(57)【要約】【課題】走査方向の板厚分布の測定精度を向上させる。【解決手段】実施形態の走査型厚さ測定装置は、測定対象物に放射線ビームを照射する放射線源と、測定対象物を介して放射線源に対向配置され、測定対象物を透過した放射線量を検出して第１伝送路を介して送信する放射線検出器と、を有し、測定対象物の所定の走査方向に駆動可能な台車と、検出した放射線量に基づいて測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、放射線ビームの走査方向における照射位置である測定位置を検出し、第２伝送路を介して送信する測定位置検出部と、走査方向における測定対象物の厚さの分布としての、測定対象物の厚さと、所定走査方向における測定位置と、を対応づけた複数の組合せに対し、第１伝送路と第２伝送路との間の相対的な伝送遅延時間に基づいて、測定対象物の厚さと、測定位置と、の対応づけを時間軸に沿って相対的に変更して、組合せを変更する組合せ変更部と、を備える。【選択図】図１
2020176906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に放射線ビームを照射する放射線源と、前記測定対象物を介して前記放射線源に対向配置され、前記測定対象物を透過した放射線量を検出して第１伝送路を介して送信する放射線検出器と、を有し、前記測定対象物の所定の走査方向に駆動可能な台車と、
前記放射線検出器が検出した放射線量に基づいて前記測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、
前記放射線ビームの前記走査方向における照射位置である測定位置を検出し、第２伝送路を介して送信する測定位置検出部と、
前記走査方向における前記測定対象物の厚さの分布としての、前記測定対象物の厚さと、前記所定の走査方向における測定位置と、を対応づけた複数の組合せに対し、前記第１伝送路と前記第２伝送路との間の相対的な伝送遅延時間に基づいて、前記測定対象物の厚さと、前記測定位置と、の対応づけを時間軸に沿って相対的に変更して、前記組合せを変更する組合せ変更部と、
を備えた走査型厚さ測定装置。
【請求項２】
前記組合せは、前記放射線量の検出時刻に対応づけられており、
前記組合せ変更部は、前記厚さと前記測定位置のうち、いずれか一方を前記検出時刻に対応する時間軸に沿ってシフトしていずれか他方と対応づけられた前記検出時刻に対応づけることにより前記組合せを変更する、
請求項１記載の走査型厚さ測定装置。
【請求項３】
前記伝送遅延時間は、前記所定の走査方向に沿った測定位置及び厚さが既知の較正測定対象物を所定の測定条件で走査したときの測定位置と厚さとの関係に基づいて、前記較正測定対象物と前記測定位置が同一である前記組合せに対応づけられた前記検出時刻である第１の検出時刻と、前記較正測定対象物と前記厚さが同一である前記組合せに対応づけられた前記検出時刻である第２の検出時刻と、の差に基づいて算出される、
請求項２記載の走査型厚さ測定装置。
【請求項４】
前記放射線量の検出時刻、受信した前記測定対象物の厚さ及び前記測定位置を対応づけて組合せとして記憶するとともに、前記組合せを更新可能に記憶する記憶部を備えた、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の走査型厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、走査型厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板の圧延工程では、圧延された鋼板にＸ線等の放射線ビームを照射し、鋼板を透過後の放射線の減衰量から厚さを測定する厚さ測定装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような厚さ測定装置として、放射線ビームを照射した状態で、板幅方向に台車を駆動し、板幅方向の放射線ビームの照射位置と、測定された放射線の減衰量から算出した鋼板の厚さ（板厚測定値）と、を対応づけることで鋼板の板幅方向の板厚分布を測定する走査型厚さ測定装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９６２６１号公報
【特許文献２】特開２０１７−１０６８３７号公報
【特許文献３】特開２００２−２２８４３１号公報
【特許文献４】特開平６−２１３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
走査型厚さ測定装置は、測定された放射線の減衰量から鋼板の厚さ（板厚測定値）を算出するとともに、板幅方向の放射線ビームの照射位置を算出し、算出した板厚測定値と放射線ビームの照射位置とを対応づけつつ、台車駆動用のレール上を走行している。
ところで、放射線ビームの鋼板の透過量を検出する検出器のデータ伝送には、伝送路及び伝送プロトコルに起因する遅延が生じる。
このため、放射線ビームの照射位置の測定系統と、放射線の減衰量の測定系統とは、非同期であったため、測定の結果得られる板幅方向の板厚分布には、実際の板幅方向の板厚分布に対して誤差を含む虞れがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、走査型厚さ測定装置において、走査方向の板厚分布の測定精度を向上させることが可能な走査型厚さ測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の走査型厚さ測定装置は、測定対象物に放射線ビームを照射する放射線源と、測定対象物を介して放射線源に対向配置され、測定対象物を透過した放射線量を検出して第１伝送路を介して送信する放射線検出器と、を有し、測定対象物の所定の走査方向に駆動可能な台車と、放射線検出器が検出した放射線量に基づいて測定対象物の厚さを算出する厚さ算出部と、放射線ビームの走査方向における照射位置である測定位置を検出し、第２伝送路を介して送信する測定位置検出部と、走査方向における測定対象物の厚さの分布としての、測定対象物の厚さと、所定走査方向における測定位置と、を対応づけた複数の組合せに対し、第１伝送路と第２伝送路との間の相対的な伝送遅延時間に基づいて、測定対象物の厚さと、測定位置と、の対応づけを時間軸に沿って相対的に変更して、組合せを変更する組合せ変更部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の走査型厚さ測定装置の概要構成説明図である。
【図２】図２は、従来の問題点の説明図である。
【図３】図３は、伝送遅延時間の算出処理の処理フローチャートである。
【図４】図４は、伝送遅延時間の算出処理の説明図である。
【図５】図５は、実際の測定時の処理フローチャートである。
【図６】図６は、測定結果の対応関係の変更例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に図面を参照して好適な実施形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の走査型厚さ測定装置の概要構成説明図である。
走査型厚さ測定装置１０は、車輪１１を有し、所定の走査方向（図１においては、左右方向）に駆動可能で、正面視Ｕ字形状である筐体１２を有する台車１３と、筐体１２の下部に収納され、測定対象物である鋼板１４に放射線ビームとしてＸ線ビーム１５を照射するＸ線源であるＸ線発生器１６と、筐体１２の上部に収納され、鋼板１４を介してＸ線発生器１６と対向配置されて鋼板１４を透過したＸ線量を検出する放射線検出器１７と、台車１３の走査位置（測定位置）を検出するためのリニアエンコーダ１８と、管電圧及び管電流を制御しつつＸ線発生器１６にＸ線発生用電力を供給するＸ線制御電源１９と、放射線検出器１７から出力された放射線量検出信号に基づく鋼板１４の厚さ及びリニアエンコーダ１８の出力に基づき測定位置の演算を行うとともに、Ｘ線制御電源１６の制御を行う制御演算装置２０と、を備えている。
上記構成において、制御演算装置２０は、鋼板１４の厚さ、測定位置及び測定時刻をテーブルとして格納する測定データ記憶部２１を備えている。この測定データ記憶部２１については後に詳述する。
【００１０】
まず、実施形態の説明に先立ち、従来の問題点について説明する。
図２は、従来の問題点の説明図である。
走査型厚さ測定装置は、透過Ｘ線量に基づいて板厚値を算出しつつ、走査方向（本例では板幅方向）における測定位置を算出し、板厚値と測定位置とを対応づけて、板厚値と対応する測定位置との組合せとして板厚分布データを取得している。
しかしながら、放射線検出器１７における透過Ｘ線量の検出データの伝送と、リニアエンコーダによる測定位置の検出データの伝送とは、非同期で行われており、相対的に伝送遅延が発生する。この結果、得られる板厚分布データは、実際の板厚分布に対して誤差を有するものとなっていた。
【００１１】
すなわち、測定結果の板厚分布は、実際の板厚分布に対して走査方向（本例では、板幅方向）にずれが発生することとなっていた。
例えば、走査方向を後退方向と前進方向とに切り替えて板厚分布を測定した場合を考える。
【００１２】
図２（ａ）に示すように、台車１３を後退方向に走査して鋼板１４の厚さの測定を行う場合には、図２（ｂ）に示すように、測定結果の板厚分布は、実際の板厚分布に対して、後退方向にずれて誤差を含むものとなる。
【００１３】
また図２（ｃ）に示すように、台車１３を前進方向に走査して鋼板１４の厚さの測定を行う場合には、図２（ｄ）に示すように、測定結果の板厚分布は、実際の板厚分布に対して、前進方向にずれて誤差を含むものとなる。
【００１４】
次に実施形態の板厚測定値と測定位置との対応関係、ひいては、板厚分布データの誤差低減の原理について説明する。
【００１５】
本実施形態においては、測定方向に対して厚さが既知の較正板を用意し、この較正板の各測定位置と、厚さと、を対応づけて静的に（走査することなく）測定した測定結果と、同じ較正板を実際に用いる測定条件（走査速度、サンプリング間隔等）で測定した結果とを比較することで伝送遅延時間を求める。
【００１６】
そして得られた伝送遅延時間に基づいて、板厚データと、測定位置データとの時間的な対応関係を変更して新たな組合せとする。
具体的には、時系列的に相対的に板厚データと、測定位置データとの対応関係を変更して伝送遅延時間を実効的に減らす方向で新たな対応関係を有する組合せを求めるのである。
すなわち、相対的に板厚データに対して、測定位置データを時系列的にシフトすることで新たな対応関係を有する組みあわせを求めるのである。
【００１７】
伝送遅延時間の算出処理について説明する。
図３は、伝送遅延時間の算出処理の処理フローチャートである。
まず、測定位置と、板厚が既知の較正板を用意し、所定の測定基準位置（例えば、センタ位置）に設置する。
【００１８】
そして伝送遅延時間の算出指示がなされると、制御演算装置２０は、この較正板の各板幅方向位置（測定位置）と、厚さと、を対応づけて静的に測定する真値測定を行う（ステップＳ１１）。
【００１９】
具体的には、所定距離（例えば、１ｍｍ）単位で、台車１３を駆動し、台車を停止させて、板厚を測定する。
【００２０】
図４は、伝送遅延時間の算出処理の説明図である。
上記測定の結果、図４（ａ）に示すように、板幅方向位置（測定位置）と板厚値との対応関係を表す真値テーブルが得られる。
【００２１】
次に較正板を実際に板厚を測定する際の測定条件と同一の測定条件（走査速度、サンプリングタイミング等）で測定する（ステップＳ１２）。
具体的には、例えば、制御演算装置２０は、台車を走査方向に一定速度で駆動させるとともに、所定距離（例えば、１ｍｍ）単位で透過Ｘ線量を測定し、板厚を演算する。
【００２２】
これと並行して、透過Ｘ線量の測定時刻（測定タイミング）に最も近いリニアエンコーダ１８により測定された板幅方向位置（測定位置：測定位置データ）を取得し、演算した板厚値（厚さ：板厚データ）と組み合わせて、図４（ｂ）に示すような測定結果テーブルを作成する。
【００２３】
次に制御演算装置２０は、真値テーブルから任意の板幅方向位置及び対応する板厚値を取得する。図４（ａ）の例の場合、板幅方向位置Ｐ０及び板厚値ｔ０を取得する。
そして、測定結果テーブルから板幅方向位置Ｐ０と同一の板幅方向位置を有するデータを抽出し、対応する測定時刻を取得する（ステップＳ１３）。
【００２４】
図４（ｂ）の例の場合、板幅方向位置Ｐ０と同じ板幅方向位置は、板幅方向位置Ｐ１であるので、対応する測定時刻Ｔ１を取得する。
【００２５】
次に、測定結果テーブルから板厚値ｔ０と同一の板厚値（前後の板厚変化を含めて較正板の同一位置と考えられる位置の板厚値）を有するデータを抽出し、対応する測定時刻を取得する（ステップＳ１４）。
図４（ｂ）の例の場合、板厚値ｔ０と同一の板厚値は、板厚値ｔ２であるので、対応する測定時刻Ｔ２を取得する。
【００２６】
続いて、制御演算装置２０は、取得した測定時刻Ｔ１及び測定時刻Ｔ２に基づいて、伝送遅延時間ΔＴを算出する（ステップＳ１５）。
具体的には、伝送遅延時間ΔＴは、次式により算出される。
ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１
【００２７】
以上の説明は、一つの伝送遅延時間ΔＴの算出であったが、真値テーブルから任意の板幅方向位置及び対応する板厚値を複数取得し、それぞれについて上述と同様の伝送遅延時間ΔＴを複数算出し、得られた複数の伝送遅延時間ΔＴの平均値を伝送遅延時間ΔＴとして用いるようにすることも可能である。
【００２８】
次に実際の測定時の処理について説明する。
図５は、実際の測定時の処理フローチャートである。
まず、オペレータは、伝送遅延時間ΔＴの算出時と同一の測定条件を設定し（ステップＳ２１）、測定開始を指示する。
【００２９】
これにより、走査型厚さ測定装置１０の制御演算装置２０は、Ｘ線制御電源１９の制御及び台車１３の駆動制御を行い、放射線検出器１７から出力された放射線量検出信号に基づく鋼板１４の厚さ及びリニアエンコーダ１８の出力に基づき測定位置の算出を行う（ステップＳ２２）。
【００３０】
これにより、制御演算装置２０は、測定時刻、測定位置及び板厚を対応づけて、測定データ記憶部２１に測定結果テーブルとして記憶させる（ステップＳ２３）。
次に制御演算装置２０は、走査範囲における測定が全て終了したか否かを判別する（ステップＳ２４）。
【００３１】
ステップＳ２４の判別において、未だ走査範囲における測定が全て終了していない場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、制御演算装置２０は、再び処理をステップＳ２２に移行し、上述した場合と同様に、走査、測定位置算出及び板厚算出を継続する。
【００３２】
ステップＳ２４の判別において、走査範囲における測定が全て終了した場合には、制御演算装置２０は、測定条件と同一の条件で算出した伝送遅延時間ΔＴで測定結果（測定位置及び板厚）の対応関係を変更する（ステップＳ２５）。
【００３３】
図６は、測定結果の対応関係の変更例の説明図である。
図６（ａ）に示すように、測定結果が得られた場合には、図６（ｃ）に示すように、走査方向のセンタ位置（０ｍｍ）に対して、鋼板の板厚分布は、−４９７ｍｍ〜＋５４２ｍｍの範囲に示すようなものとなる。
【００３４】
ここで、理解の容易のため、伝送遅延時間ΔＴ＝１００ｍｓｅｃであるものとして対応関係の変更について説明する。
図６（ａ）に示すように、測定時刻＝１０，１６９ｍｓｅｃにおける板幅方向位置は、＋５２６ｍｍであり、板厚値は、１．０１３ｍｍとなっている。
【００３５】
ここで、伝送遅延時間ΔＴ＝１００ｍｓｅｃであるので、測定時刻１０，１６９＋１００＝１０，２６９ｍｓｅｃに最も近い測定時刻を有する測定結果を抽出する。
【００３６】
この結果、図６（ａ）の場合、測定時刻＝１０，２６９ｍｓｅｃに最も近い測定時刻は、測定時刻＝１０，２７０ｍｓｅｃであるので、板幅方向位置を時系列に沿ってずらした対応関係とする。
【００３７】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、測定時刻＝１０，２７０ｍｓｅｃにおける測定時の板幅方向値＝＋５４１ｍｍが板幅方向位置＝＋５２６ｍｍとなるように、板幅方向位置の値を全て−１５（＝５２６−５４１）ｍｍにする。
【００３８】
この結果、変更後の板厚分布は、図６（ｄ）に示すように、走査方向のセンタ位置（０ｍｍ）に対して、鋼板の板厚分布は、−５１２ｍｍ〜＋５２７ｍｍの範囲に示すようなものとなる。
【００３９】
以上の説明は、走査方向が一つの方向のものであったが、本実施形態によれば、走査方向が異なった場合でも、図６（ｄ）に示した鋼板の板厚分布と同様のものが得られる。
【００４０】
以上の説明のように、本実施形態によれば、走査型厚さ測定装置において、Ｘ線透過線量のデータ伝送路と、リニアエンコーダ１８による測定位置のデータ伝送路と、が異なることによる伝送遅延時間の差を吸収して、走査方向の板厚分布の測定精度を向上させることができる。
【００４１】
以上の説明においては、板厚のデータに対して測定位置のデータを時間軸に沿ってずらす場合について説明したが、伝送遅延時間は相対的なものであるため、測定位置のデータに対して板厚のデータを時間軸に沿ってずらすように構成することも可能である。
【００４２】
以上の説明においては、放射線としてＸ線を用いる場合について説明したが、γ線等の他の放射線を用いるように構成することも可能である。
【００４３】
本実施形態の厚さ測定装置の制御演算装置２０は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、各種情報を表示する表示装置と、各種情報の入力を行うの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【００４４】
本実施形態の厚さ測定装置（制御演算装置２０）で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の半導体記憶装置、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００４５】
また、本実施形態の厚さ測定装置（制御演算装置２０）で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の厚さ測定装置（制御演算装置２０）で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の厚さ測定装置（制御演算装置２０）のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  走査型厚さ測定装置
１１  車輪
１２  筐体
１３  台車
１４  鋼板
１５  Ｘ線ビーム
１６  Ｘ線発生器
１７  放射線検出器
１８  リニアエンコーダ
１９  Ｘ線制御電源
２０  制御演算装置（厚さ算出部、組合せ変更部）
２１  測定データ記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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