(57)【要約】【課題】走査型厚さ測定装置において、走査時の放射線ビームの測定対象物に対する傾きの影響を低減して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する放射線検出器と、放射線ビームの走査位置と、当該走査位置における放射線ビームの前記測定対象物に対する傾きに起因する前記測定対象物の厚さの算出値の誤差を補正する補正値と、を対応づけて予め記憶した補正値記憶部と、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とともに、測定時の走査位置における前記補正値に基づいて、算出した前記測定対象物の厚さを補正する制御演算装置と、を備える。【選択図】図７
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【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する放射線検出器と、
前記放射線ビームの走査位置と、当該走査位置における前記放射線ビームの前記測定対象物に対する傾きに起因する前記測定対象物の厚さの算出値の誤差を補正する補正値と、を対応づけて予め記憶した補正値記憶部と、
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とともに、測定時の走査位置における前記補正値に基づいて、算出した前記測定対象物の厚さを補正する制御演算装置と、
を備えた走査型厚さ測定装置。
【請求項２】
前記制御演算装置は、前記補正値記憶部に実際の走査位置に対応する前記補正値が存在しない場合に、前記実際の走査位置に対応する二つの前記補正値を用いて補間を行い、補間して得られた補正値を用いて前記補正を行う、
請求項１記載の走査型厚さ測定装置。
【請求項３】
前記制御演算装置は、水平に配置した場合の走査方向に沿った複数の測定箇所の厚さが既知の較正板を配置して算出した前記複数の測定箇所の前記較正板の厚さと、前記既知の厚さとに基づいて、前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記補正値記憶部に記憶させる、
請求項１又は請求項２記載の走査型厚さ測定装置。
【請求項４】
前記放射線ビームは、Ｘ線ビームあるいはγ線ビームである、
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。
【請求項５】
測定対象物に放射線ビームを照射して前記測定対象物の厚さを測定する走査型厚さ測定装置の較正を行うための較正用治具であって、
水平に配置した場合の走査方向に沿った複数の測定箇所の厚さが既知、かつ、複数の固定用の孔が厚さ方向に沿って設けられた較正板と、
前記較正板を支持可能であるとともに、前記固定用の孔に挿入され、前記較正板を所定配置位置に保持可能なボス部が形成された支持フレームと、
前記較正板を前記支持フレームに支持した状態で、前記較正板を水平状態に調整可能な水平調整装置と、
を備えた較正用治具。
【請求項６】
前記走査型厚さ測定装置は、所定のレール上を移動することにより前記放射線ビームの走査を行って前記厚さを測定するものであり、
前記支持フレームは、前記走査型厚さ測定装置の走査動作を阻害しないとともに、前記較正板を前記放射線ビームの照射経路上に支持可能な形状とされている、
請求項５記載の較正用治具。
【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及び較正用治具に関する。
【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、Ｘ線を用いたＸ線厚さ測定装置は、Ｘ線発生器からＸ線ビームを鋼板に照射し、鋼板を透過したＸ線を検出器にて検出し、鋼板がない場合のＸ線量に対するＸ線の減衰量から鋼板の厚さ（板厚）を検出する。
【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】
ところで、Ｘ線厚さ測定装置として、厚さ測定装置を台車に搭載し、台車をレール上で走行させるようにしてＸ線ビームを鋼板上で走査して厚さを測定する走査型Ｘ線厚さ測定装置が知られている。
【０００６】
このような走査型Ｘ線厚さ測定装置においては、台車を走行させるレールが、製作精度あるいは据付精度等に起因して傾きを有している場合があり、台車が傾くことがある。
この結果、鋼板に照射されるＸ線ビームは測定対象である鋼板に対して、理想的な垂直状態から傾くこととなっていた。
【０００７】
したがって、線量の減衰量がＸ線ビームを垂直に照射している場合と比較して大きくなり、測定結果としての鋼板の板厚も実際の板厚よりも厚く検出されて、厚さ測定精度が悪化する虞があった。
さらにこのレールの傾きは、走査位置によっても異なっており、測定精度も走査位置によって変化する虞があった。
【０００８】
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、走査時の放射線ビームの測定対象物に対する傾きの影響を低減して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及び較正用治具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】
【０００９】
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する放射線検出器と、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とともに、算出した測定対象物の厚さを測定時の走査位置における放射線ビームの測定対象物に対する傾きに基づいて補正する制御演算装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、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、厚さ補正のための補正データを取得するための較正台の設置時の説明図である。
【図３】図３は、較正台の正面図である。
【図４】図４は、較正台の平面図である。
【図５】図５は、較正台の側面図である。
【図６】図６は、制御データベースの説明図である。
【図７】図７は、補正テーブルの作成処理の処理フローチャートである。
【図８】図８は、実施形態の制御演算装置の厚さ測定時の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照して好適な実施形態について説明する。
図１は、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、正面視Ｕ字形状である筐体１１と、筐体１１の下部に収納され、測定対象物である鋼板１２に放射線ビームとしてＸ線ビーム１３を照射するＸ線源であるＸ線発生器１４と、鋼板１２を介してＸ線発生器１４と対向配置され、鋼板１２を透過したＸ線量を検出する放射線検出器１５と、管電圧及び管電流を制御しつつＸ線発生器１４にＸ線発生用電力を供給するＸ線制御電源１６と、放射線検出器１５から出力された放射線量検出信号に基づいて、鋼板１２の所定箇所の厚さを演算するとともにＸ線制御電源１６の制御を行う制御演算装置１７と、レール上を駆動され、走査型厚さ測定装置１０全体を支持する台車１９と、を備えている。
【００１２】
上記構成において、制御演算装置１７は、走査型厚さ測定装置１０全体の制御及び厚さ補正を行う際に参照する制御データベース（ＤＢ）１８を備えている。この制御データベース１８の厚さ補正に関する部分については後に詳述する。
【００１３】
図２は、厚さ補正のための補正データを取得するための較正台の設置時の説明図である。
較正台２０は、フレーム２１と、フレーム２１に支持され、厚さ測定時に鋼板１２が位置する高さに設定された較正板２２と、較正板２２を水平状態に調整するための複数の高さ調整機構２３と、を備えている。
【００１４】
これにより台車１８の傾きを補正するための補正データを取得する際には、走査型厚さ測定装置１０を走査しつつ、Ｘ線発生器１４からのＸ線ビーム１３が較正板２２に照射されて放射線検出器１５により検出されることとなっている。
【００１５】
ここで、較正台２０の一例の詳細構成について説明する。
図３は、較正台の正面図である。
図４は、較正台の平面図である。
図５は、較正台の側面図である。
【００１６】
図３〜図５に示すように、較正台２０のフレーム２１の上部には、４辺位置にフレーム部材が配置するように形成された平面視四角形状を有する一対の較正板支持フレーム２１Ａが設けられている。
【００１７】
この較正板支持フレーム２１の走査方向とは直交する方向の内側に位置する一対のフレーム部材の上面には、較正板２２を所定位置に保持するためのボス部２１Ｂがそれぞれ複数（図４の例の場合、それそれ４個）設けられている。
【００１８】
そして、較正板２２の周縁部の対応する位置には、ボス部２１Ｂに対応する位置にそれぞれ孔２２Ａが設けられている。
【００１９】
この場合において、較正板２２は較正台２０に対して一定の向きに保持されるとともに、較正板２２が較正台２０に対して一定の配置位置に固定されるようにボス部２１Ｂの形状及び孔２２Ａの形状が構成されている。具体的には、例えば、ボス部２１Ｂは、先端が丸められた円錐台形状を有しており、較正板の孔２２Ａを嵌め込むだけで、所定の配置位置に固定されるようにされている。
【００２０】
この結果、ボス部２１Ｂに孔２２Ａを嵌め込んだ状態で較正板２２をボス部２１Ｂに形成された係合部（例えば、ねじ溝）に対し、ボルト等の固定部材を係合、固定することで、較正板２２は、較正台２１に対して所定位置に固定されることとなる。なお、較正板２２に歪みを与えず、確実に固定できるように、固定部材により固定するに際しては、トルクレンチなどを用いて所定のトルクで締め付けることが望ましい。
【００２１】
そして、図２に示したように、較正台２０の調整機構２３が一対のレールを跨ぐように、かつ、走査時のＸ線ビーム１３が較正板２２から外れないような位置である所定の基準位置に、較正台２０は配置されることとなる。
【００２２】
したがって、較正台２０を所定の基準位置に配置するだけで、較正板２２は、Ｘ線ビーム１３の走査位置に対して、常に一定の位置に配置されることとなる。
また、較正台２０を所定の基準位置に配置する必要無く、較正板２２がいずれの位置に設けられているかを判別するために、較正板２２の所定位置に基準位置を特定するためのＸ線透過孔を設けておき、このＸ線透過孔を検出した場合に、これを基準位置として、走査位置を対応づけるようにすることも可能である。
【００２３】
この場合において、較正板２２が水平に配置されるように作業者により調整機構２３の調整がなされる。
具体的には、例えば、較正板２２上面に２軸デジタル水準器を載置し、較正板２２がＸ線ビーム１３の走査方向及び走査方向に直交する方向に沿って、水平となるように作業者によって調整機構２３の調整がなされる。
【００２４】
なお、較正台２０の構成は一例であり、Ｘ線ビーム１３の走査範囲で水平に較正板２１を保持でき、かつ、走査型厚さ測定装置１０の走査動作を妨げないような構造であればどのような構成であっても適用が可能である。
【００２５】
次に実施形態の動作に先立ち、制御データベースの厚さ補正に関するテーブルの一例について説明する。
図６は、制御データベースの説明図である。
制御データベース１８は、厚さ測定に先立ち、補正テーブルＴＢを格納している。
【００２６】
補正テーブルＴＢは、台車１９の位置ｐ（例えば、基準位置からの操作距離に相当）を格納した台車位置データ３１Ａと、補正係数α（例えば、Ｘ線ビーム１３を較正板２２に対して垂直に照射した場合に測定される較正板２２の厚さを１とした場合の補正量の割合）を格納した補正係数データ３１Ｂと、を備えている。
より具体的には、台車１９における初期位置（厚さ測定開始初期位置）をｐ１とし、初期位置ｐ１における補正係数αを補正係数αｐ１として格納している。
【００２７】
同様に、台車１９の位置ｐ２〜ｐｎを台車位置データ３１Ａとして格納し、台車１９の位置ｐ２〜ｐｎにそれぞれ対応する補正係数αｐ２〜αｐｎを補正係数データ３１Ｂとして格納している。
【００２８】
この場合において、位置ｐｘと位置ｐｘ＋１（ｘ＝１〜ｎ−１）との離間距離は、例えば、内挿法により補正係数αを求めた場合でも、その誤差が許容範囲となるように設定されている。
【００２９】
ここで、補正テーブルの作成処理について説明する。
図７は、補正テーブルの作成処理の処理フローチャートである。
まず、オペレータは、較正台２０を調整機構２３が一対のレールを跨ぐように、かつ、走査時のＸ線ビーム１３が較正板２２から外れないような所定の基準位置にセットし、較正台２０は、図２に示したように配置し、例えば、２軸水準器を用い較正板２１が水平に保持されるように調整機構２３を調整する。そして、オペレータは、制御演算装置１７を操作し、補正テーブルの作成を指示する。これにより、制御演算装置１７は、台車１９を駆動する（ステップＳ１１）。
【００３０】
次に制御演算装置１７は、現在の台車位置ｐにおける較正板２１の板厚Ｔｐを測定する（ステップＳ１２）。この場合において、台車位置ｐは、台車１９を走査方向に駆動する図示しない機構の回転駆動機構に設けられたロータリエンコーダあるいはレールに沿って設けられたリニアエンコーダなどによって検出することが可能である。
【００３１】
続いて制御演算装置１７は、較正板２１の台車位置ｐにおける予め測定した真の板厚ｔから補正係数αｐを算出する（ステップＳ１３）。この場合において、台車位置ｐにおける予め測定した真の板厚ｔについては、制御データベース１８に予め格納しておくようにすればよい。
【００３２】
続いて制御演算装置１７は、得られた補正係数αｐを台車位置ｐに対応づけて補正テーブルＴＢに追加（格納）する（ステップＳ１４）。
次に制御演算装置１７は、全ての台車位置ｐ（図６の例の場合、台車位置ｐ１〜ｐｎ）で測定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００３３】
ステップＳ１５の判定において、未だ全ての台車位置で測定が完了していない場合には（ステップＳ１５；Ｎｏ）、再び処理をステップＳ１２に移行して上述したのと同様に測定を継続する。
【００３４】
ステップＳ１５の判定において、全ての台車位置ｐにおいて測定が完了した場合には（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、補正テーブルＴＢの作成処理を終了する。
【００３５】
次に実施形態の厚さ測定時の処理について説明する。
図８は、実施形態の制御演算装置の厚さ測定時の処理フローチャートである。
なお、図８は、測定箇所１箇所についての処理内容であり、走査期間中は、当該処理が繰り返し行われることとなる。
【００３６】
まず、制御演算装置１７は、放射線検出器１５から出力された放射線量検出信号に基づいて測定対象の鋼板１２がＸ線ビーム１３が照射される測定位置にあるか否かを判定し、測定対象の鋼板１２がＸ線ビーム１３が照射される測定位置にある場合には、台車１９の駆動を開始し、Ｘ線ビーム１３を鋼板１２に照射して、透過Ｘ線線量を検出する（ステップＳ２１）。
【００３７】
続いて、制御演算装置１７は、基準線量とステップＳ２１で検出した透過Ｘ線量との差に相当するＸ線量の減衰量に基づいて鋼板１２の厚さの測定値である板厚測定値Ｔを演算する（ステップＳ２２）。
【００３８】
そして、制御演算装置１７は、現在の台車位置ｐを図示しないエンコーダの出力等に基づいて取得する（ステップＳ２３）。
【００３９】
続いて制御演算装置１７は、制御データベース１８の補正テーブルＴＢから台車位置ｐに相当する補正計数αｐ（補正データ（ｐ，αｐ））を取得する（ステップＳ２４）。
【００４０】
この場合において、補正テーブルＴＢには、実際の台車位置ｐに相当する台車位置が存在せず、対応する補正計数αｐも存在しない場合には、制御演算装置１７は、例えば、以下の様にして補正係数αｐを算出する。
【００４１】
例えば、台車位置ｐが次式、
ｐｙ＜ｐ＜ｐ（ｙ＋１）        ［ｙは、１〜ｎの自然数］
を満たす場合には、台車位置ｐｙに対応する補正係数αｐｙ及び台車位置ｐ（ｙ＋１）に対応する補正係数αｐ（ｙ＋１）を補正テーブルＴＢから抽出し、例えば、内挿法（直線補間）により補正係数αｐを算出すればよい。
【００４２】
続いて、制御演算装置１７は、ステップＳ２４により取得した補正係数αｐに基づいて、次式により補正後の板厚補正値Ｔｘを算出する（ステップＳ２５）。
Ｔｘ＝Ｔ×（１−αｐ）
【００４３】
以上の説明のように、本実施形態によれば、鋼板１２の厚さ測定を行う場合に、レールの設置状態等に起因して、鋼板１２が傾いて、実効的にＸ線ビーム１３が鋼板１２に対して斜めに入射してしまう場合でも、Ｘ線ビーム１３が鋼板１２に対して垂直に照射された場合の板厚を得ることができ、測定精度を向上させることができる。
【００４４】
以上の説明においては、補正係数の補間処理において、二つの補正係数を用いて補間を行っていたが、３つ以上の補正係数を用いて補間を行うようにしてもよい。
【００４５】
以上の説明においては、補正テーブルに格納した補正係数αｐにより補正を行っていたが、台車１９の傾斜角度を測定する角度計（チルトセンサ等）を設け、台車１９の傾斜角度に応じて、鋼板１２の板厚を補正するように構成することも可能である。
【００４６】
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。
【００４７】
本実施形態の厚さ測定装置の制御算出装置１７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。
【００４８】
本実施形態の厚さ測定装置（制御算出装置１７）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。
【００４９】
また、本実施形態の厚さ測定装置（制御算出装置１７）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（制御算出装置１７）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。
【００５０】
また、本実施形態の厚さ測定装置（制御算出装置１７）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。
【００５１】
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】
【００５２】
１０  測定装置
１１  筐体
１２  鋼板
１３  Ｘ線ビーム
１４  Ｘ線発生器
１５  放射線検出器
１６  Ｘ線制御電源
１７  制御演算装置
１８  制御データベース
１８Ｄ１〜１８Ｄｎ  基準線量変動量−管電圧制御量テーブル
２１  フレーム
２１Ａ  較正板支持フレーム
２１Ｂ  ボス部
２２  較正板
２２Ａ  孔
２３  調整機構
ＴＢ  補正テーブル
【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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【図７】
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【図８】
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