KR100220146B1 - 금속시트의 온라인 단층촬영 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온압연처리된 강철의 두께 및 가장자리 위치를 측정하는 컴퓨터 단층사진촬영 시스템에 관한 것이다. 2개의 X선 소오스(10a, 10b)에 의해서 발생되는 X선이 샘플(16)을 통해서 다수의 광선 검출기(17)로 배향되어 있다. 광선 검출기(17)가 샘플(16)로 인한 X선의 감쇠를 측정한다. 각각의 검출기에 의해서 감지된 감쇠레벨은 각각의 검출기의 물리적 위치와 상관된다. 이러한 정보는 각각의 X선 소오스(10a,10b)가 광선 검출기(17)를 조사시킴에 따라서 수집된다. 수집된 정보는 필요에 따라서 삼각측량되거나 평균처리되어서, 샘플(16)의 크기 및 위치가 결정된다.

Description

금속시트의 온라인 단층촬영 측정방법 및 장치

강 제조 공정분야에 있어서, 다양한 방법이 마감 생성물의 다양한 크기(높이, 폭, 두께 및 표면편평도등을 포함)를 결정하는데 사용되어왔다. 이 방법들은 전형적으로 광학적방법 및 방사선을 이용하는 방법등 2개중의 햐나에 따르게 된다.

광학(및 광전자공학)적 방법은 다양한 산업분야에서 사용되어 대상의 크기를 결정하였다. 예를들어 비제(Wiese)에 의해 기술된 시스템에 있어서는(Improving Quality with Optoelectronic Measurement Tooling and Production, Vol. 49, pp 72-77, April 1983) 다양한 광전자공학의 감지기술이 금속작업 및 제조를 하는데 사용되는 것이 기술되어있다. 이 기술들중의 하나는 반사된 광선의 삼각 측량에 의해 고온의 강 스트립을 측정하는 것이다. 다른 기술은 강 시트의 상단 및 기저면으로 부터 반사된 광선을 분리하여 삼각 측량함에 스트립 강의 두께를 측정하는 것이다.

광학적 시스템의 추가의 다른 실례로는 피일렛(Pirlet)(A Noncontact System for Measuring Hot Strip Flatness, Iron and Steel Engineer, Vol. 60, No. 7, pp 45-50, 1983)에 의해 기술되었다. 이 참조문헌에 의하면, 광학시스템은 고온 스트립을 마감처리하는 밀(mill)에서 시트금속의 편평도를 측정하는 것으로 기술되어있다. 이 시스템은 대응하는 포토다이어오드 배열 상에 대해 강 시트로 부터 다중의 헬리움-네온 레이저에 의해 공급되는 광을 반사시킴에 의해, 시트의 특정구간을 움직이는 3 내지 5개 선을 따라 강 시트의 표면의 위치를 삼각 측정한다.

광학시스템은 전형적으로 다양한 응용으로 우수한 결과를 달성하지만, 강 제조 환경에서는 잘 적용되지 않는다. 이러한 환경에서는 광학적 감지를 아주 쉽게 방해하는 엄청난 양의 먼지나 분진을 생성한다. 이에 따라, 많은 강 제조업자들은 생성물의 크기를 결정하기 위해 고에너지의 방사선 및 방사선 전파기의 빔을 사용함에 의해 그들의 마감된 생성물을 측정하는 것을 시도하여 왔다.

스미스에 의해 기술된(미합중국 특허번호 4,047,036)에 기술된 종래기술의 시스템은 두께 게이지에 관한 것으로 이 두께 게이지로 방사선의 2개의 부분적으로 겹치게 되는 대응되는 부채꼴형 빔이 대상물의 두께를 결정하도록 대상물을 향해 유도된다. 대상물 아래의 광 검파기의 배열은 2개의 부채꼴형 빔으로 부터의 방사선을 검파한다.

다른 종래 기술의 시스템(Adams On-Line Measurement of Hot Strip Profile, Steel Times, vol. 207, No. 2, pp 135-136, Feb. 1979)은 또한 방사선을 사용하여 대상물의 두께를 결정한다. 이 시스템은 고정된 C-플레임 중앙선 게이지 및 가로 이동 게이지를 사용하여 지그재그의 두께 파로파일을 생성한다. 대상물의 폭을 완전히 가로지르는 시간 동안, 수백 피트의 대상물이 게이지를 통과할 수도 있다. 이에 따라 대상물의 중요 부분은 시험되지 않는다.

가나모리에 의해 기슬된 또다른 종래 기슬의 시스템(Application of Gamma Ray Computed Tomography to Non-Destructive Testing Nuclear Engineering and Design, Vol. 94, No. 3, pp 421-426, 1986)은 감마선 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너를 사용하고, 이 스캐너는 20° 까지 연장할 수 있는 감마선의 부채꼴형 빔 그리고 초당 10⁵까지의 계수율을 갖는 20 채널 감마선 검파기를 사용한다. 이 시스템은 플라스틱, 쎄라믹 그리고 알루미늄과 같은 저밀도 재료의 검사는 제한된다.

마쭈우라(Matsuura)(Industrial X-ray CT Scanner, WCNDT, pp 693-700, 1985)에 의해 기술된 시스템에 있어서, 2개의 산업적 CT 스캐너가 대상물의 크기를 결정하는데 사용된다. 그중 하나는 140KV X-선 광원이 쎄라믹, 플라스틱, 고무 및 알루미늄 생성물에 사용되고 420KV X-선 광원이 지르코니아, 쎄라믹 및 강에 사용된다. 양쪽의 스캐너는 고정된 광원을 사용하고 그리고 512 고압의 크세논 검파기의 고정된 배열을 사용한다. 이미지 시키고자 하는 대상물은 광원과 검파기 배열 사이의 회전되는 테이블상에 배치된다. 이에 따라, 이 시스템은 시트 강 제조에 있어서는 적절하지 않으며, 이 시스템에 있어서 마감된 생성물은 제조됨에 따라 연속적으로 시험되어야만 한다.

강 제조업에서와 단층 촬영에서의 그것의 지침을 참조함에 의해 본원에서 혼합된 호프만 등(Hoffman)(미국 특허번호 4,951,222)에 의해 기술된 추가의 컴퓨터 단층촬영 시스템에 있어서, 방사선의 부채꼴-형의 빔은 부채꼴 광선 엘레먼트로 생성되고 나누어진다. 이들 부채꼴 광선의 엘레먼트는 I-빔과 같은 구조적 강 대상물의 평면의 영역으로 향해지고 검파기의 셋트에 의해 탐색된다. 각각의 탐색기를 부채꼴 광선 요소의 방사선의 강도를 나타내는 신호를 생성하고 그리고 대상물의 횡단면 이미지를 규정하는 선택된 조화는 탐색기의 강도 신호로 부터 결정된다. 이 광원은 그것이 움직이면서 대상물 둘레로 회전하기 때문에, 이 대상물은 그것의 크기들의 나선형 주사에 하여 이에 따라서 대상물의 면적은 시험되지 않을 수도 있다.

발명의 요약

대상물의 크기를 결정하는 방법과 장치에 관한 것으로, 다수의 방사선의 부채꼴형 비임을 생성하고 여기서 각각의 부채꼴 형 빔은 구별되는 물리적 위치로 부터 생성되고 그리고 각각의 부채꼴형 비임은 다수의 부채꼴형 광선요소로 나누어진다. 각각의 부채꼴형 비임은 다수의 검파기의 각각으로 유도된다. 상기 대상물은 다수의 부채꼴형 비임과 다수의 검파기 사이에 놓여진다. 각각의 부채꼴 빔으로 부터의 수개의 부채꼴형 광선요소가 검파된후, 검파된 부채꼴형 광선요소에 대응하는 다수의 자료신호가 생성된다. 계속해서 다수의 자료신호가 처리되어 대상물의 크기를 결정한다.

본 발명을 다양한 재료, 예컨대 가열된-감겨진 시트의 두께와 에지위치를 측정하는 컴퓨터 단층촬영 시스템에 관한 것이다. 이들 파라메터는 2개의 부채꼴형-빔 방사선 광원과 방사선 검파기의 선형 배열사이에 재료(예컨대 시트 강)를 넣음에 의해 측정된다. 시트 강을 통해 통과되는 임의의 방사선은 그것이 검파기에 도달하기 전에 감쇠된다. 각 검파기에 의해 수용된 방사선의 수준과 각 검파기의 위치를 상호 상관시킴에 의해 시트 강의 예지위치는 용이하게 결정된다. 더 나아가 조명되는 방사선에 응답하여 각 검파기에 의해 생성된 신호의 수준은 시트 강 두께 프로파일과 관련하여 다양한(예를들어, 크라운(crown), 웨지(wedge), 에지드롭(edge drop), 리지(ridge)) 파라메터를 결정하는데 사용될 수도 있다. 이 시스템은 빔 하드닝(hardening) 눈금 측정검파기, 잔류 보정 및 분산교정을 수행하는데 용이하다.

본 발명의 전형적 실시예는 제1도에 도시하였다. 2개의 X-선 광원(10a) 및 (10b)에 의해 생성된 X-선을 검파기 배열(17)을 구성하는 다수의 방사선 검파기를 조명하는데 사용된다. 이들 검파기는 X-선 빔을 통해 롤러라인(도시되지 않았음) 아래로 유도되는 평면을 강 샘플(16)이 통과되어 나가면서 생성되는 X-선의 강도변화를 측정하는데 사용된다. 시트 강 샘플(16)에 관해 검파기 시스템에 의해 생성된 정보는 자료 분석시스템으로 보내어지고 이 시스템에 의해 실시간에 처리되어 시트 두께 프로파일과 다른 측정의 정확한 평가를 제공한다.

2개의 주 시준기(11a) 및 (11b)는 각각 X-선 광원(10a) 및 (10b)의 튜브헤드의 빔 포트에 바람직하게 부착된다. 주요 시준기는 X-선 빔을 형성하고 X-선기계의 광원 밀폐물내의 흩어진 방사선 수준을 감소시킨다.

본 발명의 전형적인 실시예에 있어서, 강 샘플(16)은 각각 다른 위치에서 동시에 양쪽 X-선 광원에 의해 조명된다. 졔속해서, 전형적인 실시예에 있어서, 분리된 검파기 배열은 각각의 X-선 원에 의해 조명된다. 본 발명의 추가의 전형적 실시예에 있어서, 양쪽의 X-선 광원은 강 샘플(16)상에 동일한 위치로 향해지고 다수의 초퍼(12a) 및 (12b)는 각각의 X-선 광원으로 부터 방사되는 방사선을 다르게 블록화하는데 사용된다. 이에 따라 각 X-선 광원에 의해 단일 검파기 배열의 실제적 부분의 다른 조명이 실행된다. 추가의 전형적 실시예에 있어서, 조명의 각 주기동안 측정된 것은 검파기 시스템이 2개의 다른 방향 또는 관점으로 부터 강 시트에 관해 정보를 얻도록 한다.

제2의 시준기(13a) 및 (13b)는 각각 주요 시준기 아래에 위치하는 것이 바람직하다. 이 제2의 시준기는 X-선 기계가 넣어지는 원 밀폐물내의 최종의 X-선 시준기를 제공한다.

2개의 플럭스 모니터(15a)와 (15b)는 각각 X-선 원(10a)와 (10b)로 부터의 방사선 출력을 모니터 하는데 그리고 자료를 취하기 시작하는데 바람직하게 사용된다. 각각의 플럭스 모니터는 제2의 시준기의 직접 아래의 X-선 광원(10a) 및 (10b)의 각각의 빔 부분의 전면에 설치된다.

2개의 자동-눈금측정 어셈블리(14a) 및 (14b)는 각각의 플럭스 모니터(15a)와 (15b) 아래에 바람직하게 위치된다. 각각의 자동-눈금 측정 어셈블리는 다수의 정확하게 측정된 금속샘플을 포함한다. 각각의 샘플은 방사선 빔 내에서 개개로 위치될 수도 있다. X-선 빔 내에 각 샘플을 개개로 위치시킴에 의해 각 샘플에 의해 야기된 X-선 빔의 감쇠수준은 결정될 수도 있다. 이하에 설명된 바와같이, 이들 정보는 제조되는 시트 금속의 크기를 정확하게 결정하는데 사용된다.

상세한 설명

제2도를 참조로 하면, 본 발명의 전형적 실시예는 원의 밀폐물(20)을 강 샘플(16)위에 도시하였다. 검파기의 밀폐물(22)은 강 샘플(16)아래에 도시하였다.

광원의 밀폐물(20)과 검파기 밀폐물(22)은 온-라인 및 오프-라인(가상도로 도시됨) 위치 사이의 밀폐물을 이동시키는데에 각각 사용되는 모터로 가동되는 캐리지(28) 및 (29)상에 바람직하게 설치된다. 트랙(27a) 및 (27b)는 각각 캐리지(28) 및 (29)의 운동을 안내하는데 사용된다. 이 광원 밀폐물/캐리지는 게이지 하우스(25)의 상단 수준에 위치되는 한편 검파기 밀폐물/캐리지는 게이지 하우스(25)의 하단수준에 위치된다. 오프-라인 위치에 있어서 양쪽의 밀폐물들은 게이지 하우스의 영역내에 있게된다. 온-라인 위치에 있을때는 검파기 밀폐물/캐리지는 게이지 하우스의 외부에 있게된다. 검파기 밀폐물/캐리지가 온-라인 및 오프-라인 위치 사이에서 운동될때는, 이것은 고압의 물 스프레이(도시되지 않았음)를 통해 그리고 게이지 하우스의 저수준에서 모터구동의 롤-업 출입구(26)를 통해 통과된다. 전형적인 광원 밀폐물(20)은 2개의 X-선 광원을 포함한다. 이들 광원중에 하나는 제3도에 도시하였다. 본 발명의 전형적인 실시예에 있어서 X-선 광원은 컴퓨터로 제어되는 필립스 NC 225 X-선 기계이다. 각각의 X-선 원은 제어장치(30), 저전압의 동력 공급부(31), 고전압 생성기(32), X-선 튜브 헤드(33), 물냉각기(34) 및 분류된 내부연결 케이블로 이루어진다.

제1도에 도시된 바와같이, 2개의 자동 눈금측정세부시스템(14a) 및 (14b)는 각각 X-선 광원(10a) 및 (10b)에 대해 제공된다. 자동눈금측정 세부시스템(14a)의 전형적 실시예는 제4도에 도시하였다. 자동눈금측정 세부시스템은 정기적인 눈금 측정을 수행하고 존재하는 광원 밀폐물(20)로 부터 X-선을 선택적으로 막는데 사용된다. 각각의 자동눈금측정 세부시스템(14a)와 (14b)는 자동 눈금측정 어셈블리(41), 공기 공급부(42), 및 제4a도에 도시된 관련된 제어회로(43)를 포함한다. 자동눈금측정 어셈블리는 각각의 제2의 시준기와 플럭스 모니터 아래에 위치된다.

각각의 전형적인 자동눈금측정 어셈블리는 바람직하게는 5개의 압축공기식으로 작용되는 이중의-작용 공기실린더(48a) 내지 (48e)가 구성된다. 각각의 공기 실린더는 눈금측정샘플(47a) 내지 (47d) 또는 납 셔터(47e)를 수용하는 각각의 피봇된 매거진(49a) 내지 (49e)에 연결된다. 공기 실린더의 제1반원의 작용은 각각의 매거진을 X-선 빔 밖으로 움직이게 하고 공기 실린더의 제2반원의 각각의 매거진이 X-선 빔 안쪽으로 움직이게 한다. 압축공기식 또는 전기식 구조로 제한되지 않은 것을 포함하는 다른 구조는 또한 X-선 빔의 안밖으로 각각의 매거진을 운동시키는데 사용될 수도 있다.

자동눈금측정 어셈블리는 제어회로(42)가 접속되는 컴퓨터로 제어되는 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다. 납셔터(47e)가 완전히 X-선 빔의 밖에 있을때, 납셔터는 개방되어 있는 것으로 된다. 납셔터가 완전히 X-선 빔내에 있을때, 이 납셔터는 차단된다. 유사하게는 눈금측정샘플이 완전히 X-선 빔 눈금측정 밖에 있을때는 샘플은 밖에 있고, 눈금측정샘플(47a) 내지 (47d)가 X-선 빔 내부에 있을때는, 그 내부에 있는 것으로 된다. 셔터와 눈금측정샘플이 그들의 위치 사이에서 움직이는 시간과 다를때에는, 이 셔터 및 눈금측정샘플은 완전히 개방/밖에 위치되거나 또는 완전히 차단/안에 위치된다.

인접한 스위치(46a) 및 (46e) 및 (46f) 내지 (46j)는 각각의 매거진의 위치를 감지하도록 제공된다. 안전을 목적으로, 각각의 매거진은 2개의 인접한 스위치와 결합하여 조작된다. 제1스위치(즉 46a)와 제2스위치(즉 46f)는 매거진이 X-선 빔의 밖에 있는지 안에 있는지를 감지한다. 만약 스위치가 작동되지 않는다면, 매거진은 거의 완전히 차단되고 완전히 개방된 위치 사이에 있어서 이에 따라 자동눈금측정 어셈블리의 부적절한 조작을 지시하는 것으로 가정된다.

각각의 인접한 스위치는 스위치가 켜진 상태를 지시하는 붉은 지시계 광(도시되지 않았음)이 장치된다. 자동눈금측정 어셈블리의 단면도는 제5도에 나타내었다. 상술한 바와같이, 각각의 자동눈금측정 어셈블리는 각각의 매거진(49a) 내지 (49e)에 각각 수용된 4개의 다른 두께의 (47a) 내지 (47d)의 강 눈금측정샘플 및 1/2인치 두께의 납셔터(47e)를 갖는다. 상기 납셔터(47e)는 제3도에 도시된 바와같이 X-선 기계관 헤드(33)에 가장 인접하다. 나머지 눈금측정샘플은 두께를 증가시키기 위해 셔터 아래에 쌓는다.

본 발명의 전형적 실시예에 있어서, 샘플들의 공칭 두께를 다음과 같이 표 1에 나타내었다.

[표 1]

눈금측정샘플 공칭두께 (인치)

48d 1/16

48c 1/8

48b 1/4

48a 1/2

바람직하게는, 각각의 눈금측정샘플을 1/10,000 인치의 허용오차로 제조된다.

시스템에 초기의 동력이 공급될때, 모든 샘플 매거진 (49a) 내지 (49d)는 밖에 있고 납셔터(49e)는 차단된다. 정상 조작하에, 매거진 하우징 눈금측정샘플은 필요에 따라 안과 밖으로 자유롭게 운동된다. 공기압력 또는 전기적으로 손실이 생기는 경우 차단되는 위치로 납셔터를 움직이도록 또한 안전시스템이 포함된다.

정상적으로 게이지를 조작하는 동안, 자동눈금측정 매카니즘은 눈금측정자료가 수득되도록 컴퓨터 제어하에 순환된다. 이것은 제16도를 참조로 기술하였다.

본 발명의 전형적 실시예에 있어서, 시트(16)는 양쪽의 X-선 광원에 의해 동시에 조명된다. 각각의 X-선 광원은 시트(16)의 각각 다른 위치를 조명한다. 본 발명의 추가의 전형적 실시예예 있어서, 시트(16)는 매초마다 하나의 X-선 광원에 의해 조명된다. 게다가 각각의 X-선 광원은 시트(16) 아래의 공통의 면적으로 향하게 된다. 매초마다 하나의 X-선 광원에 의한 조명은 초퍼 세부 시스템에 의해 달성된다.

초퍼 세부 시스템 어셈블리(60)은 제6a, 6b 및 6c도를 참조로 나타내었다. 이 초퍼 세부 시스템 지지체 어셈블리(69)는 초퍼 모터(61), 기계적 드라이브(62), 및 초퍼 휘일 어셈블리(63a) 및 (63b)를 지지하는데 사용된다. 또한 이것은 X-선 기계 관 헤드(64a) 및 (64b) 및 제2의 시준기 68(a), (b)를 지지하는데 사용된다. 이 기계적 드라이브(62)는 초퍼 모터(61)에 의해 동력이 공급되고, 2개의 초퍼 휘일 어셈블리(63a) 및 (63b)를 회전시키는데 사용된다. 본 발명의 전형적 실시예에 있어서 X-선 기계 초퍼 휘일 어셈블리는 대략 분당 1500(RPM)의 속도로 회전된다. 초퍼 모터로 부터의 회전운동은 각각 초퍼 드라이브 휘일(63a) 및 (63b)의 초퍼 드라이브 샤프트(73a, b)에 부착된 2개의 타이핑 밸트 드라이브 도르레를 회전시키는데 사용된다. 각각의 초퍼 드라이브 샤프트는 베어링 어셈블리에 의해 지지된다.

광학 회전 엔코터(68a) 및 (68b) (제6도에 도시됨)은 각 초퍼 휘일의 샤프트에 부착된다. 이들 회전 엔코더는 자료 입수가 일어날때 시간 주기를 지시하고 초퍼 휘일의 속도를 모니터 하는데 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 회전 엔코더는 회전당 400펄스를 생성한다.

제6c도에 도시된 바와 같이, 각각의 초퍼 휘일(63a) 및 (63b)는 4개의 섹터(71a) 내지 (71d) 및 (72a) 내지 (72d)를 포함하는 균형된 어셈블리이다. 각각의 섹터는 납, 텅스텐, 감소된 우라늄등과 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 납 섹터는 납-베비트 합금(13)으로 부터 제조될 수도 있다. 이 납 섹터는 내, 외부링 클램프에 의해 초퍼 휘일에 부착된다. 초퍼 허브(도시되지 않았음)는 숄더 스크류(도시되지 않았음)에 의해 각각의 초퍼 휘일 샤프트(73a) 및 (73b)에 각각의 초퍼 휘일을 부착시킨다.

제6도에 도시된 타이핑 벨트(74a)와 (74b)상의 화살표는 바람직한 운동 방향을 지시한다. 각각의 X-선 광원으로 부터의 X-선 빔을 각각의 초퍼 휘일에서 납 섹터 중 하나에 의해 분리하여 구별될 수도 있다. 초퍼 휘일이 회전될 때, X-선 광원(64b)로 부터의 X-선 빔은 납 섹터(72b) 및 (72c) 사이의 개방된 섹터가 그것의 전면에서 회전되면서 블록화되지 않을 것이다. 유사하게, X-선 광원(64a)로 부터의 빔은 납 섹터(71a)가 그것의 전면에서 회전되면서 블록화될 것이다.

플럭스 모니터 세부 시스템은 제7도를 참조로 도시하였다. 상기 플럭스 모니터는 2개의 플럭스 모니터 80a 및 80b , 플럭스 모니터 고전압 동력 공급부(HVPS) 81, 플럭스 모니터 T-Tap 82, 광원 밀폐물 플럭스 모니터 신호 캐이블 벌크 헤드 연결기(83) 및 검파기 밀폐물 플럭스 모니터 신호 케이블 벌크헤드 연결기(84)로 이루어진다. 플럭스 모니터 고 전압 동력 공급부(HVPS) (81)은 고전압을 플럭스 모니터 T-Tap (82)에 제공한다. 플럭스 모니터 T-Tap (82)는 이 동력을 플럭스 모니터(80a)와 플럭스 모니터(80b)로 유도한다. 광원 밀폐물 플럭스 모니터 신호 케이블 벌크 헤드(83) 및 검파기 밀폐물 플럭스 모니터 신호 케이블 벌크 헤드 연결기(84)는 신호 케이블을 확보하여 플럭스 모니터로 부터 광원 밀폐물 및 검파기 밀폐물에 각각 방사된다.

각각의 플럭스 모니터는 각각의 X-선 광원에 의해 제공된 X-선 강도를 결정하는데 사용된다. 나아가 각각의 모니터는 자료 입수를 시작하는데 사용될 수도 있다. 전형적인 플럭스 모니터는 제8도를 참조로 도시하였다, 각각의 플럭스 모니터(80a) 및 (80b)는 아크릴 광 파이프(93)에 의해 광전자 증배관(92)에 연결되는 유기 섬광기(91)로 이루어진다. 이 섬광파이프 어셈블리는 광전자 증배 관 하우징에 부착된 광-조밀 팩키지 내에 수용된다.

본 발명의 추가의 전형적 실시예에 있어서 광원으로 부터의 X-선 빔을 초퍼 휠의 납 세그먼트에 의해 블록화 될때 플럭스 모니터 출력 신호는 낮게 된다. 플럭스 모니터 신호는 주변 잡음 때문에 0이 아니다. 초퍼 휘일로 부터의 납의 에지가 광원으로 부터 떨어져서 움직일때 플럭스 모니터 신호가 켜지게 된다. 걸과적으로 빔의 전면에 납이 없을때, 플럭스 모니터 신호는 그것의 충분한 진푹에 이르게 된다. 초퍼 휘일로 부터 납의 다음 세그먼트의 유도되는 에지가 광원에 이르게 될 때까지 진폭을 완전한 수준으로 있게 된다. 계속해서 이 신호는 떨어진다. 납이 다시 충분히 광원을 블록화 할때, 신호는 가장 낮은 수준에 있게 된다.

이 플럭스 모니터는 회전 엔코더와 조합하여 사용하여 자료 입수를 동기화한다.이미 상슬한 바와같이, 각각 X-선 광원 아래의 초퍼 휘일은 단지 하나의 X-선 광원은 매초마다 검파기를 조명하는 것을 보장한다. 나아가 상술한 바와같이 초퍼 휘일은 X-선 광원이 검파기의 그들의 조면에서 변경되는 것을 보장한다.

초퍼 휘일이 회전되고 그리고 초퍼 휘일의 납 성분이 X-선 광원으로 부터 떨어져서 운동되어, 검파기를 조명하는 방사선의 강도는 점점 증가한다. 납 성분이 완전히 X-선 광왼으로 부터 떨어져서 움직일때 X-선 광원은 완전 조명으로 검파기를 조면한다. 따라서 만약 자료 입수가 납 성분이 완전히 떨어져서 움직이기 전에 시작된다면, 단지 부분적인 조명을 하는 동안 일어날 수도 있다. 예를들어 부정확한 결과가 수득된다.

이 플럭스 모니터 및 회전 엔코더는 자료 입수가 검파기 완전히 조명될 때 까지는 시작되지 않는 것을 보장한다. 제9도에 나타난 바와같이, 제1의 X-선 광원에 대응하는 초퍼 휘일에서의 납 요소가 그것의 광원에 의해 생성된 빔으로 부터 나올때, 광원에 대응하는 플럭스 모니터 신호는 점차적으로 증가한다. 이 플럭스 모니터 신호가 예정된 강도에 이르게 될 때, 예정된 수의 회전 엔코더 신호 펄스의 계수(즉 4)가 시작된다. 예정된 수의 회전 엔코더 신호 펄스가 계수되었을 때, 자료 입수가 시작된다. 자료 입수는 추가의 예정된 수의 회전 엔코더 신호 펄스(즉 40)에 대해서도 계속된다. 추가의 예정된 수의 회전 엔코더 신호 펄스가 계수될 때는 자료 입수는 중단된다. 다른 X-선 광원에 대응하는 초퍼 휘일 납 엘레먼트가 그것의 빔 밖으로 나왔을때는 제2의 X-선 광원에 대응하는 플럭스 모니터 신호는 점차적으로 증가한다. 계속해서 자료 습득을 제1광원과 관련하여 상술한 것의 연쇄적 결과에 따라 계속된다. 각 X-선 광원으로 부터의 투사되는 자료 입수를 동기화시키는 공정은 X-선 광원이 꺼지거나 플럭스 모니터가 꺼질 때까지 계속된다. 이에 따라서 동기화 공정은 셔텨가 차단되거나 또는 개방되는가에는 관련없이 계속된다. 탐지기들은 본 발명의 특정 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 탐지기 밀폐물(제10a도 참조)내에 수용된다. 본 발명의 일실시예에서, 다수의 탐지기들은 탐지기 뱅크내로 그룹을 지어 위치한다. 각각의 탐지기 뱅크는 각각의 X-레이 광원 아래에 위치한다. 탐지기 뱅크들은 분리된 탐지기 밀폐물내에 수용되거나 또는 단일 탐지기 밀폐물내에 함께 수용된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 다수의 탐지기들은 단일 탐지기 뱅크내에 그룹을 지어 위치한다. 단일 탐지기 뱅크의 적어도 일부분은 각각의 X-레이 광원에 의하여 조사된다.

제10a도에 도시된 탐지기 밀폐물(100)은 탐지기 밀폐 프레임(105), 6개의 제거가능한 측면 덮개(도시되지 않음), 단열재(101), 다수의 방사선 탐지기(102), 탐지기 전자부품(103), 주위 대기 가열, 통기 및 냉방 보조장치(도시되지 않음)를 포함한다. 탐지기들은 탐지기 밀폐물내에서 정밀탐지기 안내판 조립체(도시되지 않음)상에 바람직하게 장착된다.

단열재(101)는 탐지기 프레이(105) 상부에 놓인다. 단열재(101)는 0.64cm(0.24inch) 두께의 316 스테인레스 강판으로 제작된 기밀 및 방수용 용접물이다. 단열재(101)는 압연기에서 제조된 강 시이트의 열로 부터 탐지기 밀폐물을 보호하는데 사용된다. 단열재(101)의 상부면과 바닥면상에 위치된 2개의 창(104a) 및 (104b)은 탐지기 밀폐물 내부의 탐지기들에 도달하도록 X-레이 광선에 대하여 낮은 감쇠경로를 제공한다. 2개의 창은 알루미늄, 스테인레스강 또는 티타늄 합금(예를 들어, Ti=6A1-4V)으로 제조된다. 중앙의 창공동은 티타늄 창들 사이에 위치하고, 창공동내에 과도한 열의 축적을 방지하도록 냉방된다. 또한, 다수의 공동은 탐지기 밀폐물의 수냉을 위해서도 포함된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 탐지기 전자부품(103)은 413개의 탐지기들, 2개의 플럭스 모니터 및 시간채널을 수용하도록 416개의 전자 탐지기 채널로 구성된다. 그러나, 탐지기들의 총 갯수(즉, 전자 탐지기 채널의 총 갯수)는 용도에 따라 다르다. 이들 전자 탐지기 채널은 제1도에 도시된 데이타 분석장치(18)에 접속된다. 플럭스 모니터들은 상기한 바와같이 설계된다. 탐지기들은 하기에서 설명하는 바와 같이 고안된다. 시간채널은 주기적인 펄스를 전송하며, 회전식 인코더가 사용되지 않는 경우에 타이밍 펄스를 제공하기 위해서 사용된다. 그러므로, 구리가 사용되지 않은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 시간채널에 의해 제공된 주기적인 펄스가 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 시간채널은 공명결정 진동자로 이루어진다. 탐지기 전자부품들은 또한 데이타 획득회로를 포함한다. 데이타 획득회로는 플럭스 모니터와 회전식 인코더로 부터 나오는 데이타 획득 개시신호와 회전식 인코더로 부터 나오는 데이타 획득 중지신호를 수용한다.

각각의 탐지기 패키지는 기밀상태로 유지되고, 아크릴관에 광학적으로 연결된 신틸레이터(즉, 직사각형의 신틸레이션 결정)를 포함한다. 신틸레이션 결정은 용도에 따라서 선택된다. 신틸레이션 재료는 비스무스 게르마네이트(BGeO) 또는 카드뮴 텅스테이트(CdW0₄)를 포함한다. 탐지기 패키지의 예로서는 컴퓨터 단층 촬영기술 및 뢴트겐 사진기술 적용에 있어서 방사선을 측정하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus For Measuring Radiation In Computer-Assisted Tomography And Radiographic Applications)라는 발명의 명칭으로 개시된 미합중국 특허 제 4,437,006호를 들 수 있다. 이것은 본 명세서에서 컴퓨터 단층 촬영기술 및 방사선 강도측정 영역의 이해를 위한 참조용으로서 언급한 것이다.

제10b도에 도시한 바와같이, 신틸레이션 결정(106)은 광 파이프(107)에 접속된다. 광 파이프(107)는 광전자 증배관 하우징(109)내에 위치된 광전자 증배관(108)에 연결된다. 광전자 증배관(108)의 출력신호는 증폭기(110)에 연결된다. 증폭기(110)는 교류/직류 변환기(111)에 연결된다.

특정한 인가전압에 있어서, 높은 출력 민감도를 갖는 탐지기는 낮은 출력 민감도를 갖는 탐지기보다 큰 두께 범위를 나타낸다. 왜냐하면, 높은 출력 민감도를 갖는 탐지기는 낮은 출력 민감도를 갖는 탐지기와 비교해 볼 때, 유용한 신호를 얻으면서도, 높은 출력 민감도를 갖는 탐지기와 X-레이 광원 사이에 많은 양의 강이 위치될 수 있기 때문이다. 또한, 비교적 낮은 이득 또는 비교적 낮은 출력 민감도를 갖는 탐지기의 민감도는 탐지기를 작동시키는데 사용된 전압을 증가시킴으로써, 고이득 탐지기의 민감도까지 증가시킬 수 있다.

이론적으로, 각각의 탐지기의 출력 민감도는 각각의 대응하는 광전자 증배관에 각기 다른 고전압을 인가함으로써 동등해질 수 있다. 그러나, 이와같이 하기 위해서는 각각의 광전자 증배관에 대하여 별도의 고전압을 제공하는 것이 요구되며, 이것은 비용의 상승 및 설계상의 복잡화와 같은 문제를 야기하게 된다. 그러므로, 소수의 고전압 인가가 바람직하다. 고전압 인가의 횟수를 줄이기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 탐지기들은 민감도 또는 이득의 측면에서 그룹을 이루게 된다. 이에 의해, 하나의 고전압 공급원이 각각의 탐지기 그룹에 연결될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 탐지기들은 4개의 그룹으로 분류된다. 4개의 그룹은 민감도를 동등하게 하기 위해서 각기 다른 고전압에 의해서 전력을 공급받는다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 탐지기 그룹의 평균 출력은 대략적으로 동등해진다. 컴퓨터 제어방식의 이득 증폭기들이 각각의 탐지기 출력을 조정하는데 사용된다. 그룹내에서 각각의 탐지기의 출력은 대략적으로 동일하게 조정될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 그룹의 모든 탐지기들은 동일한 고전압원에 의해서 전력을 공급받는다.

앞서 언급한 바와같이, 탐지기의 민감도는 탐지기를 작동시키는데 사용된 전압을 증가시킴으로씨 증가될 수 있다. 그러므로, 저민감도의 탐지기는 고전압 공급원에 의해서 작동되고, 고민감도의 탐지기는 저전압 공급원에 의해서 작동된다.

각각의 탐지기는 전류를 발생시키는데, 이 전류는 신틸레이션 결정에 충돌할 때 이온화하는 방사선(X-레이)의 양에 비례한다. 이 전류신호는 증폭기에서 전압으로 전환되고, 교류/직류 변환기로 전달된다. 교류/직류 변환기에서 상기 신호는 디지탈 신호로 바뀌게 된다. 이 디지탈 신호는 분석되는 강 샘플과 연관된 다양한 매개변수를 결정하도록 처리된다.

온-라인 단층 촬영 게이지가 가장자리 탐지를 위해서 사용된다. 가장자리 탐지는 제12a도에 도시된 바와같이 구성된 장치를 사용하여 달성된다. X-레이 광원(10a)은 제12a도의 상부 좌측 구석에 위치된다. 각각의 X-레이 광원은 측정될 시이트를 완벽하게 둘러싸는 부채꼴 비임을 만들어낸다. 각각의 부채꼴 비임은 시이트 횡방향 운동 또는 시이트 상승운동에 의해서 시이트가 자리하게 되는 위치를 추가로 에워쌀 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 X-레이 광원은 초퍼 윗쪽에 놓인다. 초퍼의 운동은 X-레이 광원이 샘플을 교대로 비추게 만든다. 마찬가지로, X-레이 광원(10b)이 샘플(16)을 비추는 동안에, X-레이 광원(10a)은 샘플(16)을 비추지 않게 된다. 본 발명의 다른 실시예에서는 초퍼들이 사용되지 않으며, 샘플(16)은 각기 다른 위치에 놓인 X-레이 광원에 의해서 동시에 조사된다.

모든 탐지기들은 제조된 시이트의 원하는 평면에 평행하게 배열된다. 본 발명의 일실시예에서, 탐지기들은 연속적으로 배열된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 탐지기들은 시이트의 이동방향에 대하여 18도 각도만큼 기울어진다. 이것은 제11a도에 도시되어 있다. 만약 탐지기들이 기울어지지 않으면, 즉 시이트의 이동 방향에 대하여 평행하지 않으면, 탐지기들은 시이트의 가장자리를 가로지르게 되므로 탐지기의 반응은 균등하지 않다. 이에 따라, 인접 탐지기들 사이의 계면에서 탐지기 응답의 상당한 저하 또는 응답의 완화가 존재하게 된다(제11도 참조). 탐지기들을 기울어지게 함으로써 신호가 발생되는데, 이 신호는 탐지기 배열을 가로지르는 시이트 가장자리 위치의 함수로서 보다 균등한 응답을 나타낸다(제11c도 참조). 그러므로, 비록 응답이 완전하게 편평하지 않을지라도, 응답은 인접한 탐지기로 부터 나오는 신호를 이용하여 가장자리의 위치를 정확하게 결정하도록 신호를 분석하기에 충분할 정도로 편평하다.

탐지기들을 기울어지게 함으로씨 얻는 장점은 제11a도에 설명되어 있다. 여기에서, 다수의 탐지기(N-1, N, N+1, N+2 등)는 시이트 이동방향으로 서로에 대하여 평행하게 기울어진다. 또한, 강 시이트는 다수의 탐지기들을 통과하는 것으로 도시되어 있다. 탐지기 N+2 및 N+2 우측의 탐지기들은 시이트에 의해서 감쇠된 방사선을 정확하게 탐지한다. 이에 비해서, 탐지기 N+1의 제1부분은 탐지기 N+1 의 제2부분이 감쇠된 방사선을 탐지하는 동안에, 감쇠되지 않은 방사선을 완전하게 탐지한다. 마지막으로, 다수의 탐지기 N은 탐지기 N의 단지 작은 부분만이 시이트에 의해서 덮힘에 따라 완전하게 감쇠되지 않은 방사선을 탐지한다. 그러므로, 탐지기 N의 단지 작은 부분만이 시이트의 존재를 탐지한다. 왜냐하면, 시이트는 탐지기 N-1의 모든 부분을 덮지 않으며, 탐지기 N-1의 모든 방사선이 감쇠되지 않기 때문이다.

그러므로, 시이트의 가장자리는 탐지기 N과 탐지기 N+1 사이의 중첩부의 계면위로 위치된다. 탐지기 N+2에 의해서 수용된 방사선에 대하여 탐지기 N과 N+1에 의해서 수용된 방사선의 상대적인 양을 결정함으로쩌, 탐지기들 위를 지나는 시이트의 가장자리 위치를 정확하게 결정해낼 수 있게 된다.

본 발명의 또다른 실시예에서는 기울일 필요가 없는 탐지기들이 이용된다(제11d도 참조). 이 실시예에 있어서, 물체의 위치변화는 탐지기 응답의 변화로서 용이하게 결정된다. 만약, 물체의 평면에서 광선들이 나오는 지역의 크기가 충분히 크면, 탐지기 N에서 수용된 광선들의 다발은 탐지기 N-1 및 N+1에서 수용된 광선들의 다발과 충분하게 중첩된다. 그러면, 가장자리의 위치가 쉽게 결정될 수 있다. 이러한 방식에서 요구되는 최소 광원의 크기 S(선형 탐지기의 배열방향)는 활성 탐지기 요소들(D) 사이의 간격이며, 물체평면으로 부터 광원까지의 거리(Ds) 및 탐지기 배열까지의 거리(Dd)의 비의 곱으로서 얻어진다. 즉, S G(Ds/Dd) 이다. 주어진 탐지기 구성 및 물체평면 위치에 대하여 최적의 s 값은 광원 및 탐지기들의 활성지역 형상에 의존한다. 그러나, 일반적으로 최소치보다 약 2개 정도 작다.

확장된 방사선 광원은 다양한 방식으로 작동된다. 방사성 동위원소 공급원은 길다란 형태로 쉽게 형상화된다. 또한, X-레이 비임은 디포커싱(defocussing), 고주파 자기 또는 정전기 변조, 또는 근접해 있는 다수의 비임을 이용함으로써 확장된다.

제조된 금속(즉, 시이트 금속)과 같은 여러 재료들에 관련된 다양한 칫수를 결정하는데 있어서 온-라인 단층촬영 게이지가 이용된다. 탐지기들을 통과하는 시이트의 두께는 다음의 기본적인 방사선 흡수 방정식(1)에 의해서 결정된다.

Im = Ia e^-μt(1)

여기에서, Im은 시이트를 통과한 후에 방사선 비임의 측정강도이고, Ia는 공기중에서 방사선 비임의 방사선 강도이고, μ는 특정재료의 흡수계수이며, t는 방사선이 금속을 관통함에 따라서 방사선에 의해서 횡단된 라인의 길이이다. 이러한 방정식은 다음과 같은 형태(2)로 바뀔 수 있다.

In(Im/Ia) = -μt (2)

그러므로, 만약에 방사선이 보통의 금속을 관통하여 시이트의 상부면에 도달하면, 라인의 길이는 금속의 실제 두께가 된다. 그러나, 방사선은 금속을 소정의 각도로 관통하기 때문에, t는 시이트의 두께보다 크다. 시이트의 실제 두께를 결정하기 위해서, X-레이 광원으로 부터 나와서 각각의 탐지기에 충돌하는 각각의 X-레이 광선의 각도는 X-레이 장치의 활성화전에 측정된다. 그러므로, 신틸레이션 탐지기에 이르는 X-레이 비임의 각도를 알 수 있다. 방정식(2)로 부터 결정된 라인 길이 t와 연관된 삼각법 및 시이트의 방향을 이용하여 X-레이 비임의 각도를 알 수 있기 때문에, 금속의 실제 두께를 측정하는 것이 가능하다.

또한, -μt 가 Im과 Ia의 비의 함수이기 때문에, Im과 Ia는 탐지기의 민감도에 비례하게 되며, 특정한 시이트 방향에 대한 시이트상의 특정한 위치에서 t는 탐지기의 민감도에 관계없이 결정된다.

제12a도를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서 X-레이 광원(10a)으로 부터 나오는 제1방사선은 강 샘플(16)을 비춘다. 비록 X-레이 광원들이 강 샘플(16)의 단일 지역을 동시에 비추지 못하는 것으로 이해되고 있지만, X-레이 광원(10b)은 강 샘플(16)을 비춘다. 두 X-레이 광원은 설명을 위해서 강 샘플(16)의 단일지역을 동시에 비추는 것으로 도시되었다.

X-레이 광원(10a)은 부채꼴 모양의 광선요소(131a) 및 (131b) 사이에서 부채꼴 모양의 광선(138)으로 강 샘플(16)을 비추는 것으로 도시되어 있다. 부채꼴 모양의 광선요소(132a) 및 (132b)는 부채꼴 모양의 광선요소(131a) 및 (131b) 사이에 위치한다. 부채꼴 모양의 광선요소(132a) 및 (132b)는 각각 강 샘플(16)의 좌우측 가장자리를 가로지른다. X-레이 광원(10a)으로 부터 나오는 나머지의 부채꼴 모양의 광선요소들은 도시하지 않았다.

X-레이 광원(10b)은 부채꼴 모양의 광선요소(133a)와 (133b) 사이에서 연장된 부채꼴 모양의 광선(139)으로 강 샘플(16)을 비추는 것으로 도시되어 있다. 부채꼴 모양의 광선요소(134a)와 (134b)는 부채꼴 모양의 광선요소(133a)와 (133b) 사이에 위치된다. 부채꼴 모양의 광선요소(134a)와 (134b)는 각각 강 샘플(16)의 좌우측 가장자리를 가로지른다. X-레이 광원(10b)으로 부터 나오는 나머지의 부채꼴 모양의 광선요소들은 도시하지 않았다.

그러므로, 강 샘플(16)의 가장자리들은 부채꼴 모양의 광선요소(134a)와 (132a)의 중첩부 및 부채꼴 모양의 광선요소(134b)와 (132b)의 중첩부에 위치한다.

부채꼴 모양의 광선요소(132a), (132b), (134) 및 (134b)의 위치는 X-레이 광원의 상대위치, 탐지기 및 강 샘플(16)을 기초하여 특정의 정확도로서 결정될 수 있다. 제12b도에 도시한 바와같이, 부채꼴 모양의 광선(139)의 일부는 샘플(16)의 표면에 충돌하고, 아래에 위치된 탐지기의 일부분에 도달하기 전에 샘플(16)에 의해서 감쇠된다. 또한, 부채꼴 모양의 광선(139)의 일부분은 샘플(16)에 의해서 감쇠되지 않는다. 그러므로, 부채꼴 모양의 광선(139)의 일부분은 탐지기의 일부분에 도달하는 경우 감쇠되지 않는다. X-레이 광원, 샘플(16) 및 탐지기들의 상대적인 위치에 따라서, 적어도 하나의 탐지기의 제1부분(102a)은 샘플(16) 및 하나 이상의 탐지기의 제2부분(102b)에 의해서 감쇠되는 부채꼴 모양의 광선(139)의 일부분을 수용하고, 감쇠되지 않는 부채꼴 모양의 광선(139)의 일부분을 수용한다(제12b도의 일부분의 확대도인 제 12c도 참조).

앞서 언급한 바와같이, 방사선 흡수 방정식에 따르면, 탐지기에 도달하는 방사선의 양은 감소하게 되고, Im/Ia의 값도 감소된다. 이것은 지수함수이다. 또한, 샘플(16)의 수평위치는 특정한 탐지기에 대하여 Im/Ia에 지수함수적으로 연관되어 있다(제12d도 참조).

제12d도에 도시된 바와같이, 샘플(16)이 탐지기를 가로질러 이동함에 따라서, Im/Ia의 값은 감소한다. Im/Ia의 값은 특정 샘플(16)에 대하여 최소치에 도달할 때까지 계속해서 감소된다. 그러므로, 탐지기를 향하는 부채꼴 모양의 비임(139)이 샘플(16)에 의해서 부분적으로 차단되는 경우, 탐지기에 의해서 만들어진 Im/Ia의 값은 탐지기에 대한 샘플(16)의 가장자리 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 각각의 탐지기에 대한 Im/Ia의 값은 제2a도에 도시된 부채꼴 모양의 광선요소(132a), (132b), (134a) 및 (134b)를 정확히 결정하는데 사용될 수 있다.

만일, 모든 탐지기들이 시이트의 운동방향에 대하여 충분하게 기울어지면, 샘플(16)의 위치선정은 두개의 인접한 탐지기가 감쇠된 방사선 및 감쇠되지 않은 방사선을 각각 수용하게 한다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 탐지기에 대한 Im/Ia의 값은 정확한 탐지기의 작동과 비교된다.

제12a도 내지 12d도를 참조하여 위에서 설명한 방법을 사용함으로써, 탐지기(135)에 대한 시이트 금속 샘플(16)의 위치가 각각의 탐지기에 도달하는 방사선의 세기를 측정하여 결정될 수 있다.

예를들면, 각각의 탐지기에 도달하는 감쇠된 방사선의 수준을 측정함으로써, 부채꼴 모양의 광선(132a), (132b), (134a) 및 (134b)이 위에서 언급한 바와같이 결정될 수 있다. 소정의 부채꼴 모양의 광선(132a), (132b), (134a) 및 (134b)를 가짐으로써, 이와같은 부채꼴 모양의 광선의 교차지점들이 결정될 수 있다. 결정된 소정의 교차지점을 가짐으로써, 시이트 금속 샘플(16)의 공간위치가 결정될 수 있다. 시이트 금속 샘플(16)의 가장자리들의 공간위치를 결정함으로써, 시이트 금속 샘플(16)의 폭이 쉽게 결정된다.

제13도에 도시된 바와같이, 시이트 금속은 시이트 금속이 탐지기(144) 위를 이동함에 따라서 다수의 금속 로울러(141)에 의해서 지지된다. 불행하게도, 부채꼴 모양의 광선요소(140)가 로울러들에 충돌함에 따라서, 다수의 부채꼴 모양의 광선 요소(140')로 분산될 것이다. 분산된 이러한 광선들은 신틸레이션 탐지기에 도달하고, 오차를 발생시킨다. 이러한 오차의 발생을 방지하기 위하여, 제13도에 도시한 바와같이 티타늄 창(143)과 신틸레이션 탐지기(144) 사이에 다수의 벽(142)이 위치된다. 이러한 벽들은 부채꼴 모양의 광선요소(140')가 로울러(141)로 부터 산란되고 신틸레이션 탐지기(144)에 도달하는 것을 방지하는 콜리메이터를 형성한다. 신틸레이션 탐지기(144)는 큰 채널들 아래에 위치한다. 큰 채널들의 상부와 측면은 납층(145)으로 내장되어 있다. 그러므로, 만약에 X-레이 비임이 로울러(141) 또는 강 샘플(16)로 부터 분산되면, X-레이 비임은 신틸레이션 탐지기(144)에 도달하는 대신에 납 피복(145)에 의해서 흡수된다. 이것은 분산된 부채꼴 모양의 광선요소들이 신틸레이션 탐지기(144)에 도달하는 것을 최소화하며, 잘못된 신호의 발생을 최소화한다.

앞서 언급한 바와같이, 시이트 금속과 연관된 다양한 매개변수들이 결정될 수 있다(제14도 참조). 제14도는 강 샘플의 두께에 대한 과장된 선도이다. 즉, 시이트 가장자리 근처의 시이트 곡률의 설명을 위해서 과장되게 나타내었다. 도면에 도시된 바와같이, 시이트의 중앙은 참조부호 B로서 표시된다. 참조부호 F 및 G는 시이트의 진실한 가장자리를 나타낸다. 참조부호 D 및 E는 시이트의 가장자리로 부터 1.9㎝(3/4inch)만큼 이격된 위치를 나타낸다. 참조부호 A 및 C는 시이트의 가장자리로 부터 5.08㎝(2inch)만큼 이격된 위치를 나타낸다. 방정식 2를 참조하여 입사 X-레이 광선의 세기를 결정함으로써, 제조된 시이트의 두께를 소정위치에서 결정해 낼 수 있다. 그러므로, 지점 D, B 및 E에서 시이트의 두께를 측정하는 것이 가능하다.

본 발명을 이용하면 다음의 방정식 3 및 4에 따라서 크라운과 웨지(wedge)를 졔산할 수 있다.

크라운 =지점 B에서의 두께 -((지점 D에서의 두께 +

지점 E에서의 두께)/2) (3)

웨지 = 지점 E에서의 두께 -지점 D에서의 두께 (4)

방정식(2)에 따라서 샘플의 두께를 결정하기 위하여, 분리계수 μ가 다양한 형식의 재료(측정될 재료)에 대하여 계산된다. 이것은 제15도 및 16도를 참조하여 하기에서 설명하는 바와같이 결정된다. μ는 특정한 샘플의 흡수 특성에 의존하며, 각기 다른 강 샘플에 대하여 각기 다르다. 샘플의 흡수 특성은 특정 샘플의 화학적인(즉, 탄소) 조성에 의존한다. 그러므로, μ는 측정될 각각의 형태의 강에 대하여 결정된다. μ를 결정하고 Im과 Ia를 위에서 언급한 바와같이 측정함으로써, 특정한 강 샘플의 두께가 결정될 수 있다.

μ를 결정하기 위해서, 정확하게 측정된 강 샘플들이 X-레이 비임내에 위치된다. 이것은 제4도 및 5c도를 참조하여 설명한 바와같이 자동 보정 부조립체를 사용하여 달성된다. 그러므로, 샘플의 두께가 정확하게 알려져 있기 때문에, Im과 Ia가 측정될 수 있고, 강 샘플과 동일한 조성 및 두께를 갖는 시이트강에 대한 μ가 결정될 수 있다.

위에서 언급한 바와같은 절차를 사용함으로써, 강 샘플과 동일하지 않은 두께와 동일한 조성을 갖는 사이트 강에 대한 μ가 결정될 수 있다. 그러나, 동일하지 않은 두께를 갖는 강 샘플의 칫수를 결정하기 위해서, 광선 경화의 현상이 고려되어야 한다. 하기에서 이것에 대해 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 사용된 X-레이 광선은 단색이 아니다. 말하자면, X-레이 광선이 시이트 강에 조사되는 경우, 다수 에너지 수준의 X-레이 광선이 강을 비추게 될 것이다(제15도 참조). 제15도에 있어서, X축은 탐지기에 도달하는 X-레이 광선의 증가하는 에너지(킬로볼트)룰 나타내며, Y축은 Im 대 Ia의 증가하는 비를 나타낸다. 또한, X-레이 광선은 탐지기에 도달하는 160킬로볼트의 최대 X-레이 에너지로 작동한다.

만약, X-레이 광선이 공기를 통해서 이동하면, 탐지기들에 도달하는 X-레이는 곡선(161) 아래의 면적으로 표현되는 에너지 분포를 갖는다. 도시된 바와같이, 소정의 최소 에너지 값 이하의 에너지를 갖는 X-레이는 탐지기에 도달하지 않는다. 이 X-레이 광선들은 광선(즉, X-레이 관의 창)내에서 다른 재료들에 의해 흡수된다.

만약, 비교적 얇은 제1의 강 샘플이 X-레이 광선내에 위치하면, 작은 양의 광선이 흡수된다. 그러나, 고 에너지의 X-레이 광선보다 훨씬 낮은 에너지의 X-레이 광선은 제1 강 샘플에 의해서 흡수된다. 그러므로, 만약 X-레이 광선의 제1샘플을 통해서 이동하면, 탐지기에 도달하는 X-레이는 곡선(162) 아래의 면적으로 표현되는 에너지의 분포를 갖는다.

만약, 중간 두께를 갖는 제2의 강 샘플이 X-레이 광선내에 위치되면, 많은 양의 방사선이 제1샘플에 의해서 흡수된다. 그리고, 낮은 에너지의 X-레이 광선들이 높은 에너지의 X-레이 광선보다 더 많이 흡수된다. 그러므로, 제2샘플을 통해서 탐지기에 도달하는 X-레이 광선은 곡선(163) 아래의 면적으로 표현되는 에너지 분포를 갖는다.

만약, 비교적 두꺼운 제3의 강 샘플이 X-레이 광선내에 위치되면, 탐지기에 도달하는 X-레이 광선은 곡선(164) 아래의 단면적으로 표현되는 에너지 분포를 갖는다.

몇몇의 에너지를 갖는 X-레이 광선이 탐지기에 도달하기 때문에, 탐지기들에 의해서 결정된 감쇠수준은 보상이 요구된다. 이것은 광선 경화 보상으로서 언급된다. 광선 경화 보상은 다음과 같이 달성된다. Im 대 Ia의 비는 이미 공지된 두께(즉, 얇은 두께, 중간 두께 및 두꺼운 두께)를 갖는 적어도 3개의 강 샘플에 대해서 결정된다. 이러한 정보는 제16도에 있어서, 측정된 강의 증가하는 두께는 X축을 따라서 표시하였고, Im 대 Ia의 증가하는 비는 Y축을 따라서 표시하였다. 공기는 그래프 상에서 지점(171)로 표시된다. 공기의 두께는 제로(0)이고, Im 대 Ia의 비는 1(또는 100%)이다. 증가하는 두께를 갖는 3개의 샘플에 대한 Im 대 Ia의 비는 각각 지점(712) 내지 (174)에 표시하였다.

3개의 샘플 및 공기에 대하여 결정된 데이타를 곡선상에 나타내었다. 곡선을 이들 지점에 맞춤으로써, Im/Ia 비와 소정 두께 사이에 보정이 얻어진다. 예를들면, 제16도에 도시된 바와같은 곡선은 강의 특정 조성 및 강 샘플에 대한 Im 및 Ia로 부터 얻어졌다. Im 대 Ia의 비는 20%이다. 샘플을 통과하는 라인의 길이는 이 곡선이 Y축을 따라서 20% 의 값을 갖는 지점(P)에서 발생된 X 축상의 값(T)을 갖게 된다.

방사선의 분산 때문에 특정 샘플의 칫수를 측정하는 것이 어렵게 된다. 부채꼴 모양의 광선요소들이 강 샘플을 가로지름에 따라서, 이 광선요소들은 강 샘플에 의해 반사된다. 이것은 원하지 않는 분산된 광선요소들이 탐지기들에 의해서 탐지되는 경우, 탐지기 판독의 오류를 야기하게 된다. 이러한 판독의 오류는 분산 보정요소에 소정의 라인 길이를 곱함으로써 보정된다. 분산보정요소(SF)는 다음의 방정식(5)을 통해서 결정된다.

SF =1.0155-0.00031* ((좌측 Z + 우측 Z)/2 - 관통라인) (5)

여기에서, 좌측 X는 탐지기들 윗쪽의 좌측 시이트 가장자리 높이이고, 우측 X는 탐지기들 윗쪽의 우측 시이트 가장자리 높이이다. 관통라인은 탐지기들 윗쪽의 로울러의 상부면 높이이다.

이 방정식은 실험적으로 얻은 것이다.

관통라인=33.4, 중앙 Z (평균 시이트 높이)=((좌측 Z +우측 Z)/2)를 이용하여 다음의 간단한 방정식이 얻어진다.

SF =1.02585 - 0.00031 * 중앙 Z (6)

방정식(6)을 사용하여 분산보정요소가 계산될 수 있는데, 이것은 탐지기들에 의해서 결정된 라인 길이에 적용될 수 있다.

시이트 강 샘플의 온도때문에 특정한 고온샘플의 칫수를 측정하는 것이 어렵다. 이것은 제17a도와 17b도를 참조함으로써 알 수 있는데, 제17a도는 시이트 강 샘플의 평면도이고, 제17b도는 시이트 강 샘플의 측면도이다. 제17a도 및 17b도에 도시된 바와같이, 시이트 강 샘플이 가열됨에 따라서 샘플의 측정값들이 제1세트의 칫수(181)로 부터 제2세트의 칫수(182)로 증가된다. 또한, 칫수들이 증가함에 따라서, 강 시이트 샘플의 밀도는 감소한다. 그러므로, 시이트 강 샘플의 냉각되는 경우 시이트 강 샘플의 칫수를 결정하기 위해서는 시이트가 뜨거워진 경우에 취한 측정치들로 보정요소를 적용하는 것이 바람직하다.

얻어진 칫수들의 보정은 제18도 및 18b도를 참조함으로써 양호하게 이해된다. 제18a도는 실온하에서의 시이트 강 샘플(16)을 나타낸다. 제18b도는 가열된 상태의 시이트 강 샘플(16)을 나타낸다.

제18a도에 있어서, 다수의 부채꼴 모양의 광선이 광원(198)로 부터 탐지기(199)로 전달되는 것으로 도시되어 있다. 다수의 부채꼴 모양의 광선(지역(191), (192) 및 (193)에 도시됨)이 탐지기(199)에 실제로 도달하는 반면에, 단지 일부의 부채꼴 모양의 광선(지역(192)에 나타남)이 시이트 강 샘플(16)을 가로지른다. 제18a도에 도시된 바와같이, 지역(191) 및 (193)에서 부채꼴 모양의 광선은 시이트 강 샘플(16)을 가로지르지 않는다.

제18b도에 있어서, 다수의 부채꼴 모양의 광선이 광원(18)로 부터 탐지기(199)로 전달되는 것을 알 수 있다. 그러나, 제18b도에 있어서, 강 시이트 샘플(16)은 가열된 상태에 놓이고, 이것은 시이트 강 샘플(16)이 확장되게 한다. 제18b도는 설명을 위해서 과장하여 나타낸 것이다. 왜냐하면, 시이트 강 샘플(16)은 확장된 상태에 놓이고, 지역(191)과 (193)의 일부를 차지하기 때문이다. 또한, 시이트 강 샘플(16)로 부터 시이트 강 샘플(16)의 바닥에 이르는 거리는 증가된다. 이러한 영향들은 모두 시이트 강 샘플(16)의 밀도를 감소시킨다.

온도변화에 따른 두께변화를 측정하기 위해서, 두께를 측정하도록 보정요소가 적용된다. 보정요소들의 예로서는 이.엘.망간(E.L. Mangan) 등이 X-Ray Thickness Gages for Bethlehem Steel's Computer Controlled Hot Strip Mills, Iron and Steel Engineer, Vol 48, No. 5, pages 47-53에 발표한 것을 들 수 있다. 온도변화에 따른 가장자리 위치에서의 변화를 측정하기 위해서 보정요소가 사용된다.

강 칫수에서의 변화에 기초한 온도에 대해 탐지기 출력신호를 보정하기 위해서는, 강이 온도가 결정되어야 한다. 강의 온도를 결정하기 위해서 하나 또는 그 이상의 고온계가 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 온도측정을 수행하기 위해서 2개의 고온계가 사용된다. 제1의 고온도계는 중심선 고온도계로서 언급된다. 중심선 고온도계는 표준방사선 타입 고온도계이다. 바람직한 중심선 고온도계는 이르콘(Ircon) 고온도계이다. 제2의 고온도계는 선형 배열고온도계로서 언급된다. 바람직한 선형배열 고온도계는 치노고온도계이다. 중심선 고온도계는 시이트 강 샘플의 중앙에서 비교적 작은 부위로 부터 나오는 열에너지 수준을 탐지한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 선형배열 고온도계는 광대한 시이트를 가로지르는 약 천오백개 위치로 부터 방출된 열에너지 수준을 탐지한다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 광대한 시이트는 152.4cm(60inch)의 폭을 갖는다. 그러므로, 선형 배열고온도계를 이용하면, 시이트로 부터 방출되는 온도가 0.1cm(0.04inch) 간격으로 탐지된다. 중심선 고온도계를 보정한 후(비교적 단순한 임무임), 시이트 중앙의 온도는 중심선 고온도계와 선형 배열 고온도계를 사용하여 결정된다. 왜냐하면, 선형 배열 고온도계는 쉽게 보정되지 않으며, 중심선 고온도계와 선형 배열 고온도계를 이용하여 얻은 측정치들이 비교되고, 2개의 고온도계를 이용하여 얻은 측정치들의 비가 발생하기 때문이다. 이러한 비는 시이트 강 샘플의 전체 폭을 가로지르는 선형배열 고온도계에 의해서 얻어진 측정치들에 적용된 보정인자로서 사용된다. 선형배열 고온도계내의 온도 탐지 요소들이 방사선 탐지기 요소들보다 작기 때문에, 다수의 온도 탐지 요소들이 단일 탐지기 요소에 대응하는 지역에 사용된다. 시이트 강 샘플의 2개의 대향 가장자리 사이에 위치된 모든 온도 탐지 요소들을 이용함으로써, 샘플을 가로지르는 평균온도가 발생한다. 이러한 평균 온도는 위에서 언급한 바와같이 열팽창에 기인하는 가장자리 위치변화를 보정하는데 사용된다.

위에서 언급한 측정치들은 시이트 강 샘플의 모든 부분에 대한 것으로 이해된다. 이러한 사실은 시이트 강 샘플의 제조가 완수된 지점에 특히 연관된다. 시이트 강 샘플의 제조가 완수된 지점에 특히 연관된다. 시이트 강 샘플이 제조의 마지막 단계에 도달된 후, 시이트 강 샘플은 코일러상에 위치하기 전에 로울러상을 이동하여 탐지기들 위를 지난다. 코일러는 완전한 시이트 강 샘플을 큰 로울로 만들도록 구성된다. 비록, 완전한 시이트 강 샘플이 코일러에 의해 붙들린 후에, 탐지기들에 대한 소정의 수직위치에서 유지될지라도, 시이트 강 샘플은 코일러와 결합하기 전에 탐지기에 대하여 심하게 수직요동하는 것으로 판명되었다.

그러나, 가장자리의 탐지가 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 수행되기 때문에, 상기의 요동은 가당치 않다. 1500RPM으로 회전하는 초퍼들이 이용된다고 가정하면, 각각의 피터는 초당 25행정으로 회전하거나, 또는 0.04 초당 행정으로 회전한다. 각각의 초퍼가 8개의 섹터를 포함함에 따라서, 각각의 초퍼는 샘플이 0.005초의 간격으로 조사되게 한다. 2개의 초퍼가 교대로 조사되기 때문에, 샘플은 단지 0.01초의 간격으로 X-레이광원에 의해서 조사된다.

제12a도 내지 제12c도를 참조하여 설명한 상기 방법을 설명함으로써, 샘플(16)을 비추는 X-레이의 감쇠가 분석되고, 이에 의해 X 레이가 샘플가장자리를 가로지르게 된다. X-레이의 위치는 샘플(16)의 방향과 가장자리 위치를 결정하도록 삼각측량될 수 있다. 그러므로, 샘플(16)의 가장자리 위치는 샘플(16)의 방향과 무관하게 결정될 수 있다. 또한, 샘플(16)의 방향을 알면, 샘플(16)의 두께를 결정해 낼 수 있다. 이것은 두께 계산을 정상화하도록 삼각함를 사용하고 방정식(2)을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 방법에 따라 달성될 수 있다.

샘플이 소용돌이 모양으로 말림에 따라서 특정샘플의 칫수측정은 어렵다. 이러한 말림은 샘플의 작은 부분에 걸쳐서 일어난다. 이와는 달리 이러한 말림은 넓은 샘플영역에 걸쳐서 일어난다. 샘플의 말림 발생을 알아내기 위해서, 샘플의 가장자리 지점이 초기에 위치된다. 부수적인 측정은 2개의 부채꼴 모양의 광선요소를 사용하여 이루어지는데, 부채꼴 모양의 광선요소는 샘플(16)(편평한 것으로 간주함)의 중간 두께라인(즉, 상부면과 바닥면 사이 중간지점의 궤적)을 가로지르는 것으로 간주된다. 이와같은 측정치들을 이용하여 샘플(16) 일부의 말림이 결정된다.

샘플(16) 일부의 말림의 발생을 결정하는 방법에 제19a도, 19b도 및 19c도에 도시되어 있다.

제19a도에 도시된 실시예에 있어서, 부채꼴 모양의 광선요소(A) 및 (B)는 교차되는 것으로 추정되고, 실제로 지점 X에서 교차한다. 그러므로, 제19a도에 있어서, 샘플(16)는 실제로 편평하기 때문에(말리지 않고 곡률을 갖지 않음), 부채꼴 모양의 광선요소(A) 또는 (B)를 기초한 계산을 통해서 지점 X에서 샘플(16)에 대한 동일한 두께가 얻어진다.

제19b도에 도시된 실시예에서, 부채꼴 모양이 광선요소(C) 및 (D)는 지점 y 에서 교차하는 것으로 간주된다. 그러나, 제19b도에 있어서, 지점 y 근방에서 샘플(16)의 일부분은 샘플의 나머지에 대하여 반시계 방향으로 어느 정도 기울어진다. 그러므로, 만약 부채꼴 모양의 광선요소(C) 및 (D)가 시이트(완전히 편평한 것으로 가정)의 진실한 가장자리 위치들을 기초하여 샘플의 두께측정에 사용되면, 부채꼴 모양의 광선요소(C)에 의해서 결정되는 지점 y에서의 두께는 부채꼴 모양이 광선 요소(D)에 의해서 결정되는 지점 y에서의 두께보다 작다. 부채꼴 모양의 광선요소(D)에 의해서 얻어진 두께보다 작은 부채꼴 모양의 광선요소(C)의 두f끌 알아냄으로써, 지점 y근방에서 샘플(16)의 일부가 샘플의 나머지에 대하여 반시계 방향으로 기울어짐이 명백하다.

제19c도에 도시된 샘플에 있어서, 부채꼴 모양의 광선요소(E)와 (F)는 지점 Z에서 교차하는 것으로 가정한다. 그러나, 제19c도에 있어서, 지점 Z 근방에서 샘플(16)의 일부는 실제로 샘플의 나머지에 비해서 시계방향으로 어느정도 기울어진다. 그러므로, 만약 부채꼴 모양의 광선요소(E) 및 (F)가 시이트(편평한 것으로 가정함)의 진실된 가장자리 위치를 기초한 샘플두께의 계산에 사용되면, 부채꼴 모양의 광선요소(F)에 의해서 결정된 지점 Z에서의 두께보다 클 것이다. 부채꼴 모양의 광선요소(F)에 의해서 클 것이다. 부채꼴 모양의 광선요소(F)에 의해서 얻은 두께보다 큰 두께(부채꼴 모양의 광선요소(E)에 의해서 얻어짐)를 얻게 됨으로써, 지점 Z 근방에서 샘플(16)의 일부분이 샘플의 나머지에 비해서 시계방향으로 기울어짐이 명백해진다.

각각의 가정된 지점에서 샘플에 대하여 얻어진 2개의 두께수치를 비교함으로써, 상기 지점에서의 곡률은 수학적인(즉, 삼각함수) 원리를 기초하여 결정될 수 있다.

수직방향으로 요동하는 시이트 강 샘플의 칫수는 초퍼들이 사용된 본 발명의 실시예에서 결정될 수 있다. 앞서 설명한 바와같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 X-레이 광원은 샘플(16) 아래의 각기 다른 영역을 향한다. 수직방향으로 요동하는 샘플(16)의 칫수는 칫수결정을 위해서 탐지기 출력이 사용되는 기간의 간단한 제한을 통해서 결정된다. 예를들면, 5 밀리세컨드(이 기간은 초퍼 조립체에서 사용됨)에 걸친 탐지기 출력을 칫수를 결정하기 위해서 초퍼가 없는 장치에서 사용될 것이다.

샘플(16)에 대한 추가의 칫수는 상기의 데이타를 기초로 하여 결정된다. 이러한 칫수들은 시이트 폭, 리지탐지, 홈탐지 및 프로파일의 기울어짐을 포함한다. 그러나, 이젓으로 제한되지는 않는다. 또한, 가장자리 웨이브의 본재는 샘플(16)의 가장자리 위치에서 요동의 탐지를 기초하여 결정될 수 있다. 추가의 칫수들은 해당 기술분야의 숙련된 당업자에 의해서 특정재료에 대하여 쉽게 결정될 수 있다.

본 발명은 시이트 금속샘플을 참조하여 설명되었지만, 다양한 재료들이 샘플로서 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 샘플은 시이트이어야 할 필요가 없다. 그러므로, 측정된 샘플이 금속(강, 구리, 청동 또는 철 등)으로 이루어졌더라도, 측정된 샘플은 플라스틱, 세라믹, 구리등과 같은 비금속 재료로 이루어질 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 가장자리의 형상 및 샘플 강 시이트의 두께측정을 위해서 발표된 것이다. 특히, 위에서 언급한 바와같은 소정의 가장자리 형상, 두께 측정치, 시이트 폭, 웨지 및 크라운이 정확하게 얻어진다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 특허청구의 사상 및 영역으로 부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

제1도는 금속샘플의 두께와 에지프로파일을 측정하기 위한 컴퓨터 단층촬영 시스템의 한 실시예를 도시한 작용적 블록다이아그램이다.

제2도는 광원 밀폐물과 검파기 밀폐물을 도시한 블록다이아그램이다.

제3도는 광원의 밀폐물을 상세하게 도시한 블록다이아그램이다.

제4도는 자동눈금 측정장치의 사시도이다.

제4a도는 제어회로와 자동눈금 측정장치에 연결된 공기공급을 도시한 블록다이아그램이다.

제5도는 자동눈금 측정장치의 단면도이다.

제6a도는 기저도이고 제6b도는 제1도에 도시한 초퍼의 세부시스템의 확대한 도면이다.

제6c도는 제6a도와 6b도에 도시한 초퍼 세부시스템의 평면도이다.

제7도는 플럭스 모니터 세부시스템을 도시한 블록다이아그램이다.

제8도는 플럭스 모니터의 검파기 팩키지의 평면도이다.

제9도는 자료습득 시간연속을 기술하는데 사용되는 타이밍 다이아그램이다.

제10a도는 검파기 밀폐물의 사시도이다.

제10b도는 검파기 부품과 관련된 전자공학적 블록다이아그램이다.

제11a 내지 11c도는 제1도에 기술된 장치를 사용하는 대상물의 에지프로파일을 결정하는 방법을 설명한 블록다이아그램이다.

제11d도는 연장된 광원이 사용되는 본 발명의 실시예를 도시한 것이다.

제12a도는 측정금속샘플과 관련하여 검파기의 배향을 설명한 제1도에 도시된 시스템 부분의 단면도이다.

제12b도는 X-선 광원과 다수검파기 요소와 관련된 금속샘플의 전형적 위치를 도시한 사시도이다.

제12c도는 제12b도의 부분의 확대도이다.

제12d도는 검파기 표면과 관련된 샘플의 위치와 검파기에 의해 생성된 값 Im/Ia 사이의 관계를 도시한 그래프이다.

제13도는 검파기의 부분적 내부구조를 도시한 단면도이다.

제14도는 크라운과 웨지가 어떻게 결정되는지를 기술하는데 유용한 금속 샘플의 두께의 확장된 플로트이다.

제15도는 금속샘플을 투과하는 개개의 X선의 에너지 함량의 작용으로서 공기중에 몇몇의 금속샘플을 통한 X-선의 강도와 공기중의 X-선의 강도와의 비를 그래프적으로 나타낸 것이다.

제16도는 금속샘플의 두께의 작용으로서 금속샘플을 통한 X-선의 강도와 공기를 통한 X-선의 강도의 비를 그래프적으로 도시한 도면이다.

제17a도 및 17b도는 각각 가열된 그리고 가열되지 않은 상태의 시트금속 샘플의 평면도 및 측면도이다.

제18a도 및 18b도는 각각 X-선 광원과 검파기 배열과 관련하여, 비가열된 그리고 가열된 상태의 금속샘플을 도시한 금속 롤링선의 단면도이다.

제19a-19c도는 다양한 방향의 금속샘플과 부채꼴형 광선의 요소의 교차를 그래프적으로 나타낸 것이다.

본 발명의 기술분야

본 발명은 컴퓨터 단층촬영분야에 관한 것으로 더 상세하게는 금속을 제조하는 곳에서 컴퓨터 단층촬영을 사용하는 것에 관한 것이다. 특히 컴퓨터 단층촬영으로 금속샘플과 관련하여 다양한 크기를 측정하는 것이 기슬되어 있다.

Claims (36)

1. 좌측 가장자리와 우측 가장자리를 갖춘 물체의 크기를 결정하는 방법으로서, (a) 서로 다른 다수의 물리적 위치로 부터 각각 다수의 팬 형상의 광선을 발생시키되 각각의 상기 팬 형상의 광선이 다수의 팬 광선부재안으로 분할되도록 팬 형상의 광선을 발생시키는 단계와, (b) 각각의 상기 팬 형상의 광선을 상기 물체 및 다수의 검출기쪽으로 번갈아서 배향시키되 각각의 상기 팬 형상의 광선이 상기 물체의 상기 좌측 가장자리로 부터 상기 물체의 상기 우측 가장자리로 상기 물체를 관통하도록 상기 팬 형상의 광선을 배향시키는 단계와, (c) 상기 다수의 검출기에 의해서 상기 다수의 팬 광선부재가 검출되도록 각각의 상기 팬 형상의 광선으로 부터 다수의 팬 광선부재를 검출하는 단계와, (d) 검출된 상기 팬 광선부재에 상응하는 다수의 데이타 신호를 발생시키는 단계와, 그리고 (e) 상기 물체의 크기를 결정하기 위해서 상기 다수의 검출기의 각각에 상응하는 물리적 위치와 상기 다수의 데이타 신호를 각각 상관시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
2. 좌측 가장자리와 우측 가장자리를 갖춘 물체의 크기를 결정하는 방법으로서, (a) 서로 다른 물리적 위치로 부터 각각 다수의 팬 형상의 광선을 발생시키되 각각의 상기 팬 형상의 광선이 다수의 팬 광선부재 안으로 분할되도록 팬 형상의 광선을 발생시키는 단계와, (b) 각각의 상기 팬 형상의 광선을 상기 물체의 한쪽 측면 및 다른쪽 측면으로 부터 상기 물체 및 상기 물체의 상기 한쪽 측면과 상기 다른쪽 측면상에 각각 위치된 다수의 검출기 뱅크에 하나씩 수용되어 있는 다수의 검출기 쪽으로 배향시키되 각각의 상기 팬 형상의 광선이 상기 물체의 상기 좌측 가장자리로 부터 상기 물체의 상기 우측 가장자리로 상기 물체를 관통하도록 상기 팬 형상의 광선을 배향시키는 단계와, (c) 상기 다수의 검출기 뱅크에 각각 수용되어 있는 상기 다수의 검출기에 의해서 상기 다수의 팬 광선부재가 검출되도록 각각의 상기 팬 형상의 광선으로 부터 다수의 팬 광선부재를 검츨하는 단계와, (d) 검출된 상기 팬 광선부재에 상응하는 다수의 데이타 신호를 발생시키는 단계와, 그리고 (e) 상기 물체의 크기를 결정하기 위해서 상기 다수의 검출기 뱅크에 하나씩 수용되어 있는 각각의 상기 다수의 검출기에 상응하는 물리적 위치와 상기 다수의 데이타 신호를 상관시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 다수의 데이타 신호가 각각 주어진 좌표계에서 검출된 상기 팬 광선부재의 각각의 감쇠에 상응하며, 상기 (e) 단계가 상기 물체의 크기를 결정하기 위해서 검출된 상기 팬 광선부재를 각각 삼각측량하는 단계로 이루어진 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 다수의 데이타 신호가 각각 주어진 좌표계에서 검출된 상기 팬 광선부재의 각각의 감쇠에 상응하며, 상기 (e) 단계가 상기 물체의 크기를 결정하기 위해서 검출된 상기 팬 광선부재를 각각 삼각측량하는 단계로 이루어진 방법.
5. 좌측 가장자리와 우측 가장자리률 갖춘 물체의 크기를 결정하는 시스템으로서, (a) 다수의 고정위치로 부터 상기 물제 쪽으로 다수의 팬 광선을 각각 전파시키는 다수의 팬 광선 소오스와, (b) 상기 팬 광선소오스의 각각으로 부터 다수의 팬 광선을 검출하도록 다수의 검출기를 포함하고 있는 검출수단으로서 각각의 상기 팬 광선소오스가 상기 팬 광선을 상기 물체 및 상기 다수의 검출기 중에서 선택된 검출기로 각각 배향시키고 상기 다수의 팬 형상의 광선이 각각 상기 물체의 상기 좌측 가장자리로 부터 상기 물체의 상기 우측 가장자리로 상기 물체를 관통하도록 구성되어 있는 검출수단과, (c) 검출된 상기 팬 광선의 일부의 강도에 상응하는 다수의 데이타 값을 발생시키는 데이타 수단과, 그리고 (d) 상기 물체의 크기를 결정하기 위해서 상기 다수의 데이타 값을 처리하는 데이타 처리수단을 포함하고 있는 시스템.
6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 상기 데이타 값이 상기 물체에 의해서 상응하는 팬이 감쇠되었음을 나타내는 시스템.
7. 제5항에 있어서, 팬 광선을 형성시키도록 상기 다수의 팬 광선소오스에 연결되어 있는 시준기를 더 포함하고 있는 시스템.
8. 제5항에 있어서, 상기 검출수단을 보정하도록 상기 검출수단에 연결되어 있는 보정수단을 더 포함하고 있는 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 보정수단이 상기 다수의 팬 광선소오스와 상기 검출수단의 사이로 각각 선택적으로 위치되는 다수의 물체를 포함하고 있으며, 각각의 상기 팬 광선이 각각의 상기 물체를 통해서 전파됨에 따라서 각각의 상기 물체가 소정량 만큼씩 각각의 상기 팬 광선을 감쇠시키는 시스템.
10. 제5항에 있어서, 각각의 상기 검출수단이 신틸레이션 수단 및 상기 신틸레이션 수단에 선택적으로 연결되는 광전자 증배관을 포함하고 있는 시스템.
11. 제10항에 있어서, 각각의 상기 검출기가 상기 광전자 증배관에 연결된 증폭기 및 상기 증폭기에 연결된 아날로그/디지탈(A/D) 변환기를 포함하고 있는 시스템.
12. 제5항에 있어서, 각각의 상기 검출기가 윈도우를 포함하고 있는 구조물내에 수용되어 있으며, 상기 윈도우가 티타늄으로 구성되어 있는 시스템
13. 제10항에 있어서, 각각의 상기 검출기가 상기 신틸레이션 수단을 상기 광전자 증배관에 연결시키는 광 파이프를 더 포함하고 있는 시스템.
14. 제5항에 있어서, 상기 검출기가 상기 물체의 운동방향에 대해서 경사각을 이룬 상태로 위치되어 있으며, 각각의 상기 검출기가 상기 물체에 대해서 평행하게 위치되어 있는 상부면을 갖추고 있는 시스템.
15. 제5항에 있어서, 상기 물체와 상기 다수의 팬 광선 중 어느 하나의 교차로 인해서 형성되는 산란광선이 상기 검출수단에 의해서 검출되고, 상기 산란 광선의 검출에 대응하여 상기 데이타 수단에 의해서 오차 데이타가 발생되며, 상기 시스템이 상기 오차 데이타의 값을 교정하기 위한 산란교정수단을 더 포함하고 있는 시스템.
16. 제7항에 있어서, 상기 다수의 팬 광선 중 어느 하나와 상기 물체의 교차로인해서 형성되는 산란광선이 상기 검출수단에 도달할 확률을 크게 감소시키도록 상기 검출수단에 연결되어 있는 또다른 시준기 수단을 더 포함하고 있는 시스템.
17. 좌측 가장자리와 우측 가장자리를 갖춘 강철 샘플의 크기를 졀정하도록 강철 압연기에 사용되는 장치로서, (a) 다수의 고정된 물리적 위치로 부터 각각 상기 강철 샘플 쪽으로 다수의 팬 광선을 포함하고 있는 팬 형상의 광선을 각각 전파시키는 다수의 팬 광선 소오스로서 상기 팬 형상의 광선이 각각 상기 강철 샘플을 상기 좌측 가장자리로 부터 상기 우측 가장자리로 관통하도록 구성된 팬 광선 소오스와, (b) 각각의 상기 팬 광선 소오스로 부터 다수의 팬 광선을 검출하여서 상기 다수의 팬 광선에 상응하는 다수의 데이타 값을 발생시키도록 다수의 검출기를 포함하고 있는 검출수단으로서 각각의 상기 팬 광선 소오스가 상기 팬 광선을 상기 검출기쪽으로 배향시키도록 구성되어 있는 검출수단과, 그리고 (c) 상기 강철 샘플의 크기를 결정하도록 상기 다수의 데이타 값으로 부터 선택된 데이타 값을 처리하는 데이타 처리수단을 포함하고 있는 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 다수의 데이타 값으로 부터 선택된 상기 데이타 값이 상기 강철 샘플의 가장자리에 의해서 부분적으로 감쇠되는 상기 다수의 팬 광선 소오스의 일부에 상응하는 장치.
19. 제17항에 있어서, 적어도 하나의 상기 데이타 값이 상기 강철 샘플에 의해서 상응하는 팬 광선이 감쇠되었음을 나타내는 장치.
20. 제17항에 있어서, 각각의 상기 검출기가 상기 강철 샘플에 대해서 평행한 평면내에서 상기 강철 샘플의 운동방향에 대해서 경사각을 이룬 상태로 위치되어 있는 장치.
21. 제17항에 있어서, 상기 강철 샘플이 좌측 가장자리 및 우측 가장자리를 포함 하고 있으며, 상기 데이타 처리수단이 ① 상기 다수의 팬 광선 소오스의 제1팬 광선 소오스와 상기 검출수단의 사이로 제1팬 광선부재를 공간상으로 위치시켜서 적어도 하나의 상기 다수의 데이타 값을 결정하는 수단으로서 상기 제1팬 광선부재가 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 교차하도록 구성되어 있는 수단과, ② 상기 다수의 팬 광선 소오스의 제2팬 광선 소오스와 상기 검츨수단의 사이로 제2팬 광선부재를 공간상으로 위치시켜서 적어도 하나의 상기 다수의 데이타 값을 결정하는 수단으로서 상기 제2팬 광선부재가 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 교차하도록 구성되어 있는 수단과, ③ 상기 다수의 팬 광선 소오스의 제1팬 광선 소오스와 상기 검출수단의 사이로 제3팬 광선부재를 공간상으로 위치시켜서 적어도 하나의 상기 다수의 데이타 값을 결정하는 수단으로서 상기 제3팬 광선부재가 상기 강철 샘플의 상기 우측 가장자리와 교차하도록 구성되어 있는 수단과, 그리고 ④ 상기 다수의 팬 광선 소오스의 제2팬 광선 소오스와 상기 검출수단의 사이로 제4팬 광선부재를 공간상으로 위치시켜서 적어도 하나의 상기 다수의 데이타 값을 결정하는 수단으로서 상기 제4팬 광선부재가 상기 강철 샘플의 상기 우측 가장자리와 교차하도록 구성되어 있는 수단을 포함하고 있는 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 데이타 처리수단이 ① 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리를 공간상으로 위치시키도록 상기 제1팬 광선부재와 상기 제2팬 광선부재를 삼각측량하는 수단과, ② 상기 강철 샘플의 상기 우측 가장자리를 공간상으로 위치시키도록 상기 제3팬 광선부재와 상기 제4팬 광선부재를 삼각측량하는 수단과, 그리고 ③ 상기 강철 샘플의 폭을 결정하도록 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리의 각각의 공간상의 위치를 처리하는 수단을 더 포함하고 있는 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 데이타 처리수단이 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리 중 적어도 어느 하나에 대한 상기 강철 샘플상의 다수의 위치들 중 적어도 어느 하나의 위치에서 상기 강철 샘플의 두께를 결정하는 두께결정수단을 더 포함하고 있는 장치.
24. 제22항에 있어서, 상기 강철 샘플상의 다수의 위치들 중 적어도 하나의 위치에서의 상기 강철 샘플의 두께, 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리 부근의 상기 강철 샘플의 두께, 및 상기 강철 샘플의 상기 우측 가장자리 부근의 상기 강철 샘플의 두께가 상기 강철 샘플의 상부측정을 결정하는데 사용되는 장치.
25. 제22항에 있어서, 상기 강철 샘플상의 다수의 위치들 중 적어도 하나의 위치에서의 상기 강철 샘플의 두께, 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리 부근의 상기 강철 샘플의 두께, 및 상기 강철 샘플의 상기 우측 가장자리 부근의 상기 강철 샘플의 두께가 상기 강철 샘플의 쐐기형상의 측정을 결정하는데 사용되는 장치.
26. 제22항에 있어서, 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장 자리의 각각의 공간위치에 근거하여 다수의 시간에 상기 강철 샘플내의 가장자리 파형을 결정하는 가장자리 파형검출수단을 더 포함하고 있는 장치.
27. 제17항에 있어서, 상기 강철 샘플이 코일러와 접촉하여서 충돌하며, 상기 데이타 처리수단이 상기 강철 샘플과 상기 코일러의 충돌전에 상기 강철 샘플의 크기를 결정하도록 각각의 상기 데이타 값을 처리하는 장치.
28. 제17항에 있어서, ① 상기 강철 샘플에 대한 열적 구배를 결정하는 열적 매핑수단과, 그리고 ② 소정의 온도에서 상기 강철 샘플에 대한 다수의 크기들 중 적어도 하나를 결정하도록 상기 다수의 데이타 값들 중에서 선택된 데이타 값들 및 상기 열적 구배를 처리하기 위한 추가의 데이타 처리수단을 더 포함하고 있는 장치.
29. 제23항에 있어서, 상기 두께 결정 수단이 팬 광선부재의 감쇠에 근거한 상기 강철 샘플의 두깨 측정과, 상기 강철 샘플 내부의 지점에서 상기 팬 광선 부재와 교차하는 또 다른 팬 광선부재의 감쇠에 근거한 상기 강철 샘플의 두께 측정과, 그리고 각각의 상기 측정된 두께들의 비교에 의해서 상기 강철 샘플의 비틀림을 결정하는 수단을 포함하고 있는 장치.
30. 제1항에 있어서, 상기 물체의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리 중에서 적어도 하나가 상기 물체가 이동하는 축선에 대해서 평행한 방법.
31. 제2항에 있어서, 상기 물체의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리 중에서 적어도 하나가 상기 물체가 이동하는 축선에 대해서 평행한 방법.
32. 제5항에 있어서, 상기 물체의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리 중에서 적어도 하나가 상기 물체가 이동하는 축선에 대해서 평행한 시스템.
33. 제17항에 있어서, 상기 강철 샘플의 상기 좌측 가장자리와 상기 우측 가장자리 중에서 적어도 하나가 상기 강철 샘플이 이동하는 축선에 대해서 평행한 장치.
34. 제1항에 있어서, 상기 다수의 팬 형상의 광선이 각각 상기 물체의 상기 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나로 부터 전체적으로 발생되며, 각각의 상기 팬 광선부재가 상기 물체의 상기 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나로 부터 전체적으로 상기 다수의 검출기에 의해서 검출되는 방법.
35. 제5항에 있어서, 각각의 상기 고정위치가 상기 물체의 상기 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나에 전체적으로 위치되어 있고, 상기 다수의 검출기가 각각 상기 물체의 상기 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나에 전체적으로 위치되어 있는 시스템.
36. 제17항에 있어서, 각각의 상기 고정위치가 각각 상기 강철 샘플의 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나에 전체적으로 위치되어 있고, 상기 다수의 검출기가 상기 강철 샘플의 상기 한쪽 측면 및 상기 다른쪽 측면 중에서 어느 하나에 전체적으로 위치되어 있는 장치.