JPS61207912A - 物体の横断面の厚さを測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、物体の横断面の厚さ測定装置に関するもので
あり、さらに詳しく言えば、鋼板のような平らな物体を
移動させながら連続的に横断面の厚さを測定する装置に
関するものである。

従来の技術 熱間圧延されるストリップの横断面の厚さ方向の形態の
情報、すなわちこぶができているとか、へこんでいると
か、あるいはとがった突起があるといった情報を知るこ
とは非常に大きな意味がある。また、横断面の端部がど
ういう形になっているかを知ることも、切捨て部を決め
る上で大切なことである。さらに、部分的に厚くなりす
ぎていて線が光って見えるといった横断面の異常を検出
するのも重要である。

従来は、既に圧延ラインを離れてしまった試験片に手で
プロフィルメータをあてて横断面の厚さの測定を行なっ
ていた。

厚さ制御を行なうためには横断面の情報を早く得ること
ができると都合がよいことは明らかであるため、熱間圧
延中で移動しているス）　ＩＪツブの横断面の厚さを接
触することな（測定する装置が開発されている。

このような装置はＸ線源とＸ線検出器で構成されている
。Ｘ線源とＸ線検出器は、アルファベットのＣの形をし
た支持部材の両方の腕に向かい合わせに取り付けである
。この支持部材は、腕の間を移動しているストリップの
幅方向に動かす。この移動装置からの信号は、やはりＸ
線源とＸ線検出器とからなり、ストリップの幅のほぼ中
央に固定しである別の装置からの信号で較正される。

上記の装置は、もちろんそれ以前のものに比べて格段に
進歩しているが、費用が非常にかかるうえ、まだ不充分
な点も残している。結局感度と応答時間を調整した結果
では、幅方向の移動速度が０．３メ一トル／秒未満のと
きに幅の精度が６ミリメードルとなった。ところで、熱
間圧延されるストリップは、一般には幅が７００から２
１００　ミＩＪメートルあり、圧延ライン上を約１５メ
一トル／秒の速さで進む。また、上記の装置では、スト
リップの移動する方向に沿って数点でしか横断面の測定
を行なうことができない。さらに悪いことに、縁から２
５ミリメートル以内の部分では厚さの測定ができないし
、厚さ超過により光った部分ができてもそれが１０ミク
ロン未満の場合には検出が難しい。

全く問題のない方法として装置をストリップに対してピ
ストン式に往復運動させる方法があるが、実現させるの
が難しい。

上記の装置を改良する目的で、移動可能な検出器の代わ
りにス）　ＩＪツブの幅全体にわたっている固定シンチ
レータを設けた装置が提案されている。

しかし、Ｘ線源のほうを移動させる必要がある点は以前
と変わらないし、感度も充分とはいかない。

横断面の厚さを測定する必要があるのは熱間圧延される
ストリップのみに限られない。冷間圧延されるストリッ
プにおいても上流では熱を使用する部分があり、そこで
補正が可能であるから、冷間圧延されるストリップにお
いてこのような厚さ測定を行なうのも意味がある。例え
ば切断ラインにおいては、熱間部よりは入口部でストリ
ップの制御を行なうほうが測定には都合がよい。また、
外販用酸洗鋼板の厚さの公差が小さい場合とか、圧延機
制御のために入口での横断面を知る必要があるとか、あ
るいはタンデム式圧延機の出口で平坦度の測定を補足す
るといった場合にも厚さの測定が必要になる。さらに、
光った線を熱間圧延の場合よりはさらに細かく検出でき
ることが望ましい。何故なら線は厚さが３ミクロン程度
と熱間圧延よりは薄くなり、幅も５ミリメートル程度に
小さくなっているからである。結局、最終製品の厚さの
制御をどこまでやるかは、一般的には、商売として成り
立つかどうかという点にかかってくる。

冷間圧延されるストリップの横断面の厚さは、静止した
ストリップにプロフィルメータをあてて測定するのが一
般的である。また、Ｘ線源と検出器を組にして、ストリ
ップの両面について幅方向で端から端まで移動させる装
置がある。この装置を用いる際には、ス）　ＩＪツブを
静止させておいて測定を行なう。従って、この方法では
圧延材が移動しているときに測定を行なうことができな
いという大きな問題点がある。

横断面の厚さの測定は、厚さが１００ミリメートル、幅
が４５００ミｌＪメートルに達するような厚鋼板の場合
にさらに役に立つ。この目的のため放射線を利用した装
置が用いられている。放射線としてはガンマ線がよく用
いられる。装置は２台使用し、圧延板の縁から決められ
た距離にある点で２つの測定を同時に行なう。横断面は
２次曲線で近似するが、精度はそれほどよくない。

発明が解決しようとする問題点 上記の説明でわかるように、熱間圧延工程で移動中のス
トリップの厚さ測定ができる従来のＸ線源とＸ線検出器
からなる可動厚さ測定装置では、ストリップが移動する
速さに比べて測定装置の移動速度が遅いため測定点が多
くない。しかも幅方向の端部では測定が行なえないうえ
、精度もそれほどよ（ない。

この装置を改良して検出器をストリップの幅全体にわた
る固定シンチレータとしたものがあるが、Ｘ線源は相変
わらず移動させる必要がある。

冷間圧延の場合にもＸ線源とＸ線検出器を組にした測定
装置が用いられるが、ストリップは静止させておかなく
てはならない。従ってストリップが移動している場合に
は厚さ測定ができない。

厚鋼板の厚さ測定ではガンマ線を利用した測定装置があ
る。この装置を用いる場合、よい精度が得られない。

本発明は従って、上記の従来の測定装置と比べて特に、
移動中のス）　ＩＪツブまたは厚鋼板の連続的厚さ測定
が高精度で可能であり、測定装置が完全に静止していて
、製作開発費がかなり安くなり、熱間圧延や冷間圧延さ
れるストリップとか厚鋼板だけでなく他の物体に関して
も横断面の厚さの測定に使うことのできる測定装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、物体（Ｂ）の一方の側に
設けてある放射線源（１０）と該物体の他方の側に設け
てあり、該物体の幅方向に拡がっている固定検出装置（
２０）とを備える、物体の横断面の厚さを測定する装置
において、本発明では−上記放射線源（１０）は固定し
、しかも該放射線源にはコリメータ（１２）を取り付け
て、上記物体の幅方向に拡がるビームを生み出して該物
体の測定を行なう断面部に照射し、 −上記検出装置（２０）は、受け取った放射線の量に依
存する信号をそれぞれが発生する、並置した検出素子（
２１）からなる列と、該検出素子からの信号を受信して
測定を行なった横断面に関する情報を生み出す処理回路
（２７）とを少なくとも備える。

物体に照射される放射線ビームが拡散するために、この
ビームが物体を通過する方向の該物体の法線方向からの
傾きは該物体の横断面をどこにとるかで変化する。従っ
て、本発明による測定装置の特徴によると、上記検出装
置は、上記物体の横断面と上記検出素子の位置関係によ
り該検出素子からの信号に補正を加えて傾きの影響を補
正する手段を備えている。

本発明による測定装置の別の特徴によると、検出装置は
あらかじめ決められた時間の間各検出素子で検出された
信号を積分する手段を備えている。

また、検出素子からなる列は物体の幅全体にわたって設
けることが可能である。

罫月 本発明は、ストリップを間にはさむようにＸ線源とＸ線
検出装置を対にして固定させであることを特徴とする。

Ｘ線がストリップを通って減衰した程度を測定すること
によりストリップの厚さを決定する。

Ｘ線ビームはストリップの幅方向に拡がっているため、
その拡がりによる効果を補正する手段が設けてある。さ
らに、測定精度向上のため、検出装置での信号を積分す
る手段も備えられている。

積分時間は、測定精度を落とさないために長ずぎてはい
けない。精度にはさらに、検出素子の大きさ、Ｘ線源と
物体と検出素子列の相対位置が特に太き（影響する。こ
れらパラメータをうまく選ぶと移動している平らな物体
の横断面の厚さを充分な精度で測定することができる。

１羞男 以下で、本発明の測定装置を図を用いて説明する。図は
例として示しただけで、本発明がその図の実施例に限ら
れることはない。

第１〜３図は、熱間圧延機から出てくる動く物体である
ストリップＢの横断面の厚さを測定するための本発明に
よる装置を模式的に示したものである。

Ｘ線源ｌＯは、ストリップＢの一方の側に、幅に対して
ほぼ中心位置に設けてある。本実施例ではストリップＢ
の下側である。Ｘ線源１０は固定されていて、Ｘ線ビー
ム１１を発生する。このＸ線ビーム１１は、コリメータ
１２で放射の立体角が決められている。第１図と第２図
に一点鎖線で示したように、Ｘ線ビーム１１はストリッ
プＢの幅方向に拡がる扇形をしている。ス）　ＩＪツブ
Ｂの長さ方向には、Ｘ線ビーム１１はできる限り収束し
ていることが望ましい。

ス）　ＩＪツブＢの他方の側、すなわち上側には、検出
装置２０が設けてある。この検出装置は、互いに同等な
検出素子を隣り合わせに並べて列にした構成をもつ変換
器を備えている。この列は固定されていて、ス）　ＩＪ
ツブの幅方向に伸びている。従って、Ｘ線源１０からの
Ｘ線がス）　ＩＪツブＢを通過してこの列に入る。

第３図を見ればよくわかるように、それぞれの検出素子
２１は、表面がシンチレータ層になっているフォトダイ
オードである。検出素子は隣り合ったＮ個ごとにまとめ
られ、それぞれモジュール２２を１つ形成する。モジニ
ール２２を切れ目なく接続させることにより望みの長さ
の列をつくることができる。

モジュール２２は組立てケース２３に収める。ケース２
３のＸ線を受ける側にはコリメータ２４が取り付けであ
る（第１図、第２図参照）。

各モジニール２２内には検出素子２１がプリント配線基
板２５に組込まれて取り付けである。各検出素子の出力
はマルチプレクサ２６によりまとめられる。

処理回路２７は各モジュール２２に接続されている。

処理回路２７は、各モジュールに、フォトダイオードの
バイアス電圧並びに動作電圧とマルチプレクサ２６の制
御信号を供給する。処理回路２７はまた、各モジュール
のマルチプレクサ２６からの出力信号を受け取る。

検出素子２１の出力信号は検出素子の並んだ順番に読み
出される。この出力信号は暗電流を較正されていて、さ
らに、個々の変換器の非一様性と「バイアス効果」を相
殺するために規格化される。

検出素子の暗電流は、Ｘ線源１０からＸ線が放射されな
いときに検出素子２１の出力に現われる信号である。各
変換器が非一様である、すなわち各検出素子の感度が異
なるのは、厳密に同等な性質をもつ素子を実現すること
が不可能であることによる。従って、非一様性を調整し
て検出素子の感度をそろえ変換器の欠陥を補正する。

「バイアス効果」は、Ｘ線源からのＸ線が通過する方向
が解析される横断面の両端で異なっていることにより生
ずる。Ｘ線源がストリップの幅の中心に設けてあるため
、この中心から離れるほど、またＸ線がストリップを通
して飛んでいく距ｊ錐が長くなるほど求めている厚さの
値が違ってくる。

他に方法がない場合には、暗電流の補正は検出素子の各
信号からこの検出器固有のゼロ補正成分を差し引くこと
により行なう。変換器の非一様性とバイアス効果を補正
するには検出素子からの各信号にその検出素子固有の係
数を掛けてやればよい。補正係数とゼロ補正成分は、後
者が検出素子により異なる場合には、検出素子の信号を
連続して読み出すのに同期して参照用メモリ内に読み込
まれる。検出素子の信号の補正操作はこの信号を数値化
する前や後に行なわれる。

図示の例においては、検出素子の信号はＡ／Ｄコンバー
タ２７ａでまず数値化される。続いて、その信号は、参
照用メモ！Ｊ２７ｒ内に読み込まれているゼロ補正成分
と補正係数とともに補正回路２７ｃに送られ補正される
。各検出素子に対応する、数値化され補正された信号は
、前もって決めである積分期間の間行メモ’Ｊ２Ｍに蓄
積される。各期間の終わりには、行メモＵ２ＴＩ！の内
容は画像メモリ２７ｉに移されて、新しい行の記録が行
なわれる。

画像メモリ２７ｉは次に一点一点読み出される。これは
、このメモリの内容をビデオ信号に変換して制御用モニ
タ２８に横断面を描き出すためである。

代わりに、または同時に、画像メモリ２７１の内容はア
ナログ形態に変換して、グラフィック記録器（図示せず
）上に横断面の軌跡を描かせることもできる。また、画
像メモリ２７ｉに連続して記憶されている内容に対応す
る画像を大容量メモリに記憶させることや、この情報を
リアルタイムで利用するために処理装置に移すことも可
能である。論理制御回路２７ｎからはサンプリング制御
信号がＡ／Ｄコンバータ２７ａに供給される。制御信号
としては、メモ’Ｊ　２７　ｒ　ｓ　２７β、２７ｉの
読み出し、書き込み制御信号、補正回路２７ｃの制御信
号、プリント配線基板２５に対する電力供給および命令
信号がある。ゼロ補正成分の値と補正係数の値は実験的
に決定する。補正係数に関しては固定または可動基準ス
トリップを用いる。

上記の検出装置を実際に作製するには、フランスのトム
ソンーセーエスエフがｒＴ　ＨＸＩ４５４Ｊという名称
で商品化している装置を用いることが可能である。

第１図を見てわかるように、Ｘ線源１０、検出素子２１
の列、ス）　ＩＪツブＢの相対位置により、ストリップ
Ｂのどの横断面部分の厚さが測られることになるかが決
まる。

ストリップと検出素子の距離が決められた状態で、Ｘ線
源をストリップに近づけると測定精度が向上する。しか
し、この場合にはストリップ幅のより狭い部分しか見る
ことができない。

Ｘ線源とス）　ＩＪツブの距離が決められた状態で検出
素子をストリップから遠ざけると測定がより精密になる
（各検出素子にス）　ＩＪツブ幅のより狭い部分が対応
する）。しかし、この場合には、捕えられるエネルギー
は距離の２乗の逆数に比例して少なくなるので、信号対
雑音比が悪くなる。

熱間圧延されるス）　ＩＪツブに応用する場合には、ス
トリップＢをＸ線源と検出素子列の間の距離の１／３の
ところにもってくるとよいことがわかった。この距離は
だいたい０．５〜１．５メートルである。

各検出素子の感度に比べてＸ線源をある程度以上は強く
できないことを考えると検出素子からの信号を積分する
ことが望ましい。積分時間は、しかし測定精度に影響を
及ぼさないという条件で決まる。精度は、受信の状態（
飽和しない信号の最大値と検出可能な信号の最小値の関
係）、Ｘ線源固有の雑音（放射されるＸ線が時間が経つ
と変動する）、検出素子の大きさ、Ｘ線を発光に有効な
フォトンに変換する際の効率等のパラメータの関数とな
っている。

例、ｔ　Ｉｆ　先に述べたトムソンーセーエスエフのｒ
ＴＨ３１４５４Ｊを用いると、積分時間が約１秒のとき
に精度０．２％となる。熱間圧延されるストリップが普
通に移動する速度では、積分時間の１秒は、ストリップ
約２０メートルに対応する。本発明による別の測定装置
で、第４図に示したような検出素子列３０を何列か用い
る装置を用いると検出素子の信号を積分する必要がない
。

各列はストリップＢを横切って伸びていて、互いにスト
リップの長さ方向に間隔をおいて並んでいる。対応する
検出素子は長さ方向に並んだ各列が同じ位置を占めてい
る。

特別なＸ線源（図示せず）が各検出素子列に設けてある
。

長さ方向に一列に並んだ検出素子からの信号は加え合わ
される。

上記の説明は、本発明の測定装置を平らな物体の横断面
の測定に応用した場合について行なった。

しかし、この分野に詳しい人であれば本発明が横断面が
曲がっている場合の測定にも同様に応用可能であること
がすぐわかるはずである。

発明の効果 少なくとも放射線源だけは、物体に対して幅方向に移動
させなければならない従来の測定装置と比べて、本発明
の測定装置は完全固定式であり、構成も簡単になってい
る。従って製作費および設置費がぐっと安くなる。

可動Ｘゲージとして知られている装置は、費用がかさむ
という理由で本当に必要な場合、例えば熱間圧延される
ス）　＋Ｊツブの横断面の測定を連続的に行なう場合に
しか用いられない。これに対して、本発明の測定装置は
、より広い場合に轟然のように用いることができる。特
に、熱間または冷間で圧延されるストリップや厚鋼板の
横断面の連続的測定に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の測定装置の実施例の模式図であり、 第２図は、第１図に示した測定装置の側面図であり、 第３図は、第１図と第２図に示した測定装置の検出装置
の詳細な図であり、 第４図は、本発明の測定装置の別の実施例を上から見た
図である。 （主な参照番号） １０・・Ｘ線源、　　１１・・Ｘ線ビーム、１２、２４
・・コリメータ、　２０°゛検出装置・２１・・検出素
子、　２２・・モジュール、２３・・ケース、　　２５
・・プリント配線基板、２６・・マルチプレクサ、　２
７・・処理回路、２７ａ・・Ａ／Ｄコンバータ、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体（Ｂ）の一方の側に設けてある放射線源（１
   ０）と該物体の他方の側に設けてあり、該物体の幅方向
   に拡がっている固定検出装置（２０）とを備える、物体
   の横断面の厚さを測定する装置において、−上記放射線
   源（１０）は固定し、しかも該放射線源にはコリメータ
   （１２）を取り付けて、上記物体の幅方向に拡がるビー
   ムを生み出して該物体の測定を行なう断面部に照射し、 −上記検出装置（２０）は、受け取った放射線の量に依
   存する信号をそれぞれが発生する、並置した検出素子（
   ２１）からなる列と、該検出素子からの信号を受信して
   測定を行なった横断面に関する情報を生み出す処理回路
   （２７）とを少なくとも備えることを特徴とする測定装
   置。
2. （２）上記検出装置は、上記放射線が上記物体を通過す
   る方向と該物体の法線方向とがずれた場合の差を補正す
   る手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の測定装置。
3. （３）上記検出装置は、あらかじめ決められた時間の間
   、該検出装置で検出された信号の積分を行なう手段を備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の測定装置。
4. （４）上記検出装置は、上記物体の幅方向に設置した、
   検出素子からなる列を複数備え、該複数の列は該物体の
   長さ方向に互いに間隔をあけて配置することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の測定装置
   。