KR101666470B1 - Ｘ선 두께계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 보다 코스트를 저감한 검량선 교정 기능을 갖는 X선 두께계를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시형태의 X선 두께계는, 피측정물에 X선을 조사해서 얻어지는 검출선량 및 검량선에 의거해서, 상기 피측정물의 판 두께를 측정하고, 또한 상기 검량선을 교정하는 검량선 교정 처리를 실행 가능하다. 상기 X선 두께계 본체는, 상기 검출선량을 변동시키는 외란 요인마다, 원하는 두께를 정의하는 복수의 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 나타내는 보정 곡선을 기억한다. 또한, 상기 검량선 작성 시에 이용되며, X선 빔 중에 교정판이 삽입되지 않은 제 1 상태에서의 검출선량과, X선 빔 중에 교정판이 삽입된 제 2 상태에서의 검출선량과, X선을 차단한 제 3 상태에서의 검출선량을 기억한다. 또한, 상기 보정 곡선을 이용해서, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량을 보정한 후에, 당해 보정한 검출선량에 의거해서, 검량선을 교정한다.

Description

Ｘ선 두께계{X RAY THICKNESS METER}
본 발명의 실시형태는 X선 두께계에 관한 것이다.
X선 두께계는 강판 등의 이동하는 판의 두께(이하, 판 두께로 표기)를 연속해서 측정하는 장치이다. 이 X선 두께계는, 판에 X선을 조사함으로써 판에 의하여 감쇠된 X선의 양(이하, X선 감쇠량으로 표기)을 측정하고, 당해 측정한 X선 감쇠량을 판 두께로 환산함으로써 판 두께를 측정한다. 또한, X선 감쇠량과 판 두께의 관계는 비선형(非線形)이다.
그래서, 판 두께가 기지(旣知)인 복수의 기준판의 판 두께와 각 기준판의 판 두께를 측정했을 때의 X선의 검출선량(檢出線量)으로부터 검량선(檢量線)을 미리 작성해 둘 필요가 있다.
그러나, 검출선량은 다양한 외란(外亂) 요인에 따라서 변화하기 때문에, 상기 검량선을 이용해서 X선 감쇠량을 판 두께로 환산했다고 해도, 정확한 판 두께를 측정할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 상기 외란 요인으로서는, X선 발생기를 냉각하는 냉각 매체의 온도 변화, X선 발생기 및 검출기 사이의 기하학적인 설정 환경의 온도 변화 및 습도 변화, X선 발생기 및 검출기 사이의 X선 빔이 조사되는 광학 공간 내에의 이물(예를 들면, 물, 기름, 오일 미스트, 스케일 등)의 혼입 등을 들 수 있다.
이 때문에, X선 두께계는 통상적으로 검량선을 교정 가능한 검량선 교정 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, X선 두께계는 내장된 10매 정도의 교정판을 이용해서 검출선량을 측정하고, 이들 검출선량을 이용해서 검량선을 교정하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본국 특공평2-37523호 공보
특허문헌 1에 나타내는 방법의 검량선 교정 기능은, 복수 매의 다른 두께의 기준판을 구비하며, 이 기준판의 1매 또는 복수 매의 조합에 의해 복수의 두께 기준점(교정점)을 설정하는 방식이므로, 고정밀도인 교정이 가능하다.
그러나, 복수의 기준판의 제작이나 조립에 고정밀도가 요구되기 때문에, 교정을 위한 작업이나 장치의 구성이 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명은, 당해 복수의 기준판을 구비하지 않고, 1매의 교정판에 의한 심플한 교정 기능의 X선 두께계, 및 그 교정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태의 X선 두께계는, 피측정물에 X선을 조사해서 얻어지는 검출선량 및 검량선에 의거해서, 상기 피측정물의 판 두께를 측정하고, 또한 상기 검량선을 교정하는 검량선 교정 처리를 실행 가능하다.
상기 X선 두께계 본체는, 제 1 기억 수단, 제 2 기억 수단, 측정 수단, 제 1 산출 수단, 제 2 산출 수단, 판독 수단 및 교정 수단을 구비하고 있다.
상기 제 1 기억 수단은, 상기 검출선량을 변동시키는 외란 요인마다, 원하는 두께를 정의하는 복수의 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 나타내는 보정 곡선을 기억한다.
상기 제 2 기억 수단은, 상기 검량선 작성 시에 이용되며, X선 빔 중에 교정판이 삽입되지 않은 제 1 상태에서의 검출선량과, X선 빔 중에 교정판이 삽입된 제 2 상태에서의 검출선량과, X선을 차단한 제 3 상태에서의 검출선량을 기억한다.
상기 측정 수단은, 상기 검량선 교정 처리 시에, 상기 제 1 내지 제 3 상태에서의 검출선량을 각각 측정한다.
상기 제 1 산출 수단은, 상기 측정된 각 검출선량과, 상기 기억된 각 검출선량에 의거해서, 상기 제 1 내지 제 3 상태에서의 검출선량의 변화율을 나타내는 제 1 검출선량 변화율을 산출한다.
상기 제 2 산출 수단은, 상기 산출된 제 1 검출선량 변화율에 의거해서, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 나타내는 제 2 검출선량 변화율을 산출한다.
상기 판독 수단은, 상기 기억된 복수의 보정 곡선 중, 상기 산출된 제 2 검출선량 변화율을 나타내는 곡선에 일치하는 또는 근사한 보정 곡선을 상기 제 1 기억 수단으로부터 판독한다.
상기 교정 수단은, 상기 판독된 보정 곡선을 이용해서, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량을 보정한 후에, 당해 보정한 검출선량에 의거해서, 상기 검량선을 교정한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 X선 두께계의 구성예를 나타내는 모식도.
도 2는 동(同) 실시형태에 따른 연산 장치 내의 메모리에 미리 기억된 정보의 일례를 나타내는 모식도.
도 3은 동 실시형태에 따른 X선 두께계에 의한 검량선 교정 처리의 일례를 나타내는 플로차트.
도 4는 동 실시형태에 따른 X선 두께계에 의한 검량선 교정 처리의 일례를 나타내는 모식도.
도 5는 동 실시형태에 따른 X선 두께계에 의한 검량선 교정 처리의 일례를 나타내는 모식도.
도 1은 일 실시형태에 따른 X선 두께계의 구성예를 나타내는 모식도이다. X선 두께계(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 X선 발생기(11), 교정 장치(12), 교정판(13), X선 검출기(14) 및 연산 장치(15)를 구비하고 있다. 우선, X선 두께계(1)를 구성하는 각 장치(11 내지 15)가 갖는 기능에 대해서 설명한다.
X선 발생기(11)는 원하는 물체에 대해서 X선 빔을 조사하는 장치이다. 원하는 물체로서는 피측정물(16) 또는 교정판(13) 등을 들 수 있다. 피측정물(16)은 판 두께를 측정할 물체, 즉 판 두께가 미지인 물체이다. 교정판(13)은 검량선을 작성할 때 또는 교정할 때에 이용하는 검출선량을 측정하기 위하여 이용되는 물체이며 판 두께가 기지인 물체이다.
교정 장치(12)는 통상 1매의 교정판(13)을 내장하고 있으며, 유저의 조작에 따라서 1매의 교정판(13)을 X선 빔 중에 삽입하거나, 또는 교정판(13)을 X선 빔 중에 삽입하지 않는 두 가지 상태 중 어느 하나로 설정 가능한 장치이다.
또한, 교정판(13)은 1매 이상을 구비하는 구조이어도 된다.
또한, 도 1에는 도시되지 않지만, 교정 장치(12) 내에는 X선 발생기(11)로부터 조사되는 X선 빔을 차단 가능한 셔터가 내장되어 있으며, 유저의 조작에 따라서 사용 또는 비사용을 적절히 설정 가능하다. 이 셔터는 오프셋량을 측정하기 위하여 이용되는 것이다.
또한, 이 피측정물(16)의 위치에는, 검출선량 및 검량선을 작성할 경우의 서로 상이한 두께를 가지면서 두께 교정점이 각각 설정된 복수의 기준판이 설정되고, 미리 검출선량과 검량선이 X선 두께계(1)에 기억된다.
또한, 교정 장치(12)에 내장되는 교정판(13)의 두께는, 이하에 나타내는 두 가지 조건(A), (B)을 만족시키고 있을 필요가 있다.
(A) 두께 측정 정밀도 사양이 가장 엄격한 판 두께 부근의 오차를 캔슬(cancel)할 수 있을 것. (B) 보정 곡선 작성 시의 각 판 두께 교정점에 있어서의 검출선량 변화율의 값이 외란 조건마다 식별 가능할 것. 이하, 그 이유를 기술한다.
우선, 본 발명의 원리에 대해서 설명한다. 본 X선 두께계의 발명의 원리는, X선 두께계에 포함되지 않고 외부로부터 제공되며 서로 다른 두께 교정점을 설정하는 복수의 기준판마다 검출선량을 구하고, 구한 각 검출선량으로부터 이 검량선을 미리 작성해 두고, 또한 도 2에서와 같이, 검출선량에 변동을 주는 외란에 의하여 검출선량이 변화하는 제 2 검출선량 변화율을 각 교정점 이음 보정 곡선으로서 구해 둔다.
그리고, 교정 시에는, 1매의 교정판을 이용해서, 이 교정판의 초기 상태, 또는 전회(前回)의 검출선량과 금회(今回)의 검출선량으로부터 제 2 검출선량 변화율을 구하고, 미리 구해 둔 검출선량 변화율(보정 곡선)에 일치하거나 또는 미리 정한 오차 내의 근사한 보정 곡선을 선택하고, 선택한 보정 곡선을 이용해서 교정된 검량선을 작성하는 것이다.
즉, 외란에 의한 검출선량의 변화를 1매의 교정판의 검출선량 변화율로부터 구해서, 미리 구해 둔 검량선의 검출선량을 보정한다.
따라서, 1매의 교정판(13)은, 미리 설정되는 외란 조건에 대한 변화율이 검출 가능(B)하며, 또한 요구되는 두께 측정 정밀도(A)를 재현할 수 있는 두께의 교정판으로 해 둘 필요가 있다.
X선 검출기(14)는, 물체를 투과한 X선의 양(이하, X선 투과량으로 표기)을 검출하면, 당해 검출한 X선 투과량에 따른 검출선량을 측정하고, 이 검출선량을 나타내는 신호를 연산 장치(15)에 송출하는 것이다. 이 X선 검출기(14)는 전리상(電離箱)이라 불릴 수 있으며, 상기 검출선량은 X선 검출기(14) 내에 봉입된 가스가 X선에 의하여 전리되었을 때에 발생하는 전류의 값이다.
연산 장치(15)는, X선 검출기(14)로부터 송출된 신호의 입력을 수신하면, 당해 입력을 수신한 신호에 의해 나타나는 검출선량을 이용해서, 미리 작성된 검량선을 교정하는 검량선 교정 처리를 실행하는 것이다. 또한, 검량선 교정 처리의 상세에 대해서는, 도 3의 플로차트의 설명과 함께 후술하기 때문에, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
또한, 연산 장치(15)에는, 검량선을 작성할 때에 이용된 검출선량(이하, 기준 검출선량으로 표기)을 나타내는 정보를 기억하는 메모리가 설치되어 있다. 또한, 연산 장치(15) 내의 메모리에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 검출선량을 변동시키는 외란 요인마다, 서로 상이한 두께를 갖는 복수의 기준판마다의 두께 기준점인 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 미리 산출함으로써 작성된 보정 곡선을 나타내는 정보도 기억되어 있다. 또한, 이 보정 곡선은 테이블화해 두면 좋다.
여기에서, 이상과 같이 구성된 X선 두께계에 의한 검량선 교정 처리의 일례를, 도 2, 4, 5의 모식도와 도 3의 플로차트를 참조하면서 설명한다. 또한, 연산 장치(15) 내의 메모리에는, 검량선을 작성할 때에 이용된 기준 검출선량을 나타내는 정보나, 도 2에 나타내는 바와 같은 보정 곡선을 나타내는 정보가 미리 기억되어 있고, X선 두께계(1)(에 포함되는 연산 장치(15))는 이들 각종 정보를 적절히 판독 가능한 것으로 한다.
도 2에 있어서, 세로축은 제 2 검출선량 변화율(D값)을 나타내고, DC=Ni은 전술한 바와 같은 외란이 값으로서 식별된 조건으로 설정되어 있는 것을 나타낸다.
처음에, X선 검출기(14)는, X선 발생기(11)로부터 조사되는 X선 빔 중에 피측정물(16) 및 교정판(13)이 함께 삽입되어 있지 않은 제 1 상태에서의 X선 투과량과, X선 발생기(11)로부터 조사되는 X선 빔 중에 교정판(13)이 삽입된 제 2 상태에서의 X선 투과량과, X선 발생기(11)로부터 조사되는 X선 빔이 교정 장치(12) 내의 셔터에 의하여 차단된 제 3 상태에서의 X선 투과량을 검출한다(스텝 S1).
이어서, X선 검출기(14)는, 검출한 제 1 상태에서의 X선 투과량에 따른 검출선량 IN0과, 검출한 제 2 상태에서의 X선 투과량에 따른 검출선량 INCL과, 검출한 제 3 상태에서의 X선 투과량에 따른 검출선량 INB을 측정하고, 이들 검출선량 IN0, INCL, INB을 나타내는 신호를 연산 장치(15)에 송출한다(스텝 S2). 또한, 상기 검출선량 INCL의 L에는 X선 빔 중에 삽입된 교정판(13)의 매수 1이 대입된다.
단, 교정판의 매수는 복수 매로 하는 것도 가능하지만 1매인 것이 바람직하다.
다음으로, 연산 장치(15)는, X선 검출기(14)로부터 송출된 신호의 입력을 수신하면, 당해 입력을 수신한 신호가 트리거가 되어, 검량선 작성 시에 이용되며, 또한 제 1 내지 제 3 상태에서의 X선 투과량에 따른 기준 검출선량 IS0, ISCL, ISB를 나타내는 정보를 메모리로부터 판독한다(스텝 S3). 또한, 상기 기준 검출선량 ISCL의 L에는 X선 빔 중에 삽입된 교정판(13)의 매수 1이 대입된다.
이어서, 연산 장치(15)는, 스텝 S3에 있어서 입력을 수신한 신호에 의해 나타나는 검출선량 IN0, INCL, INB과, 스텝 S3에 있어서 판독한 정보에 의해 나타나는 기준 검출선량 IS0, ISCL, ISB와, 이하에 나타내는 (1) 및 (2)식에 의거해서, 도 4에 나타내는 바와 같은, 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0, ΔrICL를 산출한다(스텝 S4).
또한, 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0는 제 1 및 제 3 상태에서의 X선 투과량에 따른 검출선량의 변화율을 나타내고, 제 1 검출선량 변화율 ΔrICL는 제 2 및 제 3 상태에서의 X선 투과량에 따른 검출선량의 변화율을 나타내고 있다.
ΔrI0={(IN0-INB)-(IS0-ISB)}/(IS0-ISB)…(1)
ΔrICL={(INCL-INB)-(ISCL-ISB)}/(ISCL-ISB)…(2)
다음으로, 연산 장치(15)는, 스텝 S4에 있어서 산출한 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0, ΔrICL와, 이하에 나타내는 (3)식에 의거해서, 제 2 검출선량 변화율 D를 산출한다(스텝 S5). 또한, 제 2 검출선량 변화율 D는 각 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 나타내고 있다. 또한, 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0, ΔrICL에 상당하는 값이 미리 구한 보정 곡선에 존재하지 않을 경우에는, 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0, ΔrICL와, 제 1 검출선량 변화율 ΔrI0, ΔrICL의 측정 두께에서의 대응하는 검출선량을 전후의 제 2 검출선량 변화율 D로부터 근사한 보정 곡선을 산출한다.
D=ΔrICL/ΔrI0…(3)
이어서, 연산 장치(15)는, 산출한 제 2 검출선량 변화율 D를 나타내는 곡선에 일치하는 또는 근사한 보정 곡선을 나타내는 정보를 메모리로부터 판독한다(선택함)(스텝 S6).
그 후, 연산 장치(15)는, 스텝 S6에 있어서 판독한 정보에 의해 나타나는 보정 곡선의 각 교정점 m∼m-2에 있어서의 검출선량의 보정량(즉, 도 5의 ΔIm, ΔIm -1, ΔIm -2)을 산출한 후에, 각 교정점에 있어서의 교정 후의 검출선량(즉, 도 5의 I'm, I'm -1, I'm -2)을 산출한다. 그리고, 연산 장치(15)는, 산출한 검출선량과 각 교정점의 판 두께로부터, 도 5에 나타내는 바와 같은 검량선을 재작성한다(스텝 S7). 이에 따라, 검량선은 교정된다. 또한, 상기한 각 교정점 m에 있어서의 검출선량의 보정량 ΔIm는 이하에 나타내는 (4)식에 의거해서 산출된다.
ΔIm=Dm×ΔrI0×Im…(4)
또한, 상기한 각 교정점에 있어서의 교정 후의 검출선량은, 이하의 (5)식에 의거해서 산출된다.
I'm=Im+ΔIm…(5)
I'm -1, I'm -2도 마찬가지로 해서 구할 수 있다. 이상 설명한 일 실시형태에 따르면, 검량선 작성 시에 이용된 검출선량이나 보정 곡선을 기억하는 메모리와, 메모리에 기억된 복수의 보정 곡선 중, 제 2 검출선량 변화율 D를 나타내는 곡선에 일치하는 또는 근사한 보정 곡선을 이용해서 검량선을 교정하는 기능을 가진 연산 장치(15)를 구비한 것에 의해, 복수의 기준판에서 다수의 교정점으로 교정하지 않고, 1매의 교정판에 의해 검량선의 보정이 가능한 검량선 교정 기능을 갖는 X선 두께계를 제공할 수 있다.
또한, 종래, 피측정물과 교정판(13)의 재질을 동일 또는 근사한 것으로 할 필요가 있었지만, 본 실시형태에 따르면, 검량선 교정 처리 시에 각 교정점에 있어서의 검출선량을 실측하는 것이 아닌, 1매의 교정판에 의해 검출선량의 변화율을 구하고, 미리 작성된 보정 곡선을 참조해서, 각 교정점에 있어서의 검출선량을 산출하므로, 피측정물과 교정판의 재질을 동일 또는 근사한 것으로 하지 않아도 된다.
따라서, 교정판은 스테인리스 등의 경년 변화되기 어려운 재료로 작성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 몇가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규인 실시형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
1 : X선 두께계 11 : X선 발생기
12 : 교정 장치 13 : 교정판
14 : X선 검출기 15 : 연산 장치

Claims (3)

  1. 피측정물에 X선을 조사해서 얻어지는 검출선량(檢出線量) 및 검량선(檢量線)에 의거해서, 상기 피측정물의 판 두께를 측정하고, 또한 상기 검량선을 교정하는 검량선 교정 처리를 실행 가능한 X선 두께계로서,
    상기 X선 두께계 본체는,
    상기 검출선량을 변동시키는 외란(外亂) 요인마다, 서로 상이한 두께를 갖는 복수의 기준판마다의 두께 기준점인 교정점(校正点)에 있어서의 검출선량의 변화율을 나타내는 복수의 보정 곡선을 기억하는 제 1 기억 수단과,
    상기 검량선 작성 시에 이용되며, X선 빔 중에 교정판이 삽입되지 않은 제 1 상태에서의 검출선량과, X선 빔 중에 교정판이 삽입된 제 2 상태에서의 검출선량과, X선을 차단한 제 3 상태에서의 검출선량을 기억하는 제 2 기억 수단과,
    상기 검량선 교정 처리 시에, 상기 제 1 내지 제 3 상태에서의 검출선량을 각각 측정하는 측정 수단과,
    상기 제 1 및 제 3 상태에서의 측정된 각 검출선량과 기억된 각 검출선량에 의거하여 구해지는 검출선량의 제 1 변화율과 상기 제 2 및 제 3 상태에서의 측정된 각 검출선량과 기억된 각 검출선량에 의거하여 구해지는 검출선량의 제 2 변화율이 포함된 제 1 검출선량 변화율을 산출하는 제 1 산출 수단과,
    상기 산출된 제 1 검출선량 변화율의 제 1 및 제 2 변화율의 비에 의거해서, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량의 변화율을 구하기 위한 제 2 검출선량 변화율을 산출하는 제 2 산출 수단과,
    상기 기억된 복수의 보정 곡선 중, 상기 산출된 제 2 검출선량 변화율을 나타내는 곡선에 일치하는 또는 근사한 보정 곡선을 상기 제 1 기억 수단으로부터 판독하는 판독 수단과,
    상기 판독된 보정 곡선을 이용해서, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량을 보정한 후에, 당해 보정한 검출선량에 의거해서, 상기 검량선을 교정하는 교정 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 X선 두께계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 상태는, 1매의 교정판이 삽입된 상태인 것을 특징으로 하는 X선 두께계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 산출 수단은, 상기 제 2 검출선량 변화율에 상당하는 값이 상기 보정 곡선에 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 검출선량 변화율과, 상기 제 1 검출선량 변화율을 사이에 두는 전후의 보정 곡선의 값을 이용해서, 상기 제 2 검출선량 변화율에 근사한 보정 곡선을 판독하도록, 상기 각 교정점에 있어서의 검출선량 변화율을 구하도록 한 것을 특징으로 하는 X선 두께계.
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