DEVICE FOR MEASURING THE THICKNESS PROFILE OF ROLLED SHEET METAL STRIP

Abstract: 1. A device for measuring the thickness profile of rolled metal sheets and strips (24), comprising an X-ray tube (11), a movable slit diaphragm (12) lying closely in front thereof and radiation detectors (14 to 23) fixedly installed at a distance in front thereof, along a line and directed towards the radiation, the sheet or strip (24) to be measured being moved through the radiation between the X-ray tube (11) or slit diaphragm (12) and the radiation detectors (14 to 23) in such a way that its width extends along the line of the fixedly installed radiation detectors (14 to 23) and a processing device (45) being connected to the radiation detectors and a displacement pick-up (44) of the slit position to determine the radiation absorption and for allocation of the thicknesses of the sheet/strip to the measuring points or measuring areas (31 to 39) distributed over the width of the sheet/strip (24), which device (45) is connected with a display device (46), characterized in that the slit diaphragm (12) is constructed circularly around the part of the X-ray tube (11) emitting the X-ray rays, is mounted rotatably and is driven by a drive, in that the distance between the slit diaphragm (12) and the radiation detectors (14 to 23) amounts to more than 1 500 mm, in that the X-ray tube (11) with the slit diaphragm (12) and the radiation detectors (14 to 23) are installed in separate frames and in that means for correction are inserted for the displacement pick-up (44), by means of which small alterations in the position of the attachment points of the slit diaphragm (12) and the radiation detectors (14, 23) are taken into account.

Description: Vorrichtung zur Messung des Dickenprofils von gewalzten Biechbändern Die Erfindung betreifft eine Vorrichtung zur Messung des Dickenprofils von gewalzten metallischen Blechen und Blechbändern mit einer Röntgenröhre, mit einer dicht vor dieser liegenden beweglichen Schlitzblende, mit in einem Abstand davor, entlang einer Linie fest installierte auf die Strahlung ausgerichtete Strahlungsempfänger, wobei das zu messende Blech oder Blechband durch die Strahlung zwischen der Röntgenröhre bzw. Schlitzblende und den Strahlungsempfängern so hindurchbewegt wird, dass seine Breite sich entlang der Linie der fest installierten Strahlungsempfänger erstreckt und an die Strahlungsempfänger und einem Weggeber der Schlitzposition ein Verarbeitungsgerät zur Bestimmung der Strahlungsabsorption und der Zuordnung zu den Dicken des Blechbandes und den über der Breite des Blechbandes verteilten Messbereichen angeschlossen ist, das mit einem Anzeigegerät verbunden ist. Eine Vorrichtung zur Dickenprofilmessung ist aus der DE-OS 31 40 714 bekannt. Diese hat den Nachteil, dass nur relativ ungenaue Messungen durchgeführt werden können. Es ist wegen der Grösse der Empfänger nicht möglich, das zu messende Blechband in schmale Bereiche zu unterteilen, zwischen denen keine nicht gemessenen Bereiche liegen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Anzahl der verwendeten Strahlungsempfänger sehr gross ist, wodurch das Gerät kompliziert und teuer wird. Aus der US-PS 38 66 047 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, die diese Nachteile behebt, weil sie mit breiten Strahlungsempfängern und einer beweglichen Schlitzblende arbeitet. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass pro Sekunde nur wenige Messwerte ermittelt werden können, weil die Schlitzblende nur sehr langsam oszillierend bewegt werden kann, da diese eine grosse Masse zwecks Abschirmwirkung haben muss, wenn man sie zum Messen von Blechbändern benutzen würde, weil dazu eine hohe Strahlungsenergie erforderlich ist. Diese grosse Masse verursacht auch schwingende Bewegungen auf das gesamte Gestell, wodurch besonders bei grösseren Entfernungen zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger schmale Messbereiche nicht möglich sind. Die geringe Anzahl von Messungen pro Sekunde macht diese Vorrichtung zur Uberwachung eines schnell laufenden Walzwerkes ungeeignet. Für den Einsatz in einem Walzwerk insbesondere in einem Breitbandwalzwerk, ist es ausserdem erforderlich, dass zwischen der Röntgenröhre und dem Strahlungsempfänger ein sehr grosser Raum frei bleibt, durch den das zu messende Blechband hindurchgeführt wird Auf einem Roligang schlagen besonders die Anfänge der Bleche oft hoch und sie würden die Messvorrichtung zerstören, wenn nicht ein freier Raum von über 2000 mm über dem Rollgang vorhanden ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zum Einsatz an Walzwerken oder Rollgängen zu schaffen, die pro Sekunde eine sehr grosse Anzahl von Messwerten ergibt, wobei zum Zwecke einer grossen örtlichen Auflösung das Blechband in sehr schmale über die Breite verteilte zu messende Streifen unterteilt wird, zwischen denen praktisch keine nennenswerten Lücken vorhanden sind, und bei der der Abstand zwischen der Schlitzblende und den Strahlungsempfängern aus Sicherheitsgründen extrem gross ist und eine extrem grosse Messgenauigkeit erreicht wird. Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel wird mit Hilfe der Figuren I bis 3 beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Vorrichtung mit der Röntgenröhre und der Schlitzblende und den Strahlungsempfängern und Fig. 2 einen Überblick über die den Strahlungsempfängern nachge schalteten Geräte und Fig. 3 eine aus zwei Ringen aufgebaute Schlitzblende. Die Röntgenröhre 11 ist von der Schlitzblende 12 ringförmig umgeben. Die Schlitzblende ist durch die drei Rollen 28, 29, 30 gelagert. Eine dieser Rollen wird durch einen in der Drehzahl sehr genau geregelten Motor angetrieben. Die Drehzahl kann gleichförmig sein. Es kann aber auch die Drehgeschwindigkeit veränderlich sein und z. B. mit der veränderlichen Bandgeschwindigkeit gekoppelt sein. In der Schlitzblende 12 braucht nur ein Schlitz 13 vorhanden zu sein, wenn diese eine relativ grosse Drehzahl hat. Wenn mehr als ein Schlitz in der Schlitzblende 12 vorhanden ist, kann die Drehzahl entsprechend kleiner gewählt werden. Es ist günstig, wenn soviel Schlitze 13 vorhanden sind, dass ein Strahlungsempfänger von einem neuen Strahl an der einen Kante getroffen wird, kurz nachdem an der gegenüberliegenden Kante der vorhergehende Strahl diesen verlassen hat. In der Fig. 1 liegen unterhalb des zu messenden Blechbandes die zehn Strahlungsempfänger 14 bis 23. Für diese ist ein Strahlenkegel notwendig, der z. B. einen Winkel von ca. 360 einschliesst. Auf dem entsprechenden Segment der Schlitzblende 12, das ebenfalls einen Winkel von ca. 360 einschliesst, dürften höchstens zehn Schlitze untergebracht werden. Am Anfang der Linie der Strahlungsempfänger ist der Hilfsdetektor 25 angebracht. Der Pfeil 26 an der Schlitzblende 12 gibt die Drehrichtung der Schlitzblende an. Es wird zunächst vom Strahl des Schlitzes 13 der Hilfsdetektor 25 getroffen. Dieser bewirkt ein Signal, durch das ein Zerhacker 42 gestartet wird. Dieser Zerhacker 42 unterteilt alle von den Strahlungsempfängern 14 bis 23 ausgehenden Messsignale in zeitliche Intervalle, die so lange dauern, wie ein Strahl braucht, um die Breite eines Messbereiches auf dem Blechband 24 zu überstreichen. Die Breite des Strahlungsempfängers entspricht mehreren Messbereichen. Der in der Fig. 2 dargestellte Strahlungsempfänger 14 enthält fünf Messbereiche, die gestrichelt angedeutet sind und mit 31 bis 35 bezeichnet sind. Vom daneben liegenden Strahlungsempfänger 15 sind die Messbereiche 36 bis 39 eingezeichnet. In der Fig. 2 befindet sich der von der Schlitzblende 12 hindurchgelassene Strahl 40 gerade im Messbereich 32, während der nächst folgende Schlitz der Schlitzblende 12 einen Strahl 41 auf den Messbereich 37 des folgenden Strahlungsempfängers 15 durchlässt. In der Fig. 1 sind nur wenige Schlitze eingezeichnet. Es müssen sehr viel mehr Schlitze vorhanden sein, wenn eine so dichte Folge von Strahlen, wie sie in Fig. 2 durch die Strahlen 40 und 41 angedeutet ist, erreicht werden soll. Wenn die Schlitzblende 12 entsprechend dem Pfeil 26 gedreht wird, so durchläuft der Strahl 40 die Messbereiche vom Strahlungsempfänger 14 in Richtung zum Strahlungsempfänger 15. Durch den Strahl 40 wird zuerst der Hilfsdetektor 25 getroffen wodurch dieser einen Stromimpuls zum Zerhacker abgibt. Durch diesen Impuls wird der Zerhacker 42 gestartet. Wenn der Strahl 40 den Messbereich 31 überstreicht, wird der Strahl entsprechend der zu durchdringenden Dicke des Blechbandes 24 geschwächt. Im Strahlungsempfänger 14 wird ein von der Intensität des Strahles 40 abhängiger Strom erzeugt. Dieser Strom fliesst über den Verstärker 43 und über den Zerhacker 42 zum Weggeber 44 in das Verarbeitungsgerät 45, wo er in eine der Dicke des Blechbandes 24 entsprechende Messgrösse verarbeitet wird. Diese Messgrösse wird an das Anzeigegerät 46 weitergegeben. Zusätzlich zum Anzeigegerät können auch weitere Geräte z. B. zur Korrektur des Walzprozesses angeschlossen sein. Der Zerhacker 42 unterbricht den von allen Strahlungsempfängern ankommenden Strom kurzzeitig. Die Frequenz der Unterbrechungen ist genau auf die Anzahl der Schlitze 13 und die Drehzahl der Schlitzblende 12 zeitlich abgestimmt. Im Weggeber 44 wird die Anzahl der Stromunterbrechungen des Zerhackers, vom durch den Hilfsdetektor 25 erfolgten Start an, mitgezählt. Die zeitliche Dauer zwischen zwei Unterbrechungen des Zerhackers 42 entspricht der Dauer, die der Strahl 40 zum Überstreichen z. B. des Messbereiches 31 braucht. Der Verstärker 43 überlagert dem Ausgangsstrom ein Erkennungssignal, das sich von den Erkennungssignalen der anderen Verstärker, die den anderen Strah lungsempfängern nachaeschaltet sind, unterscheidet. Aus dem Erkennungssignal erkennt der Weggeber 44, welchem Strahlungsempfänger die Messgrösse zuzuordnen ist und aus der mitgezähiten Anzahl der Unterbrechungen des Zerhackers 42 erkennt der Weggeber, in welchem Messbereich des betreffenden Strahlungsempfängers sich gerade der Strahl befindet. Der Weggeber 44 gibt die Messgrösse zusammen mit einem jeden Mess- bereich zugeordnetem Signal an das Verarbeitungsgerät 45. Dieses ist im wesentlichen ein programmierter Computer, der in an sich bekannter Weise aus der gemessenen Intensität des empfangenden Strahles die Dicke des Blechbandes 24 errechnet, wobei auch störende Einflüsse mit korrigiert werden. Es wird zum Beispiel berücksichtigt und korrigiert, dass die Intensitätsverteilung der Röntgenröhre 11 über der Breite des Strahlungsfensters nicht gleichmässig ist. Es werden ausserdem die verschiedenen Längen des Weges des Strahles und die verschiedenen Einfallswinkel im Strahlungsempfänger zwischen z. B. in der Mitte des Blechbandes 24 liegenden und am Rande liegenden Strahlungsempfängern, oder die verschiedene Empfinglichkeit über der Breite des Strahlungsempfängers korrigiert. Die Werte der einzelnen Messbereiche können einem Anzeigegerät 46 zugeführt werden, dessen Anzeigebildschirm ebenfalls in die gleiche Anzahl von Messbereichen unterteilt ist. Jedem der Messbereiche 31 bis 39 entspricht analog und lagemässig ein schmaler Streifen auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 46. Diese Streifen sind gestrichelt angedeutet. Die Werte der Dicke des Blechbandes 24 können digital angezeigt werden, sie können aber auch als Punkte auf dem Bildschirm dargestellt werden, wobei die Höhenlage der Punkte der Grösse der Dicke entspricht. Die Punkte können auch zu einer Kurve verbunden sein. Es ist auch jedes beliebige andere Anzeigegerät anschliessbar. Der Zerhacker 42 wird durch den Zähler im Weggeber 44 ausgeschaltet, wenn dieser in der Fig. 2 die Zahl 5 erreicht hat. Es tritt dann eine kurze Pause ein, bis ein neuer Strahl den Hilfsdetektor 25 trifft. Die Synchronisation zwischen der Schlitzblende 12 und dem Zerhacker 42 ist auch dadurch möglich, dass an der Schlitzblende 12 ein genau gehender Drehzahlmesser angebracht ist, der mit einem Frequenzgenerator im Zerhacker gekoppelt ist. Der Zerhacker kann als Trigger-lmpulsgeber aufgebaut sein. Als Strahlungsempfänger eignen sich z. B. Plastik-Szintillatoren, denen in bekannter Weise Photomultiplier und Verstärker oder Zähleinrichtungen nachgeschaltet sind. Die Schlitzblende 12 kann, wie in Fig. 3 angedeutet, auch aus zwei konzentrischen Ringen bestehen, die z. B. durch Speichen 47 und 48 verbunden sind. Es können auch noch mehr als zwei Ringe genommen werden. Wegen des grossen Auflösungsvermögens der Messung sind aus den Messwerten auch leicht die Lage der Blechkanten und damit die Breite des Blechbandes ermittelbar. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das beschriebene Ausführungs- beispiel.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Messung des Dickenprofils von gewalzten metallischen Blechen und Blechbändern (24) mit einer Röntgen röhre (11), mit einer dicht vor dieser liegenden beweglichen Schlitzblende (12) und mit in einem Abstand davor, entlang einer Linie fest installierte auf die Strahlung ausgerichtete Strahlungsempfänger (14 bis 23), wobei das zu messende Blech oder Blechband (24) durch die Strahlung zwischen der Röntgen röhre (11) bzw. Schlitzblende (12) und den Strahlungsempfängern (14 bis 23) so hindurchbewegt wird, dass seine Breite sich entlang der Linie der fest installierten Strahlungsempfänger (14 bis 23) erstreckt und an die Strahlungsempfänger und einem Weggeber (44) der Schlitzposition ein Verarbeitungsgerät (45) zur Bestimmung der Strahlungsabsorption und der Zuordnung zu den Dicken des Blech/Bandes und den über der Breite des Blech/Bandes (24) verteilten Messpunkten oder Messbereichen (31 bis 39) angeschlossen ist, das mit einem Anzeigegerät (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzblende (12) kreisförmig um den die Röntgenstrahlen aussendenden Teil der Röntgenröhre (11) herumgebaut ist, drehbar gelagert ist und von einem Antrieb angetrieben ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzblende (12) mehr als einen Schlitz enthält. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Abstand zwischen der Schlitzblende (12) und den Strahlungsempfängern (14 bis 23) mehr als 1500 mm beträgt und die Röntgenröhre (11) mit der Schlitzblende (12) und die Strahlungsempfänger (14 bis 23) in getrennten Gestellen installiert sind und für den Weggeber (44) Mittel zur Korrektur eingebaut sind, durch die kleine Veränderungen in der Lage der Befestigungspunkte von Schlitzblende (12) und Strahlungs empfänger (14 bis 23) berücksichtigt sind. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Weggeber (44) im Gestell mit den Strahlungsempfängern (14 bis 23) eingebaut ist und am Rande des Messbereiches ein Strahlungsempfänger (25) eingebaut ist, der beim Auftreffen eines Strahles eine Zerhackvorrichtung (42) startet oder auch stoppt, wobei die Zerhackvorrichtung (42) zwischen jedem Strah lungsempfänger (14 bis 23) und dem Verarbeitungsgerät (45) zwischengeschaltet ist und die Frequenz des Zerhackens auf die Drehzahl der Schlitzblende (12) zeitlich abgestimmt ist. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichet, dass im Verarbeitungsgerät (45) eine Fehlerkorrekturvorrichtung für den Messwert der Absorption enthalten ist, in der die nicht gleichmässige Intensitätsverteilung der Röntgenröhre (11) über der Breitedes Strahlungsfensters, oder die verschiedene Länge des Strahlungsweges zum Strahlungsempfänger, oder ver schiedene Winkel der in den Strahlungsempfänger einfallenden Strahlung oder die Lage des Strahles auf der Breite des Strah lungsempfängers berücksichtigt wird. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzblende (12) aus mehreren Ringen besteht, die mit Abstand zentrisch umeinander angeordnet sind und durch Speichen (47) oder Rippen oder ein Blech miteinander ver bunden sind.

Inventors: BOTTCHER, WOLFGANG, DR., KOPINECK, HERMANN-JOSEF, PROF. DR. RER. NAT., Böttcher, Wolfgang, Dr.
Applicants: HOESCH AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: G01B15
IPC codes: G01B15, G01N23