JPS62285008A - プロフイ−ル測定装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、放射線を利用して金属等の帯状板（以下、被
測定物と指称する）の断面形状を測定するプロフィール
測定装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、圧延機の圧延ロールにより圧延された金属等の
帯状板の圧延方向と直交する方向の断面形状、すなわち
プロフィールは、第８図に示すように被測定物１の両側
エツジ部２．２の厚みが緩やかに変化するクラウン形状
に形成されている。

製品の品質を高める観点からは上記エツジ部２の緩やか
な厚み変化をなくし、エツジ部２が急激に立下がる様な
プロフィールに形成する必要がある。

ここに、圧延機より出力される被測定物１のエツジ部２
のプロフィールを連続的に測定し、エツジ部２の厚みを
正確に測定し前記圧延機へフィードバックすることによ
り、適切な板厚制御を実施する必要がある。第８図にお
いてＨは板厚方向、Ｗは板幅方向を示す。

そこで、従来、かかる要請の下に次のようなプロフィー
ル測定装置が開発されている。この装置は、第９図に示
すように圧延機により圧延された被測定物１の側方から
Ｃフレーム台１１３を挿入するとともに、このＣフレー
ム台車３の上側フレーム３ａに設置された放射線発生器
４から被測定物１のエツジ部２へ向けて放射線５を照射
し、このとき被測定物１のエツジ部２近傍を通過して入
射される放射線の強度を下側フレーム３ｂに設置された
多チャンネル検出器６により検出した後、これらのチャ
ンネル検出データを後続のデータ収集部７に送出し、更
にデータ演算処理系８に送出する構成となっている。こ
のデータ演算処理系８はチャンネルごとに板厚計算を行
ってエツジ部２近傍の厚みを求め、２次元的なエツジプ
ロフィールを作成した後、ＣＲＴ表示部９に表示してい
る。

ところで、以上のようなプロフィール測定装置は、被測
定物１が常に平行な状態で搬送されている場合には問題
はないが、傾いている場合には板厚誤差が生じる。放射
線５が被測定物１に対し垂直に入射されている時、その
板厚をＴとすると放射線５が被測定物１を通過する長さ
はＴであり、厚さＴ相当分の減衰を受ける。従って、放
射線検出器６はその下相当分の減衰量を測定し、被測定
物１の厚さＴを逆算等により求めることができる。

しかし、被測定物１がある角度θだけ傾いていると、放
射線５はＴ／ｃｏｓθ相当の減衰を受ける。

よって、放射線検出器６で得られた測定値は被測定物１
に傾きがないと仮定して逆算を行った場合、実際よりも
大なる板厚Ｔ′となり、（Ｔ’　−Ｔ）誤差、いわゆる
パスアングル誤差が生じる。一般に、プロフィール測定
装置は、点状の放射線源とラインセンサとしての放射線
検出器６とを用いるので、放射線５が被測定物１に垂直
に透過する点は唯一点であり、その他は斜め透過となる
が、被測定物１の位置が既知であれば、その傾きを知っ
て補正することが可能である。つまり、被測定物１があ
る不明な傾きθで板厚を測定するときにはパスアングル
誤差が生じるが、傾きθが分ればどの様な角度で放射線
が透過されても補正によりパスアングル誤差を除去でき
る。しかし、例えば圧延中の被測定物１の板厚測定等の
場合には被接触により被測定物１の傾きを求める簡易な
測定手段がなく、結局、補正することなく誤差を含んだ
状態で板厚を測定している。

また、放射線５が被測定物１内を透過するとき、吸収作
用だけでなく被測定物１内部で散乱しその散乱線が放射
線検出器６に入射される。従って、被測定物１の傾きに
よって放射線検出器６と被測定物１との距離が変わると
、散乱線の入射方向が変わり、見掛は上の板厚が変わり
、いわゆるパスレベル誤差が生じる。この場合、被測定
物１の位置を知って解析的に誤差量を求めることは実際
上不可能であるが、被測定物１の位置に対する再現性が
あるので、予め誤差補正表を作りこれを用いて補正する
ことは可能である。従来は距離計を用いて放射線検出器
６と被測定物１との距離を直接測定し、この距離測定デ
ータを補正の用に供して６一 いた。

（発明が解決しようとする問題点） 従って、以上述べた従来装置にあっては、距離計を用い
て放射線検出器６と被測定物１との距離を直接求めて補
正の用に供しているが、この測定距離は放射線検出器６
と被測定物１との間の距離データしか得られず、このた
めパスレベル誤差は補正可能であるがパスアングル誤差
は補正できない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、被測定物の
傾きによって生じるパスアングル誤差およびパスレベル
誤差を確実に除去し、高精度にプロフィールを測定し得
るプロフィール測定装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明によるプロフィール測定装置によれば、フレーム
本体に被測定物のエツジを横切るようなファン状放射線
を照射する放射線発生器、この放射線発生器から前記被
測定物のエツジを通って入射する放射線の強度を検出す
る多チャンネル放射線検出器および前記被測定物のエツ
ジの光学像を撮像する撮像装置を設けとともに、前記多
チャンネル放射線検出器の放射線強度データを各チャン
ネルごとの板厚データに変換する板厚変換手段および前
記撮像装置の出力データから前記被測定物のエツジ位置
に係わる投影データを得るエツジ位置決定手段を設け、
このエツジ位置決定手段で得たエツジ位置投影データと
板厚変換手段で得た板厚データとを用いてエツジ空間位
置決定手段によりエツジ空間位置を決定して被測定物の
傾きを求め、測定物の傾きから誤差補正処理を行うもの
である。

（作用） 従って、以上のような手段とすることにより、撮像装置
を用いて被測定物のエツジを通る光学像を撮像して電気
的信号に変換した後、この電気信号をエツジ位置変換手
段へ送出し、ここで相互のレベル関係から被測定物のエ
ツジに係わる投影データを得る。一方、フレーム本体に
設置した放射線発生器から被測定物を通って入射される
放射線強度データを放射線検出器で検出し、このデータ
を板厚変換手段へ送出し被測定物の板厚データを測定す
る。そして、この板厚データと前記エツジ位置投影デー
タとを用いて測定物のエツジ空間位置を求めた後、被測
定物の傾きを決定し、パスアングル誤差およびパスレベ
ル誤差を算出し、測定板厚データを補正するものである
。

（実施例） 以下、本考案の一実施例について第１図ないし第６図を
参照して説明する。第１図は本考案装置の機能ブロック
図、第２図は本装置のデータ演算処理系のハード的な構
成図、第３図はデータ処理動作を説明するフローチャー
ト、第４図ないし第６図はエツジ位置、被測定物の傾き
およびパスアングル補正を求めるための説明図である。

本装置は、大きく分けて放射線を用いて被測定物の板厚
を検出する板厚検出系１０と、被測定物のエツジの光学
像を検出する撮像装置２０と、この板厚検出系１０の出
力データと撮像装置２０の出力デ一タとを用いて被測定
物の傾きによって生じる誤差を補正するデータ演算処理
系３０とで構成されている。

前記板厚検出系１０は、紙面と直交する方向に例えば間
欠または連続搬送される板状被測定物１１の一側方から
該被測定物１１を所定の間隙をもって挟むようにＣ型フ
レーム台車１２が挿入される。このＣ型フレーム台車１
２は上側支持片部１２ａと下側支持片部１２ｂとを有し
、その上側支持片部１２ａ側には被測定物１１の両エツ
ジ１１ａ、１１ａを横切るようなファン状放射線１３を
照射する例えば放射Ｉｌｌ等の放射線発生器１４が設置
され、一方、Ｃ型フレーム台車１２の下側支持片部１２
ｂには前記放射線発生器１４と向い合って被測定物１１
の両エツジ１１ａ。

１１ａを通って入射する放射線１３の強度を検出する多
チャンネル放射線検出器１５が設置されている。１６は
データ収集部であって、これは放射線検出器１５の検出
信号を各チャンネルごとに増幅するとともに、データ演
算処理系３０から伝送制御信号を受けると増幅信号をマ
ルチプレクサにより順次選択してディジタル化してデー
タ演算処理系３０へ送出する機能を持っている。

前記ｍｓ装置２０は、放射線発生器１４の設置側支持片
部１２ａに例えばＣＯＤ　（電荷結合デバイス）カメラ
等が取り付けられ、前記放射線１３の照射方向と重なる
方向を撮像視野とし、かつ、前記被測定物１１のエツジ
１１ａを通る放射線検出器１５上の光学像を得るととも
に、電気的なビデオ信号に変換して出力する。なお、撮
像装置２０の外部または内部に前記ビデオ信号を所定の
しきい値で２値化したディジタル信号に変換する機能を
持っている。

前記データ演算処理系３０は、機能的には第１図に示す
ような模式的な構成を有し、ハード的には第２図に示す
ような構成を有している。すなわち、このデータ演算処
理系３０は、シーケンシプログラムに基づいて所定の演
算制御を実行する演算処理部３１１（以下、ＣＰＵと相
称する）、このＣＰＵ３１１から導出されたバス３１２
に接続されたＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）３１
３、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３１４およ
び制御ライン３１５等を含んだシステム制御部３１を備
えている。このＲＯＭ３１３はシーケンスプログラムや
演算上の計算式、その他固定定数等のデータを記憶し、
またＲＡＭ３１４は演算結果のデータや板厚検出系１０
からのデータを一時的に記憶するものである。このシス
テム制御部３１にはコントロール回路３２１と放射線発
生器１４の駆動制御を行う駆動部３２２とを持った放射
線制御部３２が接続され、また、エツジ位置検出手段３
３および板厚変換手段３４等を有する。

エツジ位置検出手段３３は、前記ＩＩ像装［２０から出
力されるビデオ信号を２値化し、または撮像装置内で２
値化されたディジタル信号を用いてエツジ位置に係わる
投影データを検出するものであり、ハード的には第２図
に示す撮像データ入出力部３３１を含んだものである。

前記板厚変換手段３４は、パス３１２にインタフェイス
３４１を介して板厚変換部３４２が接続され、データ入
出力制御部３４３を介してデータ収集部１６から取得し
たデータをチャンネルごとに記憶し、かつ、シーケンス
プログラムに基づいて板厚変換処理を実行する。従って
、板厚変換部３４２は前記ＲＡＭ３１４の一部を使用し
、あるいは、自身でメモリを持って前記取得データ等を
保持する機能を有している。

更に、システム制御部３１は、機能的にはシステムプロ
グラムに基づいて板厚データとエツジ位置検出手段３３
で得られた被測定物１１のエツジ位置投影データとを用
いて三角法により被測定物１１のエツジと放射線検出器
１５との距離等つまり被測定物１１のエツジ空間位置を
決定し、かつ、被測定物１１の傾きを求めるエツジ空間
位置決定手段３５および被測定物１１の傾きから誤差補
正処理を行う誤差処理手段３６等を有するものである。

この誤差補正処理手段３６はパスアングル誤差補正処理
手段３６１およびパスレベル誤差補正処理手段３６２等
を有する。３７は表示制御回路３７１およびＣＲＴ表示
部３７２から成る表示系、３８はキーボード３８１およ
び入力回路３８２から成る入力系である。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

ＣＰＵ３１１は、制御ライン３１５を介してコントロー
ル回路３２１に動作指令信号を送出すると、コントロー
ル回路３２１が動作し、これによって放射線駆動制御信
号が駆動部３２２に与えられる。ここで、駆動部３２２
は放射線発生器１４が放射線源の場合にはシャッタ開放
信号またはＸ線管の場合には高電圧が発生され、よって
、放射線発生！１１４から被測定物１１０両エツジ１１
ａを横切るようなファン状放射線１３が照射され、この
とき被測定物１１で減衰透過して出力される放射線強度
データを放射線検出器１５で検出し、各チャンネルごと
のデータとしてデータ収集部１６へ送出する。このデー
タ収集部１６では各チャンネルごとのデータを増幅し、
データ演算処理系３０の一部を構成するデータ入出力制
御部３４３を介して伝送制御信号を受けるとマルチプレ
クサにより順次チャンネルデータを選択してディジタル
化したデータをデータ演算処理系３０へ送出する。この
データ演算処理系３０ではデータ入出力制御部３４３を
介して取り込んだ放射線検出器１５の各チャンネルデー
タを板厚変換部３４２のメモリまたはＲＡＭ３１４に一
時記憶される。

先ず、測定に先立って被測定物１１無し時の放射線強度
データＩｎおよび放射線発生器１４の前面側に基準板（
図示せず）を挿入して校正用データを取得し、ＲＡＭ３
１４または板厚変換部３４２のメモリに記憶する。次に
、被測定物１１有りの時のデータを取得する。

そして、以上のようにして放射線強度データで得られた
データを取得した後、第３図に示す様なフローチャート
にしたがってデータ処理を行う。

先ず、ＣＰＵ３１１または板厚変換部３４２は板厚変換
手段３４を実行する。すなわち、プログラムに基づいて
ステップＳ１に示す如く放射線検出器１５で検出された
各チャンネルごとの放射線強度データ１１および板無し
時の放射線強度データＩｎ　とから下式に基づいて板厚
計算を行う。

Ｔ＋　＝−（１／μ）ｊ２ｎ　　（ＩＩ／Ｉ（＋　）・
・・（１）但し、μは吸収係数である。なお、必要に応
じて前記校正用データを用いて板厚の校正を行う。そし
て、計算結果の板厚から第４図に示すように放射線発生
器１４の中心線上の放射線検出器上の位置Ｈから被測定
物の１のエツジの影響を受ける放射線検出器１５上の位
！１Ｊまでの距離ＨＪを求める。

一方、前記データ収集と同時またはそのデータ収集前後
において撮像装置２０は被測定物１１のエツジ１１ａを
通って放射線検出器１５上の光学像を撮像した後、電気
的なビデオ信号に変換され、かつ、所定のしきい値で２
値化したディジタル信号が送出され、このディジタルデ
ータはＣＰＵ３１１において撮像データ入出力部３３１
を経て取り込まれてＲＡＭ２１４に記憶されている。そ
こで、ＣＰＵ３１１はステップＳ２またはステップＳ１
の前段ステップにおいてエツジ位置検出手段３３を実行
する。すなわち、ＣＰＵ３１１は前記ＲＡＭ３１４に記
憶されたデータを用いて撮像装置２０から被測定物１１
のエツジ１１ａを通って投影される放射線検出器１５上
の位ＩＩＧから撮像装置２０の一部を構成するＣＣＤセ
ンサ２０１およびレンズ２０２の中心線上における放射
線検出器４５上の位置Ｋまでの距離ＧＫを求める。しか
る後、ステップＳ３においてエツジ空間位置決定手段３
５を実行する。このデータ処理手段はステップ８１．８
２で求めた距離ＨＪおよびＧＫを用いて被測定物１１の
一端側エツジ１１ａ位置りと放射−検出器１５の対応位
１ｆＫまでの距離ＤＬを求める。

原理的には次の様な三角法を用いて説明することが可能
である。つまり、第４図においてΔＢＨＪと△ＢＥＤと
は相似であるから、 （ＥＤ／ＢＥ）−（ＨＪ／ＢＨ）　　　　・・・（２）
の関係が成立する。また、ΔＡＧＣとΔＦＧＤとが相似
であるから、 （ＦＤ／ＧＦ）＝　（ＡＣ／ＧＡ）　　　・・・・・・
（３）が成立する。従って、上記（２）式および（３）
式から ＦＤ−ＦＥ＋ＥＤ−ＡＢ＋ＥＤ　　　　・・・・・・（
４）が得られ、かつ、 ＧＡ−ＢＨ、ＧＫ−ＡＣ・・・・・・（５）となるので
、これら（２）式ないしく５）式からＥＤを消去すると
、 ＢＥ＝　（ＢＨ−ＡＣ−ＡＢ−ＢＨ）／（ＧＫ＋ＨＪ）
　　　　　　　・・・・・・・・・（６）が得られる。

ここで、（６）式の右辺は定数と既知ＨＪ、ＧＫであり
、左辺はフレーム上側支持片部１２ａから被測定物１１
までの距離である。よって、被測定物１１のエツジ１１
ａと放射線検出器１５との距離ＤＬは、 ０Ｌ−ＡＧ−ＢＥ　　　　　　　　　　・・・・・・（
７）の式により求めることができる。

次に、被測定物１１の他端側エツジ１ａについても、既
に取得されている前記板厚データおよび撮像装置２０の
移動または別置の撮像装置２〇−（図示せず）から得ら
れたディジタルデータとを用いてＤ”Ｌ−を求めること
ができる。このＤ”　Ｌ′はステップＳ４で求める様に
したが、各ステップ８１．８２でそれぞれＨ−Ｊ′。

Ｇ”Ｋ＝を求め、かつ、ステップＳ３によりＤ′Ｌ−を
求めるようにしてもよい。

さらに、ＣＰＵ３１１は、ステップＳ５でエツジ空間位
置決定手段３５を実行し、距離ＤＬ。

Ｄ′Ｌ−を用いて被測定物１１の傾きθを求める（第５
図参照）。

θ−ｔａｎ−’　　（ＤＬ−Ｄ−Ｌ′）／　（ＤＥ＋Ｄ
−Ｅ′）　　　　　　　　　　　・・・・・・（８）次
に、被測定物１１の傾きθを求めた後、ステップＳ６お
よびＳ７において誤差補正処理処理手段３６を実行する
。先ず、ステップＳ６においてパスアングル誤差補正処
理手段３６１は、チャンネル１の板厚Ｔ１とすると、 Ｔ＋　＝Ｔ＋　　・ＣＯＳ　（ψ−θ）なる式によりパ
スアングル誤差による補正処理を行う。ここで、ψは第
６図に示すようにチャンネルｉに到達する放射線ビーム
が被測定物１１を横切る角度を示す。

更に、パスレベル誤差補正処理手段３６２は、ステップ
Ｓ７においてパスアングル誤差補正処理後の板厚Ｔ−を
用いてパスレベル誤差の補正処理を行う。この処理は、
ＤＬとＲＯＭ３１３またはＲＡＭ３１４のテーブルに予
め記憶された誤差補正表のデータを用いて補正データα
を求め、Ｔ　ＩＩ＝αＴ′ なる式によりパスレベル誤差による補正処理を行うもの
である。

従って、以上のような実施例の構成によれば、撮像装置
およびエツジ位置検出手段３３を用いて得られる被測定
物のエツジに係わる放射線検出器１５上の投影データと
、放射線検出器１５および板厚変換手段３４を用いて板
厚変換後のデータから得られる放射線発生器１４からエ
ツジを含む被測定物１１の投影データとにより、被測定
物１１のエツジ位置を空間的に決定し被測定物１１の傾
きθを得るようにしたので、被測定物１１が傾いても容
易にパスアングル誤差補正およびパスレベル誤差補正を
行い得、正確に被測定物１１のプロフィールを測定でき
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば第７図に示す如く、フレーム１２の放射線検出器
１５設置側支持片部１２ｂに被測定物１１の両エツジ１
１ａ、１１ａを横切るような光を照射する光源２０３を
設置し、一方、フレーム１２の放射線発生器１４設置側
支持片部１２ａに前記光源２０３から被測定物１１の両
エツジ１１８．１１ａを通って入力する光学像を撮像す
る多チャンネルのＣＣＤセンサ２０２等の撮像装置を設
置し、前述の如く原理に基づいてデータ処理を行うこと
により、被測定物１１の傾きによるパスアングル誤差お
よびパスレベル誤差を除去してもよい。また、Ｉｌ像装
置２０の出力と放射線検出器１５の出力は撮像データ入
出力部３３１とデータ入出力制御部３４３で個別に取得
する構成としたが、例えばフレーム１２側にデータ収集
部１６とは別に、または該データ収集部１６自身を用い
て撮像データ保持回路を設け、前記撮像デ−タ入出力部
３３１を無くしてデータ入出力制御部３４３から選択制
御信号を送出してデータ演算手段３０側に選択的に取り
込む様な構成であってもよい。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、撮像装置を用いて
被測定物のエツジに係わる投影データを得、また、放射
線照射による被測定物のエツジにかかわる板厚データを
得、これらのデータからエツジ空間位置を決定して被測
定物の傾きを求めるようにしたので、パスアングル誤差
およびパスレベル誤差を容易に補正でき、被測定物が傾
いても正確にプロフィールを測定し得るプロフィール測
定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係わるプロフィール測定
装置の一実施例を説明するために示したもので、第１図
は本発明装置の機能ブロック図、第２図は本装置のデー
タ演算処理系のバード的な構成図、第３図はデータ処理
動作を説明するフローチャート、第４図ないし第６図は
エツジ位置の決定、被測定物の傾きおよびパスアングル
補正処理等を説明する図、第７図は本発明装置における
ＩＩＩ！！装置の他の実施例を示す構成図、第８図は従
来袋ばで得られるプロフィール図、第９図は従来装置の
模式的な構成図である。 １０・・・板厚検出系、１１・・・被測定物、１１ａ・
・・エツジ、１４・・・放射線発生器、１５・・・放射
線検出器、１６・・・データ収集部、２０・・・撮像装
置、３０・・・データ演算処理系、３１・・・システム
制御部、３２・・・放射線制御部、３３・・・エツジ位
置検出手段、３４・・・板厚変換手段、３５・・・エツ
ジ空間位置決定手段、３６・・・誤差補正処理手段、３
６１・・・パスアングル誤差補正処理手段、３６２・・
・パスレベル誤差補正処理手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 第５図　　　　　　　第６図 ［−一］、。 」 ｌ［。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状被測定物のプロフィールを測定するプロフィ
   ール測定装置において、フレームに被測定物のエッジ部
   を横切るようなファン状放射線を照射する放射線発生器
   と前記被測定物のエッジ部近傍を通って入射される放射
   線の強度を検出する多チャンネル放射線検出器とを対向
   設置した板厚検出系と、この多チャンネル放射線検出器
   の放射線強度データから各チャンネルごとの板厚データ
   を得る板厚変換手段と、前記フレームに取り付けられ、
   前記被測定物のエッジ部の光学像を得る撮像装置と、こ
   の撮像装置の出力データから前記被測定物のエッジ位置
   に係わる投影データを得るエッジ位置決定手段と、前記
   エッジ位置決定手段で決定されたエッジ位置に係わる投
   影データと前記板厚変換手段の板厚データとを用いて被
   測定物のエッジ空間位置を決定し被測定物の傾きを求め
   るエッジ空間位置決定手段と、このエッジ空間位置決定
   手段により求めた被測定物の傾きから誤差補正データを
   得、誤差補正処理を行う誤差補正処理手段とを備えたこ
   とを特徴とするプロフィール測定装置。
2. （２）撮像装置は、放射線検出器設置側フレーム支持片
   部に、被測定物のエッジ部を含む前記放射線検出器上を
   臨む様な視野で撮像カメラを設けたものである特許請求
   の範囲第１項記載のプロフィール測定装置。
3. （３）撮像装置は、フレームの一方支持片部に被測定物
   のエッジ部を横切るような光を照射する光源を設け、か
   つ、前記フレームの他方支持片部に前記光源の光により
   前記被測定物のエッジ部を含む投影像を撮像する撮像カ
   メラを設けたものである特許請求の範囲第１項記載のプ
   ロフィール測定装置。
4. （４）誤差補正処理手段は、被測定物の傾きデータを用
   いてパスアングル誤差補正処理およびパスレベル誤差補
   正処理を行うものである特許請求の範囲第１項記載のプ
   ロフィール測定装置。