KR102113079B1 - 두께 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 형태의 두께 측정 장치는, 측정 대상물에 방사선을 조사하는 방사선원과, 상기 측정 대상물을 통해 상기 방사선원과 대향하는 위치에 배치되고, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출기와, 상기 방사선 검출기에 대해 각각이 독립적으로 접속되고, 상기 방사선 검출기로부터의 출력 신호를 디지털값으로 변환하는 복수의 A/D 컨버터와, 상기 복수의 A/D 컨버터의 디지털값에 기초하여 상기 측정 대상물의 두께를 산출하는 두께 산출 수단과, 상기 복수의 A/D 컨버터의 각각의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 상기 이상 검출 수단에 의해 이상이 검출된 A/D 컨버터를, 상기 두께 산출 수단의 산출 대상으로부터 제외하는 제외 수단을 구비하고 있다.

Description

두께 측정 장치
본 발명의 실시 형태는, 두께 측정 장치에 관한 것이다.
종래, 금속판의 압연 공정에서는, 압연된 금속판에 방사선을 조사하고, 금속판 투과 후의 방사선의 감쇠량으로부터, 당해 금속판의 두께를 측정하는 두께 측정 장치가 사용되고 있다. 이 두께 측정 장치는 방사선 검출기에 의해 방사선을 검출하고, A/D 컨버터에 의해 검출 신호를 디지털값으로 변환하여, 제어부에 의해 판 두께를 산출하고 있다.
또한, 두께 측정 장치에는 두께의 측정 범위를 넓게 취한 A/D 컨버터와, 두께가 두꺼운 신호 레벨에 맞춘 A/D 컨버터를 사용하여 두꺼운 것도 얇은 것도 고정밀도로 측정할 수 있는 것이 알려져 있다.
그러나, A/D 컨버터가 경년 열화 등에 의해 고장나고, 이상값을 출력했을 경우 등은 정밀도가 높은 두께의 측정을 할 수 없다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2006-184183호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, A/D 컨버터의 이상 상태가 발생해도 정밀도가 높은 두께의 측정을 할 수 있는 두께 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 실시 형태의 두께 측정 장치는, 측정 대상물에 방사선을 조사하는 방사선원과, 상기 측정 대상물을 통해 상기 방사선원과 대향하는 위치에 배치되고, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출기와, 상기 방사선 검출기에 대해 각각이 독립적으로 접속되고, 상기 방사선 검출기로부터의 출력 신호를 디지털값으로 변환하는 복수의 A/D 컨버터와, 상기 복수의 A/D 컨버터의 디지털값에 기초하여 상기 측정 대상물의 두께를 산출하는 두께 산출 수단과, 상기 복수의 A/D 컨버터의 각각의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 상기 이상 검출 수단에 의해 이상이 검출된 A/D 컨버터를, 상기 두께 산출 수단의 산출 대상으로부터 제외하는 제외 수단을 구비하고 있다.
도 1은 제1 실시 형태인 두께 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태의 제어부의 동작을 나타내는 흐름도.
도 3은 제1 실시 형태의 A/D 컨버터마다의 이상 검출의 예.
도 4는 제2 실시 형태의 A/D 컨버터마다의 출력 신호의 천이도.
도 5는 제3 실시 형태인 두께 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 제3 실시 형태의 판 두께에 대한 검출 신호와 잡음의 상관도.
도 7은 제4 실시 형태인 두께 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 8은 제4 실시 형태의 제어부의 동작을 나타내는 흐름도.
이하, 두께 측정 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태인 두께 측정 장치(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 방사선원(10)과 내장 기준판(11)과 방사선 검출기(20)와 복수의 A/D 컨버터(30)와 제어부(40)를 갖는다.
방사선원(10)은 측정 대상물(90)에 방사선을 조사하는 장치이다. 방사선에는 일례로서 X선 등을 들 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
내장 기준판(11)은 방사선원(10)으로부터 조사되는 방사선 중에 삽입하고, 미리 교정 처리를 행하여 검량선 파라미터를 작성하기 위한 것이다. 또한, 본 실시 형태 및 이하의 실시 형태에 있어서 내장 기준판(11)은 생략해도 된다.
방사선 검출기(20)는 측정 대상물(90)을 투과한 방사선을 검출하는 장치이다. 방사선 검출기(20)는 측정 대상물(90)을 통해 방사선원(10)과 대향하는 위치에 배치되어 있다.
복수의 A/D 컨버터(30)는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 A/D 컨버터의 집합이다. N개의 A/D 컨버터에 대해, 각각의 A/D 컨버터를 30-1 내지 30-N으로 한다. A/D 컨버터(30-1 내지 30-N)는 방사선 검출기(20)에 대해 각각이 독립적으로 접속되어 있고, 방사선 검출기(20)로부터의 출력 신호(방사선 검출 신호)를 디지털값으로 변환한다.
제어부(40)는 복수의 A/D 컨버터(30)의 각각의 이상을 검출하는 이상 검출부(41)(이상 검출 수단)와, 이상 검출 수단에 의해 이상이 검출된 A/D 컨버터를, 측정 대상물(90)의 두께 산출 대상으로부터 제외한 제외부(42)(제외 수단)와, 복수의 A/D 컨버터(30)의 디지털값에 기초하여 측정 대상물(90)의 두께를 산출하는 산출부(43)(두께 산출 수단)를 갖는다.
이하에 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)에 의한 측정 대상물(90)의 두께의 측정에 대해 상세히 설명한다. 두께 측정 장치(1)의 사용자는 측정 대상물(90)의 목표값을 설정하고, 두께 측정 장치(1)는 측정 대상물(90)을 압연 공정에 의해 목표값의 두께로 압연한다. 압연 공정에 의해 측정 대상물(90)이 방사선원(10)과 방사선 검출기(20) 사이를 이동하고 있을 때, 방사선원(10)은 X선 등의 방사선을 측정 대상물(90)에 조사한다. 방사선 검출기(20)는 측정 대상물(90)을 투과한 방사선을 검출한다.
복수의 A/D 컨버터(30)의 각각의 A/D 컨버터(30-1 내지 30-N)는 방사선 검출기(20)와 독립적으로 접속되어 있기 때문에, 각각의 A/D 컨버터(30-1 내지 30-N)가 방사선 검출기(20)로부터의 출력 신호를 디지털값으로 변환한다. 즉, 디지털값은 N개의 값이 된다.
여기서, 복수의 A/D 컨버터(30) 중, 어느 A/D 컨버터에 고장이 발생한 경우, 당해 A/D 컨버터가 출력하는 디지털값으로부터 측정 대상물(90)의 두께를 산출하면 정밀도의 저하를 초래하는 문제가 있다.
본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 당해 A/D 컨버터가 고장나 있음을 검출했을 때, 제외 수단(제외부(42))에 의해 당해 A/D 컨버터를 두께 산출의 대상으로부터 제외한다.
도 2는 제1 실시 형태의 제어부(40)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 제어부(40)의 동작에 대해, 도 2의 흐름도를 사용하여 설명한다.
제어부(40)는 방사선원(10)과 방사선 검출기(20) 사이에 측정 대상물(90)이 존재하는지 여부를 판정한다(스텝 S100). 측정 대상물(90)이 존재하지 않는 경우(스텝 S100의 "아니오")는 계속하여 측정 대상물(90)의 유무를 계속 판정한다. 측정 대상물(90)이 존재하는 경우(스텝 S100의 "예"), 제어부(40)는 복수의 A/D 컨버터(30)로부터 N개의 디지털값을 수신하고, 변수 n을 1로 정의하고(스텝 S101), A/D 컨버터(30-n)(A/D 컨버터(30-1))의 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S102).
A/D 컨버터(30-n)에 이상을 검출한 경우(스텝 S102의 "예"), 제외부(42)는 A/D 컨버터(30-n)를 측정 대상물(90)의 두께 산출 대상으로부터 제외한다(제외 수단, 스텝 S103). 이상이 검출된 A/D 컨버터(30-n)를 산출 대상으로부터 제외한 후 또는 A/D 컨버터(30-n)에 이상이 검출되지 않은 경우(스텝 S102의 "아니오"), 제어부(40)는 변수 n이 A/D 컨버터의 총 수 N과 동일한지 판정하고(스텝 S104), 상이하면(스텝 S104의 "아니오") 변수 n에 1을 더하고(스텝 S105), 다음 A/D 컨버터(30-n)(A/D 컨버터(30-2))에 대해 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S102).
모든 A/D 컨버터에 대해 이상 유무의 검출이 완료되고, 변수 n이 A/D 컨버터의 총 수 N과 동일수가 되었을 때(스텝 S104의 "예"), 제어부(40)의 산출부(43)는 A/D 컨버터(30-1 내지 30-N) 중, 제외되지 않은 것에 기초하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다(두께 산출 수단, 스텝 S106).
제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 대해 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 A/D 컨버터마다의 이상 검출의 예이며, A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)의 샘플링수와 각 A/D 컨버터로부터의 출력 신호의 천이도이다. 복수의 A/D 컨버터(30) 내의 A/D 컨버터의 수를 3개(N=3)로 한다.
횡축은 각 A/D 컨버터의 샘플링수이며, 종축은 각 A/D 컨버터의 출력값이다. 또한, 횡축의 샘플링수는 측정 대상물(90)의 두께의 측정에 관한 경과 시간으로 해도 된다. 도 3에서 각 A/D 컨버터의 출력이 변화하고 있는 것은 방사선원(10)으로부터 방사되는 X선원량의 요동 때문이지만, 도면에서는 알기 쉽게 하기 위하여 과장하여 기재되어 있다.
여기서, 설정한 목표값에 대한 소정의 폭을 잡음 사양값 N1로 하고, 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 잡음 사양값 N1로부터 각 A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)에 대해 이상 유무를 판정한다.
A/D 컨버터(30-1)의 출력값(실선)은 목표값을 중심에 있는 폭의 잡음을 갖고 있지만, 당해 잡음의 폭은 잡음 사양값 N1 내에 수렴되어 있다. 이 경우, 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 A/D 컨버터(30-1)의 출력값이 잡음 사양값 N1 내에 수렴되어 있는 점에서, 이상은 없다고 판정한다.
또한, A/D 컨버터(30-2)의 출력값(점선)은 A/D 컨버터(30-1)와 마찬가지로 목표값을 중심으로 하고 있지만, 잡음의 폭은 잡음 사양값 N1보다도 큰 출력을 갖고 있다. 즉, A/D 컨버터(30-2)의 출력값의 폭은 목표값에 대한 소정의 폭으로서의 잡음 사양값 N1의 폭 이상이다. 이 경우, 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 A/D 컨버터(30-2)를 이상이라고 판정한다.
또한, A/D 컨버터(30-3)의 출력값(일점쇄선)은 잡음의 폭은 A/D 컨버터(30-1)와 거의 동일한 폭이지만 중심값이 잡음 사양값 N1의 범위 이외에 있다. 즉, A/D 컨버터(30-3)의 출력값의 중심값이 목표값에 대한 소정의 폭으로서의 잡음 사양값 N1의 폭 이외에 존재한다. 이 경우도, 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 A/D 컨버터(30-3)를 이상이라고 판정한다.
제어부(40)의 제외 수단(제외부(42))은 본 실시 형태의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 이상이라고 판정된 A/D 컨버터(30-2, 30-3)의 출력값을 산출 대상으로부터 제외한다.
제어부(40)의 두께 산출 수단(산출부(43))은 A/D 컨버터(30-2, 30-3)의 출력값인 디지털값을 제외하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다. 이 때, 두께 산출 수단(산출부(43))은 내장 기준판(11)의 두께에 대한 검출 신호(I1)의 검량선 파라미터를 가지고 있어, 이를 사용하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출하고 있다.
이와 같이 제1 실시 형태에서는, A/D 컨버터의 출력값의 폭이 소정의 잡음 사양값의 폭 이상이 된 것과, A/D 컨버터의 출력값의 중심값이 소정의 잡음 사양값의 폭을 초과하는 값이 된 것을 이상으로서 검출하고 있다.
이상에서, 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 A/D 컨버터가 고장나고, 이상값을 출력한 경우에도, 그 출력값을 두께 산출의 대상으로부터 제외하기 때문에, 측정 대상물(90)의 두께에 대해, 정밀도 높은 측정을 할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태의 두께 측정 장치(1)의 블록도는 제1 실시 형태와 동일한 구조이며, 도 1과 마찬가지가 된다. 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 제1 실시 형태의 두께 측정 장치(1)에 비해, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의한 이상의 판정 방법이 상이하다.
본 실시 형태의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))으로서, 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는 제2 실시 형태의 A/D 컨버터마다의 이상 검출의 예이며, A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)의 샘플링수와 각 A/D 컨버터로부터의 출력 신호의 천이도이다. 복수의 A/D 컨버터(30) 내의 A/D 컨버터의 수를 3개(N=3)로 한다.
횡축은 도 3과 마찬가지로 각 A/D 컨버터의 샘플링수이며, 종축은 각 A/D 컨버터의 출력값이다. 또한, 횡축의 샘플링수는 측정 대상물(90)의 두께의 측정에 관한 경과 시간으로 해도 된다.
도 4의 D1 내지 D3은 각각 A/D 컨버터(30-1)로부터 A/D 컨버터(30-3)의 출력값에 관한 분포이다. 또한, Da는 A/D 컨버터(30-1)로부터 A/D 컨버터(30-3)의 모든 출력값에 관한 분포이다.
A/D 컨버터(30-1)의 출력값의 중심값을 μ1, A/D 컨버터(30-2)의 출력값의 중심값을 μ2, A/D 컨버터(30-3)의 출력값의 중심값을 μ3이라 하고, A/D 컨버터(30-N)의 출력값의 중심값을 μN이라 한다.
A/D 컨버터(30-1)로부터 A/D 컨버터(30-N)까지의 모든 출력값에 관한 중심값을 μa라 한다.
A/D 컨버터(30-1)로부터 A/D 컨버터(30-N)까지의 모든 출력값에 관한 표준 편차를 σa라 한다.
여기서, 제어부(40)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은, 각 A/D 컨버터의 출력값의 중심값μi(i=1 내지 N)에 대해, 이하의 식 (1)이 성립할 지 여부를 각 A/D 컨버터의 이상 유무를 판정한다.
Figure 112018023976617-pct00001
A/D 컨버터의 출력값의 중심값 μi에 대해, 식 (1)이 성립하는 경우는, 중심값 μi는 표준 편차의 범위 σa 내에 있기 때문에, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 당해 A/D 컨버터에 이상은 없다고 판정한다.
A/D 컨버터의 출력값의 중심값 μi에 대해, 식 (1)이 성립하지 않는 경우는, 중심값 μi는 표준 편차의 범위 σa 이외에 있기 때문에, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))는 당해 A/D 컨버터는 이상이라고 판정한다.
도 4에 있어서의 A/D 컨버터(30-1)로부터 A/D 컨버터(30-3)의 예에서는, A/D 컨버터(30-1)의 중심값 μ1 및 A/D 컨버터(30-3)의 중심값 μ3은 표준 편차의 범위(μa±σa) 내에 있다. 이로 인해, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 A/D 컨버터(30-1) 및 A/D 컨버터(30-3)에 이상은 없다고 판정한다.
A/D 컨버터(30-2)의 중심값 μ2는 표준 편차의 범위(μa±σa) 이외에 있다. 이로 인해, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 A/D 컨버터(30-2)는 이상이라고 판정한다.
제어부(40)의 제외 수단(제외부(42))은 본 실시 형태의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 이상이라고 판정된 A/D 컨버터(30-2)의 출력값을 산출 대상으로부터 제외한다.
제어부(40)의 두께 산출 수단(산출부(43))은, A/D 컨버터(30-2)의 출력값인 디지털값을 산출 대상으로부터 제외하고, 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다. 이 때, 두께 산출 수단(산출부(43))은 내장 기준판(11)의 두께에 대한 검출 신호(I1)의 검량선 파라미터를 가지고 있어, 이를 사용하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출하고 있다.
이와 같이 제2 실시 형태에서는, A/D 컨버터의 출력값의 중심값에 기초하는 표준 편차의 범위 이외가 된 것을 이상으로서 검출하고 있다.
이상에서, 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 A/D 컨버터가 고장나고, 이상값을 출력한 경우에도, 그 출력값을 두께 산출의 대상으로부터 제외하기 때문에, 측정 대상물(90)의 두께에 대해, 정밀도 높은 측정을 할 수 있다.
제2 실시 형태의 두께 측정 장치(1)의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 이상이 없다고 판정된 A/D 컨버터가 복수인 경우에, 당해 복수의 A/D 컨버터의 출력값 평균에 의해 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다. 두께 산출부(43)는 이상이 아닌 A/D 컨버터(30-1 내지 30-N)의 평균값([30-1]+[30-2]+[30-3])/N을 구함으로써 측정값을 구한다. 이에 따라 S/N비가 1/√n으로 저하된다.
측정 대상물(90)의 두께의 측정에 있어서, 두께 산출 수단(산출부(43))은 복수의 A/D 컨버터의 출력값 평균을 산출함으로써, 잡음 성분의 완화를 하는 것이 가능해진다.
이상에서, 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 A/D 컨버터가 고장나고, 이상값을 출력한 경우에도, 그 출력값을 두께 산출의 대상으로부터 제외하기 때문에, 측정 대상물(90)의 두께에 대해, 잡음 성분을 완화한, 정밀도 높은 측정을 할 수 있다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태의 두께 측정 장치(1)의 블록도는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 A/D 컨버터 중, 하나의 A/D 컨버터에 대해 측정 범위를 풀스케일로 한 것이며, 제어부(40)는 이 A/D 컨버터의 출력에 기초하여 측정 대상물(90)의 유무 판정을 행한다. 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 두께 측정 장치의 복수의 A/D 컨버터 중, 하나를 풀스케일로 설정한 것이다. 본 실시 형태에서는, A/D 컨버터를 N개로 하고 N번째의 A/D 컨버터를 풀스케일로 설정한다.
측정 대상물(90)이 소정의 두께를 갖고 있을 때는 판 두께 T와 검출 신호 I는 선형이 되지만, 판 두께 T가 얇을 때는 A/D 컨버터의 전기 노이즈의 영향에 의해 검출 신호 I가 판 두께 T에 대해 비선형이 된다. 여기서, 검출 신호 I가 판 두께 T에 대해 선형이 되는 영역을 선형 영역, 비선형이 되는 영역을 비선형 영역이라 한다.
또한, 판 두께 T가 소정의 두께보다도 두꺼울 때는, 검출 신호 I가 작고, 잡음 N(S/N비)이 커진다.
종래의 A/D 컨버터 1개만으로 판 두께의 측정과 판의 유무 판정을 행하는 경우, 판 두께 T가 얇고 비선형 영역에 있을 때나, 판 두께 T가 소정의 두께보다도 두꺼울 때는 측정 대상물(90)의 두께를 고정밀도로 측정하기가 곤란했다.
또한, 측정 대상물(90)의 두께의 측정용 A/D 컨버터와, 측정 대상물(90)의 유무 판정을 행하는 풀스케일의 A/D 컨버터를 하나씩 갖고, 두께의 측정용 A/D 컨버터가 고장나서 이상인 값을 출력한 경우, 고정밀도로 연속적으로 측정 대상물(90)의 두께를 측정할 수는 없다.
본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는, 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터와 복수의 두께의 측정용 A/D 컨버터를 갖고 있다. 그리고, 판의 유무 판정을 행하면서, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해, 두께의 측정용이 있는 A/D 컨버터에 이상이 검출된 경우는, 제외 수단(제외부(42))이 당해 A/D 컨버터를 제외하고, 두께 산출 수단(산출부(43))이 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다.
도 5의 예에서는 풀스케일의 A/D 컨버터(30-N)의 출력에 기초하여 제어부(40)가 판의 유무 판정을 행하고, 두께의 측정용 A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)가 측정 대상물(90)의 두께를 측정한다. 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 이상 검출 수단(이상 검출부(41))과 마찬가지이며, 두께의 측정용 A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)에 대해 이상 유무를 판정한다.
도 6은 제3 실시 형태의 판 두께에 대한 검출 신호와 잡음의 상관도이다. 횡축은 측정 대상물(90)의 판 두께 T이다. 좌측의 종축은 판 두께 T에 대한 A/D 컨버터의 검출 신호 I이며, 우측의 종축은 판 두께 T에 대한 검출 신호 I의 잡음(S/N비) N이다.
검출 신호 I1은 두께 측정용 A/D 컨버터의 검출 신호이며, 검출 신호 I2는 판의 유무 판정용 A/D 컨버터의 검출 신호이다. 검출 신호 I1, I2는 방사선 검출기(20)에서 검출되는 전류값이며, 이 검출 신호로부터 검량선이 산출된다.
검출 신호 I2는 판 두께 T가 큰 영역에서는 선형성을 갖고, 판 두께 T가 작은 영역에서는 판 두께 T가 작아질수록, 검출 신호의 변화가 커진다. 이하, 판 두께 T가 큰 영역을 선형 영역이라 하고, 작은 영역을 비선형 영역이라 한다. 신호 I1은 A/D 컨버터의 측정 입력 범위를 선형 영역으로 설정함으로써, 선형 영역에서 판 두께 T가 작아질수록, 검출 신호의 변화가 커진다. 이로 인해, 선형 영역에서는 판의 유무 판정용 A/D 컨버터보다도 고정밀도로 측정 대상물(90)의 두께를 측정하는 것이 가능해진다.
또한, 잡음(S/N비) N은 비선형 영역에서는 판 두께 T가 작아질수록, 검출 신호의 변화가 커지고, 선형 영역에서는 판 두께 T가 소정의 두께까지는 거의 일정해진다.
제어부(40)의 두께 산출 수단(산출부(43))은 측정 대상물(90)의 두께에 대한 검출 신호 I1, I2의 검량선 파라미터를 가지고 있어, 이를 사용하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출하고 있다.
이상에서, 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는, 두께의 측정용 A/D 컨버터와 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터를 사용하여 측정 대상물(90)의 두께를 측정하고, 또한 두께의 측정용 A/D 컨버터의 이상을 검출하여, 제외하기 때문에 고정밀도로 측정을 할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 7은 제4 실시 형태인 두께 측정 장치(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는 제3 실시 형태에 있어서, 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터(30-4)가 이상인 것을 검출했을 때, 제어부(40)가, 다른 A/D 컨버터의 두께의 측정 범위를 넓게 변경하는 스케일 변경 신호를 두께의 측정용 A/D 컨버터에 송신하고, 변경 후의 출력에 기초하여 측정 대상물(90)의 유무를 판정한다.
본 실시 형태에서는, A/D 컨버터를 N개로 하고, N번째의 A/D 컨버터를 풀스케일로 설정한다.
측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터(30-N)가 고장난 경우에도, 판 두께 T가 비선형 영역에 있을 때는 측정 대상물(90)의 유무를 판정하고, 두께를 고정밀도로 측정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는, 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터(30-N)가 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 이상이라고 판정된 경우는, 제어부(40)가 A/D 컨버터(30-N)를 제외하여 다른 A/D 컨버터의 두께의 측정 범위를 넓게 변경하고, 변경 후의 출력에 기초하여 측정 대상물(90)의 유무를 판정한다.
도 8은 제4 실시 형태의 제어부(40)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 제어부(40)의 동작에 대해, 도 8의 흐름도를 사용하여 설명한다.
제어부(40)는 방사선원(10)과 방사선 검출기(20) 사이에 측정 대상물(90)이 존재하는지 여부를 판정한다(스텝 S100). 측정 대상물(90)이 존재하지 않는 경우(스텝 S100의 "아니오")는 계속하여 측정 대상물(90)의 유무를 판정한다. 측정 대상물(90)이 존재하는 경우(스텝 S100의 "예"), 제어부(40)는 복수의 A/D 컨버터(30)로부터 N개의 디지털값을 수신하고, 변수 n을 1로 정의하고(스텝 S101), A/D 컨버터(30-n)(A/D 컨버터(30-1))의 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S102).
A/D 컨버터(30-n)에 이상을 검출한 경우(스텝 S102의 "예"), 제어부(40)는 A/D 컨버터(30-n)를 측정 대상물(90)의 두께 산출 대상으로부터 제외한다(제외 수단, 스텝 S103).
이상이 검출된 A/D 컨버터(30-n)를 산출 대상으로부터 제외한 후, A/D 컨버터(30-n)가 측정 대상물(90)의 유무 판정용인지 여부를 판정한다(스텝 S200).
A/D 컨버터(30-n)가 측정 대상물(90)의 유무 판정용인 경우(스텝 S200의 "예"), 제2 변수 m을 1이라고 정의하고(스텝 S201), A/D 컨버터(30-(n-m))의 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S202).
A/D 컨버터(30-(n-m))에 이상을 검출하지 않은 경우(스텝 S202의 "아니오"), 제어부(40)는 A/D 컨버터(30-(n-m))를 측정 대상물(90)의 유무 판정용으로 설정한다(스텝 S203). 이 때, 제어부(40)는 A/D 컨버터(30-(n-m))에 스케일 변경 신호를 송신한다.
A/D 컨버터(30-(n-m))에 이상을 검출한 경우(스텝 S202의 "예"), 제2 변수 m에 1을 더하고(스텝 S204), 다음의 A/D 컨버터(30-(n-m))에 대해 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S202).
A/D 컨버터(30-n)에 비정상적으로 이상이 검출되지 않은 경우(스텝 S102의 "아니오") 또는 A/D 컨버터(30-n)가 측정 대상물(90)의 유무 판정용이 아닐 경우(스텝 S200의 "아니오"), 또는 A/D 컨버터(30-(n-m))를 측정 대상물(90)의 유무 판정용으로 설정한 경우(스텝 S203), 제어부(40)는 제1 변수 n이 A/D 컨버터의 총 수 N과 동일수인지 판정해(스텝 S104), 상이하면(스텝 S104의 "아니오") 제1 변수 n에 1을 더하고(스텝 S105), 다음의 A/D 컨버터(30-n)(A/D 컨버터(30-2))에 대해 이상 유무를 검출한다(이상 검출 수단, 스텝 S102).
모든 A/D 컨버터에 대해 이상 유무의 검출이 완료되고, 제1 변수 n이 A/D 컨버터의 총 수 N과 동일수가 되었을 때(스텝 S104의 "예"), 제어부(40)의 산출부(43)는 A/D 컨버터(30-1 내지 30-N) 중, 제외되지 않은 물건에 기초하여, 측정 대상물(90)의 두께를 산출한다(두께 산출 수단, 스텝 S106).
도 7의 예에 있어서, N=4로 한 경우에는 풀스케일의 A/D 컨버터(30-4)가 판의 유무 판정을 행하고, 두께의 측정용 A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)가 측정 대상물(90)의 두께를 측정한다. 이상 검출 수단(이상 검출부(41))은 두께의 측정용 A/D 컨버터(30-1 내지 30-3)와 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터(30-4)에 대해 이상 유무를 판정한다.
제어부(40)는 이상 검출 수단(이상 검출부(41))에 의해 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터(30-4)에 이상이 보였을 때, 두께의 측정용 A/D 컨버터(30-3)를 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터로 변경하고, 측정 대상물(90)의 두께의 측정을 계속한다.
이상에서, 본 실시 형태의 두께 측정 장치(1)는, 측정 대상물(90)의 유무 판정용 A/D 컨버터가 고장나서, 이상값을 출력한 경우에도, 측정 대상물(90)의 유무를 판정하고, 두께에 대해, 연속하여 고정밀도로 측정을 할 수 있다.
본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위와 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 두께 측정 장치로서,
    측정 대상물에 방사선을 조사하는 방사선원과,
    상기 측정 대상물을 통해 상기 방사선원과 대향하는 위치에 배치되고,
    상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출기와,
    상기 방사선 검출기에 대해 각각이 독립적으로 접속되고, 상기 방사선 검출기로부터의 출력 신호를 디지털값으로 변환하는 복수의 A/D 컨버터와,
    상기 복수의 A/D 컨버터의 디지털값에 기초하여 상기 측정 대상물의 두께를 산출하는 두께 산출 수단과,
    상기 복수의 A/D 컨버터의 각각의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과,
    상기 이상 검출 수단에 의해 이상이 검출된 A/D 컨버터를, 상기 두께 산출 수단의 산출 대상으로부터 제외하는 제외 수단
    을 구비하고,
    상기 복수의 A/D 컨버터 중, 어느 하나는 두께의 측정 범위가 넓게 설정되어 있고, 이 A/D 컨버터의 출력에 기초하여 상기 측정 대상물의 유무를 판정하는 제어부를 더 갖는, 두께 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출했을 때의 상기 A/D 컨버터의 출력값의 폭이 목표값에 대한 소정의 폭 이상으로 되었을 때 이상이라고 검출하는,
    두께 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출했을 때의 상기 A/D 컨버터의 출력값의 중심값에 기초하여 상기 A/D 컨버터의 이상을 검출하는,
    두께 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출했을 때의 상기 A/D 컨버터의 출력값의 중심값이 목표값에 대한 소정의 폭에 없을 때 이상이라고 검출하는,
    두께 측정 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 이상 검출 수단은, 상기 측정 대상물을 투과한 방사선을 검출했을 때의 상기 A/D 컨버터의 출력값의 중심값이 상기 복수의 A/D 컨버터의 출력값의 중심값에 기초하는 표준 편차의 범위 이외가 되었을 때 이상이라고 검출하는,
    두께 측정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두께 산출 수단은 상기 복수의 A/D 컨버터의 디지털값의 평균값을 상기 측정 대상물의 두께로서 산출하는,
    두께 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 이상 검출 수단에 의해 상기 측정 대상물의 유무 판정용 A/D 컨버터가 이상인 것을 검출했을 때, 다른 A/D 컨버터의 두께의 측정 범위를 넓게 변경하고, 변경 후의 출력에 기초하여 상기 측정 대상물의 유무를 판정하는,
    두께 측정 장치.
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