CN109668533A - 一种采用射线的自动标定装置及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用射线的自动标定装置，包括：用于作为射线源的射线探头；用于采集射线探头的电压数据，并通过电压数据进行计算标定的测厚仪系统；若干块标定板；标定部件；以及显示屏；射线探头、显示屏和标定部件分别与测厚仪系统连接；射线探头的下方设置为检测工位；若干块所述标定板与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据。本发明不仅可快速实现标定以降低人手操作的劳动强度，而且可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而提高标定精度及后续的测厚精度。本发明还提供一种快速、高效和可靠的采用射线的自动标定方法。

Description

一种采用射线的自动标定装置及其标定方法

技术领域

本发明涉及射线测量技术领域，更具体地说，涉及一种采用射线的自动标定装置及其标定方法。

背景技术

在金属材料的轧制生产中，为了保证轧制出来的材料满足厚度公差的要求，需要在往复轧制过程中测量测量不同厚度的金属材料，为保证测量厚度精度，必须对不同厚度的标定板采用射线进行标定，标定后得到不同的补充系数。轧制时通过射线将测量的电压信号与补充系数计算，得到金属材料实际厚度反馈值和偏差值，并将上述参数给轧机的厚度控制系统进行控制，轧制出要求厚度的金属材料。

在标定过程中，受环境温度湿度的影响，射线波动较大，如果标定测量的电压信号不能消除波动误差，则导致对标定结果和补充系数产生较大影响，从而影响所需轧制的金属材料的厚度。

另外，现有的标定方法通常采用手动的方式将多块标定板分别多次交替放在射线下获取测量电压信号，这不仅使得劳动强度大，并需要做好防护防止射线对人体的辐射伤害，导致生产成本增加和生产工序繁琐，而且每次放置标定板的位置不相同，无法保证每次放置的标定板与射线探头相对位置的一致性，从而大大影响标定的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种采用射线的自动标定装置，该自动标定装置不仅可快速实现标定以降低人手操作的劳动强度，而且可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而提高标定精度及后续的测厚精度。本发明还提供一种快速、高效和可靠的采用射线的自动标定方法，从而提高标定的精度和后续所需轧制金属材料的厚度精度。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种采用射线的自动标定装置，其特征在于：包括：

用于作为射线源的射线探头；

用于采集射线探头的电压数据，并通过电压数据进行计算标定的测厚仪系统；

用于标定的若干块标定板；

用于将标定板传送至射线探头下方的标定部件；

以及用于显示标定结果的显示屏；

所述射线探头、显示屏和标定部件分别与测厚仪系统连接；所述射线探头的下方设置为检测工位；若干块所述标定板与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据。

在上述方案中，本发明通过标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，代替了现有技术中人工放置标定板的方式，不仅可快速实现标定以降低人手操作的劳动强度，而且可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而提高标定精度及后续的测厚精度。该自动标定装置节省了人工放置标定板时所需时间，消除了操作人员标定时人为因素造成的错误，为轧机厚度控制系统提供了高精度的厚度测量值，从而可以提高轧机的生产效率，保证所轧制材料的公差要求。

所述标定部件包括本体和设置在本体内部的转动盘；若干块标定板与转动盘连接，实现转动盘带动标定板转动。

若干块标定板一端分别与转动盘连接，另一端伸出转动盘；若干块标定板均匀分布于转动盘上。

所述若干块所述标定板与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据是指：所述转动盘以转动的方式带动每块标定板转动并伸出本体，将伸出本体的标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据。

本发明包括四块标定板，四块标定板均匀分布在转动盘上；工作时，转动盘每转动90°将其中一块标定板伸出本体并传送至检测工位。

所述射线为x射线或γ射线。

一种采用射线的自动标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将射线探头的下方作为检测工位；通过转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据；

第二步，测厚仪系统对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值；

第三步，将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号；

第四步，通过电压信号绘制标定板厚度与电压信号的标定曲线，并通过显示屏显示，实现为后续材料测厚提供标定数据。

在电压数据采集过程中，有来自采集电路的干扰、环境干扰以及射线源本身的干扰。因此上述方案中首先用采用一阶巴特沃斯滤波方法去除电路干扰，然后用防脉冲滤波方法去除环境中跳变信号，再使用均值滤波法稳定射线源信号，使得滤波后电压信号误差控制在正负0.001mm内，从而提高标定的精度和后续所需轧制金属材料的厚度精度。另外，该自动标定方法快速、高效和可靠，其采用标定板自动传送于检测工位上，可降低人手操作的劳动强度的同时，可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而进一步提高标定精度及后续的测厚精度。

第二步中，通过下述公式对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值x为：

其中，n为滤波器的阶数，值为1；ω_c为截止频率，值为22Hz；ω为每次获取的电压数据；|H(ω)|²＝x(x_i-w,…x_i,…x_i+w),1<w<i且w和i为自然数，w为运算窗口，长度为30。

第三步中，通过下述公式将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号

x′_i＝Med{x_i-w,…x_i,…x_i+w},

其中x′_i为将多次测量的电压值x按大小排列后，所取的中间值为本次有效电压值，为平均后的电压信号。

所述射线为x射线或γ射线。本发明通过组合滤波法对采集的电压数据进行滤波，可以兼容x射线和γ射线的标定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明采用射线的自动标定装置不仅可快速实现标定以降低人手操作的劳动强度，而且可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而提高标定精度及后续的测厚精度。

2、本发明采用射线的自动标定方法快速、高效和可靠，从而提高标定的精度和后续所需轧制金属材料的厚度精度。

附图说明

图1是本发明采用射线的自动标定装置的示意图；

图2是本发明标定板厚度与电压信号的标定曲线；

其中，1为射线探头、2为测厚仪系统、3为标定板、4为显示屏、5为本体 6为转动盘。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

如图1所示，本发明采用射线的自动标定装置包括：

用于作为x射线源或γ射线源的射线探头1；

用于采集射线探头2的电压数据，并通过电压数据进行计算标定的测厚仪系统2；

用于标定的四块标定板3；

用于将标定板3传送至射线探头2下方的标定部件；

以及用于显示标定结果的显示屏4；

其中，射线探头1、显示屏4和标定部件分别与测厚仪系统2连接，该射线探头1的下方设置为检测工位，四块标定板3与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板3传送至检测工位，实现射线探头1通过射线对标定板3 进行穿透以获取电压数据。

本发明的标定部件包括本体5和设置在本体5内部的转动盘6，四块标定板 3均匀分布于转动盘6上，每块标定板3一端分别与转动盘6连接，另一端伸出转动盘6，实现转动盘6带动标定板3转动。工作时，转动盘6以转动的方式带动每块标定板3转动，转动盘6每转动90°将其中一块标定板3伸出本体5并传送至检测工位，实现射线探头1通过射线对标定板3进行穿透以获取电压数据。

本实施例中，测厚仪系统和射线探头1均为现有技术中市面上成熟的产品。本发明通过标定部件以转动的方式将每块标定板3传送至检测工位，代替了现有技术中人工放置标定板3的方式，不仅可快速实现标定以降低人手操作的劳动强度，而且可保证每块标定板3与射线探头1相对位置的一致性，从而提高标定精度及后续的测厚精度。该自动标定装置节省了人工放置标定板3时所需时间，消除了操作人员标定时人为因素造成的错误，为轧机厚度控制系统提供了高精度的厚度测量值，从而可以提高轧机的生产效率，保证所轧制材料的公差要求。

本发明一种采用射线的自动标定方法是这样的：包括以下步骤：

第一步，将射线探头1的下方作为检测工位；通过转动的方式将每块标定板3传送至检测工位，实现射线探头1通过射线对标定板3进行穿透以获取电压数据；

第二步，测厚仪系统2对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值；

第三步，将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号；

第四步，通过电压信号绘制标定板厚度与电压信号的标定曲线(如图2所示)，并通过显示屏显示，实现为后续材料测厚提供标定数据。

在电压数据采集过程中，有来自采集电路的干扰、环境干扰以及射线源本身的干扰。因此上述方案中首先用采用一阶巴特沃斯滤波方法去除电路干扰，然后用防脉冲滤波方法去除环境中跳变信号，再使用均值滤波法稳定射线源信号，使得滤波后电压信号误差控制在正负0.001mm内，从而提高标定的精度和后续所需轧制金属材料的厚度精度。另外，该自动标定方法快速、高效和可靠，其采用标定板自动传送于检测工位上，可降低人手操作的劳动强度的同时，可保证每块标定板与射线探头相对位置的一致性，从而进一步提高标定精度及后续的测厚精度。

第二步中，通过下述公式对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值x为：

其中，n为滤波器的阶数，值为1；ω_c为截止频率，值为22Hz；ω为每次获取的电压数据；|H(ω)|²＝x(x_i-w,…x_i,…x_i+w),1<w<i且w和i为自然数，w为运算窗口，长度为30。

第三步中，通过下述公式将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号

x′_i＝Med{x_i-w,…x_i,…x_i+w},

其中x′_i为将多次测量的电压值x按大小排列后，所取的中间值为本次有效电压值，为平均后的电压信号。

该方法中的射线为x射线或γ射线。本发明通过组合滤波法对采集的电压数据进行滤波，可以兼容x射线和γ射线的标定。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用射线的自动标定装置，其特征在于：包括：

用于作为射线源的射线探头；

用于采集射线探头的电压数据，并通过电压数据进行计算标定的测厚仪系统；

用于标定的若干块标定板；

用于将标定板传送至射线探头下方的标定部件；

以及用于显示标定结果的显示屏；

所述射线探头、显示屏和标定部件分别与测厚仪系统连接；所述射线探头的下方设置为检测工位；若干块所述标定板与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据。

2.根据权利要求1所述的采用射线的自动标定装置，其特征在于：所述标定部件包括本体和设置在本体内部的转动盘；若干块标定板与转动盘连接，实现转动盘带动标定板转动。

3.根据权利要求2所述的采用射线的自动标定装置，其特征在于：若干块标定板一端分别与转动盘连接，另一端伸出转动盘；若干块标定板均匀分布于转动盘上。

4.根据权利要求4所述的采用射线的自动标定装置，其特征在于：所述若干块所述标定板与标定部件连接，标定部件以转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据是指：所述转动盘以转动的方式带动每块标定板转动并伸出本体，将伸出本体的标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的采用射线的自动标定装置，其特征在于：包括四块标定板，四块标定板均匀分布在转动盘上；工作时，转动盘每转动90°将其中一块标定板伸出本体并传送至检测工位。

6.根据权利要求1所述的采用射线的自动标定装置，其特征在于：所述射线为x射线或γ射线。

7.一种采用射线的自动标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将射线探头的下方作为检测工位；通过转动的方式将每块标定板传送至检测工位，实现射线探头通过射线对标定板进行穿透以获取电压数据；

第二步，测厚仪系统对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值；

第三步，将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号；

第四步，通过电压信号绘制标定板厚度与电压信号的标定曲线，并通过显示屏显示，实现为后续材料测厚提供标定数据。

8.根据权利要求7所述的采用射线的自动标定方法，其特征在于：第二步中，通过下述公式对每次获取的电压数据进行一阶巴特沃斯滤波，得到多次测量的电压值x为：

其中，n为滤波器的阶数，值为1；ω_c为截止频率，值为22Hz；ω为每次获取的电压数据；|H(ω)|²＝x(x_i-w,…x_i,…x_i+w),1<w<i且w和i为自然数，w为运算窗口，长度为30。

9.根据权利要求8所述的采用射线的自动标定方法，其特征在于：第三步中，通过下述公式将多次测量的电压值依次进行防脉冲滤波和均值滤波，获得稳定的电压信号x：

x′_i＝Med{x_i-w,…x_i,…x_i+w},

其中x′_i为将多次测量的电压值x按大小排列后，所取的中间值为本次有效电压值，为平均后的电压信号。

10.根据权利要求7所述的采用射线的自动标定方法，其特征在于：所述射线为x射线或γ射线。