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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024070822
(43)【公開日】2024-05-23
(54)【発明の名称】小型クロス方向Ｃフレームスキャナ
(51)【国際特許分類】
G01B 15/02 20060101AFI20240516BHJP
G01G 9/00 20060101ALI20240516BHJP
G01N 21/17 20060101ALI20240516BHJP
G01N 21/3554 20140101ALN20240516BHJP
【ＦＩ】
G01B15/02 Z
G01G9/00
G01N21/17 A
G01N21/3554
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023186509
(22)【出願日】2023-10-31
(31)【優先権主張番号】17/985,276
(32)【優先日】2022-11-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500575824
【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100117640
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 達己
(72)【発明者】
【氏名】マイケル ヒューズ
【テーマコード（参考）】
2F067
2G059
【Ｆターム（参考）】
2F067AA27
2F067BB01
2F067EE02
2F067FF14
2F067GG08
2F067HH09
2F067JJ08
2F067KK06
2F067KK07
2F067NN03
2F067PP03
2F067PP16
2F067RR24
2G059AA03
2G059BB10
2G059CC09
2G059DD12
2G059EE01
2G059FF01
2G059FF08
2G059HH01
2G059HH05
2G059KK03
2G059MM14
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型のクロス方向Ｃフレームスキャナを提供する。
【解決手段】小型のＣ字形スキャナは、少なくとも２つのセンサを採用し、センサを標準化又は較正する機構を有する。Ｃフレームの上下の細長いビームは、中間センサ２２及び外側センサ２０を含む。スキャナは、シート幅の約半分だけの走査距離に沿って前後にスキャナを前進させることによって、シート２６の全幅を監視することができ、それによって、必要なオフシート距離を、監視されているシート幅の半分に近づく量だけ最小限に抑える。シート２６の縁から横方向に位置決めされた基準材料からなる標準化タイル４０、４２は、透過モード又は反射モードのいずれかで動作するセンサの較正を可能にする。シート材料の選択されたシート特性又は特徴を測定することができる。２つのセンサは透過モードで動作することができ、又は４つのセンサは反射モードで動作することができる。
【選択図】図４
【解決手段】小型のＣ字形スキャナは、少なくとも２つのセンサを採用し、センサを標準化又は較正する機構を有する。Ｃフレームの上下の細長いビームは、中間センサ２２及び外側センサ２０を含む。スキャナは、シート幅の約半分だけの走査距離に沿って前後にスキャナを前進させることによって、シート２６の全幅を監視することができ、それによって、必要なオフシート距離を、監視されているシート幅の半分に近づく量だけ最小限に抑える。シート２６の縁から横方向に位置決めされた基準材料からなる標準化タイル４０、４２は、透過モード又は反射モードのいずれかで動作するセンサの較正を可能にする。シート材料の選択されたシート特性又は特徴を測定することができる。２つのセンサは透過モードで動作することができ、又は４つのセンサは反射モードで動作することができる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
機械方向に進み、第１の側と第２の側とを有する材料の連続シートの特性を監視するためのシステムであって、
前記シートの前記第１の側に隣接して配置された第１の部材であって、第１の近位端及び第１の遠位端を有し、かつ（ｉ）前記シートの特性を測定するための、前記第１の遠位端に位置決めされた第１のセンサ手段と、（ｉｉ）前記シートの特性を測定するための、前記第１の近位端と前記第１の遠位端との間に位置決めされた第２のセンサ手段と、を有する、第１の部材と、
前記シートの前記第２の側に隣接して配置された第２の部材であって、第２の近位端及び第２の遠位端を有し、前記第１の部材及び前記第２の部材が平行であり、かつ測定ギャップを画定しており、前記測定ギャップを通って前記材料の連続シートが進む、第２の部材と、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記材料のシートの複数の場所で前記シートの特性を測定するように、前記第１の部材及び前記第２の部材をクロス方向に沿って前後に駆動するための手段と、を備える、システム。
前記シートの前記第１の側に隣接して配置された第１の部材であって、第１の近位端及び第１の遠位端を有し、かつ（ｉ）前記シートの特性を測定するための、前記第１の遠位端に位置決めされた第１のセンサ手段と、（ｉｉ）前記シートの特性を測定するための、前記第１の近位端と前記第１の遠位端との間に位置決めされた第２のセンサ手段と、を有する、第１の部材と、
前記シートの前記第２の側に隣接して配置された第２の部材であって、第２の近位端及び第２の遠位端を有し、前記第１の部材及び前記第２の部材が平行であり、かつ測定ギャップを画定しており、前記測定ギャップを通って前記材料の連続シートが進む、第２の部材と、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記材料のシートの複数の場所で前記シートの特性を測定するように、前記第１の部材及び前記第２の部材をクロス方向に沿って前後に駆動するための手段と、を備える、システム。
【請求項2】
センサ装置であって、
移動シートを収容する測定ギャップを画定する第１のアームと第２のアームとを有する支持体を含むＣフレームであって、前記第１のアームが第１の近位端及び第１の遠位端を有し、前記第２のアームが第２の近位端及び第２の遠位端を有する、Ｃフレームと、
第１のセンサ及び第２のセンサであって、前記第１のセンサが、前記第１のアームの第１の位置に装着されており、前記第２のセンサが、前記第１のアームの第２の位置に装着されており、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記第１のアームの長さに沿って横方向に離隔されている、第１のセンサ及び第２のセンサと、
第１の標準化タイルと、
前記第１標準化タイルから横方向に離隔されている第２の標準化タイルと、
前記第１のセンサが、前記シートの第１の縁と前記シートの中間領域との間の前記シートの特徴を測定し、前記第２のセンサが、前記シートの前記中間領域と前記シートの第２の縁との間の前記シートの特徴を測定するように、前記Ｃフレームを走査経路に沿って横方向に前後に誘導するための第１の手段と、
前記Ｃフレームを前記走査経路に沿って、前記第１の標準化タイルが前記第１のセンサを較正する第１の較正位置と、前記第２の標準化タイルが前記第２のセンサを較正する第２の較正位置と、に誘導するための第２の手段と、を備える、センサ装置。
移動シートを収容する測定ギャップを画定する第１のアームと第２のアームとを有する支持体を含むＣフレームであって、前記第１のアームが第１の近位端及び第１の遠位端を有し、前記第２のアームが第２の近位端及び第２の遠位端を有する、Ｃフレームと、
第１のセンサ及び第２のセンサであって、前記第１のセンサが、前記第１のアームの第１の位置に装着されており、前記第２のセンサが、前記第１のアームの第２の位置に装着されており、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記第１のアームの長さに沿って横方向に離隔されている、第１のセンサ及び第２のセンサと、
第１の標準化タイルと、
前記第１標準化タイルから横方向に離隔されている第２の標準化タイルと、
前記第１のセンサが、前記シートの第１の縁と前記シートの中間領域との間の前記シートの特徴を測定し、前記第２のセンサが、前記シートの前記中間領域と前記シートの第２の縁との間の前記シートの特徴を測定するように、前記Ｃフレームを走査経路に沿って横方向に前後に誘導するための第１の手段と、
前記Ｃフレームを前記走査経路に沿って、前記第１の標準化タイルが前記第１のセンサを較正する第１の較正位置と、前記第２の標準化タイルが前記第２のセンサを較正する第２の較正位置と、に誘導するための第２の手段と、を備える、センサ装置。
【請求項3】
機械方向とクロス方向とを有する連続シートプロセスにおけるプロセス変数を測定する方法であって、
（ｉ）第１のセンサと第２のセンサとを支持する第１の細長い部材であって、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記第１の細長い部材に沿って横方向に分離されている、第１の細長い部材を提供するステップと、
（ｉｉ）材料の連続移動シートであって、前記シートは、第１の側及び第２の側と、第１の縁及び第２の縁とを有し、前記第１の細長い部材は、前記材料の連続移動シートに隣接して、クロス方向に沿って位置決めされている、材料の連続移動シートを機械方向に沿って方向付けるステップと、
（ｉｉｉ）前記第１のセンサが、前記材料のシートの前記第１の縁と中間領域との間の前記シートの特性を測定し、前記第２のセンサが、前記中間領域と前記第２の縁との間の前記シートの特性を測定するように、前記第１の細長い部材を、第１の走査位置と第２の走査位置との間で前後に誘導するステップと、
（ｉｖ）第１の標準化タイルを、前記第１の縁に隣接して位置決めするステップと、
（ｖ）第２の標準化タイルを、前記第２の縁に隣接して位置決めするステップと、
（ｖｉ）前記第１の細長い部材を第１の較正位置に誘導するステップであって、前記第１のセンサが、前記第１の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導するステップと、
（ｖｉｉ）前記第１の細長い部材を第２の標準化位置に誘導するステップであって、前記第２のセンサが、前記第２の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導するステップと、を含み、
ステップ（ｖ）が、第２の細長い部材を前記第１の較正位置に誘導することを含み、
ステップ（ｖｉｉ）が、前記第２の細長い部材を前記第２の標準化位置に誘導することを含む、方法。
（ｉ）第１のセンサと第２のセンサとを支持する第１の細長い部材であって、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、前記第１の細長い部材に沿って横方向に分離されている、第１の細長い部材を提供するステップと、
（ｉｉ）材料の連続移動シートであって、前記シートは、第１の側及び第２の側と、第１の縁及び第２の縁とを有し、前記第１の細長い部材は、前記材料の連続移動シートに隣接して、クロス方向に沿って位置決めされている、材料の連続移動シートを機械方向に沿って方向付けるステップと、
（ｉｉｉ）前記第１のセンサが、前記材料のシートの前記第１の縁と中間領域との間の前記シートの特性を測定し、前記第２のセンサが、前記中間領域と前記第２の縁との間の前記シートの特性を測定するように、前記第１の細長い部材を、第１の走査位置と第２の走査位置との間で前後に誘導するステップと、
（ｉｖ）第１の標準化タイルを、前記第１の縁に隣接して位置決めするステップと、
（ｖ）第２の標準化タイルを、前記第２の縁に隣接して位置決めするステップと、
（ｖｉ）前記第１の細長い部材を第１の較正位置に誘導するステップであって、前記第１のセンサが、前記第１の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導するステップと、
（ｖｉｉ）前記第１の細長い部材を第２の標準化位置に誘導するステップであって、前記第２のセンサが、前記第２の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導するステップと、を含み、
ステップ（ｖ）が、第２の細長い部材を前記第１の較正位置に誘導することを含み、
ステップ（ｖｉｉ）が、前記第２の細長い部材を前記第２の標準化位置に誘導することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、連続シート材料のパラメータを決定するためのスキャナ測定システムに関し、より詳細には、センサを較正するための標準化タイルを有するＣフレームスキャナを採用し、従来のＣフレームスキャナと比較して、システムの走査動作が必要とするオフシート変位距離又は空間が著しく少ない、非接触測定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
スキャナシステムは、連続的に移動するウェブ又はシートの特性を測定するために採用される。典型的には、放射線源及び検出器は、連続的に生産されたウェブにまたがるビーム又はフレーム上で往復移動のために支持されたヘッドに装着されている。ヘッドは、ウェブの移動方向に対してほぼ直角にウェブ上を往復させられ、ヘッドはウェブを横切って一定速度で移動する。ヘッドを支持するビーム又はフレームは、ウェブ移動の経路上を通過し、放射線源及び検出器を支持する直線単一ビームであってもよい。代替的に、スキャナは、源及び検出器が、ウェブの対向する面上にあり得るように、ウェブ移動の経路を取り囲んでいる、Ｃ字形状又はＯ字形状のフレームを有し得る。
【0003】
ほとんどのＯ字形スキャナでは、フレームは静止しており、デュアルヘッドは、移動ウェブ上をクロス方向に前後に横断する。Ｏ字形スキャナは、ウェブ又はシートが、紙の製造時などの、幅が数十メートルであり得る工業プロセスに特に適している。
【0004】
対照的に、Ｃ字形スキャナの動作中、フレーム全体は、移動ウェブ上をクロス方向に前後に移動する。このようにして、上部アーム及び下部アームにそれぞれ整列され固定された上部ヘッド及び下部ヘッドは、移動ウェブを縁から縁まで走査することができる。Ｃ字形スキャナは、床面積が限られている設備におけるリチウムイオン電池用のアノード及びカソードの製造時などの、移動ウェブの幅が比較的狭い用途に特に適している。しかしながら、現在のＣ字形スキャナの汎用性は、少なくとも監視されているウェブの幅に等しい距離をフレームが移動しなければならないことを必要とする設計によって制限されている。
【発明の概要】
【0005】
本発明は、２つ以上のセンサを採用し、センサを標準化又は較正する機構を有する小型のＣ字形スキャナの開発に部分的に基づいている。スキャナは、シート幅の約半分のみに等しい走査距離に沿って前後にスキャナを前進させることによって、連続シートの全幅を監視することができる。本発明は、必要なオフシートスキャナ変位距離を、監視されているシートの幅の半分に近い量だけ減少させる。
【0006】
一態様では、本発明は、機械方向（machine direction、ＭＤ）に進み、第１の側と第２の側とを有する材料の連続シートの特性又は特徴を監視するためのシステムであって、
シートの第１の側に隣接して配置された第１の部材であって、第１の近位端及び第１の遠位端を有し、かつ（ｉ）シートの特性を測定するための、第１の遠位端に位置決めされた第１のセンサ手段と、（ｉｉ）シートの特性を測定するための、第１の近位端と第１の遠位端との間に位置決めされた第２のセンサ手段と、を有する、第１の部材と、
シートの第２の側に隣接して配置された第２の部材であって、第２の近位端及び第２の遠位端を有し、第１の部材及び第２の部材が平行であり、かつ測定ギャップを画定しており、測定ギャップ通って材料の連続シートが進む、第２の部材と、
第１のセンサ及び第２のセンサが、材料のシートの複数の場所でシートの特性を測定するように、第１の部材及び第２の部材を、ＭＤに垂直なクロス方向（cross direction、ＣＤ）に沿って前後に駆動するための手段と、を備える、システムを対象とする。
シートの第１の側に隣接して配置された第１の部材であって、第１の近位端及び第１の遠位端を有し、かつ（ｉ）シートの特性を測定するための、第１の遠位端に位置決めされた第１のセンサ手段と、（ｉｉ）シートの特性を測定するための、第１の近位端と第１の遠位端との間に位置決めされた第２のセンサ手段と、を有する、第１の部材と、
シートの第２の側に隣接して配置された第２の部材であって、第２の近位端及び第２の遠位端を有し、第１の部材及び第２の部材が平行であり、かつ測定ギャップを画定しており、測定ギャップ通って材料の連続シートが進む、第２の部材と、
第１のセンサ及び第２のセンサが、材料のシートの複数の場所でシートの特性を測定するように、第１の部材及び第２の部材を、ＭＤに垂直なクロス方向（cross direction、ＣＤ）に沿って前後に駆動するための手段と、を備える、システムを対象とする。
【0007】
別の態様では、本発明は、センサ装置であって、
平行であり、移動シートを収容する測定ギャップを画定する第１のアーム又はビームと第２のアーム又はビームとを有する支持体を含むＣフレームであって、第１のアームが第１の近位端及び第１の遠位端を有し、第２のアームが第２の近位端及び第２の遠位端を有する、Ｃフレームと、
第１のセンサ及び第２のセンサであって、第１のセンサが、第１のアームの第１の位置に装着されており、第２のセンサが、第１のアームの第２の位置に装着されており、第１のセンサ及び第２のセンサが、第１のアームの長さに沿って横方向に離隔されている、第１のセンサ及び第２のセンサと、
第１の標準化タイル又はプレートと、
第１標準化タイルから横方向に離隔されている第２標準化タイル又はプレートと、
第１のセンサが、シートの第１の縁とシートの中間領域との間のシートの特徴を測定し、第２のセンサが、シートの中間領域とシートの第２の縁との間のシートの特徴を測定するように、Ｃフレームを走査経路に沿って横方向に前後に誘導するための第１の手段と、
Ｃフレームを走査経路に沿って、第１の標準化タイルが第１のセンサを較正する第１の較正位置と、第２の標準化タイルが第２のセンサを較正する第２の較正位置と、に誘導するための第２の手段と、を含む、センサ装置を対象とする。タイル又はプレートは、特性が既知であり、シート材料をシミュレートする安定した基準材料を含む。
平行であり、移動シートを収容する測定ギャップを画定する第１のアーム又はビームと第２のアーム又はビームとを有する支持体を含むＣフレームであって、第１のアームが第１の近位端及び第１の遠位端を有し、第２のアームが第２の近位端及び第２の遠位端を有する、Ｃフレームと、
第１のセンサ及び第２のセンサであって、第１のセンサが、第１のアームの第１の位置に装着されており、第２のセンサが、第１のアームの第２の位置に装着されており、第１のセンサ及び第２のセンサが、第１のアームの長さに沿って横方向に離隔されている、第１のセンサ及び第２のセンサと、
第１の標準化タイル又はプレートと、
第１標準化タイルから横方向に離隔されている第２標準化タイル又はプレートと、
第１のセンサが、シートの第１の縁とシートの中間領域との間のシートの特徴を測定し、第２のセンサが、シートの中間領域とシートの第２の縁との間のシートの特徴を測定するように、Ｃフレームを走査経路に沿って横方向に前後に誘導するための第１の手段と、
Ｃフレームを走査経路に沿って、第１の標準化タイルが第１のセンサを較正する第１の較正位置と、第２の標準化タイルが第２のセンサを較正する第２の較正位置と、に誘導するための第２の手段と、を含む、センサ装置を対象とする。タイル又はプレートは、特性が既知であり、シート材料をシミュレートする安定した基準材料を含む。
【0008】
更なる態様では、本発明は、機械方向とクロス方向とを有する連続シート又はウェブプロセスにおけるプロセス変数を測定する方法であって、
第１のセンサと第２のセンサとを支持する第１の細長い部材であって、第１のセンサ及び第２のセンサが、第１の細長い部材に沿って横方向に分離されている、第１の細長い部材を提供することと、
材料の連続移動シートであって、シートは、第１の側及び第２の側と、第１の縁及び第２の縁とを有し、第１の細長い部材は、材料の連続移動シートに隣接して、ＣＤに沿って位置決めされている、材料の連続移動シートを機械方向に沿って方向付けることと、
第１のセンサが、材料のシートの第１の縁と中間領域との間のシートの特性を測定し、第２のセンサが、中間領域と第２の縁との間のシートの特性を測定するように、第１の細長い部材を、第１の走査位置と第２の走査位置との間で前後に誘導することと、
第１の標準化タイルを、第１の縁に隣接して位置決めすることと、
第２の標準化タイルを、第２の縁に隣接して位置決めすることと、
第１の細長い部材を第１の較正位置に誘導することであって、第１のセンサが、第１の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導することと、
第１の細長い部材を第２の標準化位置に誘導することであって、第２のセンサが、第２の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導することと、を含む、方法を対象とする。
第１のセンサと第２のセンサとを支持する第１の細長い部材であって、第１のセンサ及び第２のセンサが、第１の細長い部材に沿って横方向に分離されている、第１の細長い部材を提供することと、
材料の連続移動シートであって、シートは、第１の側及び第２の側と、第１の縁及び第２の縁とを有し、第１の細長い部材は、材料の連続移動シートに隣接して、ＣＤに沿って位置決めされている、材料の連続移動シートを機械方向に沿って方向付けることと、
第１のセンサが、材料のシートの第１の縁と中間領域との間のシートの特性を測定し、第２のセンサが、中間領域と第２の縁との間のシートの特性を測定するように、第１の細長い部材を、第１の走査位置と第２の走査位置との間で前後に誘導することと、
第１の標準化タイルを、第１の縁に隣接して位置決めすることと、
第２の標準化タイルを、第２の縁に隣接して位置決めすることと、
第１の細長い部材を第１の較正位置に誘導することであって、第１のセンサが、第１の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導することと、
第１の細長い部材を第２の標準化位置に誘導することであって、第２のセンサが、第２の標準化タイルを使用して基準測定値を取得する、誘導することと、を含む、方法を対象とする。
【0009】
センサは、細長い部材又はビームに固定され得るか、又はセンサ部品をＣフレームの部材に組み込まれ得る。スキャンシステムは、紙、プラスチック、薄い金属基板、布などの材料の特徴を検出するために採用され得る。センサは、透過モード又は反射モードのいずれかで動作することができる。連続的に移動する材料を横切って前後に周期的に横断することによって、基本重量、厚さ、水分含有量、組成及び温度などの、選択されたシート特性の値を測定することができる。監視されている移動シートは、各走査中に縁から縁まで横断する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】並進機構上で搬送されるＣフレーム構造に装着されたスキャナヘッドを有するオンラインスキャンシステムの断面図である。
【図2】並進機構上で搬送されるＣフレーム構造に装着されたスキャナヘッドを有するオンラインスキャンシステムの断面図である。
【図3】スキャンセンサシステムの動作を示す平面図である。
【図4】基準材料で作製され、移動フィルム又は基板の両側に位置決めされている標準化タイル又はプレートを備えた、較正モードで動作するオンラインスキャンシステムの断面図である。
【図5】基準材料で作製され、移動フィルム又は基板の両側に位置決めされている標準化タイル又はプレートを備えた、較正モードで動作するオンラインスキャンシステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１は、互いに平行な上部の細長いアーム６及び下部の細長いアーム８の近位端を固定する垂直支持体４を含む、スキャンセンサシステム２を示す。下部アーム８は、サーボモータ１２及び線形スライド又はレール２４を含む並進機構１０に移動可能に固定されている。上側アーム６は、その遠位端に装着されたセンサ１６と、その近位端に向かう場所に装着されたセンサ１８とを有する。同様に、下部アーム８は、その遠位端に装着されたセンサ２０と、その近位端に向かう場所に装着されたセンサ２２とを有する。垂直支持体及び細長いアームは、一体構造として構築され得る。センサ１６及びセンサ２０は垂直軸に沿って整列され、センサ１８及びセンサ２２は別の垂直軸に沿って整列される。
【0012】
上部アーム及び下部アームは、監視されている連続移動ウェブ又はシート２６を収容する測定ギャップ又はチャネル１４を画定する。ウェブ又はシート２６は、機械方向（ＭＤ）に下流に進む。サーボモータ１２は、駆動ベルト、ケーブル又はチェーンを駆動して、ＭＤに垂直なクロス方向（ＣＤ）に沿ってＣフレームを前後に前進させる。本プロセスでは、センサ１６及びセンサ１８はウェブ又はシート２６の上側を横切って走査し、一方、センサ２０及びセンサ２２はウェブ又はシート２６の下側を横切って走査する。細長いアームの各々に装着されたデュアルセンサを用いると、Ｃフレームは、材料のウェブ又はシート全体を縁部から縁部まで監視するために、ウェブ又はシート２６の幅の約半分だけ進めばよい。本明細書に記載のように、Ｃフレームは、完全挿入位置と完全後退位置との間で前後に進む。
【0013】
図１に示すように、スキャンセンサシステム２は、上部アーム６及び下部アーム８が測定ギャップ１４を囲んでいる完全挿入位置にある。外側センサ１６は、ウェブ又はシート２６の外縁２８又はその近くで材料の上面の特性を測定するように位置決めされている一方で、中間センサ１８は、縁２８及び縁３０から等距離である、ウェブ又はシート２６の幅に沿った中間点３２で材料の特性を測定するように位置決めされている。中間センサ１８は、シートのＣＤ幅の半分に等しい距離だけ、センサ１６から横方向に離隔されていることが好ましい。同様に、外側センサ２０は、ウェブ又はシート２６の縁２８又はその近くで材料の底面の特性を測定するように位置決めされている一方で、中間センサ２２は、縁２８及び縁３０から等距離である、ウェブ又はシート２６の幅に沿った中間点３４で材料の特性を測定するように位置決めされている。中間センサ２２は、シートのＣＤ幅の半分に等しい距離だけ、センサ２０から横方向に離隔されていることが好ましい。この初期走査位置から、ＣフレームがＣＤに沿って後方に移動するにつれて、センサ１６は、材料の上面上を縁２８から中間点３２まで走査し、一方、センサ１８は、中間点３２から縁３０まで走査する。同時に、センサ２０は、縁２８から中間点３４まで材料の下面上を走査し、一方、センサ２２は、中間点３４から縁３０まで走査する。
【0014】
図２は、完全後退位置に移動したスキャンセンサシステム２を示しており、Ｃフレームは、ＣＤに沿ってレール２４上を前進するために方向を反転する前に、一時的に停止している。ここで、外側センサ１６は、ウェブ又はシート２６の中間点３２で材料の上面の特性を測定するように位置決めされている一方で、中間センサ１８は、内縁３０又はその近くで材料の特性を測定するように位置決めされている。同様に、ここで、外側センサ２０は、ウェブ又はシート２６の中間点３４で材料の底面上の特性を測定するように位置決めされている一方で、中間センサ２２は、内縁３０又はその近くで材料の特性を測定するように位置決めされている。この後退した走査位置から、Ｃフレームが方向を反転してＣＤに沿って前方に移動するにつれて、センサ１６は、材料の上面上を中間点３２から縁２８まで走査し、一方、センサ１８は、上面を縁３０から中間点３２まで走査する。同時に、センサ２０は、中間点３４から縁２８まで材料の下面上を走査し、一方、センサ２２は、縁３０から中間点３４まで走査する。
【0015】
図１及び図２に示されるスキャンセンサシステム２では、センサは、透過モードで動作するものとして示されている。例えば、センサ１６及びセンサ１８は各々、放射線のビームを移動ウェブ又はシート２６内に向ける放射線源を備え得、センサ２０及びセンサ２２は各々、材料を透過した放射線を検出する放射線受信器を備え得る。２組のセンサは、ウェブ又はシート２６の１つ以上の特性を測定するように動作する。ＣフレームがＣＤに沿って前後に進むにつれて、センサ１６及びセンサ２０は、ウェブ又はシート２６の１つ以上の特性を縁２８から中間点３２まで測定し、センサ１８及びセンサ２２は、ウェブ又はシート２６の同じ１つ以上の特性を中間点３２と縁３０との間で測定する。透過モードで動作するセンサは、例えば、Ｔｉｘｉｅｒ及びＨｕｇｈｅｓに対する米国特許第９，１８２，３６０号、Ｈｕｇｈｅｓ及びＴｉｘｉｅｒに対する米国特許第８，５２７，２１２号、Ｔｉｘｉｅｒに対する米国特許第７，２９８，４９２号、Ｈｕｇｈｅｓらに対する米国特許出願公開第２０２１／０３８２１７３号、並びにＴｉｘｉｅｒ及びＨｕｇｈｅｓに対する米国特許出願公開第２０２１／０２６２７７６号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【0016】
代替的に、スキャンセンサシステム２のセンサは、反射モードで動作することができる。例えば、センサ１６及びセンサ１８の各々は、ウェブ又はシート２６の１つ以上の特徴を測定するために、放射線源及び検出器の両方を備え得る。この構成では、ＣフレームがＣＤに沿って前後に進むにつれて、センサ１６は、縁２８と中間点３２との間のウェブ又はシート２６の１つ以上の特性を測定し、センサ１８は、中間点３２と縁３０との間のウェブ又はシート２６の同じ１つ以上の特性を測定する。更に、この反射モード構成では、センサ２０及びセンサ２２の各々はまた、ウェブ又はシート２６の１つ以上の特徴を測定するために、放射線源及び検出器の両方を備え得る。ＣフレームがＣＤに沿って前後に進むにつれて、センサ２０は、ウェブ又はシート２６の１つ以上の特性を縁２８と中間点３４との間で測定し、センサ２２は、ウェブ又はシート２６の同じ１つ以上の特性を中間点３４と縁３０との間で測定する。明らかなように、上部センサ１６及び上部センサ１８は、下部センサ２０及び下部センサ２２によって測定された特性とは異なる特性を測定するように構成され得る。反射モードで動作するセンサは、例えば、米国特許第９，１８２，３６０号、米国特許第８，５２７，２１２号、米国特許第７，２９８，４９２号、及び米国特許出願公開第２０２０／００９６３０８号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。センサはまたは、反射型センサと透過型センサとの組み合わせを含み得る。
【0017】
図３は、シート５０がＭＤに進むときに、その１つ以上の特徴を測定することによって移動シート５０を監視する際の、Ｃフレーム５６を含むスキャンセンサシステムの動作を示す。一対のローラ５８、７８は、連続シート５０を支持し導く。モータ６２は、ローラ７８を動作させ、エンコーダ６４は、その速度を監視する。Ｃフレーム５６が、ほぼ一定速度でシート５０を周期的に横断するとき、２対のゲージ（すなわち、図１及び図２に示すセンサ１６、２０及びセンサ１８、２２）は、それぞれ調査スポット又は領域７２及び７４を測定する。スポット７２及びスポット７４は、固定されたオフセット距離だけ横方向に分離されている。本例では、センサは透過モードで動作するように構成されている。Ｃフレーム５６は、点線７６によって表されている完全後退位置と、実線５６によって示される完全挿入位置との間で移動可能である。Ｃフレームは、完全後退位置と完全挿入位置との間を周期的に走査するにつれて、スポット７２とスポット７４との間のオフセット距離に等しい距離を進む。
【0018】
２つのセンサは、シート５０の長手方向縁部５２、５４に正確に垂直に整列されている場所で選択された特性を測定しない。代わりに、シート速度のために、スキャンＣフレームは、基板表面を横切って斜めに進み、結果として、連続する走査経路は、長手方向縁部５０、５４に垂直な方向に対してジグザグパターンを有する。
【0019】
そのようなジグザグパターンの例は、Ｃフレームが前後の連続走査中にシート５０の表面を横断するときに２対のゲージによってトレースされる、スキャン計測経路又はプロファイル６８及び７０である。真のＣＤに対する走査経路の各々の角度は、走査デバイスのクロス方向速度、及び既知の基板６０の機械方向速度に依存する。２つのジグザグパターンの各々は、基板表面の比較的小さな部分をカバーし、測定プロファイル６８は、縁５２と中線６６との間のシートをカバーし、測定プロファイル７０は、中線６６と縁５５との間のシートをカバーする。
【0020】
Ｃフレーム７６が、反射モードで動作する４つのセンサを有し、各細長いアームがデュアルセンサを支持する場合、４つのセンサの各々は、別個のジグザグ測定プロファイルを生成する。
【0021】
標準化タイル又はプレート４０はモータ４４に接続され、標準化タイル又はプレート４２はモータ４６に接続されている。システム５６が較正モードで動作しているとき、各タイルは、回転ソレノイドユニットによってユニバーサルポイントを通して駆動されるシャフトの回転によって旋回することができる。各標準化タイル４０及び４２は、シミュレートされた特性レベルの範囲を通じて再較正を可能にするように、異なる既知の特性を有するプラスチックフィルムなどの基準材料を有する複数のタイルを表すことができることが理解される。安定した基準材料は、ばね付勢されたプラスチックカバーを有するタイル状又はプレート状のコンパートメント内に保管することができる。ソレノイドは、較正中にカバーを引き出して、基準材料を露出させる。
【0022】
図３に示すように、モータに接続される代わりに、標準化タイル４０及び４２は、それぞれ縁５２及び縁５４に並置された定位置に恒久的に位置決めされ得る。タイルは、センサの再較正が必要なときはいつでも利用可能である。
【0023】
センサが反射モードで動作している場合、各標準化タイルは、上部センサ及び下部センサを同時に較正するように構成されていることが好ましい。タイルは、反射性金属であって、両側に固定された基準材料を有する反射性金属を含む。
【0024】
図４に示すように、標準化タイル４２は、電動機構４６（図３）を用いて、シート２６の外縁に隣接する位置に移動され、標準化タイル４０は、電動機構４４（図３）を用いて、シート２６の内縁に隣接する位置に移動される。この挿入された較正位置では、標準化タイル４２は、外側センサ１６と外側センサ２０との間に縦一列に位置決めされている。図５に示すスキャンセンサシステム２は、後退された較正位置にあり、標準化タイル４０は、中間センサ１８と中間センサ２２との間に縦一列に位置決めされている。
【0025】
典型的には、センサが透過モードで動作している場合、例えば、図１の放射線源１６及び検出器２０が工場で組み立てられた後、放射線源１６と検出器２０との間のギャップにサンプルが存在しない場合、センサは、厚さなどの選択された特性のセンサ測定を通して「基準」値を確立することによって、最初に較正される。次に、センサは、既知の特性（例えば、厚さ）レベルを有する連続する実際のサンプルをギャップ内に位置決めすることによって、経験的に較正される。検出器によって測定された放射線の関数として計算されたシート厚レベルを表す較正曲線、ルックアップテーブル、及び／又は数学的モデル（まとめて「較正データ」と呼ぶ）が生成され、コンピュータメモリに記憶される。センサは、設備に設置されると、顧客が利用できる状態となる。
【0026】
走査動作中、標準化タイル４０、４２の各々は、センサの周期的なオンライン再較正を可能にする。シート材料をシミュレートするために、安定した較正基準材料が選択される。本発明によると、センサ１６及びセンサ２０の標準化又は再較正は、例えば、標準化タイルを有するセンサからの読み取り値に基づくことができる。
【0027】
上記は、本発明の原理、好ましい実施形態、及び動作モードを説明してきた。しかしながら、本発明は、考察される特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。したがって、上述の実施形態は、限定的ではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってそれらの実施形態において変形が行われ得ることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【外国語明細書】