СИНХРОНИЗАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ПРОФИЛЕМЕРА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПРОКАТА
SYNCHRONIZER FOR ROLLED METAL X-RAY GEOMETRY TOOL

Изобретение относится к измерительным устройствам для определения рельефа поверхности, а именно, к синхронизаторам для рентгеновских профилемеров и может быть использовано для контроля поверхности плоского металлического проката.
Из уровня техники известен синхронизатор для рентгеновского профилемера металлического проката с двумя источниками излучения, содержащий несущую конструкцию и закрепленный на ней узел синхронизации с приводом, расположенный между указанными источниками излучения и металлическим прокатом и представляющий собой два раздельных дисковых затвора, соединенных между собой ременной передачей (см. патент US 5351203, кл. G01В 15/02, опубл. 27.09.1994). Недостатками известного устройства являются сложность выставления точной разницы фаз между периодами открытия пучков рентгеновского излучения от разных источников излучения, а также неизбежное наличие люфта в передаче между затворами. Эти факторы вносят погрешность в разность фаз между экспозициями рентгеновского излучения от различных источников излучения, что негативно влияет на точность измерений. Кроме того, использование ременной передачи требует ее периодического обслуживания, так как при ее износе возрастает погрешность, вносимая в разность фаз между экспозициями рентгеновского излучения.
Таким образом, технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание синхронизатора, исключающего возможность возникновения люфта между затворами с относительно небольшим количеством обслуживаемых узлов. Технический результат заключается в повышении точности синхронизации перекрытия пучков излучения от двух источников излучения. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в синхронизаторе для рентгеновского профилемера металлического проката с двумя источниками излучения, содержащем несущую конструкцию и закрепленный на ней узел синхронизации с приводом, расположенный между указанными источниками излучения и металлическим прокатом, узел синхронизации представляет собой выполненный с возможностью вращения посредством привода вал, ось которого расположена перпендикулярно осям излучения указанных источников излучения, причем в вале, напротив источников излучения, выполнены вставки из тяжелых металлов и продольные щелевые отверстия, проходящие вал с указанными вставками насквозь и ориентированные между собой таким образом, что при вращении вала обеспечивается попеременное перекрытие пучков излучения от указанных двух источников излучения. Несущая конструкция может содержать плоское основание, на котором посредством, по меньшей мере, одного подшипника установлен указанный вал, причем в плоском основании напротив указанных продольных щелевых отверстий вала выполнены продольные щели, линейные размеры которых больше, чем соответствующие размеры указанных продольных щелевых отверстий. Синхронизатор предпочтительно содержит два оптических или индуктивных датчика положения вала, расположенные на плоском основании напротив продольных щелевых отверстий. Привод предпочтительно представляет собой электродвигатель, соединенный с валом посредством муфты с упругим элементом, жесткой муфты или напрямую.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого синхронизатора;
на фиг. 2 - то же, вид сверху;
на фиг. 3 - разрез А-А по фиг. 2;
на фиг. 4 - схема использования предлагаемого устройства.
Предлагаемый синхронизатор предназначен для использования в составе рентгеновского профилемера, содержащего два источниками излучения 1 и 2, и представляет собой несущую конструкцию, например, в виде рамы или корпуса и закрепленный на ней узел синхронизации, который располагают между источниками 1-2 и металлическим прокатом 3.
Узел синхронизации представляет собой жесткий вал 4, например, в виде стальной трубы или цилиндра, выполненный с возможностью вращения посредством привода в виде электродвигателя 5, соединенного с ним с помощью муфты 6 с упругим элементом (для уменьшения влияния их несоосности, а также гашения ударных нагрузок), жесткой муфты или напрямую. В альтернативном варианте между электродвигателем 5 и жестким валом 4 может быть установлен редуктор. Ось вала 4 расположена перпендикулярно осям 7 источников излучения 1-2, а в вале 4, напротив них, выполнены вставки 8 из тяжелых металлов и продольные щелевые отверстия 9, проходящие вал 4 со вставками 8 насквозь. Вставки 8 закреплены на валу 4 посредством неразъемного соединения (сварка, пайка), либо горячей посадкой с натягом, либо резьбовым соединением, либо шпонкой.
Щелевые отверстия 9 направлены параллельно пучку 10 рентгеновского излучения и имеют размеры, необходимые для обеспечения требуемой при эксплуатации коллимации пучка 10. Вставки 8 имеют такие габариты и плотность, чтобы при направлении прорези перпендикулярно пучку 10 обеспечивалось достаточное поглощение, чтобы его интенсивностью можно было пренебречь по сравнению с интенсивностью рентгеновского излучения при направлении отверстия 9 параллельно пучку 10. Отверстия 9 ориентированы под таким углом друг к другу, что при вращении вала 4 обеспечивается попеременное перекрытие пучков 10 от источников излучения 1-2, обеспечивая последовательную экспозицию рентгеновского излучения для получения требуемой разницы фаз.
На представленном на фигурах варианте изображен простейший случай - есть два источника 1 и 2, для которых требуется обеспечить работу в противофазе (одинаковое время между открытием первого источника после второго и второго источника после первого). В такой ситуации угол между отверстиями 9 составляет 90°. Однако, в общем случае угол между отверстиями 9 зависит от особенностей используемого конкретным производителем вычислительного алгоритма. К примеру, если требуется обеспечить в два раза большее время между открытием первого источника после второго, чем второго источника после первого, то угол между прорезями будет 60°. Такая необходимость может быть обусловлена большим временем, требующимся ЭВМ системы профилемера на расчет профиля металлического проката после получения данных об измерениях при экспозиции и с первого и со второго источника.
Несущая конструкция может содержать плоское основание 11, на котором посредством подшипников 12 установлен вал 4. В этом случае напротив щелевых отверстий 9 в основании 11 выполнены продольные щели 13, линейные размеры которых больше чем соответствующие размеры отверстий 9 на столько, чтобы никакой элемент основания 1 не попадал ни в один рабочий пучок 10.
Синхронизатор предпочтительно содержит два оптических или индуктивных датчика 14 положения вала 4, расположенные на плоском основании 11 напротив отверстий 9, что позволяет определить, с какого именно источника излучения 1-2 в данный момент происходит экспозиция, а также измерить точную скорость вращения вала 4 и вычислить точное время экспозиции. Для считывания положения вала 4, его снабжают отметками, на сближение с которыми реагируют датчики 14. Эти отметки могут представлять собой прорезь, выступ, цветную маркировку, отражающую поверхность или другой элемент.
Прошедшее через образец проката излучение фиксируется детектором 15 рентгеновского излучения, входящим в состав профилемера и выполненным в виде линейного множества или двухмерной матрицы чувствительных к рентгеновскому излучению элементов.
Пучок излучения из каждого источника 1-2 направляется таким образом, что он имеет веерообразную форму (форму сектора цилиндра/диска), его ширина (угол при вершине) должна быть достаточной для перекрытия всей ширины любой рабочей для данного производственного процесса полосы проката 3 при любом положении по высоте, а толщина (высота цилиндра/диска) - достаточной для перекрытия всех рядов массива детекторов 14. Таким образом, угол при вершине этого сектора определяется шириной измеряемого листа металлического проката 3, а толщина - шириной используемого детектора 15 рентгеновского излучения (если пучок значительно выступает за границы линейного массива либо матрицы детектора 15, то это ухудшит радиационную безопасность установки и создает искажения в измерениях от лишних переотражений рентгеновского излучения).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Синхронизатор экспозиции рентгеновского излучения устанавливается в конструкции профилемера максимально близко к источникам излучения 1, 2. Это обусловлено тем, при удалении от них ширина пучков возрастает, что приводит к возрастанию длины щелевых отверстий 9 во вставках 8 и возрастанию габаритов прочих элементов синхронизатора. Пучки рентгеновского излучения от источников 1-2, попеременно перекрываемые синхронизатором, полностью пересекают поперечный габарит измеряемой полосы металлического проката 3. В связи с этим, выбирается расположение синхронизатора и источников рентгеновского излучения 1,2 по высоте, а также угол раствора пучков. В зависимости от подобранного угла раствора пучков подбирается длина отверстий 9 во вставках 8.
Пучок рентгеновского излучения, частично ослабленный при прохождении через полосу 3, попадает на детектор 15 рентгеновского профилемера. По полученной с детектора 15 информации об ослаблении рентгеновского излучения от каждого из источников 1-2 при прохождении полосы 3, а также по данным о геометрическом положении источников 1-2 относительно детекторов 15, вычисляют положение полосы 3 относительно компонентов профилемера и ее поперечный профиль.
Благодаря объединению затворов разных источников излучения в предложенную единую конструкцию в виде вала, полностью устраняется люфт между ними и снижается количество обслуживаемых узлов, что позволяет значительно повысить точность синхронизации перекрытия пучков излучения и в целом точность измерений, проводимых профилемером.