CN108027235A - 厚度测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式的厚度测定装置具备：放射线源，对测定对象物照射放射线；放射线检测器，配置于隔着上述测定对象物与上述放射线源对置的位置，对透射了上述测定对象物的放射线进行检测；多个A/D转换器，相对于上述放射线检测器分别独立地连接，将来自上述放射线检测器的输出信号转换为数字值；厚度计算机构，基于上述多个A/D转换器的数字值对上述测定对象物的厚度进行计算；异常检测机构，对上述多个A/D转换器各自的异常进行检测；以及排除机构，将由上述异常检测机构检测到异常的A/D转换器从上述厚度计算机构的计算对象中排除。

Description

厚度测定装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种厚度测定装置。
背景技术
以往，在金属板的轧制工序中使用如下的厚度测定装置：对所轧制的金属板照射放射线，根据透射金属板之后的放射线的衰减量，对该金属板的厚度进行测定。该厚度测定装置通过放射线检测器来检测放射线，通过A/D转换器将检测信号转换为数字值，并通过控制部来计算板厚。
此外，在厚度测定装置中已知有如下的装置：使用使厚度的测定范围扩大的A/D转换器、以及与厚度较厚的信号电平相匹配的A/D转换器，能够高精度地测定较厚的厚度以及较薄的厚度。
但是，存在如下那样的问题：在A/D转换器由于经时劣化等而产生故障并输出异常值的情况等下，不能够进行精度较高的厚度的测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-184183号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种厚度测定装置，即使产生A/D转换器的异常状态，也能够进行精度较高的厚度测定。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，实施方式的厚度测定装置具备：放射线源，对测定对象物照射放射线；放射线检测器，配置于隔着上述测定对象物与上述放射线源对置的位置，对透射了上述测定对象物的放射线进行检测；多个A/D转换器，相对于上述放射线检测器分别独立地连接，将来自上述放射线检测器的输出信号转换为数字值；厚度计算机构，基于上述多个A/D转换器的数字值对上述测定对象物的厚度进行计算；异常检测机构，对上述多个A/D转换器各自的异常进行检测；以及排除机构，将由上述异常检测机构检测到异常的A/D转换器从上述厚度计算机构的计算对象中排除。
附图说明
图1是表示第一实施方式的厚度测定装置的构成的框图。
图2是表示第一实施方式的控制部的动作的流程图。
图3是第一实施方式的每个A/D转换器的异常检测的例子。
图4是第二实施方式的每个A/D转换器的输出信号的变迁图。
图5是表示第三实施方式的厚度测定装置的构成的框图。
图6是第三实施方式的相对于板厚的检测信号与干扰的相关图。
图7是表示第四实施方式的厚度测定装置的构成的框图。
图8是表示第四实施方式的控制部的动作的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对厚度测定装置的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的厚度测定装置1的构成的框图。本实施方式的厚度测定装置1具有放射线源10、内置基准板11、放射线检测器20、多个A/D转换器30、以及控制部40。
放射线源10是对测定对象物90照射放射线的装置。作为一个例子，放射线能够列举X射线等，但不限定于此。
内置基准板11用于插入到从放射线源10照射的放射线中，预先进行校正处理而制作检量线参数。此外，在本实施方式以及以下的实施方式中也可以省略内置基准板11。
放射线检测器20是对透射了测定对象物90的放射线进行检测的装置。放射线检测器20配置于隔着测定对象物90与放射线源10对置的位置。
多个A/D转换器30为N个(N为2以上的自然数)A/D转换器的集合。对于N个A/D转换器，将各个A/D转换器设为30-1～30-N。A/D转换器30-1～30-N相对于放射线检测器20分别独立地连接，将来自放射线检测器20的输出信号(放射线检测信号)转换为数字值。
控制部40具有：异常检测部41(异常检测机构)，对多个A/D转换器30各自的异常进行检测；排除部42(排除机构)，将由异常检测机构检测出异常的A/D转换器从测定对象物90的厚度的计算对象中排除；以及计算部43(厚度计算机构)，基于多个A/D转换器30的数字值对测定对象物90的厚度进行计算。
以下，对本实施方式的厚度测定装置1对测定对象物90的厚度的测定进行详细说明。厚度测定装置1的使用者设定测定对象物90的目标值，厚度测定装置1通过轧制工序将测定对象物90轧制到目标值的厚度。在通过轧制工序而测定对象物90在放射线源10与放射线检测器20之间流动时，放射线源10将X射线等放射线向测定对象物90照射。放射线检测器20对透射了测定对象物90的放射线进行检测。
多个A/D转换器30中的各个A/D转换器30-1～30-N与放射线检测器20独立地连接，因此各个A/D转换器30-1～30-N将来自放射线检测器20的输出信号转换为数字值。即，数字值成为N个值。
在此，在多个A/D转换器30中的某个A/D转换器产生了故障的情况下，当根据该A/D转换器输出的数字值计算测定对象物90的厚度时，存在导致精度降低的问题。
本实施方式的厚度测定装置1为，在通过控制部40的异常检测机构(异常检测部41)检测到该A/D转换器发生故障的情况时，通过排除机构(排除部42)将该A/D转换器从厚度计算的对象中排除。
图2是表示第一实施方式的控制部40的动作的流程图。使用图2的流程图对控制部40的动作进行说明。
控制部40判定在放射线源10与放射线检测器20之间是否存在测定对象物90(步骤S100)。在不存在测定对象物90的情况下(步骤S100的否)继续判定有无测定对象物90。在存在测定对象物90的情况下(步骤S100的是)，控制部40从多个A/D转换器30接收N个数字值，将变量n定义为1(步骤S101)，对A/D转换器30-n(A/D转换器30-1)有无异常进行检测(异常检测机构；步骤S102)。
在对A/D转换器30-n检测到异常的情况下(步骤S102的是)，排除部42将A/D转换器30-n从测定对象物90的厚度的计算对象中排除(排除机构；步骤S103)。在将检测到异常的A/D转换器30-n从计算对象中排除之后、或者对A/D转换器30-n未检测到异常的情况下(步骤S102的否)，控制部40判定变量n与A/D转换器的总数N是否为相同数量(步骤S104)，如果不同(步骤S104的否)则对变量n加1(步骤S105)，并对下一个A/D转换器30-n(A/D转换器30-2)检测有无异常(异常检测机构；步骤S102)。
在对全部A/D转换器完成检测有无异常，且变量n与A/D转换器的总数N成为相同数量时(步骤S104的是)，控制部40的计算部43基于A/D转换器30-1～30-N中未被排除的A/D转换器，对测定对象物90的厚度进行计算(厚度计算机构；步骤S106)。
使用图3对控制部40的异常检测机构(异常检测部41)进行说明。图3是每个A/D转换器的异常检测的例子，且是A/D转换器30-1～30-3的取样数以及来自各A/D转换器的输出信号的变迁图。将多个A/D转换器30中的A/D转换器的数量设为3个(N＝3)。
横轴为各A/D转换器的取样数，纵轴为各A/D转换器的输出值。此外，横轴的取样数也可以是测定对象物90的厚度测定的经过时间。在图3中各A/D转换器的输出发生变化的原因在于从放射线源10放射的X射线源量的不稳定，但是在图中为了容易理解而夸张地记载。
在此，将对于所设定的目标值的规定宽度作为干扰规格值N1，控制部40的异常检测机构(异常检测部41)根据干扰规格值N1对各A/D转换器30-1～30-3判定有无异常。
A/D转换器30-1的输出值(实线)具有使目标值处于中心的宽度的干扰，但是该干扰的宽度收敛在干扰规格值N1内。在该情况下，由于A/D转换器30-1的输出值收敛在干扰规格值N1内，因此控制部40的异常检测机构(异常检测部41)判定为无异常。
此外，A/D转换器30-2的输出值(虚线)与A/D转换器30-1同样地以目标值为中心，但是干扰的宽度具有比干扰规格值N1大的输出。即，A/D转换器30-2的输出值的宽度为作为对于目标值的规定宽度的干扰规格值N1的宽度以上。在该情况下，控制部40的异常检测机构(异常检测部41)将A/D转换器30-2判定为异常。
并且，A/D转换器30-3的输出值(点划线)为，干扰的宽度与A/D转换器30-1为大致相同的宽度，但是中心值处于干扰规格值N1的范围以外。即，A/D转换器30-3的输出值的中心值存在于作为对于目标值的规定宽度的干扰规格值N1的宽度以外。在该情况下，控制部40的异常检测机构(异常检测部41)也将A/D转换器30-3判定为异常。
控制部40的排除机构(排除部42)将由本实施方式的异常检测机构(异常检测部41)判定为异常的A/D转换器30-2、30-3的输出值从计算对象中排除。
控制部40的厚度计算机构(计算部43)将A/D转换器30-2、30-3的输出值即数字值排除，并对测定对象物90的厚度进行计算。此时，厚度计算机构(计算部43)具有对于内置基准板11的厚度的检测信号(I1)的检量线参数，并使用该检量线参数对测定对象物90的厚度进行计算。
如此，在第一实施方式中，将A/D转换器的输出值的宽度成为规定的干扰规格值的宽度以上的情况、以及A/D转换器的输出值的中心值成为超过规定的干扰规格值的宽度的值的情况，检测为异常。
根据以上，本实施方式的厚度测定装置1为，即使在A/D转换器发生故障、并输出了异常值的情况下，也由于将其输出值从厚度计算的对象排除，因此能够对测定对象物90的厚度进行高精度的测定。
(第二实施方式)
第二实施方式的厚度测定装置1的框图为与第一实施方式同样的构造，与图1同样。本实施方式的厚度测定装置1相对于第一实施方式的厚度测定装置1，异常检测机构(异常检测部41)的异常的判定方法不同。
作为本实施方式的异常检测机构(异常检测部41)，使用图4进行说明。图4是第二实施方式的每个A/D转换器的异常检测的例子，且是A/D转换器30-1～30-3的取样数以及来自各A/D转换器的输出信号的变迁图。将多个A/D转换器30中的A/D转换器的数量设为3个(N＝3)。
横轴与图3同样为各A/D转换器的取样数，纵轴为各A/D转换器的输出值。此外，横轴的取样数也可以是测定对象物90的厚度测定的经过时间。
图4的D1至D3分别是关于A/D转换器30-1至A/D转换器30-3的输出值的分布。此外，Da是关于A/D转换器30-1至A/D转换器30-3的全部输出值的分布。
将A/D转换器30-1的输出值的中心值设为μ1，将A/D转换器30-2的输出值的中心值设为μ2，将A/D转换器30-3的输出值的中心值设为μ3，将A/D转换器30-N的输出值的中心值设为μN。
将关于从A/D转换器30-1到A/D转换器30-N为止的全部输出值的中心值设为μa。
将关于从A/D转换器30-1到A/D转换器30-N为止的全部输出值的标准偏差设为σa。
在此，控制部40的异常检测机构(异常检测部41)对于各A/D转换器的输出值的中心值μi(i＝1～N)，根据以下的式(1)是否成立来判定各A/D转换器有无异常。
μa-σa＜μi＜μa+σa(i＝1～N)……式(1)
关于A/D转换器的输出值的中心值μi，在式(1)成立的情况下，中心值μi处于标准偏差的范围σa内，因此异常检测机构(异常检测部41)判断为该A/D转换器无异常。
关于A/D转换器的输出值的中心值μi，在式(1)不成立的情况下，中心值μi处于标准偏差的范围σa以外，因此异常检测机构(异常检测部41)判定为该A/D转换器异常。
在图4的A/D转换器30-1至A/D转换器30-3的例子中，A/D转换器30-1的中心值μ1以及A/D转换器30-3的中心值μ3处于标准偏差的范围(μa±σa)内。因此，异常检测机构(异常检测部41)判定为A/D转换器30-1以及A/D转换器30-3无异常。
A/D转换器30-2的中心值μ2处于标准偏差的范围(μa±σa)以外。因此，异常检测机构(异常检测部41)判定为A/D转换器30-2异常。
控制部40的排除机构(排除部42)将由本实施方式的异常检测机构(异常检测部41)判定为异常的A/D转换器30-2的输出值从计算对象中排除。
控制部40的厚度计算机构(计算部43)将A/D转换器30-2的输出值即数字值从计算对象中排除，并对测定对象物90的厚度进行计算。此时，厚度计算机构(计算部43)具有对于内置基准板11的厚度的检测信号(I1)的检量线参数，使用该检量线参数对测定对象物90的厚度进行计算。
如此，在第二实施方式中，将成为基于A/D转换器的输出值的中心值的标准偏差的范围以外的情况检测为异常。
根据以上，本实施方式的厚度测定装置1为，即使在A/D转换器发生故障、并输出了异常值的情况下，由于将该输出值从厚度计算的对象中排除，因此对于测定对象物90的厚度也能够进行高精度的测定。
在由第二实施方式的厚度测定装置1的异常检测机构(异常检测部41)判定为无异常的A/D转换器存在多个的情况下，根据这多个A/D转换器的输出值的平均对测定对象物90的厚度进行计算。厚度计算部43通过求出不异常的A/D转换器30-1～30-N的平均值([30-1]+[30-2]+[30-3])/N来求出测定值。由此，S/N比降低到1/√n。
在测定对象物90的厚度测定中，厚度计算机构(计算部43)通过对多个A/D转换器的输出值的平均进行计算，由此能够进行干扰成分的缓和。
根据以上，本实施方式的厚度测定装置1为，在A/D转换器发生故障、并输出了异常值的情况下，也将其输出值从厚度计算的对象排除，因此对于测定对象物90的厚度进行缓和了干扰成分的高精度的测定。
(第三实施方式)
第三实施方式的厚度测定装置1的框图如图5所示那样，使多个A/D转换器中的一个A/D转换器的测定范围成为满刻度，控制部40基于该A/D转换器的输出进行测定对象物90的有无判定。本实施方式的厚度测定装置1为，将第一实施方式以及第二实施方式的厚度测定装置的多个A/D转换器中的一个设定为满刻度。在本实施方式中，将A/D转换器设为N个，将第N个A/D转换器设定为满刻度。
在测定对象物90具有规定厚度时，板厚T以及检测信号I成为线形，但是在板厚T较薄时，由于A/D转换器的电噪声的影响而检测信号I相对于板厚T成为非线形。在此，将检测信号I相对于板厚T成为线形的区域设为线形区域，将成为非线形的区域设为非线形区域。
此外，在板厚T比规定厚度厚时，检测信号I变小、干扰N(S/N比)变大。
在以往的仅通过一个A/D转换器进行板厚测定以及板的有无判定的情况下，当板厚T较薄而处于非线形区域时、板厚T比规定厚度厚时，难以高精度地对测定对象物90的厚度进行测定。
此外，在各具有一个测定对象物90的厚度测定用的A/D转换器、以及一个进行测定对象物90的有无判定的满刻度的A/D转换器，且厚度测定用的A/D转换器发生故障而输出了异常值的情况下，不能够高精度、连续地对测定对象物90的厚度进行测定。
本实施方式的厚度测定装置1具有测定对象物90的有无判定用A/D转换器以及多个厚度测定用的A/D转换器。然后，在进行板的有无判定的同时，通过异常检测机构(异常检测部41)对厚度测定用的某个A/D转换器检测到异常的情况下，排除机构(排除部42)将该A/D转换器排除，厚度计算机构(计算部43)对测定对象物90的厚度进行计算。
在图5的例子中，基于满刻度的A/D转换器30-N的输出，控制部40进行有无板的判定，厚度测定用的A/D转换器30-1～30-3对测定对象物90的厚度进行测定。异常检测机构(异常检测部41)与第一实施方式或者第二实施方式的异常检测机构(异常检测部41)同样，对于厚度测定用的A/D转换器30-1～30-3判定有无异常。
图6是第三实施方式的相对于板厚的检测信号以及干扰的相关图。横轴是测定对象物90的板厚T。左侧的纵轴是对于板厚T的A/D转换器的检测信号I，右侧的纵轴是对于板厚T的检测信号I的干扰(S/N比)N。
检测信号I1是厚度测定用的A/D转换器的检测信号，检测信号I2是板的有无判定用A/D转换器的检测信号。检测信号I1、I2是由放射线检测器20检测到的电流值，根据该检测信号来计算检量线。
检测信号I2在板厚T较大的区域中具有线形性，在板厚T较小的区域中，板厚T越变小则检测信号的变化越变大。以下，将板厚T较大的区域设为线形区域，将厚度T较小的区域设为非线形区域。
检测信号I1为，通过将A/D转换器的测定输入范围设定于线形区域，由此在线形区域中板厚T越变小，则检测信号的变化越变大。因此，在线形区域中，与板的有无判定用A/D转换器相比能够更高精度地对测定对象物90的厚度进行测定。
此外，干扰(S/N比)N为，在非线形区域中板厚T越变小则检测信号的变化越变大，在线形区域中在板厚T为规定的厚度为止都几乎一定。
控制部40的厚度计算机构(计算部43)具有对于测定对象物90的厚度的检测信号I1、I2的检量线参数，使用该检量线参数对测定对象物90的厚度进行计算。
根据以上，本实施方式的厚度测定装置1为，使用厚度测定用的A/D转换器以及测定对象物90的有无判定用A/D转换器，对测定对象物90的厚度进行测定，并且对厚度测定用的A/D转换器的异常进行检测而将其排除，因此能够高精度地进行测定。
(第四实施方式)
图7是表示第四实施方式的厚度测定装置1的构成的框图。本实施方式的厚度测定装置1为，在第三实施方式中，在由异常检测机构(异常检测部41)检测到测定对象物90的有无判定用A/D转换器30-4为异常的情况时，控制部40将其他A/D转换器的厚度的测定范围变更得更宽的刻度变更信号向厚度测定用的A/D转换器发送，并基于变更后的输出来判定测定对象物90的有无。
在本实施方式中，将A/D转换器设为N个，将第N个A/D转换器设定为满刻度。
即使在测定对象物90的有无判定用A/D转换器30-N发生了故障的情况下，在板厚T处于非线形区域时，也需要判定测定对象物90的有无，并高精度地测定厚度。
本实施方式的厚度测定装置1为，在由异常检测机构(异常检测部41)判定为测定对象物90的有无判定用A/D转换器30-N为异常的情况下，控制部40将A/D转换器30-N排除而将其他A/D转换器的厚度的测定范围变更得更宽，并基于变更后的输出来判定测定对象物90的有无。
图8是表示第四实施方式的控制部40的动作的流程图。使用图8的流程图对控制部40的动作进行说明。
控制部40判定在放射线源10与放射线检测器20之间是否存在测定对象物90(步骤S100)。在不存在测定对象物90的情况下(步骤S100的否)，继续判定测定对象物90的有无。在存在测定对象物90的情况下(步骤S100的是)，控制部40从多个A/D转换器30接收N个数字值，并将变量n定义为1(步骤S101)，对A/D转换器30-n(A/D转换器30-1)有无异常进行检测(异常检测机构；步骤S102)。
在对A/D转换器30-n检测到异常的情况下(步骤S102的是)，控制部40将A/D转换器30-n从测定对象物90的厚度的计算对象中排除(排除机构；步骤S103)。
在将被检测到异常的A/D转换器30-n从计算对象中排除之后，判定A/D转换器30-n是否是测定对象物90的有无判定用(步骤S200)。
在A/D转换器30-n是测定对象物90的有无判定用的情况下(步骤S200的是)，将第二变量m定义为1(步骤S201)，对A/D转换器30-(n-m)有无异常进行检测(异常检测机构；步骤S202)。
在对A/D转换器30-(n-m)未检测到异常的情况下(步骤S202的否)，控制部40将A/D转换器30-(n-m)设定为测定对象物90的有无判定用(步骤S203)。此时，控制部40向A/D转换器30-(n-m)发送刻度变更信号。
在对A/D转换器30-(n-m)检测到异常的情况下(步骤S202的是)，将第二变量m加1(步骤S204)，并对下一个A/D转换器30-(n-m)检测有无异常(异常检测机构；步骤S202)。
在对A/D转换器30-n未检测到异常的情况下(步骤S102的否)，或者，在A/D转换器30-n不是测定对象物90的有无判定用的情况下(步骤S200的否)，或者，在将A/D转换器30-(n-m)设定为测定对象物90的有无判定用的情况下(步骤S203)，控制部40判定第一变量n与A/D转换器的总数N是否为相同数量(步骤S104)，如果不同(步骤S104的否)，则将第一变量n加1(步骤S105)，对下一个A/D转换器30-n(A/D转换器30-2)检测有无异常(异常检测机构；步骤S102)。
在对于全部A/D转换器完成有无异常的检测，且第一变量n与A/D转换器的总数N为相同数量时(步骤S104的是)，控制部40的计算部43基于A/D转换器30-1～30-N中的未被排除的A/D转换器，对测定对象物90的厚度进行计算(厚度计算机构；步骤S106)。
在图7的例子中，在N＝4的情况下，满刻度的A/D转换器30-4进行板的有无判定，厚度测定用的A/D转换器30-1～30-3对测定对象物90的厚度进行测定。异常检测机构(异常检测部41)对于厚度测定用的A/D转换器30-1～30-3以及测定对象物90的有无判定用A/D转换器30-4判定有无异常。
控制部40为，在由异常检测机构(异常检测部41)确认为测定对象物90的有无判定用A/D转换器30-4异常时，将厚度测定用的A/D转换器30-3变更为测定对象物90的有无判定用A/D转换器，并继续进行测定对象物90的厚度的测定。
根据以上，本实施方式的厚度测定装置1为，即使在测定对象物90的有无判定用A/D转换器发生故障并输出异常值的情况下，也能够判定测定对象物90的有无，且能够对于厚度进行连续、高精度的测定。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其应变包含于发明的范围、主旨，并且包含于专利请求的范围记载的发明和其等同的范围。

Claims (8)

1.一种厚度测定装置具备：
放射线源，对测定对象物照射放射线；
放射线检测器，配置于隔着上述测定对象物与上述放射线源对置的位置，对透射了上述测定对象物的放射线进行检测；
多个A/D转换器，相对于上述放射线检测器分别独立地连接，将来自上述放射线检测器的输出信号转换为数字值；
厚度计算机构，基于上述多个A/D转换器的数字值对上述测定对象物的厚度进行计算；
异常检测机构，对上述多个A/D转换器各自的异常进行检测；以及
排除机构，将由上述异常检测机构检测到异常的A/D转换器从上述厚度计算机构的计算对象中排除。
2.如权利要求1所述的厚度测定装置，其中，
上述异常检测机构为，在对透射了上述测定对象物的放射线进行检测时的上述A/D转换器的输出值的宽度成为了相对于目标值的规定宽度以上时，检测为异常。
3.如权利要求1所述的厚度测定装置，其中，
上述异常检测机构为，基于对透射了上述测定对象物的放射线进行检测时的上述A/D转换器的输出值的中心值，对上述A/D转换器的异常进行检测。
4.如权利要求3所述的厚度测定装置，其中，
上述异常检测机构为，在对透射了上述测定对象物的放射线进行检测时的上述A/D转换器的输出值的中心值不为相对于目标值的规定宽度时，检测为异常。
5.如权利要求3所述的厚度测定装置，其中，
上述异常检测机构为，在对透射了上述测定对象物的放射线进行检测时的上述A/D转换器的输出值的中心值成为了基于上述多个A/D转换器的输出值的中心值的标准偏差的范围以外时，检测为异常。
6.如权利要求1至5任一项所述的厚度测定装置，其中，
上述厚度计算机构，对上述多个A/D转换器的数字值的平均值进行计算，作为上述测定对象物的厚度。
7.如权利要求1至5任一项所述的厚度测定装置，其中，
还具有控制部，该控制部将上述多个A/D转换器中的任一个的厚度的测定范围设定得宽，并基于该A/D转换器的输出对上述测定对象物的有无进行判定。
8.如权利要求7所述的厚度测定装置，其中，
上述控制部为，在由上述异常检测机构检测到上述测定对象物的有无判定用A/D转换器为异常时，将其他A/D转换器的厚度的测定范围变更得宽，并基于变更后的输出对上述测定对象物的有无进行判定。
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