特表 2022-515985 被測定物、特にプラスチックプロファイルを測定するための測定システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-24

(54)【発明の名称】被測定物、特にプラスチックプロファイルを測定するための測定システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 15/02 20060101AFI20220216BHJP

【ＦＩ】

G01B15/02 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021532023

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(85)【翻訳文提出日】2021-06-04

(86)【国際出願番号】 DE2019101055

(87)【国際公開番号】W WO2020114561

(87)【国際公開日】2020-06-11

(31)【優先権主張番号】102018131370.5

(32)【優先日】2018-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520404492

【氏名又は名称】イノエックス ゲーエムベーハー イノヴァツィオーネン ウント アウスリュストゥンゲン フュア ディー エクストルジオーンステヒニク

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】クローゼ ラルフ

【テーマコード（参考）】

2F067

【Ｆターム（参考）】

2F067AA27

2F067AA51

2F067BB01

2F067BB26

2F067EE02

2F067HH02

2F067JJ02

2F067RR24

2F067RR26

(57)【要約】

本発明は、被測定物、特にプラスチックプロファイル（３）を測定するための測定システム（２）に関する。
測定システム（２）は、それぞれＴＨｚ送信ビーム（６）を時にアクティブに放射し、反射されたＴＨｚ放射（１１）を時にパッシブに受信する複数のＴＨｚトランシーバ（５）で構成されたアンテナ装置（４）であって、ＴＨｚトランシーバ（５）の測定値の測定信号（Ｓ１）を出力するアンテナ装置（４）と、
アンテナマトリックス（４）を調整方向（ｍ１、ｍ２）、例えば被測定物（３）の周りの円形経路に沿って幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）に調整するための調整手段（１２）と、
測定信号（Ｓ１）を受信及び評価するための制御及び評価装置（１４）であって、幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）における幾つかのＴＨｚトランシーバ（５）の測定信号（Ｓ１）を、ＳＡＲ評価工程によって評価し、被測定物（３）の境界面（８）の仮想モデル（ＶＭ）を作成するように構成された制御及び評価装置（１４）と、を備え、
続いて制御及び評価装置（１４）は、仮想モデル（ＶＭ）から境界面（８）の間の層厚さ（ｄ、ｄ４）を特定する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物、特にプラスチックプロファイル（３）を測定するための測定システム（２）において、
それぞれＴＨｚ送信ビーム（６）を時にアクティブに放射し、反射されたＴＨｚ放射（１１）を時にパッシブに受信する複数のＴＨｚトランシーバ（５）で構成されたアンテナ装置（４）であって、前記ＴＨｚトランシーバ（５）の測定値の測定信号（Ｓ１）を出力するアンテナ装置（４）と、
前記アンテナマトリックス（４）を調整方向（ｍ１、ｍ２）に沿って幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）に調整するための調整手段（１２）と、
前記測定信号（Ｓ１）を受信及び評価するための制御及び評価装置（１４）であって、幾つかの前記測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）における幾つかの前記ＴＨｚトランシーバ（５）の前記測定信号（Ｓ１）を、ＳＡＲ評価工程によって評価し、前記被測定物（３）の境界面（８）の仮想モデル（ＶＭ）を作成するように構成された制御及び評価装置（１４）と、を備え、
続いて前記制御及び評価装置（１４）は、前記仮想モデル（ＶＭ）から前記境界面（８）の間の層厚さ（ｄ、ｄ４）を特定する、測定システム（２）。

【請求項2】

前記調整手段（１２）は、前記測定システム（２）の対称軸（Ｂ）を中心に、円周経路に沿って、特に完全な又は部分的な円形経路（ｍ２）に沿って前記アンテナ装置（４）を旋回し、
前記円周経路のさまざまな前記測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）での測定において、前記アンテナ装置（４）の光学主軸（Ａ）が、それぞれ前記対称軸（Ｂ）に整列されることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項3】

前記アンテナ装置（４）は、前記ＴＨｚトランシーバ（５）の２次元の、好ましくは平面的な配列からなり、特にＴＨｚトランシーバ（５）間の一定の距離（ａ）で、例えばアンテナマトリックス（４）として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定システム。

【請求項4】

前記ＴＨｚ送信ビーム（６）を目下、アクティブに放射している前記ＴＨｚトランシーバ（５）は、反射された前記ＴＨｚ放射（１１）も検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測定システム。

【請求項5】

前記ＴＨｚトランシーバ（５）はそれぞれ、被測定物（３）の境界面（８）で反射されたＴＨｚ放射（１１）を測定ピークとして検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測定システム。

【請求項6】

前記ＴＨｚトランシーバ（５）はそれぞれ、０．０１ＴＨｚ～５０ＴＨｚの間、特に０．０５ＴＨｚ～２０ＴＨｚの間の周波数範囲で、特に、完全に電子的に、例えば周波数変調又はパルス放射を用いて、ＴＨｚ放射（１１）を放射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測定システム。

【請求項7】

前記ＴＨｚトランシーバ（５）はそれぞれ、送信円錐（７）を有する前記ＴＨｚ送信ビーム（６）を放射し、
隣接するＴＨｚトランシーバ（５）の少なくとも前記送信円錐（７）は、前記測定システム（２）の前記対称軸（Ｂ）まで、及び／又は前記被測定物（３）まで、少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測定システム。

【請求項8】

前記幾つかの測定信号（Ｓ１）は、特に大口径のフェーズドアレイアンテナをシミュレートするために、好ましくは、位相差として実行時間差を測定している間に、振幅と位相位置の重なり又は組み合わせで、前記ＳＡＲ評価工程によって評価されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の測定システム。

【請求項9】

測定装置（１）であって、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の測定システム（２）を備え、
前記測定システム（２）の前記対称軸（Ｂ）に、前記対称軸（Ｂ）に沿って、又は平行に延びる長手方向軸を有する、例えばプラスチックプロファイルである被測定物（３）が配置され、
前記調整手段（１２）が、前記被測定物（３）の周りで、好ましくは円形経路に沿って、前記アンテナ装置（４）を調整する、測定装置（１）。

【請求項10】

前記対称軸（Ｂ）に沿って、又は前記対称軸（Ｂ）に平行に、前記被測定物（３）を搬送するための搬送手段が設けられ、好ましくは、前記アンテナ装置（４）の前記調整速度（ｍ１、ｍ２）よりも遅い搬送速度を用いることを特徴とする請求項９に記載の測定装置。

【請求項11】

被測定物（３）、特にプラスチックプロファイル（３）を測定するための方法であって、
複数のＴＨｚトランシーバ（５）で構成されたアンテナ装置（４）を、前記アンテナ装置の光軸（Ａ）が前記被測定物（３）と整列するように、及び／又は対称軸（Ｂ）に直交するように、提供又は配置するステップ（Ｓｔ１）と、
第１測定位置（ＭＰ１）において前記被測定物（３）の第１ＴＨｚ測定を実行するステップであって、前記アンテナマトリックス（４）の複数の前記ＴＨｚトランシーバ（５）はそれぞれ、前記被測定物（３）から部分的に反射されて前記アンテナ装置（４）に戻るＴＨｚ送信ビーム（６）を、それぞれの光軸（Ａ）に沿って、又は平行に時にアクティブに放射し（Ｓｔ１）、
前記ＴＨｚトランシーバ（５）は、反射されたＴＨｚ放射（１１）を時にパッシブに検出するステップと、
調整方向（ｍ１、ｍ２）に沿って前記アンテナ装置（４）を、前記光軸（Ａ）が前記被測定物（３）と一致し、及び／又は対称軸（Ｂ）に直交する幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）に順次調整し（Ｓｔ２）、
測定信号（Ｓ１）を出力しながら、さらにＴＨｚ測定を行うステップ（Ｓｔ３）と、
前記幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）からの前記測定信号（Ｓ１）を評価するステップであって、個々の前記ＴＨｚトランシーバ（５）の前記測定信号をＳＡＲ評価工程によって一緒に処理し、前記被測定物（３）の断面の仮想モデル（ＶＭ）を特定するステップ（Ｓｔ４）と、
基準面（８）及び前記仮想モデル（ＶＭ）内の前記基準面（８）の距離としての層厚（ｄ）を特定するステップ（Ｓｔ５）と、
を少なくとも含む方法。

【請求項12】

前記アンテナマトリックスは、前記光軸（Ａ）が前記対称軸（Ｂ）及び／又は前記被測定物（３）に対して常に垂直になるように、前記幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）に調整されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

個々の前記ＴＨｚトランシーバ（５）、特に隣接するＴＨｚトランシーバ（５）の放射される放射円錐（７）が、前記被測定物（３）の前で既に少なくとも部分的に重なり、及び／又は、
前記幾つかの測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２、…）での前記測定で放射される放射円錐（７）が、少なくとも部分的に重なり、
前記ＳＡＲ評価工程のための重ね合わせを形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。

【請求項14】

前記ＴＨｚトランシーバ（５）はそれぞれ、前記被測定物（３）を通り抜ける前記ＴＨｚ送信ビーム（６）を放射し、前記被測定物（３）の幾つかの境界面（８）で、部分的に反射を伴うことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記測定信号（Ｓ１）は、続いて、各測定位置（ＭＰ１、ＭＰ２）におけるＭＩＭＯ測定から、ＳＡＲ計算方法によって組み立てられ、前記被測定物（３）の仮想モデルの部分セクションと、それらより、全体の仮想モデル（ＶＭ）を形成し、
続いて、前記層厚（ｄ）が前記仮想モデル（ＶＭ）から特定されることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

プラスチックプロファイル（３）を製造する方法であって、
前記プラスチックプロファイル（３）を対称軸（Ｂ）に沿って、又は平行に押し出すステップと、
請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の方法によって前記プラスチックプロファイル（３）の断面を測定し、参照厚さ（ｄ＿ｒｅｆ）、例えば、前記プラスチックプロファイル（３）の不規則なシールリップ（１６）の参照厚さを特定するステップと、
制御信号（Ｓ３）を押出機（１８）に出力して、前記プラスチックプロファイル（３）を測定し、仮想モデル（ＶＭ）を作成し、前記仮想モデル（ＶＭ）の前記参照厚さ（ｄ＿ｒｅｆ）を目標値と比較し、前記比較に応じて前記制御信号（Ｓ３）により押出パラメータを変更することで、形成された前記参照厚さ（ｄ＿Ｒｅｆ）を調節するステップと、を有する方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

一般に、プラスチック製品は製造後に肉厚がチェックされる。特に、押出成形の場合、そのプラスチック製品のパラメータが変化し、まだ柔らかいプラスチック材料の変形が現れ、不純物又は空洞が形成される可能性がある。ここで、プラスチック材料から作られた被測定物を、製造後にテラヘルツ測定手順によって測定することが知られている。一般に、ＴＨｚ送信（透過、伝送）ビームは、それぞれの被測定物に対し垂直に照射され、境界面で部分的に反射されるため、境界面は、ＴＨｚトランシーバに向けて再放射された反射放射からの測定ピークとして特定できる。それにより、測定信号から直接、層の厚さを特定でき、特に多層の厚ささえも特定できる。ＴＨｚ送信ビームは、時間ベース、周波数変調、又はパルス化することができる。単一のＴＨｚトランシーバを使用すること以外に、フェーズドアレイ配列（装置）も知られている。例えば、中央のＴＨｚ送信機が、放射円錐でＴＨｚ放射を放射し、反射されたＴＨｚ放射はアレイ配列の受信機によって検出される。したがって、送信機と受信機を同期することにより、実行時間を特定でき、受信機への波面のシフトされた到着によって、入射波の角度を評価でき、それにより、空間内の反射源の距離及び位置を特定できる。

【0002】

一般に、例えば、押し出しプラスチックパイプ又は単純なプラスチックプロファイル（塑性外形）を、ＴＨｚセンサを使用して比較的少ない労力で測定し、層の厚さを確認することができる。したがって、例えば、パイプ又はプロファイルは、１つ又は複数の測定位置からの放射によって完全に通過され、１つの測定ピークを幾つかの境界面のそれぞれで特定できる。これにより、例えばセンサを調整するか、被測定物の周囲に複数のセンサを配置することにより、比較的少数の測定位置で済むようになる。

【0003】

このように、層の厚さの特定によって押出設備を制御し、特定された主層の厚さ、例えば、パイプの壁厚を制御目的に使用できる、押出方法の調整システムも知られている。

【0004】

しかし、例えば、幾つかのチャンバを形成するために複数のバーと壁を有するプロファイルや、シールリップを有するプロファイルなどを含む、より複雑な形状の物体は、一般に問題を引き起こす。

【0005】

また、一般に、アクティブフェーズドアレイ配列を利用することが知られている。それは、複数のＴＨｚトランシーバから構成され、それぞれが特定の時間にアクティブにＴＨｚ放射を放射して、反射された放射を検出し、別の時間には別のＴＨｚトランシーバによって送信され、反射した放射を単にパッシブに検出する。したがって、そのような多重入出力（ＭＩＭＯ）配列の異なる送受信機の多重性により、複数の基準面を評価できる。

【0006】

さらに、原理的に、合成開口レーダー（ＳＡＲ）を用いるレーダー測定方法が知られている。これは、レーダーセンサを被測定物に沿って移動させ、その移動中に測定画像又は測定信号が連続的に取得される。このようなＳＡＲの特定（測定）は、特に飛行機や衛星などの飛行物体から行われ、地形セグメントの２次元表示を可能にする。ここでセンサは、さまざまな測定位置から放射される放射円錐が重なるように、十分に広い放射される放射円錐を常に使用して送信する。送信機の測定位置は既知であるため、特に被測定物を通過する調整方向（方位）の場合、測定画像は既知の測定位置で重なる。したがって、ターゲット領域内の物体は、さまざまな画角で照射され、それに応じて検出される。受信したレーダーエコーの強度と位相位置に基づいて、大型アンテナの開口部を合成することが可能であり、それによってアンテナの高い空間解像度と運動方向を実現する。これにより、レーダー信号処理装置又は制御及び評価装置はそれぞれ、より大きな画像が仮想モデル、すなわち高さプロファイルとして合成されるように、個々の振幅及び位相位置を互いに組み合わせることができる。ＳＡＲ評価アルゴリズムはまた、受信信号の位相を補正するのに役立ててもよく、それにより、個々のアンテナ位置間の実行時間差も補正し、それにより、三角法の状況を考慮に入れる。これにより、実行時間差を位相差として測定できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって本発明は、複雑な被測定物であっても、比較的少ない費用で正確な特定を可能にする、被測定物を測定するための測定システム及び方法を創出する目的に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、独立請求項に記載の測定システム及び方法によって解決される。従属請求項は、好ましいさらなる発展について述べている。本発明による測定システムは、特に、本発明による方法を実施するために提供される。本発明による方法は、特に、本発明による測定システムを使用して実施できる。

【0009】

さらに、測定システムと被測定物からなる測定装置が作成される。また、本発明による測定方法を利用したプラスチックプロファイルの製造方法が作成される。

【0010】

したがって、アンテナマトリックスの個々のＴＨｚトランシーバが、それぞれ時にアクティブ及びパッシブになるアクティブフェーズドアレイ方式又は多重入出力方式は、それぞれＳＡＲ測定方式と組み合わされる。これは、レーダー方式としてのＳＡＲ測定方式が、例えば、約１０ＧＨｚの対応する周波数範囲ですでに知られているという考えに基づいていており、原理的に、その文脈で試験済みの評価方法又はＳＡＲ超解像アルゴリズムは、例えば、１０ＧＨｚ～５０ＴＨｚの範囲におけるＴＨｚ周波数範囲の放射にも利用できる。さらに、レーダービームで、例えば景観の表面を走査するＳＡＲ測定は、反射された放射の反射ピークを特定するために既に使用されている。屈折率の異なる透明な素材で作られた被測定物、特にプラスチック製品をＴＨｚ測定すると、反射ピークも生成される。なぜなら、境界面を透過すると、ＴＨｚ放射は、強度の例えば２～７％、又は５％で反射されるため、高さレーダーの反射ピークによって、反射ピークを評価できる。幾つかの境界面を有する被測定物を貫通すると、測定信号の測定ピークが連続して現れるため、個々の測定ピークをさまざまな境界面に割り当てることができる。

【0011】

関連する周波数範囲は、特に下限周波数として１０ＧＨｚ、特に２０ＧＨｚ又は５０ＧＨｚであり、測定は、例えば８０ＧＨｚでも実行できる。上限周波数として、例えば５０ＴＨｚが該当し、例えば、２０ＴＨｚ又は１０ＴＨｚも該当する。
すなわち、周波数範囲の一例として、
［１０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、５０ＧＨｚ；１０ＴＨｚ、２０ＴＨｚ、５０ＴＨｚ］
である。

【0012】

測定信号とアクティブフェーズドアレイ、すなわち多重入出力測定システムの同期ＴＨｚトランシーバとの組み合わせ、及び、ＳＡＲ評価でそのように決定された測定信号の重なりを伴う幾つかの測定位置の調整により、より大きな開口部を備えたフェーズドアレイアンテナをシミュレートし、仮想モデルとして高解像度画像を生成することできる。

【0013】

調整運動として、特に、被測定物が配置されている対称軸を中心としたアンテナアレイの旋回運動又は円運動を行うことができる。したがって、対称軸を中心としたアンテナアレイの調整運動は、ＳＡＲ評価アルゴリズムの位置情報として既知の測定位置を提供する。それぞれの場合に、アンテナアレイの光学主軸が対称軸に対して垂直に向けられる、そのような旋回運動により、被測定物のさまざまな、時には多面的な表面を、少なくとも時おり反射信号でスキャンでき、特に、連続してアクティブ及びパッシブに動作するＴＨｚトランシーバを備えるアクティブフェーズドアレイ配列の高い角度分解能によってもスキャンできることが保証される。したがって、一般に、任意の表面を少なくとも特定回数でスキャンすることができ、好ましくは、アンテナマトリックスの光学主軸を各表面に対して垂直に整列することもできる。

【0014】

したがって、すべての測定で、反射ピークを最初に適切な測定位置で特定でき、続いて、ＳＡＲ評価手順によって重ね合わせることができる。

【0015】

これにより、フェーズドアレイを使用した測定と、ＳＡＲ評価を使用した被測定物の周りの回転運動が特別な方法で共同する。

【0016】

したがって、ＳＡＲ評価手順で評価できるのは、被測定物の周りの測定位置での幾つかの測定だけでなく、フェーズドアレイ測定のＴＨｚトランシーバの個々の測定、つまり各マトリックス位置での測定も含まれる。有利には、フェーズドアレイ測定の個々のＴＨｚトランシーバの送信円錐は、被測定物の前で既に重なっているため、被測定物上に送信円錐の重なりが存在することになる。したがって、各測定位置でのフェーズドアレイ配列のＴＨｚトランシーバの連続する個々の測定は、わずかに変位した測定位置で行われた測定を表している。フェーズドアレイをさらなる測定位置、特に被測定物の周りに調整すると、さらにＴＨｚ測定値が得られ、これには、各マトリックス位置の複数の連続する個別のＴＨｚ測定値も含まれる。すべての測定値は、ＳＡＲ評価によって処理できる。したがって、ＳＡＲ評価では、フェーズドアレイ配列の各マトリックス位置の個々のＴＨｚ測定値を検出でき、これは、多数の個別の信号を処理できるように、被測定物の周囲で調整される。

【0017】

したがって、被測定物、特にプラスチックプロファイルの高精細な部分セグメントをそれぞれ特定できる。ＳＡＲ手順の再構成評価手順を使用すると、後で部分セグメントを重ね合わせて、プロファイルの共通の仮想モデルを作成できる。

【0018】

次に、仮想モデル内の基準面が検出され、層の厚さ又は壁の厚さがこれら境界面の距離として決定されるという点で、この仮想モデルから壁の厚さを算出できる。それにより、チャンバの厚さも、壁間の空気層の層厚さとして検出できる。したがって、有利には、既知のシステムとは異なり、層の厚さは、測定信号から直接特定されるのではなく、むしろ、最初に、仮想モデルにおけるフェーズドアレイ測定のＳＡＲ評価手順によって基準面が特定され、これから層の厚さが決定される。

【0019】

したがって、例えば、複数の角張ったバーや壁を時として有するプラスチックプロファイルを測定することもできる。

【0020】

また、特に、平行な平面境界面を有しておらず、湾曲した又は角張った形状であるプラスチックプロファイルのシールリップのような被測定物の領域を測定することもできる。このようなシールリップでは、１つの測定位置からＴＨｚ測定装置を使用して直接測定することは、一般に不可能であるか、又は不十分である。したがって、本発明による方法では、仮想モデルにおけるそのようなシールリップの表象を検出し、参照厚さを特定することができる。

【0021】

特に、ＴＨｚトランシーバ、すなわち送信機と受信機の組み合わせを使用することで、さまざまな測定機能性の特定の組み合わせが可能になり、それによって仮想モデルの生成に寄与することは、明らかである。

【0022】

したがって、本発明によれば、プロファイルの、特に１つ以上（複数）の空洞又はチャンバを有するプロファイルの測定及びシミュレーションが可能になる。これは、有利には、例えばパイプ又は連続ストランドよりも著しく複雑である。したがって、そのような測定は、本発明に従って、プロファイルの連続的及び／又は安定した搬送工程において、例えば製造時に、特に押出し時に、直接に実行できる。

【0023】

したがって、本発明による測定方法を使用して、例えばシールリップのそのような参照厚さを特定し、続いて、目標形成、例えばシールリップの目標参照厚さに設定されるように、測定装置からの適切な制御信号によって押し出しを調整するような押し出し方法を作成することも可能である。

【0024】

特定の実施形態において、添付図面を用いて本発明を以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】被測定物を測定するための、本発明の一実施形態による測定システムである。

【図2】アンテナマトリックスの並進調整を行う場合の図１の測定システムである。

【図3】アンテナマトリックスを旋回する場合の図２のシステムに対応する描写である。

【図4】さらなる被測定物を測定する際の、アンテナマトリックスの様々な測定位置における測定システムである。

【図5】押出機と測定システムを備える生産ラインである

【図6】本発明による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

測定装置１に、被測定物３を測定するための測定システム２が設けられている。測定システム２は、マトリックスアレイ、すなわち、ＴＨｚトランシーバ（送受信機）５で構成され、特に２次元の規則的な配置を有するアンテナマトリックス４を備える。特に、中央ＴＨｚトランシーバ５ａで示されるように、各ＴＨｚトランシーバ５は、送信円錐７を有する光軸Ａに沿ってＴＨｚ送信ビーム６を放射する。ＴＨｚ送信ビームは、特に０．０１～５０ＴＨｚ、特に０．０２又は０．０５ＴＨｚ～１０又は２０ＴＨｚの周波数範囲内にある。この実施形態では、ＴＨｚトランシーバ５は、完全に電子式であるように、すなわち、ダイポールアンテナとして設計されている。これにより、ＴＨｚ送信ビーム６は、周波数変調されたものとして送信されるが、例えば、時間領域分光法（ＴＤＳ）又はパルスとしても送信されてもよい。したがって、図１によれば、ＴＨｚトランシーバ５ａは、ＴＨｚ送信ビーム６を光軸Ａに沿って被測定物３に向けて送信する。

【0027】

本実施形態では、被測定物３はプラスチックプロファイル（可塑外形）であり、その断面図が示されている。有利には、それは押出成形品であり、空気で満たされた外部空間や、空気又はガスで満たされた内部チャンバ９と対照的に、一般的にタイバー１０又はプラスチック材料の壁の境界面である複数の境界面８を示している。

【0028】

ＴＨｚ送信ビーム６は、境界面８に入射するときにそれぞれ部分的に反射され、それにより、例えば５％の強度又は振幅が反射され、ＴＨｚ送信ビーム６の大部分は、プラスチックプロファイル３を通ってその経路を継続する。したがって、図１では、例えば、境界面８を有する２つの描かれたバー１０はそれぞれ、光軸Ａに沿ってＴＨｚ送信ビーム６を中央ＴＨｚトランシーバ５ａに反射し、その結果、境界面８によって形成された後方反射ＴＨｚ放射１１の測定ピークを検出することで、例えば、被測定物３までの距離、又は第１境界面８からＴＨｚトランシーバ５ａまでの距離、バー１０ａ、１０ｂの層厚、及び境界面８間のチャンバ９の幅を検出できる。

【0029】

プラスチックプロファイル３の境界面８の大部分は、光軸Ａに対して垂直に位置していないため、これらで反射されたＴＨｚ放射１１は、ＴＨｚトランシーバ５ａ自体では検出できない大きな反射角βで反射される。幾つかの境界面８は、ＴＨｚ放射１１がマトリックスアレイ４の他のＴＨｚトランシーバ５の１つに反射して戻るような小さな反射角βでＴＨｚ放射１１を反射するであろう。マトリックスアレイ４の他のＴＨｚトランシーバ５は、中央ＴＨｚトランシーバ５ａと同期しているので、そのように受信された反射ＴＨｚ放射の測定ピークは、中央ＴＨｚトランシーバ５ａのＴＨｚ送信ビーム６に関連付けることができる。したがって、受信機として機能するＴＨｚトランシーバ５は、反射されたＴＨｚ放射１１、又はそれぞれ反射された波を受信し、それらをＴＨｚ送信ビームに帰することができる。波面は、ここでは隣接又は連続する受動のＴＨｚトランシーバ５に異なる時間でそれぞれ到着するため、時間シフト又は測定ピークを登録した時点、及び、更にＴＨｚ送信ビーム６に関する反射ＴＨｚ放射１１の反射角βから、反射源の距離及び位置、すなわち、プラスチックプロファイル３のそれぞれの境界面８を決定することができる。

【0030】

したがって、アンテナマトリックスの原理に従うそのような測定により、正確に垂直な境界面８だけでなく、光軸Ａに対してわずかに角度をなす境界面８も検出することができる。

【0031】

さらに、図２によれば、特定のＴＨｚトランシーバだけでなく、マトリックスアレイ４のすべてのＴＨｚトランシーバ５が時にアクティブであり、時にパッシブであることが提案される。アクティブなＴＨｚトランシーバ５はそれぞれ、対応する放射円錐７又は開放角を有する光軸Ａに沿って、ＴＨｚ送信ビーム６を放射し、他のすべてのＴＨｚトランシーバ５はそれぞれパッシブとなり、反射されたＴＨｚ放射１１を、放射時間の同期を伴って検出する。したがって、すべての受信機は送信機としても機能し、より大きな表面、特に、マトリックスアレイ４全体の面積に対応する表面を一度にスキャンできる多重入出力の測定アレイが形成される。

【0032】

したがって、主光軸Ａに対してわずかに大きい傾斜角、又はより大きな角度を有する境界面８を、すでにスキャンして帰属させることができる。境界面８のそのように達成可能な最大角度又は傾斜角度は、特にマトリックスアレイ４のサイズに依存する。さらに、空間分解能は、互いに関連するＴＨｚトランシーバ５の距離ａによって制限される。

【0033】

したがって、さらなる有利な実施形態によれば、図２の矢印で示されるように、マトリックスアレイ４は、調整手段１２によって、被測定物３に関して調整方向ｍ（方位）に沿って、この場合、例えば最初に直線並進で調整される。これにより、ＴＨｚトランシーバ５がそれぞれ複数のＴＨｚトランシーバ５のアクティブな送信機能と受信機能を交互に使用する多重入出力構成として測定を実行する合成開口レーダー（ＳＡＲ）が形成され、それによって測定値が超分解能アルゴリズムによって処理される。したがって、静止した被測定物３と、調整方向ｍに沿ったアンテナマトリックス４による既知の調整動作の場合、調整動作におけるアンテナマトリックス４のそれぞれの測定位置に対する被測定物３の位置が既知であるため、ＳＡＲアルゴリズムによる対応する評価が可能である。

【0034】

従来のＳＡＲでは、各ＴＨｚトランシーバ５は、最初に被測定物３の垂直な境界面８を検出して処理するが、ここでは、合成開口レーダー（ＳＡＲ）が、マトリックスアレイ４のそれぞれアクティブ及びパッシブなＴＨｚトランシーバ５のＭＩＭＯ測定原理と組み合わされる。したがって、高解像度の角度と位置データを有する高精度の画像を生成することが既に可能である。

【0035】

マトリックスアレイ４の個々のＴＨｚトランシーバ５は、測定信号Ｓ１を制御及び評価装置１４に提供し、制御及び評価装置１４は、適切に測定信号Ｓ１を評価する。したがって、図２によるＭＩＭＯ設計では、２次元マトリックスアレイ４内のＴＨｚトランシーバ５の距離ａと、それぞれの送信時間の同期を考慮に入れることで、同期データを制御及び評価装置１４に適用できる。制御及び評価装置１４はさらに、制御信号Ｓ２によって調整手段１２を制御し、静止した被測定物３に対するアンテナマトリックス４の測定位置を調整する。

【0036】

図３によれば、ＭＩＭＯとして設計されたマトリックスアレイ４の旋回動作、特に、被測定物３の周りの旋回動作ｍ２が提案される。マトリックスアレイ４は、被測定物３の周りを、例えば約１８０°回転させることができ、又は、例えば被測定物３の周りを円運動で、完全に円周方向に回転させることもできる。ここで、被測定物３が円運動の中心又は円運動の旋回軸に正確に位置していなくても、本質的に問題はない。なぜなら、本発明によれば、旋回動作と、それにより生成された個々のＴＨｚトランシーバ５の、被測定物３及びその様々な境界面８に対する複数の異なる位置によって、非常に高い解像度がすでに達成されており、また、不規則な被測定物３では、対称軸の定義がとにかく不明確になり易いためである。図３による旋回動作では、被測定物３の各境界面８は、それぞれの向きに応じて複数回スキャンされ、これにより、最終的には、ＭＩＭＯ ＳＡＲアレイとして機能するマトリックスアレイ４のＴＨｚトランシーバ５の１つに対して垂直になる。その結果、この測定モードでは、各々の境界面８がスキャンされ、検出される。有利なことに、それら境界面８は複数回スキャンされ、測定値を平均化することができる。したがって、境界面８は、単に垂直な場合よりも広い角度領域でＭＩＭＯ配列によってスキャンされる。

【0037】

したがって、原則として垂直面に対してのみ設計されているＳＡＲ測定は、追加のＭＩＭＯ配列を備えるアンテナアレイ４によって拡張される。

【0038】

したがって、制御及び評価装置１４は、記憶装置１５内でプロファイルの高解像度部分セグメントのデータベースを確立でき、続いて、被測定物３の完全な仮想モデルＶＭをこのデータベースから、適切な再構成アルゴリズムを使用して組み立てることができる。この場合は、より複雑なプラスチックプロファイルであり、それから層の厚さが特定される。

【0039】

図４は、別の被測定物３の対応する測定を示しており、ここでは、特に不規則な形状のシールリップ１６を示している。それの不規則な境界面８は、最初に、ＭＩＭＯ ＳＡＲ調整及び信号検出によってそれに応じてリモデリングされ、次にそのモデルで測定される。したがって、特に、シールリップ１６の特定のパラメータ、例えば、特定の点で定義された参照厚さｄ＿ｒｅｆを特定し、それを目標値と比較することが可能である。

【0040】

よって、特に図５に従って、押出工程を調節できる。そのシステムは直接測定された厚さ又は壁の厚さに調整されず、そのように特定された参照厚さｄ＿ｒｅｆが調整に使用される。制御及び評価装置１４は、プラスチックプロファイル３を形成するための押出機１８に制御信号Ｓ３を出力し、その押出機１８は、例えば測定信号で直接特定された層の厚さに対して調整するのではなく、制御信号Ｓ３に応じて押出材料の供給を調整する。

【0041】

図６は、本発明の実施形態による方法のフローチャートを示す。ステップＳｔ１において、マトリックスアレイ４は測定位置ＭＰ１に配置され、その主光軸Ａ、すなわち、中央トランシーバ５ａの光軸Ａが、被測定物３に、この場合、例えばプラスチックプロファイルに向けられる。次に、ステップＳｔ２において、測定位置ＭＰ１にて第１測定が実行され、ＴＨｚトランシーバ５は、それぞれ連続してＴＨｚ送信ビーム６をアクティブに出力し、反射されたＴＨｚ放射１１をパッシブに検出する。

【0042】

さらに、ステップＳｔ３において、測定装置４が、調整方向ｍ１又はｍ２に沿って連続的に調整され、連続測定が、様々な測定位置ＭＰ１、ＭＰ２、…で実行される。これにより、調整は、一般的に測定と一緒に実行され、それにより測定手順は、調整速度に比べて比較的早く行われ、したがって、基本的に１つの測定位置でそれぞれ実行できる。次いで、すべての測定位置からの測定信号Ｓ１が得られるまで、ステップＳｔ２、Ｓｔ３の測定ループが繰り返される。

【0043】

ステップＳｔ４において、各測定位置ＭＰ１、ＭＰ２、…のマトリックスアレイの測定信号Ｓ１が、その後、再構成アルゴリズムを用いるＳＡＲ評価工程で評価される。そして、好ましくは、最初に仮想モデルの部分セクションが、そしてそれらより、プラスチックプロファイル３の完全な仮想モデルＶＭが組み立てられる。続いて、ステップＳｔ５において、この仮想モデルＶＭから境界面８と、それらより、壁の厚さｄが特定される。

【0044】

決定されたこれら壁の厚さｄは、特に参照厚さｄ＿ｒｅｆも含めて、任意に押出機１８の制御に使用することができる。

【0045】

また、被測定物３のこの調整速度が、マトリックスアレイ４の調整速度ｍ１、ｍ２よりも遅い場合、測定中に被測定物３を調整することができる。マトリックスアレイ４は２次元の拡張性を示すので、図１～４の描画平面だけでなく、被測定物３の搬送軸又は対称軸の方向にも拡張し、十分な長さのプロファイルストランドが常にカバーされるようになる。このようにして、製造中の押出成形品の連続測定を実行できる。

【符号の説明】

【0046】

１ 測定装置
２ 測定システム
３ 被測定物（例えば、プラスチックプロファイル）
４ アンテナ装置（配列）、特にアンテナマトリックス
５ ＴＨｚトランシーバ
５ａ 中央ＴＨｚトランシーバ
６ ＴＨｚ送信ビーム
７ 放射された放射円錐、送信円錐
８ 境界面
９ プラスチックプロファイル３のチャンバ
１０ 壁、バー
１１ 反射ＴＨｚ放射
１２ 調整手段
１４ 制御及び評価装置
１６ シールリップ
１８ 押出機
Ａ 光軸（例えば、中央トランシーバ５ａの光軸）
Ｂ 対称軸、被測定物３の搬送方向
Ｓ１ 測定信号
Ｓ２ 調整手段１２に向けられたアクチュエータ信号
Ｓ３ 押出機１８を制御するための制御信号
ＭＰ１、ＭＰ２、… 測定位置
ＶＭ 仮想モデル
ａ トランシーバ５の距離
ｄ 層厚
ｄ＿ｒｅｆ シールリップ１６の参照厚さ
ｍ１、ｍ２ 調整方向
β 反射角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】