JP2000258146A - 放射線厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度計測を可能とした放射線厚さ測定装置を
提供すること。 【解決手段】被測定物２０を挟むように放射線ユニット
１１とセンサユニット４０とをフレーム１０に設け、放
射線ユニット１１から発生した放射線ビーム３０を被測
定物２０に照射し、該照射に伴う透過放射線ビームをセ
ンサユニット４０により検出し、該検出信号に基づき被
測定物２０の厚さを演算ユニット１４により演算する放
射線厚さ測定装置において、センサユニット４０は複数
のセンサ４０ａから構成され、該複数のセンサ４０ａに
より１つの厚さ測定値を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線ビームを使
用して鋼板の如き被測定物の厚さを測定する放射線厚さ
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放射線厚さ測定装置は図
１４に示すような構成であった。すなわち、図１４にお
いて、フレーム１０の下部には放射線ビーム３０を上部
に照射する線源１１aを持つ放射線ユニット１１が設け
られ、また、放射線ユニット１１からの放射線ビーム３
０を受けて電気信号に変換するセンサユニット１２がフ
レーム１０の上部に配置されている。

【０００３】被測定物２０は、放射線ユニット１１とセ
ンサユニット１２との間に挿入される。放射線ユニット
１１から発生された放射線ビーム３０は被測定物２０に
照射される。ここで、被測定物２０による放射線ビーム
３０の減衰が生じ、その透過放射線ビームをセンサユニ
ット１２で検出し、該検出信号を演算ユニット１３に送
り、演算ユニット１３では、ビーム減衰を反映した検出
信号に基づき被測定物２０におけるビーム照射位置の厚
さが求められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の放射線厚さ測定装置においては、当初、被測定物２０
を挟むようにし且つ所定の位置関係にて放射線ユニット
１１とセンサユニット１２とを対向配置していても、経
年変化等により放射線ユニット１１とセンサユニット１
２との相対位置関係が変化することがあった。

【０００５】かかる放射線ユニット１１とセンサユニッ
ト１２との相対位置関係の変化は、放射線ユニット１１
から発生させた放射線ビームの有効利用を妨げ、被測定
物２０の高精度計測を阻害する要因となっていた。

【０００６】本発明の目的は、高精度計測を可能とした
放射線厚さ測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、セン
サユニットを例えば水平方向に４等分割する。放射線ユ
ニットから照射された放射線ビームを被測定物の無い状
態で直接にセンサユニットで受ける。このときのセンサ
ユニットの各センサの信号が同一であれば、センサユニ
ットの中心と放射線ビームの重心が一致しているという
ことである。また、センサユニットの各センサの信号に
バラツキがある場合、そのバラツキに相対して重心がず
れているということである。重心がずれているというこ
とで、センサユニットと放射線ユニットとの相対的な位
置ずれや、放射線ビームの異常を検出することができ
る。

【０００８】また、センサユニットと放射線ユニットと
の重心のずれを検出し、移動ユニットでセンサユニット
を移動させて、常にセンサユニットの中心が放射線ビー
ムの重心と一致するように位置調整することができる。

【０００９】さらに、被測定物が幅方向に傾いたとき、
幅方向にセンサユニットを分割することで被測定物の傾
きに従い、透過放射線ビームの割合が変化する。このこ
とから、逆に透過放射線ビームの割合から、被測定物の
傾きを求め、厚さ測定値の補正を行うことができる。

【００１０】また被測定物の端を検出するのに、被測定
物の移動方向にセンサユニットを分割することで、被測
定物の挿入側のセンサで被測定物の厚さを求め、次のセ
ンサで放射線ビームの減衰量で被測定物の端部の位置を
測定することができる。

【００１１】さらに、被測定物に厚さ変化が有る場合に
は、被測定物を測長できるように、被測定物の移動をエ
ンコーダで計測し、エンコーダからパルス入力する。セ
ンサユニットを被測定物の幅方向に２等分割すること
で、厚さ変化がある被測定物のときは、厚さ変化点を正
確に求めることができる。

【００１２】また、センサユニットが、異物がある被測
定物の移動方向に複数に分割したセンサからなるもので
ある場合には、各センサのうちで異物に対応するセンサ
の測定値を採用することなく異物に対応しないセンサの
測定値を採用することにより、厚さを測定することがで
きる。

【００１３】さらに、被測定物が鋼鈑である場合に、圧
延ロール疵のような微小厚さ変化を検出したい時には、
センサユニットを分割することで、放射線ビームの変化
割合が大きくなるから、微小厚さ変化を容易に検出する
ことができる。

【００１４】また、被測定物の突入がある状況におい
て、被測定物の突入側に、微小分割されたセンサを用い
ることで、例えばシンチレータと半導体フォトセンサの
組み合わせで、小さいほど応答性の高いセンサが得ら
れ、突入時に時間遅れが少なく被測定物の厚みを測定す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図面を
参照して説明する。なお、図１乃至図１３においては、
図１４と同一部分には同一符号を付す。

【００１６】図１及び図２に示すように、本実施形態の
放射線厚さ測定装置では、被測定物２０としては一定方
向に移動する鋼板を対象としており、該被測定物２０を
挟むように、Ｃ型形状フレーム１０の下部には放射線ユ
ニット１１が設けられ且つフレーム１０の上部には複数
のセンサ４０aを有するセンサユニット４０が設けられ
ている。

【００１７】また、図２に示すように、被測定物２０を
一定方法に移動することにより、測定ライン５０上の厚
さを連続して測定することができる。

【００１８】また、図３及び図４に示す実施形態では、
センサユニッ６０は水平方向に４等分割され、４つのセ
ンサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを有する。これら
４つのセンサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄにより放
射線ユニット１１から発生された放射線ビームを電気信
号にそれぞれ変換する。このセンサユニット６０は、放
射線を可視光に変換するシンチレータ及びフォトダイオ
ードからなる。

【００１９】通常、被測定物２０が無い状態で、放射線
ビームの重心とセンサユニット６０の中心が一致してい
れば、各センサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄの信号
は同等となる。

【００２０】また、被測定物２０が無い状態で放射線ビ
ームの重心とセンサユニット６０の中心とがずれていれ
ば、各センサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄの各信号
はずれに応じて差が生じる。

【００２１】この場合、放射線ビームの重心とセンサユ
ニット６０の中心とを極力あわせることで、各センサ６
０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ夫々は図４に示すビーム
特性が得られ、最も大量のセンサユニット６０により放
射線ビームを獲得することが可能となり、より精度の高
い測定ができる。

【００２２】また、初期のセンサ信号状態を例えば演算
ユニット１４に記憶し、その後の信号値と比較すること
で、放射線ビームの重心ずれを検出し、放射線ビームの
重心とセンサユニット６０の中心との不一致に伴うビー
ム異常を判定することができる。

【００２３】次に、図５を参照して別の実施形態を説明
する。図５に示すように、本実施形態では、センサユニ
ット５０に移動ユニット７０を設けている。この構成に
より、放射線ビームの重心とセンサユニット５０の中心
が一致するように、移動ユニット７０の働きによりセン
サユニット５０を移動させ、常に最も大量の放射線のビ
ームが得られ、より精度の高い測定を行うことが可能と
なる。

【００２４】次に、図６を参照して別の実施形態を説明
する。図６に示すように、本実施形態では、図６の
（ａ）（ｃ）に示すように、被測定物の移動方向に左右
と中心の３つのセンサにセンサユニットを分割してい
る。左のセンサをＳ１、中心のセンサをＳ２、右のセン
サをＳ３とする。センサＳ１とセンサＳ３は小さくす
る。図６の（ｂ）に示すように、被測定物の傾きがなけ
れば、通常、センサＳ１による厚さ演算値Ｌ１ａとセン
サＳ３による演算値Ｌ３ａは等しくなり、この場合、セ
ンサＳ２の演算値Ｌ２ａを含め３つの平均値を被測定物
の厚み測定値Ｌａとする。

【００２５】Ｌａ＝（Ｌ１ａ＋Ｌ２ａ＋Ｌ３ａ）／３ 一方、図６の（ｃ）に示すように、もし、被測定物が傾
いているとセンサＳ１による厚さ演算値Ｌ１ｂとセンサ
Ｓ３による演算値Ｌ３ｂは、差が生じる。事前に差と傾
きθを求めておき、演算ユニット１４内に記憶しておく
ことにより、その差から傾きθが得られる。傾きがあれ
ば、被測定物の厚さの測定値は大きくなる。センサＳ２
の演算値Ｌ２ｂ×cosθで、被測定物の厚さＬｂが得ら
れる（図６の（ｄ））。

【００２６】次に、図７を参照して別の実施形態を説明
する。図７に示すように、本実施形態では、センサユニ
ット６０は被測定物２０の移動方向に２等分割し、セン
サ６０ａ，６０である。センサ６０ｂの放射線ビームが
減衰し始めたとき、センサ６０ａにより被測定物２０の
厚さを測定する。その厚さをｔとすると、センサ６０ｂ
に入る放射線ビームは、被測定物２０の厚さｔがわかっ
ていれば、被測定物２０の端部の位置Ｘで演算できる。
つまり、放射線ビームの量から被測定物２０の端部の位
置が演算できる。

【００２７】また、センサ中心での位置のみであれば、
センサ６０ａが放射線ビームが減衰し、センサ６０ｂの
放射線ビームが減衰しはじめる時、被測定物２０の端部
がほぼセンサ中心にあると測定することができる。

【００２８】次に、図８を参照して別の実施形態を説明
する。図８に示すように、本実施形態では厚みに変化が
ある被測定物２０Ａの場合、その厚みの変化点を正確に
得ることができる例である。本実施形態のセンサユニッ
ト６０は、被測定物２０Ａの幅方向に２等分割して、セ
ンサ６０ａ，６０ｂとする。

【００２９】そして、図９のように、突入側がテーパ状
でその後に平坦部であるとすると、その変化点は被測定
物２０Ａの移動をパルスエンコーダ８０で得ることによ
り、センサ６０ａが厚さを測定し始めたところからセン
サ６０ｂで厚さが変化しないところまでの長さが変化位
置となる。図９では、センサユニッ６０が分割無し（１
個のセンサ）の信号値と、センサユニッ６０が分割され
センサ６０ａ，６０ｂとした場合の信号値とを示してお
り、これら信号値の変化により、被測定物２０Ａの厚さ
が変化した点を検出することができる。

【００３０】また、図１０に示すように、被測定物２０
Ｂが平らなところからテーパ部となる場合、センサ６０
ａが厚さを測定し始めたところからセンサ６０ａで厚さ
が変化しないところまでの長さが変化位置となる。図９
と同様に図１０においても、センサユニッ６０が分割無
し（１個のセンサ）の信号値と、センサユニッ６０が分
割されセンサ６０ａ，６０ｂとした場合の信号値とを示
しており、これら信号値の変化により、被測定物２０Ａ
の厚さが変化した点を検出することができる。

【００３１】図１１，図１２のように、センサユニット
４０を移動方向に３つに分割し、それぞれＳ１，Ｓ２，
Ｓ３とする。例えば、図１１のように異物２０ｃなどに
より、センサＳ２の厚さ測定値がセンサＳ１及びセンサ
Ｓ３の厚さ測定値より大きくなった場合、センサＳ２の
測定値を捨て、センサＳ１及びセンサＳ３の厚さデータ
の平均値とする。捨てる閾値は、演算ユニット１４にて
設定するものとする。

【００３２】また、図１２に示すように、圧延ロールに
よるロール疵２０ｄの検出の場合についても、上記のよ
うに分割したセンサ４０を用いることにより、１個のセ
ンサを用いて計測する場合よりも、検出能力が高くな
る。また、疵２０ｄが被測定物２０の長手方法に沿って
周期的に発生しているか否かを演算することで、被測定
物２０の疵２０ｄがロール疵であると判定することも可
能となる。

【００３３】さらに、本発明では、図１３の（ａ）〜
（ｄ）に示すセンサユニットを採用することができる。
図１３の（ａ）に示すセンサユニット６０Ａは、図示し
ない被測定物の幅方向に二等分割したセンサ６０ｅ，６
０ｆを有する。図１３の（ｂ）に示すセンサユニット６
０Ｂは、図示しない被測定物の長手方向に二等分割した
センサ６０ｇ，６０ｈを有する。図１３の（ｃ）に示す
センサユニット６０は、図３，図４に示すものと同じで
ある。二氏召す四示しない被測定物の長手方向に四等分
割したセンサ６０ｇ，６０ｈを有する。

【００３４】図１３の（ｄ）のようにセンサユニットを
被測定物の長手方向に分割し、被測定物の突入側のセン
サ６０ｉを小さくする。センサユニット６０Ｃはシンチ
レータとフォトダイオードのくみあわせで、フォトダイ
オードの小さい方が応答性が早い。これで被測定物の板
突入時の応答性をあげ、突入後、大きいセンサ６０ｊの
厚さ測定値が、小さいセンサ６０ｉの測定値と所定の差
におさまったら、大きいセンサ６０ｊの厚さ測定値を採
用する。これは、大きいセンサ６０ｊの方が応答性が低
いが、信号値が大きく、より安定で精度の高い測定値を
得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数のセ
ンサから構成されるセンサユニット用い、該センサユニ
ットと放射線ユニットとにより被測定物を挟むように前
記放射線ユニットから発生した放射線ビームを前記被測
定物に照射し、該照射に伴う透過放射線ビームを前記セ
ンサユニットにより検出し、該検出信号に基づき前記被
測定物の厚さを演算ユニットにより演算するようにした
ので、例えばセンサユニットと放射線ユニットとの位置
関係が変化したとしても、センサユニットを構成する各
センサの出力の補正により変化した位置関係を補正する
ことができ、これによって放射線ユニットの放射線ビー
ムを有効に検出に用いることができ、もって高精度計測
を可能とした放射線厚さ測定装置を提供することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線厚さ測定装置の一実施形態の構
成を示す図。

【図２】本発明の放射線厚さ測定装置の一実施形態の一
部斜視図。

【図３】本発明の放射線厚さ測定装置の他の実施形態の
構成を示す図。

【図４】図３の装置におけるビーム強度の特性を示す
図。

【図５】本発明の放射線厚さ測定装置の他の実施形態の
構成を示す図。

【図６】被測定物が傾いた場合における厚さ測定の状況
を示す図。

【図７】被測定物の端部の位置を２分割センサで検出す
る状況を示す図。センサの分割例

【図８】被測定物の幅方向に２等分割したセンサと被測
定物の移動をエンコーダでパルス検出する状況を示す
図。

【図９】２等分割したセンサを用いて厚さ変化を持つ被
測定物の厚さを測定する一状況を示す図。

【図１０】２等分割したセンサを用いて厚さ変化を持つ
被測定物の厚さを測定する他の状況を示す図。

【図１１】被測定物の移動方向に３分割したセンサの各
測定値から異物による測定値ロール疵による測定値を得
る状況を示す図。

【図１２】被測定物の移動方向に３分割したセンサの各
測定値から異物による測定値ロール疵による測定値を得
る状況を示す図。。

【図１３】センサユニットの各種態様を示す図。

【図１４】従来の放射線厚さ測定装置の一例を示す図。

【符号の説明】

１０…フレーム １１…放射線ユニット １４…演算ユニット ２０…被測定物 ３０…放射線ビーム ４０，６０…センサユニット ７０…移動ユニット

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物を挟むように放射線ユニットとセ
   ンサユニットとをフレームに設け、前記放射線ユニット
   から発生した放射線ビームを前記被測定物に照射し、該
   照射に伴う透過放射線ビームを前記センサユニットによ
   り検出し、該検出信号に基づき前記被測定物の厚さを演
   算ユニットにより演算する放射線厚さ測定装置におい
   て、 前記センサユニットは複数のセンサから構成され、該複
   数のセンサにより１つの厚さ測定値を得ることを特徴と
   する放射線厚さ測定装置。
2. 【請求項２】少なくとも前記放射線ユニット及び前記セ
   ンサユニットと前記被測定物とを相対的に移動させる手
   段を更に具備し、前記被測定物の異なる位置の厚さを連
   続的に測定することを特徴とする請求項１記載の放射線
   厚さ測定装置。
3. 【請求項３】前記センサユニットは、ビーム照射方向か
   ら見て上下左右に４等分割された構成であることを特徴
   とする請求項１記載の放射線厚さ測定装置。
4. 【請求項４】前記被測定物の無い状態で前記放射線ユニ
   ットから放射線ビームを発生したときの前記センサユニ
   ットの各センサの信号値の相違から放射線ビームのビー
   ム強度重心位置を演算する手段を具備することを特徴と
   する請求項３記載の厚さ測定装置。
5. 【請求項５】異なる時間で測定した前記ビーム強度重心
   位置を比較し、該位置が所定値以上位置ずれした場合に
   異常と判定する手段を具備することを特徴とする請求項
   ４記載の放射線厚さ測定装置。
6. 【請求項６】前記センサユニット及び前記放射線ユニッ
   トのうち少なくとも一方を移動する駆動ユニットを具備
   し、前記ビーム強度重心が所定位置に設定されるように
   前記駆動ユニットを駆動することを特徴とする請求項５
   記載の放射線厚さ測定装置。
7. 【請求項７】前記被測定物の無い状態で前記放射線ユニ
   ットから放射線ビームを発生したときの前記センサユニ
   ットの各センサの信号値の各信号比と、前記被測定物が
   有る状態で前記放射線ユニットから放射線ビームを発生
   したときの前記センサユニットの各センサの信号値の各
   信号比との相違に基づき前記被測定物の傾きを求め、該
   傾きにより前記被測定物の厚さを補正することを特徴と
   する請求項１記載の放射線厚さ測定装置。
8. 【請求項８】前記センサユニットは、前記被測定物の移
   動方向に２分割されたセンサを持ち、片方のセンサに被
   測定物が挿入した状態で前記被測定物の厚さを求め且つ
   他方のセンサに前記被測定物が所定値挿入された時の放
   射線ビーム量Ａを予め算出し、さらに前記被測定物が挿
   入された時の放射線ビーム量Ｂを算出して、Ａ＝Ｂとな
   ったとき前記被測定物の端が所定位置にあることを検出
   する手段を具備することを特徴とする第２項記載の放射
   線厚さ測定装置。
9. 【請求項９】前記センサユニットは前記被測定物の幅方
   向に２等分割されたセンサを有すると共に前記被測定物
   の測長手段を備え、前記２等分割された２つのセンサの
   厚さ測定値及び前記測長手段の出力に基づき、前記被測
   定物の厚さ変化位置を測定することを特徴とする第２項
   の放射線厚さ測定装置。
10. 【請求項１０】前記センサユニットは前記被測定物の幅
    方向に２分割され且つ前記被測定物の突入側のセンサを
    小さくして応答性を高めるように構成され、他方のセン
    サは応答性は遅いがノイズの小さな信号を得るように構
    成され、両センサの信号を切換て厚さ測定を行うことを
    特徴とする第２項記載の放射線厚さ測定装置。
11. 【請求項１１】前記センサユニットは、少なくとも３つ
    のセンサを有し、各センサによる厚さ測定値の平均値か
    ら所定値はずれた測定値を排除して再度平均値を求め、
    該平均値を測定値とすることを特徴とする第１項記載の
    放射線厚さ測定装置。
12. 【請求項１２】前記センサユニットは、前記被測定物の
    移動方向に分割した複数のセンサを有し、前記被測定物
    の厚さの変化を検出とするべく各センサにより厚さ測定
    値を求めることを特徴とする第２項記載の放射線厚さ測
    定装置。