿入された際の第２の受信素子における受信レベルを、それぞれ第１、第２、第３の受信レベルとする。第１の受信レベルに対する比率を第１の軸、厚みを第２の軸とする座標系に、第１及び第２の受信レベルに対応する点をプロットし、それら２点を結ぶ直線上において第３の受信レベルに対応する点を求め、その厚みを被検出物１０の厚みとして検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式厚み検出装置、超音波式エッジ位置検出装置、超音波式厚み検出方法、及び、超音波式エッジ位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検出物の厚みを検出する装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１には、超音波を送波する送波器と、該送波器と対向して配置された受波器と、を備え、送波器と受波器との間に被検出物を配置し、送波器から送波した超音波を被検出物を透過させて受波器に受波させ、該受波した超音波の強度に基づいて被検出物の厚みを検出する検出装置が開示されている。すなわち、被検出物を透過する超音波の強度は、被検出物が厚いほど低下するので、受波器により受波する超音波の強度に基づき厚み検出を行うことができる。
【０００４】
また、被検出物のエッジ位置（端部位置）を検出する装置としては、例えば、特許文献２に開示されたものがある。
【０００５】
特許文献２には、超音波を発振する発振部と、この発振部より発振される超音波を受信する受信部と、を相互に対向した配置で備え、発振部と受信部との間に配置された被検出物の端部の位置を、受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置が開示されている。
【０００６】
このような超音波式エッジ位置検出装置は、対となる発振素子と受信素子とを複数アレー状に並べて、所望の検出範囲を得る構造となっている。各受信素子による受信信号が連続的、かつ直線的となるようにするためには、各発振素子並びに各受信素子の配置、特に取付ピッチは重要な要素である。通常は、各受信素子の受信信号が途切れないよう、隣り合う発振素子の発振範囲、並びに隣り合う受信素子の受信範囲が互いにオーバーラップするように配置（例えば、千鳥状に配置）されている。
【０００７】
このような超音波式エッジ位置検出装置において、被検出物の端部を検出する受信素子（その受信範囲に被検出物の端部が位置する受信素子）に注目すると、被検出物の端部の位置と受信素子による受信信号のレベル（受信レベル）との関係は、図１１に示す曲線Ｌ１０（以下、受信レベル曲線）のようになる。
【０００８】
図１１に示すように、受信レベル曲線Ｌ１０は、受信素子の受信範囲における中心から離れるほど、その直線性が損なわれる。特に、受信素子の受信範囲が被検出物によりほぼ遮られるときの直線性、すなわち受信レベル曲線Ｌ１０の右部における直線性が顕著に劣る。
【０００９】
このため、できるだけ広い受信範囲で良好な直線性を得るために、受信レベル曲線Ｌ１０に直線化補正を施すことによって、該受信レベル曲線Ｌ１０を直線Ｌ１１へ補正することが一般的である。
【特許文献１】特公平７−５８１７８号公報
【特許文献２】米国特許第５８３４８７７号公報明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の検出装置は、超音波が被検出物を透過する量（透過量）に基づいて被検出物の厚みを検出する構成であるため、Ｓ／Ｎ比が良好な信号を安定的に得ることが困難である。このため、厚みの検出精度が悪く、僅かな厚みの差を検出することができない。よって、例えば、特許文献１に開示されているように、ウェブの継ぎ目（継ぎ目テープによって接続されているため、継ぎ目以外の部分よりも厚くなっている）を判断する程度にしか役立たない。更に、超音波が被検出物を透過するためには、超音波の音圧が高いことが要求されるため、高出力の超音波信号を発振するための駆動回路が必要である。
【００１１】
また、特許文献２のようなエッジ位置検出装置では、被検出物の端部の位置と受信素子による受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線の形状は、被検出物の厚みに応じて変化する。
【００１２】
図１２は、被検出物の厚みを３段階に変化させたときの、被検出物の挿入量と受信素子による受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線をそれぞれ示す図である。
【００１３】
図１２において、受信レベル曲線Ｌ１０−１は被検出物の厚みが比較的厚い場合、受信レベル曲線Ｌ１０−３は被検出物の厚みが比較的薄い場合、受信レベル曲線Ｌ１０−２は被検出物の厚みがそれらの中間の場合の、各々の受信レベル曲線を示す。
【００１４】
図１２に示すように、被検出物の挿入量が多く、受信素子の受信範囲が被検出物によりほぼ遮られるとき（各受信レベル曲線Ｌ１０−１、Ｌ１０−２、Ｌ１０−３の右部）の直線性は、被検出物が薄くなるほど悪化する（受信レベル曲線Ｌ１０−３が最も直線性が悪い）。すなわち、被検出物の厚みが薄くほど、受信レベルがゼロになる端部位置が、受信素子の受信範囲における中心から遠くなる。
【００１５】
このため、被検出物の厚み毎に、それぞれ適した直線化補正を行う必要がある。つまり、被検出物の厚みが変われば、その都度、直線化補正を行う必要がある。
【００１６】
なお、被検出物の厚みが変わったにもかかわらず直線化補正を新たに行わなければ、各受信素子の受信信号の連続性が悪化する結果、エッジ位置検出装置の検出精度が悪化する。
【００１７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、被検出物の厚みを精度良く検出することが可能な超音波式厚み検出装置を提供することを第１の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、本発明の超音波式厚み検出装置の技術的特徴を利用することにより、被検出物の厚みに応じた、端部位置の検出値の補正を自動的に行うことが可能な超音波式エッジ位置検出装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明の超音波式厚み検出装置は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、を備え、前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出装置であって、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することを特徴としている。
【００２０】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１の受信レベルに対する比率を第１の軸とし、厚みを第２の軸とする座標系に、前記第１の厚み及び前記第１の受信レベルに対応する第１の点と、前記第２の厚み及び前記第２の受信レベルに対応する第２の点と、をそれぞれプロットし、該プロットした２点を結ぶ直線上において前記第３の受信レベルに対応する点を求め、該求めた点に対応する前記第２の軸上における厚みを、前記被検出物の厚みとして検出することが好ましい。
【００２１】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記複数の受信素子は、各受信素子の受信範囲が前記所定の方向において切れ目無いように配置されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１の受信素子は、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が、前記複数の受信素子のうち最も所定値に近い受信素子であることが好ましい。
【００２３】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１及び第２の受信素子は、受信範囲が互いに隣り合うことが好ましい。
【００２４】
また、本発明の超音波式エッジ位置検出装置は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、を備え、前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置において、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出し、前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正することを特徴としている。
【００２５】
本発明の超音波式厚み検出方法は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出方法であって、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子の受信レベルを、第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第２の受信レベルとすると、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第３の受信レベルとして検出する過程と、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、を備えることを特徴としている。
【００２６】
本発明の超音波式エッジ位置検出方法は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出方法において、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとすると、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとして検出する過程と、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正する過程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することにより、該厚みを精度良く検出することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することにより、該厚みを精度良く検出することができる。そして、前記受信部における受信レベルに応じて前記被検出物の前記端部の位置を検出するに際しては、精度良く検出した被検出物の厚みに応じて、前記端部の位置の検出値を自動的且つ適切に補正することができる。しかも、被検出物の端部位置の検出用の発振部及び受信部を、被検出物の厚みの検出用に兼用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
【００３０】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置１００の構成を示す正面図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置１００は、超音波を発振する発振部１と、発振部１から発振される超音波を受信する受信部２と、検出処理部３と、駆動処理部８と、を備えている。
【００３２】
発振部１と受信部２とは相互に平行となるよう対向して配置されている。
【００３３】
発振部１と受信部２との間の空間は、シート状の被検出物１０が挿入される挿入領域１１を構成している。
【００３４】
図１に示すように、超音波式エッジ位置検出装置１００は、例えば、上側に位置する上側部分１００Ａと、下側に位置する下側部分１００Ｂと、これら両部分１００Ａ、１００Ｂを相互に接続する中間部分１００Ｃと、からなり、断面コ字形状の全体形状を有している。例えば、発振部１は上側部分１００Ａに、受信部２は下側部分１００Ｂに、それぞれ配置されているが、発振部１と受信部２とは、相互に対向していれば、その他の位置関係であっても良い。
【００３５】
図２（ａ）は発振部１の上面図、図２（ｂ）は受信部２の上面図である。
【００３６】
発振部１は、図１及び図２（ａ）に示すように、板状の音響整合層４と、この音響整合層４に取り付けられた複数の発振素子６と、を備えて構成されている。各発振素子６は、略同一面内に配置されている。
【００３７】
同様に、受信部２も、図１及び図２（ｂ）に示すように、板状の音響整合層４と、この音響整合層４に取り付けられた複数の受信素子７と、を備えて構成されている。各受信素子７は、略同一面内に配置されている。
【００３８】
各発振素子６が配置された面と、各受信素子７が配置された面とは、互いに略平行とされている。なお、図１に示す被検出物挿入方向Ｓもこれらの面に対して平行であり、各発振素子６並びに各受信素子７は、それぞれ被検出物挿入方向Ｓに沿って配置されている。
【００３９】
各発振素子６並びに各受信素子７としては、例えば、セラミック圧電素子を備えて構成されるものが一般的である。
【００４０】
駆動処理部８は、発振部１が備える各発振素子６を駆動させ、各発振素子６から超音波を発振させる処理を行う。なお、駆動処理部８から各発振素子６へは、各発振素子６毎に個別の配線（図示略）が接続されており、駆動処理部８は、各発振素子６を個別に駆動させる。
【００４１】
受信部２が備える各受信素子７は、発振部１より超音波を受信すると、その受信レベルに応じた受信信号を検出処理部３に出力する。なお、各受信素子７から検出処理部３へは、各受信素子７毎に個別の配線（図示略）が接続されており、各受信素子７は、検出処理部３に対し、個別に受信信号を出力する。
【００４２】
検出処理部３は、受信素子７より入力される受信信号に応じて、図１に示す被検出物挿入方向Ｓにおける被検出物１０の端部（エッジ）の位置を検出する処理と、被検出物１０の厚みＴを検出する処理と、を行う。
【００４３】
なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、例えば、発振素子６がＨ１〜Ｈ１２までの１２個であり、図２（ｂ）に示すように、例えば、受信素子７もＪ１〜Ｊ１２までの１２個である例を説明するが、各素子６，７の個数は複数であれば任意である。
【００４４】
各受信素子７は、例えば、対応する１個ずつの発振素子６と対向して配置されている。すなわち、Ｊ１の受信素子７はＨ１の発振素子６と、Ｊ２の受信素子７はＨ２の発振素子６と、Ｊ３の受信素子７はＨ３の発振素子６と、Ｊ４の受信素子７はＨ４の発振素子６と、Ｊ５の受信素子７はＨ５の発振素子６と、Ｊ６の受信素子７はＨ６の発振素子６と、Ｊ７の受信素子７はＨ７の発振素子６と、Ｊ８の受信素子７はＨ８の発振素子６と、Ｊ９の受信素子７はＨ９の発振素子６と、Ｊ１０の受信素子７はＨ１０の発振素子６と、Ｊ１１の受信素子７はＨ１１の発振素子６と、Ｊ１２の受信素子７はＨ１２の発振素子６と、それぞれ対向している。
【００４５】
各発振素子６は、受信部２、特に、対向する受信素子７に向けて超音波を発振する。
【００４６】
各受信素子７は、発振部１、特に、対向する発振素子６から発振される超音波を受信する。
【００４７】
ここで、図１に示すように、各発振素子６において、受信部２と対向する面のうち、超音波を発振する部位を発振面６ａと称する。また、この発振面６ａが受信部２側を臨む範囲、すなわち、当該発振面６ａと受信部２とを結ぶ任意の垂線が存在する全ての範囲を網羅した範囲を発振範囲６ｂと称する。
【００４８】
同様に、各受信素子７において、発振部１と対向する面のうち、超音波を受信する部位を受信面７ａと称する。また、この受信面７ａが発振部１側を臨む範囲、すなわち、当該受信面７ａと発振部１とを結ぶ任意の垂線が存在する全ての範囲を網羅した範囲を受信範囲７ａと称する。
【００４９】
複数の発振素子６は、各発振素子６による発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓにおいて互いに異なり、且つ、各発振素子６による発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓにおいて切れ目無いように配置されている。具体的には、複数の発振素子６は、例えば、図２（ａ）及び図１に示すように、被検出物挿入方向Ｓに沿って、Ｈ１〜Ｈ１２の順に２列の千鳥状に配置され、且つ、正面から見て隣り合う発振素子６による発振範囲６ｂの端部が互いにオーバーラップするように配置されている。
【００５０】
同様に、複数の受信素子７は、各受信素子７による受信範囲７ａが被検出物挿入方向Ｓにおいて互いに異なり、且つ、各受信素子７による受信範囲が被検出物挿入方向Ｓにおいて切れ目無いように配置されている。具体的には、複数の受信素子７も、例えば、図２（ｂ）及び図１に示すように、被検出物挿入方向Ｓに沿って、Ｊ１〜Ｊ１２の順に千鳥状に配置され、且つ、正面から見て隣り合う受信素子７による受信範囲７ｂの端部が互いにオーバーラップするように配置されている。
【００５１】
発振素子６及び受信素子７をこのように並べる理由は、各受信素子７の受信範囲７ｂを途切れることなく繋げるためである（電気的には、各受信素子７による受信信号を互いにオーバーラップさせ、受信部２の全体視野における受信信号として演算するため）。更に、このように受信範囲７ｂを切れ目無く繋げることにより、図１に示す検出範囲Ｗの全域において、被検出物１０の端部の位置を検出できるようにする。検出範囲Ｗは、全ての受信素子７の受信範囲７ｂを繋げた範囲である。
【００５２】
なお、図２に示すように、発振素子６は、列毎に別個の音響整合層４上に配置され、同様に、受信素子７も、列毎に別個の音響整合層４上に配置されている。
【００５３】
ここで、各受信素子７は、自身と対向する発振素子６から発振される超音波を受信する。各受信素子７が受ける音圧は、自身と対向する発振素子６から発振される超音波が被検出物１０によって遮蔽される割合に応じて変化する
すなわち、Ｊ１の受信素子７における受信レベル（受信する音圧の大きさに比例する受信強度）は、Ｊ１の受信素子７から見てＨ１の発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合（面積の割合）が小さいほど高く、該遮蔽される割合が大きいほど低くなる。すなわち、この受信レベルは、その割合（０％〜１００％）に逆比例する。
【００５４】
同様に、他の各受信素子７における受信レベルも、自身から見て対向する発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合に逆比例する。
【００５５】
以下では、各受信素子７の受信レベルは、自身から見て対向する発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合（０％〜１００％）で示す。
【００５６】
すなわち、各受信素子７から見て自身と対向する発振素子６が被検出物１０により、完全に遮蔽されるときは受信レベルが０（％）であり、全く遮蔽されないときは受信レベルが１００（％）であり、その他のときには０％と１００％との中間である。
【００５７】
例えば、図３は、Ｊ７の受信素子７の受信レベルが約５０％の状態を例示した平面図である。
【００５８】
図４は検出処理部３の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図４に示すように、検出処理部３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、このＣＰＵ３１の動作用プログラムなどを記憶保持したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＣＰＵ３１の作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、を備えて構成されている。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って動作することにより、被検出物１０の端部の位置を検出する処理と、被検出物１０の厚みＴを検出する処理と、を行う。
【００６１】
ＲＯＭ３２には、被検出物１０の端部の位置と受信素子７における受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線の直線化補正用に、例えば、複数のルックアップテーブル３２１が記憶されている。各ルックアップテーブル３２１は、それぞれ被検出物１０の異なる厚みに対応付けられている。
【００６２】
次に、動作を説明する。
【００６３】
先ず、被検出物１０の端部位置の検出動作を説明する。
【００６４】
図５は被検出物１０の端部位置の検出動作を説明するための図である。
【００６５】
図５においては、Ｊ２〜Ｊ１２の１１個の受信素子７のうち、その受信範囲７ｂに被検出物１０の端部が位置する何れか１つの受信素子を受信素子ｎとして示している。また、この受信素子ｎとは受信範囲７ｂが被検出物挿入方向Ｓの反対側に隣接する受信素子（Ｊ１〜Ｊ１１の何れか１つ）を受信素子ｎ−１として示している。すなわち、例えば、受信素子ｎがＪ２であれば、受信素子ｎ−１はＪ１である。また、Ｈ２〜Ｈ１２の１１個の発振素子６のうち、受信素子ｎと対向する発振素子６を発振素子ｎとして示し、この発振素子ｎとは発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓの反対側に隣接する発振素子（Ｈ１〜Ｈ１１の何れか１つ）を発振素子ｎ−１として示している。
【００６６】
検出処理部３は、複数の受信素子７からそれぞれ入力される受信信号のうち、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」からの受信信号を用いて、被検出物１０の端部の位置を検出する。
【００６７】
検出処理部３は、原則的には、受信レベルが最も所定値（例えば５０％）に近い受信素子７を、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」であると判断する。
【００６８】
ただし、図５に示す受信素子ｎと受信素子ｎ−１との中心位置Ｃの付近に被検出物１０の端部が位置するときには、該端部位置の微少な変動に連動して、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」が受信素子ｎと受信素子ｎ−１とで頻繁に切り替わってしまい、検出処理部３の処理負担増大などの弊害がある。
【００６９】
そこで、検出処理部３が「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を一の受信素子７から他の受信素子７に切り替える処理は、例えば、以下のようにして行う。
【００７０】
先ず、当初、被検出物１０の端部の位置が、図５に示す受信素子ｎ−１の受信範囲の中心に位置していたとする。このときの「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」は、勿論、受信素子ｎ−１である。
【００７１】
その後、被検出物１０被検出物１０が被検出物挿入方向Ｓに移動したとする。
【００７２】
このとき、被検出物１０の端部位置が、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との中心位置Ｃを超えると直ちに「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を受信素子ｎ−１から受信素子ｎに切り替えるのではなく、中心位置Ｃよりも所定距離Ｄだけ被検出物挿入方向Ｓ側の位置Ｅを超えたときに、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を受信素子ｎ−１から受信素子ｎに切り替える。
【００７３】
このように、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」の切り替えに、所定距離Ｄに相当する遅れ、すなわちヒステリシスを設定していることによって、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」が頻繁に切り替わることを防止している。
【００７４】
「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」からの受信信号を用いた、被検出物１０の端部位置の検出動作自体は、従来周知であるため、詳細な説明は省略するが、具体的には、例えば、以下に説明するようにして行う。
【００７５】
図７は被検出物１０の端部位置の検出動作を説明するための図であり、発振素子６から発振される超音波信号と受信素子７により受信される超音波信号（受信信号）の経時変化を示す。
【００７６】
超音波の周波数としては、一般的に４０ＫＨｚ〜４００ＫＨｚが使用される。
【００７７】
波形は一般的に矩形波が用いられるが、極性の切り替わり時に高エネルギーの高調波が発生しやすく、また超音波エネルギーとなる効率も悪い。
【００７８】
このため、本実施形態では、例えば、三角波を使用する。正弦波（ｓｉｎ波）が理想であるが、ハードウェアやソフトウェアで達成させる場合、シンプルなものになりにくい。三角波は単純なハードウェアで実現でき、発生する超音波も正弦波の場合に近く損失も少ない。
【００７９】
超音波の発生形態は、バーストモードを用いる。
【００８０】
受信信号は、検波、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理され、図７に示すように、その信号の立ち上がりの傾きを測定し評価することにより、エッジ位置を検出する。このように信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する方法については、本出願人による特開２００３−９７９３３号公報に詳しい。
【００８１】
なお、遮蔽される割合が１００％の場合、信号の立ち上がりの傾きはゼロとなる。
【００８２】
次に、被検出物１０の厚みの検出動作を説明する。
【００８３】
上述のように、被検出物１０の端部位置と受信素子７における受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線は、被検出物１０の厚みＴに応じて異なる（図１２参照）。
【００８４】
本実施形態では、この受信レベル曲線と被検出物１０の厚みＴとの関係を利用して、被検出物１０の厚みＴを定量的に検出する処理と、この検出した厚みＴに応じて受信レベル曲線の直線化補正を行う処理とを、超音波式エッジ位置検出装置１００が自動的に行う。
【００８５】
被検出物１０の厚みを検出するには、先ず、厚みの検出に用いる厚み検出用関数を求める。
【００８６】
図５は、厚み検出用関数を求めるためと、厚みを検出するために、それぞれ行う測定動作を説明するための模式図でもある。また、図６は厚み検出用関数Ｌ３を示す図である。
【００８７】
図５の下部に示す座標系は、縦軸が受信レベル、横軸が被検出物１０の端部の位置（被検出物挿入方向Ｓ側が正）である。
【００８８】
また、図６に示す座標系は、縦軸が被検出物１０の厚みである。また、図６の座標系の横軸は、後述する第１のリファレンスに対する、後述する測定値Ｘｎ−１の比率である。
【００８９】
なお、受信素子７の受信信号は、交流の信号となるが、この交流信号を検波及びＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理した値が図５の縦軸の値である。
【００９０】
厚み検出用関数を求めるための測定には、被検出物１０の代わりに、２種類のリファレンス用試料を用いる。
【００９１】
このうち一方のリファレンス用試料（以下、第１のリファレンス用試料）としては、なるべく薄く、超音波を透過しやすいものが好ましい。
【００９２】
他方のリファレンス用試料（以下、第２のリファレンス用試料）としては、超音波をほとんど透過しない（僅かに透過する）程度の厚さのものを用いる。
【００９３】
なお、第１及び第２のリファレンス用試料としては、それぞれ被検出物１０と同じ材質のものを選択する。
【００９４】
被検出物１０、第１及び第２のリファレンス用試料としては、例えば、樹脂製の薄膜が好適である。
【００９５】
第１のリファレンス用試料としては、例えば、厚さ１０μｍ程度のラッピングフィルムなどが好ましい。
【００９６】
また、第２のリファレンス用試料の厚さとしては、例えば、１００μｍ程度が好ましい。
【００９７】
簡単のため、例えば、第１のリファレンス用試料の厚さは丁度１０μｍ、第２のリファレンス用試料の厚さは丁度１００μｍであるものとする。
【００９８】
図５に示す曲線Ｌ１は、受信素子ｎ（第１の受信素子）における受信レベルと、リファレンス用試料或いは被検出物１０の端部の位置と、の関係を示す。同様に、図５に示す曲線Ｌ２は、受信素子ｎ−１（第２の受信素子）における受信レベルと、リファレンス用試料或いは被検出物１０の端部の位置と、の関係を示す。
【００９９】
検出処理部３は、図５に示すように、受信素子ｎの受信レベルが所定の規定値Ｋｎ（％）となるように、リファレンス用試料或いは被検出物１０が挿入領域１１へ挿入されたときの、受信素子ｎ−１の測定値Ｘｎ−１（％）を測定する。
【０１００】
ここで、被検出物挿入方向Ｓにおけるリファレンス用試料並びに被検出物１０の幅は、少なくとも、受信素子ｎと受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂを完全に遮る幅があればよい。すなわち、１つ受信範囲７ｂの２倍の幅から、隣り合う受信範囲７ｂがオーバーラップする範囲の幅を差し引いた幅があれば良い。
【０１０１】
このため、図５に示すように被検出物１０の端部が受信素子ｎの受信範囲７ｂに位置するときには、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂが被検出物１０により遮られる被検出物挿入方向Ｓにおける範囲は、受信素子ｎの受信範囲７ｂが被検出物１０により遮られる被検出物挿入方向Ｓにおける範囲よりも必ず広くなる。例えば、図５の例では、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂは、被検出物１０により完全に遮られている。よって、Ｘｎ−１（％）は規定値Ｋｎ（％）よりも小さくなる。
【０１０２】
なお、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂが被検出物１０により完全に遮られていても、その測定値Ｘｎ−１を検出できることの１つの要因としては、被検出物１０の端部において超音波の回り込みが生じることが挙げられる。
【０１０３】
次に、測定した測定値Ｘｎ−１を図６に示す座標系にプロットする。
【０１０４】
先ず、第１のリファレンス用試料を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（以下、第１のリファレンス）に対応する点をプロットする。
【０１０５】
ここで、第１のリファレンスは、簡単のため、１００％として、図６の座標系にプロットする。
【０１０６】
すなわち、図６に示すポイントＰ１（第１リファレンスに対する比率：１００％、厚さ：１０μｍに対応する点）が、第１のリファレンス用試料（厚さ１０μｍ）を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（第１のリファレンス）に対応する点である。
【０１０７】
次に、第２のリファレンス用試料を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（以下、第２のリファレンス）に対応する点を図６の座標系にプロットする。
【０１０８】
例えば、第１のリファレンスに対する第２のリファレンスの比率が６０％であったとする。この場合、図６に示すポイントＰ２（第１リファレンスに対する比率：６０％、厚さ：１００μｍに対応する点）が、第２のリファレンス用試料（厚さ１００μｍ）を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（第２のリファレンス）に対応する点である。
【０１０９】
次に、図６に示す座標系に、ポイントＰ１とＰ２とを結ぶ直線を描くことにより、厚み検出用関数Ｌ３を得ることができる。
【０１１０】
このように求めた厚み検出用関数Ｌ３を用いることにより、本実施形態の例では、厚さ１０μｍから１００μｍの範囲であるならば、被検出物１０の厚みを、以下に説明するように推定によって正確に検出することができる。
【０１１１】
先ず、図５に示すように、受信素子ｎの受信レベルが所定の規定値Ｋｎ（％）となるように、未知の厚みを有する被検出物１０が挿入領域１１へ挿入されたときの、受信素子ｎ−１の測定値Ｘｎ−１（％）を測定する。
【０１１２】
次に、このように被検出物１０に対して測定した測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスに対する比率を演算する。
【０１１３】
次に、このように演算した比率に対応する点（図６のポイントＰ３）を、厚み検出用関数Ｌ３上において求める。
【０１１４】
図６には、被検出物１０に対して測定した測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスに対する比率が、例えば、８０％であるときの例を示している。
【０１１５】
そして、このように求めたポイントＰ３に対応する厚み（すなわち、該ポイント３に対応する縦軸値）を求めることにより、厚みが未知の被検出物１０の厚みを推定することができる。
【０１１６】
すなわち、図５に示すように、厚みが未知の被検出物１０の測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスの測定値Ｘｎ−１に対する比率が８０％であれば、被検出物１０の厚みＴは５５μｍと推定することができる。
【０１１７】
なお、第１のリファレンスの測定は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておく。同様に、第２のリファレンスの測定も、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておく。そして、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に、対応する第１及び第２のリファレンスを用いて、厚み検出用関数Ｌ３を求める。
【０１１８】
すなわち、図６の厚み検出用関数Ｌ３は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に存在する。
【０１１９】
そして、ある受信素子ｎの受信範囲７ｂに被検出物１０の端部が位置するときには、当該受信素子ｎと受信素子ｎ−１との組み合わせに対して求めた厚み検出用関数Ｌ３を用いて、被検出物１０の厚みを推定（検出）する。
【０１２０】
ここで、測定値Ｘｎ−１には、各受信素子ｎ−１毎に、その特性（感度）や配列誤差に起因してバラツキが生じるが、上記のように第１及び第２のリファレンスを測定し、厚み検出用関数Ｌ３を求めることを、予め、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておき、被検出物１０を検出する受信素子ｎと受信素子ｎ−１との組み合わせに対応する厚み検出用関数Ｌ３を選択的に用いて厚み検出を行うことにより、各受信素子ｎ−１毎の特性や配置のバラツキの影響を小さくすることができる。
【０１２１】
次に、検出した厚みＴに応じて受信レベル曲線の直線化補正を行う。
【０１２２】
直線化補正を行う受信レベル曲線は、（受信素子ｎ−１が検出する受信レベル曲線ではなく）受信素子ｎが検出する受信レベル曲線である。
【０１２３】
被検出物１０の厚みに応じた直線化補正自体は、従来周知であるため、詳細な説明は省略するが、本実施形態では、具体的には、例えば、ＲＯＭ３２に記憶されたルックアップテーブル３２１を用いて直線化補正を行う。
【０１２４】
上述のように、ＲＯＭ３２には、複数のルックアップテーブル３２１が記憶され、各ルックアップテーブル３２１は、被検出物１０の異なる厚みに対応付けられている。
【０１２５】
各ルックアップテーブル３２１には、受信素子７による各受信レベルと、その受信レベルに対応する直線化補正された値と、の関係が記憶されている。
【０１２６】
ＣＰＵ３１は、上述のように検出した被検出物１０の厚みＴに対応するルックアップテーブル３２１を選択する（具体的には、検出した被検出物１０の厚みＴと最も近い厚みに対応するルックアップテーブル３２１を選択する）。そして、選択したルックアップテーブル３２１を参照することにより、受信素子７から入力された受信レベルに対応する直線化補正された値を抽出する。
【０１２７】
これにより、受信素子７から入力された受信レベルに対応した、被検出物１０の端部の正しい位置を得ることができる。
【０１２８】
各ルックアップテーブル３２１には、受信素子７による各受信レベルと、その受信レベルに対応する直線化補正された値と、の関係が、所定の分解能（例えば、２の１６乗＝６５５３６）で記憶されている。よって、受信範囲７ｂを所定の分解能で等分した検出精度で、被検出物１０の端部の位置を検出することができる。
【０１２９】
なお、上記のように、各受信素子ｎ、ｎ−１毎に、特性や配置のバラツキがあるため、ルックアップテーブル３２１の選択は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に別個に行う。
【０１３０】
以上のような第１の実施形態によれば、全ての受信素子７の受信範囲７ｂ（図１の検出範囲Ｗ）において、第１のリファレンス用試料の厚みと、第１のリファレンス用試料について測定した測定値Ｘｎ−１と、第２のリファレンス用試料の厚みと、第２のリファレンス用試料について測定した測定値Ｘｎ−１と、被検出物１０について測定したＸｎ−１と、に基づいて、被検出物１０の厚みを精度良く検出することができる。そして、被検出物１０の端部の位置を検出するに際しては、精度良く検出した被検出物１０の厚みに応じて、受信レベル曲線を自動的且つ適切に直線化補正することができる。しかも、被検出物１０の端部位置の検出用の発振素子６及び受信素子７を、被検出物１０の厚みの検出用に兼用させることができる。
【０１３１】
〔第２の実施形態〕
図８は第２の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置２００の構成を示す正面図である。図８においては、図１におけるのと同様の構成要素には同一の符号を付している。
【０１３２】
本実施形態の場合、発振部１及び受信部２は、それぞれ音響整合層４を備えていない代わりに、板状の取付ベース部材２０を備えている。
【０１３３】
各発振素子６は発振側の取付ベース部材２０上に配置され、各受信素子７は受信側の取付ベース部材２０上に配置されている。
【０１３４】
本実施形態の場合、発振部１及び受信部２における素子６，７の配置が、上記の第１の実施形態と相違する。
【０１３５】
すなわち、図８に示すように、発振素子６は、隣り合う発振素子６と接するように被検出物挿入方向Ｓにおいて直列に配置されている。受信素子７も、隣り合う受信素子７と接するように被検出物挿入方向Ｓにおいて直列に配置されている。
【０１３６】
発振素子６並びに受信素子７の個数は、それぞれ複数であれば任意であるが、図８では、発振素子６がＨ１〜Ｈ１０の１０個、受信素子７がＪ１〜Ｊ９の９個である例を示している。
【０１３７】
受信素子７と発振素子６とは、被検出物挿入方向Ｓにおける寸法が互いに等しく設定されている。そして、各受信素子７は各発振素子６に対して半ピッチだけ挿入方向Ｓにおいてずらして配置されている。従って、個々の受信素子７は、隣り合う２つの発振素子６の各々の半分ずつの部分と対向している。
【０１３８】
図９は本実施形態の場合における素子６，７の構造を示す斜視図である。
【０１３９】
図８に示すように、素子６，７は、直方体状の外形を有し、そのほぼ上半分を構成する第１部分３０Ａと、そのほぼ下半分を構成する第２部分３０Ｂと、これら第１及び第２部分３０Ａ、３０Ｂの間に組み込まれた、ピエゾフィルムとしてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム３１と、第１部分３０Ａの表側に配置された第１及び第２端子３２，３３と、を備えている。
【０１４０】
第１部分３０Ａと第２部分３０Ｂとにより、エンクロージャと呼ばれる共鳴箱が構成されている。
【０１４１】
ＰＶＤＦフィルム３１は、第１部分３０Ａの下面に形成された波形の部分と、第２部分３０Ｂの上面に形成された波形の部分とに挟持されることにより、波形の形状に成形されている。
【０１４２】
第１部分３０Ａと第２部分３０Ｂとは、止着部材３４により相互に連結されている。
【０１４３】
また、ＰＶＤＦフィルム３１は、その表・裏に電極処理がなされており、表側の電極は端子３０Ａに、裏側の電極は端子３０Ｂに、それぞれ導通されている。
【０１４４】
このような構造の発振素子６及び受信素子７は、図９に示すように、その長手方向に直交する方向が被検出物挿入方向Ｓと一致するように配置される。
【０１４５】
上記の第１の実施形態で用いたような、セラミック圧電素子からなる発振・受信素子６，７の場合、第１の実施形態で説明したように、隣同士がオーバーラップした配置とする必要があるが、第２の実施形態の構造の発振素子６及び受信素子７の場合、図８に示すように隣同士密着して配置することにより、発振素子６の発振範囲６ｂ並びに受信素子７の受信範囲７ｂに切れ目が生じることはない。
【０１４６】
ＰＶＤＦの特徴は、音響インピーダンス及び密度が小さいことにより、素子から直接空気媒体を容易に効率よく振動させることができることである。
【０１４７】
通常、超音波素子としてセラミック圧電素子が知られているが、空気媒体を振動させるには、音響インピーダンスのマッチングを取るため、音響整合層などが必要とされる。
【０１４８】
対して、ＰＶＤＦフィルム３１を用いる場合、上記の理由から、音響整合層が不要となる。
【０１４９】
ＰＶＤＦのもう一つの大きな特徴は、超音波周波数を自由に決定することができることである。セラミック圧電素子の場合は、共振周波数のみしか扱えないが、ＰＶＤＦフィルム３１の波形の曲率半径を所定の値にすれば、希望する超音波周波数を扱うことができる。
【０１５０】
その他として、素子の大きさを自由に設定できるため、１素子当たりの視野範囲をセラミック圧電素子に比べ、かなり広いものにさせることができ、その結果、特に超音波式エッジ位置検出装置２００に広い検出範囲が求められる場合は、コスト的に大きなメリットとなる。
【０１５１】
更に、発振、受信間において、ＰＶＤＦフィルム３１を直線形状としていないため、不要な反射が全くなく、受信された信号（受信信号）の処理が容易である。このため、発信側と受信側との間を往復する反射信号の減衰を待たなくて良いというメリットもある。
【０１５２】
なお、発振素子６と受信素子７との位置を列方向において半ピッチずらした配置とすることにより、１個の受信素子７に対して２個の発振素子６が対向するが、このような配置とする目的は、１個の受信素子７当たりの検出視野を広くするためである。
【０１５３】
次に、駆動処理部８について説明する。
【０１５４】
発振素子６が備えるＰＶＤＦフィルム３１から所定の周波数の超音波を発生させるためには、ＰＶＤＦフィルム３１の表裏の電極間を２００Ｖｐ−ｐ（ｐ−ｐはｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋの意味）前後の振幅のＡＣ信号で駆動する必要がある。
【０１５５】
超音波は、空気を媒体としているので、４０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度の周波数の正弦波が適切である。また、２００Ｖｐ−ｐと比較的高圧であることから、ドライブ回路として、Ｅ級アンプが適切である。
【０１５６】
ここで、Ｅ級アンプとは、ＬＣ共振回路を用いた高効率ゼロボルトスイッチング回路のことであり、非常にシンプルな回路で、高電圧の正弦波を発生できるものである。
【０１５７】
本実施形態の場合も、各受信素子７における受信レベルは、各受信素子７から見て、発振部１において自身と対向する部位が被検出物１０により遮蔽される割合に応じて変化する。
【０１５８】
次に、動作を説明する。
【０１５９】
先ず、本実施形態の場合における被検出物１０の端部位置の検出動作について、上記の第１の実施形態と相違する点だけを説明する。
【０１６０】
図１０は端部位置の検出動作を説明するための図であり、発振素子６から発振される超音波信号と受信素子７により受信される超音波信号の経時変化を示す。
【０１６１】
超音波の発生形態は、バーストモードを用いる。
【０１６２】
受信信号は、検波、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理され、図１０に示すように、その信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する。このように信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する方法については、本出願人による特開２００３−９７９３３号公報に詳しい。
【０１６３】
また、被検出物１０の厚みの検出動作、並びに、検出した厚みに応じた受信レベル曲線の直線化補正は、上記の第１の実施形態と同様である。
【０１６４】
第２の実施形態によれば、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６５】
なお、上記の各実施形態では、厚み検出を行う被検出物１０の材質として、樹脂を例示したが、その他の材質のものについても、同様に、厚み検出を行うことができる。
【０１６６】
また、上記の各実施形態では、超音波式エッジ位置検出装置１００、２００を説明したが、これら超音波式エッジ位置検出装置１００、２００は、端部位置の検出機能と、検出した厚みに応じて直線化補正を行う機能と、を省略することにより、超音波式厚み検出装置とすることができる。
【０１６７】
また、上記の各実施形態では、第２の受信素子としては、その受信範囲が第１の受信素子（受信素子ｎ）の受信範囲に隣接する受信素子を選択する例を説明したが、第２の受信素子は、発振部１の対向する部位が被検出物１０により遮蔽される割合が第１の受信素子よりも大きく、測定値Ｘｎ−１を検出可能な受信素子であれば、その他の受信素子を選択しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】第１の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置の構成を示す正面図である。
【図２】超音波式エッジ位置検出装置の発振部及び受信部を示す平面図である。
【図３】超音波式エッジ位置検出装置の受信部を示す平面図である。
【図４】検出処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】端部位置及び厚みの検出動作を説明するための模式図である。
【図６】厚み検出用関数を示す図である。
【図７】端部位置の検出動作を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置の構成を示す正面図である。
【図９】第２の実施形態の場合の発振素子及び受信素子の構造を示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の場合の端部位置の検出動作を説明するための図である。
【図１１】被検出物の挿入量と測定値との対応を示す図である。
【図１２】被検出物の厚みに応じて、被検出物の挿入量と検出値との対応が変化することを示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１ 発振部
２ 受信部
６ 発振素子
７ 受信素子
１０ 被検出物
１００ 超音波式エッジ位置検出装置（超音波式厚み検出装置を含む）
２００ 超音波式エッジ位置検出装置（超音波式厚み検出装置を含む）
Ｓ 被検出物挿入方向（所定の方向）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式厚み検出装置、超音波式エッジ位置検出装置、超音波式厚み検出方法、及び、超音波式エッジ位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検出物の厚みを検出する装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１には、超音波を送波する送波器と、該送波器と対向して配置された受波器と、を備え、送波器と受波器との間に被検出物を配置し、送波器から送波した超音波を被検出物を透過させて受波器に受波させ、該受波した超音波の強度に基づいて被検出物の厚みを検出する検出装置が開示されている。すなわち、被検出物を透過する超音波の強度は、被検出物が厚いほど低下するので、受波器により受波する超音波の強度に基づき厚み検出を行うことができる。
【０００４】
また、被検出物のエッジ位置（端部位置）を検出する装置としては、例えば、特許文献２に開示されたものがある。
【０００５】
特許文献２には、超音波を発振する発振部と、この発振部より発振される超音波を受信する受信部と、を相互に対向した配置で備え、発振部と受信部との間に配置された被検出物の端部の位置を、受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置が開示されている。
【０００６】
このような超音波式エッジ位置検出装置は、対となる発振素子と受信素子とを複数アレー状に並べて、所望の検出範囲を得る構造となっている。各受信素子による受信信号が連続的、かつ直線的となるようにするためには、各発振素子並びに各受信素子の配置、特に取付ピッチは重要な要素である。通常は、各受信素子の受信信号が途切れないよう、隣り合う発振素子の発振範囲、並びに隣り合う受信素子の受信範囲が互いにオーバーラップするように配置（例えば、千鳥状に配置）されている。
【０００７】
このような超音波式エッジ位置検出装置において、被検出物の端部を検出する受信素子（その受信範囲に被検出物の端部が位置する受信素子）に注目すると、被検出物の端部の位置と受信素子による受信信号のレベル（受信レベル）との関係は、図１１に示す曲線Ｌ１０（以下、受信レベル曲線）のようになる。
【０００８】
図１１に示すように、受信レベル曲線Ｌ１０は、受信素子の受信範囲における中心から離れるほど、その直線性が損なわれる。特に、受信素子の受信範囲が被検出物によりほぼ遮られるときの直線性、すなわち受信レベル曲線Ｌ１０の右部における直線性が顕著に劣る。
【０００９】
このため、できるだけ広い受信範囲で良好な直線性を得るために、受信レベル曲線Ｌ１０に直線化補正を施すことによって、該受信レベル曲線Ｌ１０を直線Ｌ１１へ補正することが一般的である。
【特許文献１】特公平７−５８１７８号公報
【特許文献２】米国特許第５８３４８７７号公報明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の検出装置は、超音波が被検出物を透過する量（透過量）に基づいて被検出物の厚みを検出する構成であるため、Ｓ／Ｎ比が良好な信号を安定的に得ることが困難である。このため、厚みの検出精度が悪く、僅かな厚みの差を検出することができない。よって、例えば、特許文献１に開示されているように、ウェブの継ぎ目（継ぎ目テープによって接続されているため、継ぎ目以外の部分よりも厚くなっている）を判断する程度にしか役立たない。更に、超音波が被検出物を透過するためには、超音波の音圧が高いことが要求されるため、高出力の超音波信号を発振するための駆動回路が必要である。
【００１１】
また、特許文献２のようなエッジ位置検出装置では、被検出物の端部の位置と受信素子による受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線の形状は、被検出物の厚みに応じて変化する。
【００１２】
図１２は、被検出物の厚みを３段階に変化させたときの、被検出物の挿入量と受信素子による受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線をそれぞれ示す図である。
【００１３】
図１２において、受信レベル曲線Ｌ１０−１は被検出物の厚みが比較的厚い場合、受信レベル曲線Ｌ１０−３は被検出物の厚みが比較的薄い場合、受信レベル曲線Ｌ１０−２は被検出物の厚みがそれらの中間の場合の、各々の受信レベル曲線を示す。
【００１４】
図１２に示すように、被検出物の挿入量が多く、受信素子の受信範囲が被検出物によりほぼ遮られるとき（各受信レベル曲線Ｌ１０−１、Ｌ１０−２、Ｌ１０−３の右部）の直線性は、被検出物が薄くなるほど悪化する（受信レベル曲線Ｌ１０−３が最も直線性が悪い）。すなわち、被検出物の厚みが薄くほど、受信レベルがゼロになる端部位置が、受信素子の受信範囲における中心から遠くなる。
【００１５】
このため、被検出物の厚み毎に、それぞれ適した直線化補正を行う必要がある。つまり、被検出物の厚みが変われば、その都度、直線化補正を行う必要がある。
【００１６】
なお、被検出物の厚みが変わったにもかかわらず直線化補正を新たに行わなければ、各受信素子の受信信号の連続性が悪化する結果、エッジ位置検出装置の検出精度が悪化する。
【００１７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、被検出物の厚みを精度良く検出することが可能な超音波式厚み検出装置を提供することを第１の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、本発明の超音波式厚み検出装置の技術的特徴を利用することにより、被検出物の厚みに応じた、端部位置の検出値の補正を自動的に行うことが可能な超音波式エッジ位置検出装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明の超音波式厚み検出装置は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、を備え、前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出装置であって、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することを特徴としている。
【００２０】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１の受信レベルに対する比率を第１の軸とし、厚みを第２の軸とする座標系に、前記第１の厚み及び前記第１の受信レベルに対応する第１の点と、前記第２の厚み及び前記第２の受信レベルに対応する第２の点と、をそれぞれプロットし、該プロットした２点を結ぶ直線上において前記第３の受信レベルに対応する点を求め、該求めた点に対応する前記第２の軸上における厚みを、前記被検出物の厚みとして検出することが好ましい。
【００２１】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記複数の受信素子は、各受信素子の受信範囲が前記所定の方向において切れ目無いように配置されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１の受信素子は、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が、前記複数の受信素子のうち最も所定値に近い受信素子であることが好ましい。
【００２３】
本発明の超音波式厚み検出装置においては、前記第１及び第２の受信素子は、受信範囲が互いに隣り合うことが好ましい。
【００２４】
また、本発明の超音波式エッジ位置検出装置は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、を備え、前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置において、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出し、前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正することを特徴としている。
【００２５】
本発明の超音波式厚み検出方法は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出方法であって、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子の受信レベルを、第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第２の受信レベルとすると、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第３の受信レベルとして検出する過程と、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、を備えることを特徴としている。
【００２６】
本発明の超音波式エッジ位置検出方法は、超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出方法において、前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとすると、前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとして検出する過程と、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正する過程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することにより、該厚みを精度良く検出することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することにより、該厚みを精度良く検出することができる。そして、前記受信部における受信レベルに応じて前記被検出物の前記端部の位置を検出するに際しては、精度良く検出した被検出物の厚みに応じて、前記端部の位置の検出値を自動的且つ適切に補正することができる。しかも、被検出物の端部位置の検出用の発振部及び受信部を、被検出物の厚みの検出用に兼用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
【００３０】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置１００の構成を示す正面図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置１００は、超音波を発振する発振部１と、発振部１から発振される超音波を受信する受信部２と、検出処理部３と、駆動処理部８と、を備えている。
【００３２】
発振部１と受信部２とは相互に平行となるよう対向して配置されている。
【００３３】
発振部１と受信部２との間の空間は、シート状の被検出物１０が挿入される挿入領域１１を構成している。
【００３４】
図１に示すように、超音波式エッジ位置検出装置１００は、例えば、上側に位置する上側部分１００Ａと、下側に位置する下側部分１００Ｂと、これら両部分１００Ａ、１００Ｂを相互に接続する中間部分１００Ｃと、からなり、断面コ字形状の全体形状を有している。例えば、発振部１は上側部分１００Ａに、受信部２は下側部分１００Ｂに、それぞれ配置されているが、発振部１と受信部２とは、相互に対向していれば、その他の位置関係であっても良い。
【００３５】
図２（ａ）は発振部１の上面図、図２（ｂ）は受信部２の上面図である。
【００３６】
発振部１は、図１及び図２（ａ）に示すように、板状の音響整合層４と、この音響整合層４に取り付けられた複数の発振素子６と、を備えて構成されている。各発振素子６は、略同一面内に配置されている。
【００３７】
同様に、受信部２も、図１及び図２（ｂ）に示すように、板状の音響整合層４と、この音響整合層４に取り付けられた複数の受信素子７と、を備えて構成されている。各受信素子７は、略同一面内に配置されている。
【００３８】
各発振素子６が配置された面と、各受信素子７が配置された面とは、互いに略平行とされている。なお、図１に示す被検出物挿入方向Ｓもこれらの面に対して平行であり、各発振素子６並びに各受信素子７は、それぞれ被検出物挿入方向Ｓに沿って配置されている。
【００３９】
各発振素子６並びに各受信素子７としては、例えば、セラミック圧電素子を備えて構成されるものが一般的である。
【００４０】
駆動処理部８は、発振部１が備える各発振素子６を駆動させ、各発振素子６から超音波を発振させる処理を行う。なお、駆動処理部８から各発振素子６へは、各発振素子６毎に個別の配線（図示略）が接続されており、駆動処理部８は、各発振素子６を個別に駆動させる。
【００４１】
受信部２が備える各受信素子７は、発振部１より超音波を受信すると、その受信レベルに応じた受信信号を検出処理部３に出力する。なお、各受信素子７から検出処理部３へは、各受信素子７毎に個別の配線（図示略）が接続されており、各受信素子７は、検出処理部３に対し、個別に受信信号を出力する。
【００４２】
検出処理部３は、受信素子７より入力される受信信号に応じて、図１に示す被検出物挿入方向Ｓにおける被検出物１０の端部（エッジ）の位置を検出する処理と、被検出物１０の厚みＴを検出する処理と、を行う。
【００４３】
なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、例えば、発振素子６がＨ１〜Ｈ１２までの１２個であり、図２（ｂ）に示すように、例えば、受信素子７もＪ１〜Ｊ１２までの１２個である例を説明するが、各素子６，７の個数は複数であれば任意である。
【００４４】
各受信素子７は、例えば、対応する１個ずつの発振素子６と対向して配置されている。すなわち、Ｊ１の受信素子７はＨ１の発振素子６と、Ｊ２の受信素子７はＨ２の発振素子６と、Ｊ３の受信素子７はＨ３の発振素子６と、Ｊ４の受信素子７はＨ４の発振素子６と、Ｊ５の受信素子７はＨ５の発振素子６と、Ｊ６の受信素子７はＨ６の発振素子６と、Ｊ７の受信素子７はＨ７の発振素子６と、Ｊ８の受信素子７はＨ８の発振素子６と、Ｊ９の受信素子７はＨ９の発振素子６と、Ｊ１０の受信素子７はＨ１０の発振素子６と、Ｊ１１の受信素子７はＨ１１の発振素子６と、Ｊ１２の受信素子７はＨ１２の発振素子６と、それぞれ対向している。
【００４５】
各発振素子６は、受信部２、特に、対向する受信素子７に向けて超音波を発振する。
【００４６】
各受信素子７は、発振部１、特に、対向する発振素子６から発振される超音波を受信する。
【００４７】
ここで、図１に示すように、各発振素子６において、受信部２と対向する面のうち、超音波を発振する部位を発振面６ａと称する。また、この発振面６ａが受信部２側を臨む範囲、すなわち、当該発振面６ａと受信部２とを結ぶ任意の垂線が存在する全ての範囲を網羅した範囲を発振範囲６ｂと称する。
【００４８】
同様に、各受信素子７において、発振部１と対向する面のうち、超音波を受信する部位を受信面７ａと称する。また、この受信面７ａが発振部１側を臨む範囲、すなわち、当該受信面７ａと発振部１とを結ぶ任意の垂線が存在する全ての範囲を網羅した範囲を受信範囲７ａと称する。
【００４９】
複数の発振素子６は、各発振素子６による発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓにおいて互いに異なり、且つ、各発振素子６による発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓにおいて切れ目無いように配置されている。具体的には、複数の発振素子６は、例えば、図２（ａ）及び図１に示すように、被検出物挿入方向Ｓに沿って、Ｈ１〜Ｈ１２の順に２列の千鳥状に配置され、且つ、正面から見て隣り合う発振素子６による発振範囲６ｂの端部が互いにオーバーラップするように配置されている。
【００５０】
同様に、複数の受信素子７は、各受信素子７による受信範囲７ａが被検出物挿入方向Ｓにおいて互いに異なり、且つ、各受信素子７による受信範囲が被検出物挿入方向Ｓにおいて切れ目無いように配置されている。具体的には、複数の受信素子７も、例えば、図２（ｂ）及び図１に示すように、被検出物挿入方向Ｓに沿って、Ｊ１〜Ｊ１２の順に千鳥状に配置され、且つ、正面から見て隣り合う受信素子７による受信範囲７ｂの端部が互いにオーバーラップするように配置されている。
【００５１】
発振素子６及び受信素子７をこのように並べる理由は、各受信素子７の受信範囲７ｂを途切れることなく繋げるためである（電気的には、各受信素子７による受信信号を互いにオーバーラップさせ、受信部２の全体視野における受信信号として演算するため）。更に、このように受信範囲７ｂを切れ目無く繋げることにより、図１に示す検出範囲Ｗの全域において、被検出物１０の端部の位置を検出できるようにする。検出範囲Ｗは、全ての受信素子７の受信範囲７ｂを繋げた範囲である。
【００５２】
なお、図２に示すように、発振素子６は、列毎に別個の音響整合層４上に配置され、同様に、受信素子７も、列毎に別個の音響整合層４上に配置されている。
【００５３】
ここで、各受信素子７は、自身と対向する発振素子６から発振される超音波を受信する。各受信素子７が受ける音圧は、自身と対向する発振素子６から発振される超音波が被検出物１０によって遮蔽される割合に応じて変化する
すなわち、Ｊ１の受信素子７における受信レベル（受信する音圧の大きさに比例する受信強度）は、Ｊ１の受信素子７から見てＨ１の発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合（面積の割合）が小さいほど高く、該遮蔽される割合が大きいほど低くなる。すなわち、この受信レベルは、その割合（０％〜１００％）に逆比例する。
【００５４】
同様に、他の各受信素子７における受信レベルも、自身から見て対向する発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合に逆比例する。
【００５５】
以下では、各受信素子７の受信レベルは、自身から見て対向する発振素子６が被検出物１０により遮蔽される割合（０％〜１００％）で示す。
【００５６】
すなわち、各受信素子７から見て自身と対向する発振素子６が被検出物１０により、完全に遮蔽されるときは受信レベルが０（％）であり、全く遮蔽されないときは受信レベルが１００（％）であり、その他のときには０％と１００％との中間である。
【００５７】
例えば、図３は、Ｊ７の受信素子７の受信レベルが約５０％の状態を例示した平面図である。
【００５８】
図４は検出処理部３の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図４に示すように、検出処理部３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、このＣＰＵ３１の動作用プログラムなどを記憶保持したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＣＰＵ３１の作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、を備えて構成されている。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って動作することにより、被検出物１０の端部の位置を検出する処理と、被検出物１０の厚みＴを検出する処理と、を行う。
【００６１】
ＲＯＭ３２には、被検出物１０の端部の位置と受信素子７における受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線の直線化補正用に、例えば、複数のルックアップテーブル３２１が記憶されている。各ルックアップテーブル３２１は、それぞれ被検出物１０の異なる厚みに対応付けられている。
【００６２】
次に、動作を説明する。
【００６３】
先ず、被検出物１０の端部位置の検出動作を説明する。
【００６４】
図５は被検出物１０の端部位置の検出動作を説明するための図である。
【００６５】
図５においては、Ｊ２〜Ｊ１２の１１個の受信素子７のうち、その受信範囲７ｂに被検出物１０の端部が位置する何れか１つの受信素子を受信素子ｎとして示している。また、この受信素子ｎとは受信範囲７ｂが被検出物挿入方向Ｓの反対側に隣接する受信素子（Ｊ１〜Ｊ１１の何れか１つ）を受信素子ｎ−１として示している。すなわち、例えば、受信素子ｎがＪ２であれば、受信素子ｎ−１はＪ１である。また、Ｈ２〜Ｈ１２の１１個の発振素子６のうち、受信素子ｎと対向する発振素子６を発振素子ｎとして示し、この発振素子ｎとは発振範囲６ｂが被検出物挿入方向Ｓの反対側に隣接する発振素子（Ｈ１〜Ｈ１１の何れか１つ）を発振素子ｎ−１として示している。
【００６６】
検出処理部３は、複数の受信素子７からそれぞれ入力される受信信号のうち、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」からの受信信号を用いて、被検出物１０の端部の位置を検出する。
【００６７】
検出処理部３は、原則的には、受信レベルが最も所定値（例えば５０％）に近い受信素子７を、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」であると判断する。
【００６８】
ただし、図５に示す受信素子ｎと受信素子ｎ−１との中心位置Ｃの付近に被検出物１０の端部が位置するときには、該端部位置の微少な変動に連動して、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」が受信素子ｎと受信素子ｎ−１とで頻繁に切り替わってしまい、検出処理部３の処理負担増大などの弊害がある。
【００６９】
そこで、検出処理部３が「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を一の受信素子７から他の受信素子７に切り替える処理は、例えば、以下のようにして行う。
【００７０】
先ず、当初、被検出物１０の端部の位置が、図５に示す受信素子ｎ−１の受信範囲の中心に位置していたとする。このときの「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」は、勿論、受信素子ｎ−１である。
【００７１】
その後、被検出物１０被検出物１０が被検出物挿入方向Ｓに移動したとする。
【００７２】
このとき、被検出物１０の端部位置が、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との中心位置Ｃを超えると直ちに「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を受信素子ｎ−１から受信素子ｎに切り替えるのではなく、中心位置Ｃよりも所定距離Ｄだけ被検出物挿入方向Ｓ側の位置Ｅを超えたときに、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」を受信素子ｎ−１から受信素子ｎに切り替える。
【００７３】
このように、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」の切り替えに、所定距離Ｄに相当する遅れ、すなわちヒステリシスを設定していることによって、「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」が頻繁に切り替わることを防止している。
【００７４】
「被検出物１０の端部を検出している受信素子７」からの受信信号を用いた、被検出物１０の端部位置の検出動作自体は、従来周知であるため、詳細な説明は省略するが、具体的には、例えば、以下に説明するようにして行う。
【００７５】
図７は被検出物１０の端部位置の検出動作を説明するための図であり、発振素子６から発振される超音波信号と受信素子７により受信される超音波信号（受信信号）の経時変化を示す。
【００７６】
超音波の周波数としては、一般的に４０ＫＨｚ〜４００ＫＨｚが使用される。
【００７７】
波形は一般的に矩形波が用いられるが、極性の切り替わり時に高エネルギーの高調波が発生しやすく、また超音波エネルギーとなる効率も悪い。
【００７８】
このため、本実施形態では、例えば、三角波を使用する。正弦波（ｓｉｎ波）が理想であるが、ハードウェアやソフトウェアで達成させる場合、シンプルなものになりにくい。三角波は単純なハードウェアで実現でき、発生する超音波も正弦波の場合に近く損失も少ない。
【００７９】
超音波の発生形態は、バーストモードを用いる。
【００８０】
受信信号は、検波、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理され、図７に示すように、その信号の立ち上がりの傾きを測定し評価することにより、エッジ位置を検出する。このように信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する方法については、本出願人による特開２００３−９７９３３号公報に詳しい。
【００８１】
なお、遮蔽される割合が１００％の場合、信号の立ち上がりの傾きはゼロとなる。
【００８２】
次に、被検出物１０の厚みの検出動作を説明する。
【００８３】
上述のように、被検出物１０の端部位置と受信素子７における受信レベルとの関係を示す受信レベル曲線は、被検出物１０の厚みＴに応じて異なる（図１２参照）。
【００８４】
本実施形態では、この受信レベル曲線と被検出物１０の厚みＴとの関係を利用して、被検出物１０の厚みＴを定量的に検出する処理と、この検出した厚みＴに応じて受信レベル曲線の直線化補正を行う処理とを、超音波式エッジ位置検出装置１００が自動的に行う。
【００８５】
被検出物１０の厚みを検出するには、先ず、厚みの検出に用いる厚み検出用関数を求める。
【００８６】
図５は、厚み検出用関数を求めるためと、厚みを検出するために、それぞれ行う測定動作を説明するための模式図でもある。また、図６は厚み検出用関数Ｌ３を示す図である。
【００８７】
図５の下部に示す座標系は、縦軸が受信レベル、横軸が被検出物１０の端部の位置（被検出物挿入方向Ｓ側が正）である。
【００８８】
また、図６に示す座標系は、縦軸が被検出物１０の厚みである。また、図６の座標系の横軸は、後述する第１のリファレンスに対する、後述する測定値Ｘｎ−１の比率である。
【００８９】
なお、受信素子７の受信信号は、交流の信号となるが、この交流信号を検波及びＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理した値が図５の縦軸の値である。
【００９０】
厚み検出用関数を求めるための測定には、被検出物１０の代わりに、２種類のリファレンス用試料を用いる。
【００９１】
このうち一方のリファレンス用試料（以下、第１のリファレンス用試料）としては、なるべく薄く、超音波を透過しやすいものが好ましい。
【００９２】
他方のリファレンス用試料（以下、第２のリファレンス用試料）としては、超音波をほとんど透過しない（僅かに透過する）程度の厚さのものを用いる。
【００９３】
なお、第１及び第２のリファレンス用試料としては、それぞれ被検出物１０と同じ材質のものを選択する。
【００９４】
被検出物１０、第１及び第２のリファレンス用試料としては、例えば、樹脂製の薄膜が好適である。
【００９５】
第１のリファレンス用試料としては、例えば、厚さ１０μｍ程度のラッピングフィルムなどが好ましい。
【００９６】
また、第２のリファレンス用試料の厚さとしては、例えば、１００μｍ程度が好ましい。
【００９７】
簡単のため、例えば、第１のリファレンス用試料の厚さは丁度１０μｍ、第２のリファレンス用試料の厚さは丁度１００μｍであるものとする。
【００９８】
図５に示す曲線Ｌ１は、受信素子ｎ（第１の受信素子）における受信レベルと、リファレンス用試料或いは被検出物１０の端部の位置と、の関係を示す。同様に、図５に示す曲線Ｌ２は、受信素子ｎ−１（第２の受信素子）における受信レベルと、リファレンス用試料或いは被検出物１０の端部の位置と、の関係を示す。
【００９９】
検出処理部３は、図５に示すように、受信素子ｎの受信レベルが所定の規定値Ｋｎ（％）となるように、リファレンス用試料或いは被検出物１０が挿入領域１１へ挿入されたときの、受信素子ｎ−１の測定値Ｘｎ−１（％）を測定する。
【０１００】
ここで、被検出物挿入方向Ｓにおけるリファレンス用試料並びに被検出物１０の幅は、少なくとも、受信素子ｎと受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂを完全に遮る幅があればよい。すなわち、１つ受信範囲７ｂの２倍の幅から、隣り合う受信範囲７ｂがオーバーラップする範囲の幅を差し引いた幅があれば良い。
【０１０１】
このため、図５に示すように被検出物１０の端部が受信素子ｎの受信範囲７ｂに位置するときには、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂが被検出物１０により遮られる被検出物挿入方向Ｓにおける範囲は、受信素子ｎの受信範囲７ｂが被検出物１０により遮られる被検出物挿入方向Ｓにおける範囲よりも必ず広くなる。例えば、図５の例では、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂは、被検出物１０により完全に遮られている。よって、Ｘｎ−１（％）は規定値Ｋｎ（％）よりも小さくなる。
【０１０２】
なお、受信素子ｎ−１の受信範囲７ｂが被検出物１０により完全に遮られていても、その測定値Ｘｎ−１を検出できることの１つの要因としては、被検出物１０の端部において超音波の回り込みが生じることが挙げられる。
【０１０３】
次に、測定した測定値Ｘｎ−１を図６に示す座標系にプロットする。
【０１０４】
先ず、第１のリファレンス用試料を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（以下、第１のリファレンス）に対応する点をプロットする。
【０１０５】
ここで、第１のリファレンスは、簡単のため、１００％として、図６の座標系にプロットする。
【０１０６】
すなわち、図６に示すポイントＰ１（第１リファレンスに対する比率：１００％、厚さ：１０μｍに対応する点）が、第１のリファレンス用試料（厚さ１０μｍ）を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（第１のリファレンス）に対応する点である。
【０１０７】
次に、第２のリファレンス用試料を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（以下、第２のリファレンス）に対応する点を図６の座標系にプロットする。
【０１０８】
例えば、第１のリファレンスに対する第２のリファレンスの比率が６０％であったとする。この場合、図６に示すポイントＰ２（第１リファレンスに対する比率：６０％、厚さ：１００μｍに対応する点）が、第２のリファレンス用試料（厚さ１００μｍ）を用いて測定した測定値Ｘｎ−１（第２のリファレンス）に対応する点である。
【０１０９】
次に、図６に示す座標系に、ポイントＰ１とＰ２とを結ぶ直線を描くことにより、厚み検出用関数Ｌ３を得ることができる。
【０１１０】
このように求めた厚み検出用関数Ｌ３を用いることにより、本実施形態の例では、厚さ１０μｍから１００μｍの範囲であるならば、被検出物１０の厚みを、以下に説明するように推定によって正確に検出することができる。
【０１１１】
先ず、図５に示すように、受信素子ｎの受信レベルが所定の規定値Ｋｎ（％）となるように、未知の厚みを有する被検出物１０が挿入領域１１へ挿入されたときの、受信素子ｎ−１の測定値Ｘｎ−１（％）を測定する。
【０１１２】
次に、このように被検出物１０に対して測定した測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスに対する比率を演算する。
【０１１３】
次に、このように演算した比率に対応する点（図６のポイントＰ３）を、厚み検出用関数Ｌ３上において求める。
【０１１４】
図６には、被検出物１０に対して測定した測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスに対する比率が、例えば、８０％であるときの例を示している。
【０１１５】
そして、このように求めたポイントＰ３に対応する厚み（すなわち、該ポイント３に対応する縦軸値）を求めることにより、厚みが未知の被検出物１０の厚みを推定することができる。
【０１１６】
すなわち、図５に示すように、厚みが未知の被検出物１０の測定値Ｘｎ−１の、第１のリファレンスの測定値Ｘｎ−１に対する比率が８０％であれば、被検出物１０の厚みＴは５５μｍと推定することができる。
【０１１７】
なお、第１のリファレンスの測定は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておく。同様に、第２のリファレンスの測定も、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておく。そして、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に、対応する第１及び第２のリファレンスを用いて、厚み検出用関数Ｌ３を求める。
【０１１８】
すなわち、図６の厚み検出用関数Ｌ３は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に存在する。
【０１１９】
そして、ある受信素子ｎの受信範囲７ｂに被検出物１０の端部が位置するときには、当該受信素子ｎと受信素子ｎ−１との組み合わせに対して求めた厚み検出用関数Ｌ３を用いて、被検出物１０の厚みを推定（検出）する。
【０１２０】
ここで、測定値Ｘｎ−１には、各受信素子ｎ−１毎に、その特性（感度）や配列誤差に起因してバラツキが生じるが、上記のように第１及び第２のリファレンスを測定し、厚み検出用関数Ｌ３を求めることを、予め、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に行っておき、被検出物１０を検出する受信素子ｎと受信素子ｎ−１との組み合わせに対応する厚み検出用関数Ｌ３を選択的に用いて厚み検出を行うことにより、各受信素子ｎ−１毎の特性や配置のバラツキの影響を小さくすることができる。
【０１２１】
次に、検出した厚みＴに応じて受信レベル曲線の直線化補正を行う。
【０１２２】
直線化補正を行う受信レベル曲線は、（受信素子ｎ−１が検出する受信レベル曲線ではなく）受信素子ｎが検出する受信レベル曲線である。
【０１２３】
被検出物１０の厚みに応じた直線化補正自体は、従来周知であるため、詳細な説明は省略するが、本実施形態では、具体的には、例えば、ＲＯＭ３２に記憶されたルックアップテーブル３２１を用いて直線化補正を行う。
【０１２４】
上述のように、ＲＯＭ３２には、複数のルックアップテーブル３２１が記憶され、各ルックアップテーブル３２１は、被検出物１０の異なる厚みに対応付けられている。
【０１２５】
各ルックアップテーブル３２１には、受信素子７による各受信レベルと、その受信レベルに対応する直線化補正された値と、の関係が記憶されている。
【０１２６】
ＣＰＵ３１は、上述のように検出した被検出物１０の厚みＴに対応するルックアップテーブル３２１を選択する（具体的には、検出した被検出物１０の厚みＴと最も近い厚みに対応するルックアップテーブル３２１を選択する）。そして、選択したルックアップテーブル３２１を参照することにより、受信素子７から入力された受信レベルに対応する直線化補正された値を抽出する。
【０１２７】
これにより、受信素子７から入力された受信レベルに対応した、被検出物１０の端部の正しい位置を得ることができる。
【０１２８】
各ルックアップテーブル３２１には、受信素子７による各受信レベルと、その受信レベルに対応する直線化補正された値と、の関係が、所定の分解能（例えば、２の１６乗＝６５５３６）で記憶されている。よって、受信範囲７ｂを所定の分解能で等分した検出精度で、被検出物１０の端部の位置を検出することができる。
【０１２９】
なお、上記のように、各受信素子ｎ、ｎ−１毎に、特性や配置のバラツキがあるため、ルックアップテーブル３２１の選択は、受信素子ｎと受信素子ｎ−１との全ての組み合わせ毎に別個に行う。
【０１３０】
以上のような第１の実施形態によれば、全ての受信素子７の受信範囲７ｂ（図１の検出範囲Ｗ）において、第１のリファレンス用試料の厚みと、第１のリファレンス用試料について測定した測定値Ｘｎ−１と、第２のリファレンス用試料の厚みと、第２のリファレンス用試料について測定した測定値Ｘｎ−１と、被検出物１０について測定したＸｎ−１と、に基づいて、被検出物１０の厚みを精度良く検出することができる。そして、被検出物１０の端部の位置を検出するに際しては、精度良く検出した被検出物１０の厚みに応じて、受信レベル曲線を自動的且つ適切に直線化補正することができる。しかも、被検出物１０の端部位置の検出用の発振素子６及び受信素子７を、被検出物１０の厚みの検出用に兼用させることができる。
【０１３１】
〔第２の実施形態〕
図８は第２の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置２００の構成を示す正面図である。図８においては、図１におけるのと同様の構成要素には同一の符号を付している。
【０１３２】
本実施形態の場合、発振部１及び受信部２は、それぞれ音響整合層４を備えていない代わりに、板状の取付ベース部材２０を備えている。
【０１３３】
各発振素子６は発振側の取付ベース部材２０上に配置され、各受信素子７は受信側の取付ベース部材２０上に配置されている。
【０１３４】
本実施形態の場合、発振部１及び受信部２における素子６，７の配置が、上記の第１の実施形態と相違する。
【０１３５】
すなわち、図８に示すように、発振素子６は、隣り合う発振素子６と接するように被検出物挿入方向Ｓにおいて直列に配置されている。受信素子７も、隣り合う受信素子７と接するように被検出物挿入方向Ｓにおいて直列に配置されている。
【０１３６】
発振素子６並びに受信素子７の個数は、それぞれ複数であれば任意であるが、図８では、発振素子６がＨ１〜Ｈ１０の１０個、受信素子７がＪ１〜Ｊ９の９個である例を示している。
【０１３７】
受信素子７と発振素子６とは、被検出物挿入方向Ｓにおける寸法が互いに等しく設定されている。そして、各受信素子７は各発振素子６に対して半ピッチだけ挿入方向Ｓにおいてずらして配置されている。従って、個々の受信素子７は、隣り合う２つの発振素子６の各々の半分ずつの部分と対向している。
【０１３８】
図９は本実施形態の場合における素子６，７の構造を示す斜視図である。
【０１３９】
図８に示すように、素子６，７は、直方体状の外形を有し、そのほぼ上半分を構成する第１部分３０Ａと、そのほぼ下半分を構成する第２部分３０Ｂと、これら第１及び第２部分３０Ａ、３０Ｂの間に組み込まれた、ピエゾフィルムとしてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム３１と、第１部分３０Ａの表側に配置された第１及び第２端子３２，３３と、を備えている。
【０１４０】
第１部分３０Ａと第２部分３０Ｂとにより、エンクロージャと呼ばれる共鳴箱が構成されている。
【０１４１】
ＰＶＤＦフィルム３１は、第１部分３０Ａの下面に形成された波形の部分と、第２部分３０Ｂの上面に形成された波形の部分とに挟持されることにより、波形の形状に成形されている。
【０１４２】
第１部分３０Ａと第２部分３０Ｂとは、止着部材３４により相互に連結されている。
【０１４３】
また、ＰＶＤＦフィルム３１は、その表・裏に電極処理がなされており、表側の電極は端子３０Ａに、裏側の電極は端子３０Ｂに、それぞれ導通されている。
【０１４４】
このような構造の発振素子６及び受信素子７は、図９に示すように、その長手方向に直交する方向が被検出物挿入方向Ｓと一致するように配置される。
【０１４５】
上記の第１の実施形態で用いたような、セラミック圧電素子からなる発振・受信素子６，７の場合、第１の実施形態で説明したように、隣同士がオーバーラップした配置とする必要があるが、第２の実施形態の構造の発振素子６及び受信素子７の場合、図８に示すように隣同士密着して配置することにより、発振素子６の発振範囲６ｂ並びに受信素子７の受信範囲７ｂに切れ目が生じることはない。
【０１４６】
ＰＶＤＦの特徴は、音響インピーダンス及び密度が小さいことにより、素子から直接空気媒体を容易に効率よく振動させることができることである。
【０１４７】
通常、超音波素子としてセラミック圧電素子が知られているが、空気媒体を振動させるには、音響インピーダンスのマッチングを取るため、音響整合層などが必要とされる。
【０１４８】
対して、ＰＶＤＦフィルム３１を用いる場合、上記の理由から、音響整合層が不要となる。
【０１４９】
ＰＶＤＦのもう一つの大きな特徴は、超音波周波数を自由に決定することができることである。セラミック圧電素子の場合は、共振周波数のみしか扱えないが、ＰＶＤＦフィルム３１の波形の曲率半径を所定の値にすれば、希望する超音波周波数を扱うことができる。
【０１５０】
その他として、素子の大きさを自由に設定できるため、１素子当たりの視野範囲をセラミック圧電素子に比べ、かなり広いものにさせることができ、その結果、特に超音波式エッジ位置検出装置２００に広い検出範囲が求められる場合は、コスト的に大きなメリットとなる。
【０１５１】
更に、発振、受信間において、ＰＶＤＦフィルム３１を直線形状としていないため、不要な反射が全くなく、受信された信号（受信信号）の処理が容易である。このため、発信側と受信側との間を往復する反射信号の減衰を待たなくて良いというメリットもある。
【０１５２】
なお、発振素子６と受信素子７との位置を列方向において半ピッチずらした配置とすることにより、１個の受信素子７に対して２個の発振素子６が対向するが、このような配置とする目的は、１個の受信素子７当たりの検出視野を広くするためである。
【０１５３】
次に、駆動処理部８について説明する。
【０１５４】
発振素子６が備えるＰＶＤＦフィルム３１から所定の周波数の超音波を発生させるためには、ＰＶＤＦフィルム３１の表裏の電極間を２００Ｖｐ−ｐ（ｐ−ｐはｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋの意味）前後の振幅のＡＣ信号で駆動する必要がある。
【０１５５】
超音波は、空気を媒体としているので、４０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度の周波数の正弦波が適切である。また、２００Ｖｐ−ｐと比較的高圧であることから、ドライブ回路として、Ｅ級アンプが適切である。
【０１５６】
ここで、Ｅ級アンプとは、ＬＣ共振回路を用いた高効率ゼロボルトスイッチング回路のことであり、非常にシンプルな回路で、高電圧の正弦波を発生できるものである。
【０１５７】
本実施形態の場合も、各受信素子７における受信レベルは、各受信素子７から見て、発振部１において自身と対向する部位が被検出物１０により遮蔽される割合に応じて変化する。
【０１５８】
次に、動作を説明する。
【０１５９】
先ず、本実施形態の場合における被検出物１０の端部位置の検出動作について、上記の第１の実施形態と相違する点だけを説明する。
【０１６０】
図１０は端部位置の検出動作を説明するための図であり、発振素子６から発振される超音波信号と受信素子７により受信される超音波信号の経時変化を示す。
【０１６１】
超音波の発生形態は、バーストモードを用いる。
【０１６２】
受信信号は、検波、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理され、図１０に示すように、その信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する。このように信号の立ち上がりの傾きを測定し評価する方法については、本出願人による特開２００３−９７９３３号公報に詳しい。
【０１６３】
また、被検出物１０の厚みの検出動作、並びに、検出した厚みに応じた受信レベル曲線の直線化補正は、上記の第１の実施形態と同様である。
【０１６４】
第２の実施形態によれば、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６５】
なお、上記の各実施形態では、厚み検出を行う被検出物１０の材質として、樹脂を例示したが、その他の材質のものについても、同様に、厚み検出を行うことができる。
【０１６６】
また、上記の各実施形態では、超音波式エッジ位置検出装置１００、２００を説明したが、これら超音波式エッジ位置検出装置１００、２００は、端部位置の検出機能と、検出した厚みに応じて直線化補正を行う機能と、を省略することにより、超音波式厚み検出装置とすることができる。
【０１６７】
また、上記の各実施形態では、第２の受信素子としては、その受信範囲が第１の受信素子（受信素子ｎ）の受信範囲に隣接する受信素子を選択する例を説明したが、第２の受信素子は、発振部１の対向する部位が被検出物１０により遮蔽される割合が第１の受信素子よりも大きく、測定値Ｘｎ−１を検出可能な受信素子であれば、その他の受信素子を選択しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】第１の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置の構成を示す正面図である。
【図２】超音波式エッジ位置検出装置の発振部及び受信部を示す平面図である。
【図３】超音波式エッジ位置検出装置の受信部を示す平面図である。
【図４】検出処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】端部位置及び厚みの検出動作を説明するための模式図である。
【図６】厚み検出用関数を示す図である。
【図７】端部位置の検出動作を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態に係る超音波式エッジ位置検出装置の構成を示す正面図である。
【図９】第２の実施形態の場合の発振素子及び受信素子の構造を示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の場合の端部位置の検出動作を説明するための図である。
【図１１】被検出物の挿入量と測定値との対応を示す図である。
【図１２】被検出物の厚みに応じて、被検出物の挿入量と検出値との対応が変化することを示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１ 発振部
２ 受信部
６ 発振素子
７ 受信素子
１０ 被検出物
１００ 超音波式エッジ位置検出装置（超音波式厚み検出装置を含む）
２００ 超音波式エッジ位置検出装置（超音波式厚み検出装置を含む）
Ｓ 被検出物挿入方向（所定の方向）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発振する発振部と、
前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、
を備え、
前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出装置であって、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することを特徴とする超音波式厚み検出装置。
【請求項２】
前記第１の受信レベルに対する比率を第１の軸とし、厚みを第２の軸とする座標系に、前記第１の厚み及び前記第１の受信レベルに対応する第１の点と、前記第２の厚み及び前記第２の受信レベルに対応する第２の点と、をそれぞれプロットし、該プロットした２点を結ぶ直線上において前記第３の受信レベルに対応する点を求め、該求めた点に対応する前記第２の軸上における厚みを、前記被検出物の厚みとして検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項３】
前記複数の受信素子は、各受信素子の受信範囲が前記所定の方向において切れ目無いように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項４】
前記第１の受信素子は、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が、前記複数の受信素子のうち最も所定値に近い受信素子であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の受信素子は、受信範囲が互いに隣り合うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項６】
超音波を発振する発振部と、
前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、
を備え、
前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置において、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出し、
前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正することを特徴とする超音波式エッジ位置検出装置。
【請求項７】
超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出方法であって、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子の受信レベルを、第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第２の受信レベルとすると、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第３の受信レベルとして検出する過程と、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、
を備えることを特徴とする超音波式厚み検出方法。
【請求項８】
超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出方法において、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとすると、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとして検出する過程と、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、
前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正する過程と、
を備えることを特徴とする超音波式エッジ位置検出方法。
【請求項１】
超音波を発振する発振部と、
前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、
を備え、
前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出装置であって、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出することを特徴とする超音波式厚み検出装置。
【請求項２】
前記第１の受信レベルに対する比率を第１の軸とし、厚みを第２の軸とする座標系に、前記第１の厚み及び前記第１の受信レベルに対応する第１の点と、前記第２の厚み及び前記第２の受信レベルに対応する第２の点と、をそれぞれプロットし、該プロットした２点を結ぶ直線上において前記第３の受信レベルに対応する点を求め、該求めた点に対応する前記第２の軸上における厚みを、前記被検出物の厚みとして検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項３】
前記複数の受信素子は、各受信素子の受信範囲が前記所定の方向において切れ目無いように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項４】
前記第１の受信素子は、前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が、前記複数の受信素子のうち最も所定値に近い受信素子であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の受信素子は、受信範囲が互いに隣り合うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波式厚み検出装置。
【請求項６】
超音波を発振する発振部と、
前記発振部と対向して配置され、前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、
を備え、
前記発振部と前記受信部との間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出装置において、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとし、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとすると、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出し、
前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正することを特徴とする超音波式エッジ位置検出装置。
【請求項７】
超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の厚みを、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式厚み検出方法であって、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
前記複数の受信素子は、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向において、各受信素子の受信範囲が互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子の受信レベルを、第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第２の受信レベルとすると、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを、第３の受信レベルとして検出する過程と、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、
を備えることを特徴とする超音波式厚み検出方法。
【請求項８】
超音波を発振する発振部と、前記発振部と対向して配置され前記発振部から発振される超音波を受信する受信部と、の間に配置されたシート状の被検出物の端部の、前記発振部と前記受信部とを結ぶ垂線に対して略直交する所定の方向における位置を、前記受信部による受信レベルに基づいて検出する超音波式エッジ位置検出方法において、
前記受信部は、超音波を受信する複数の受信素子を備え、
各受信素子は、受信範囲が前記所定の方向において互いに異なるように配置され、
前記被検出物の端部が受信範囲に位置する受信素子のうちの何れか１つを第１の受信素子とし、
前記発振部の対向する部位が前記被検出物により遮蔽される割合が前記第１の受信素子よりも大きい受信素子のうちの何れか１つを第２の受信素子とし、
第１の厚みを有する第１のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第１の受信レベルとし、
第２の厚みを有する第２のリファレンス用試料が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第２の受信レベルとすると、
前記被検出物が、前記第１の受信素子における受信レベルが前記規定値となるように前記発振部と前記受信部との間に配置された際の、前記第２の受信素子における受信レベルを第３の受信レベルとして検出する過程と、
前記第１の厚み、前記第１の受信レベル、前記第２の厚み、前記第２の受信レベル、及び、前記第３の受信レベルに基づいて、前記被検出物の厚みを検出する過程と、
前記受信部による受信レベルに応じた前記被検出物の前記端部の位置の検出値を、前記検出した厚みに応じて補正する過程と、
を備えることを特徴とする超音波式エッジ位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−３８６８０（Ｐ２０１０−３８６８０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２００６８１（Ｐ２００８−２００６８１）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
【Ｆターム（参考）】
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