BE1014971A3

BE1014971A3 - Procede et dispositif pour la determination en ligne de rugosite de bandes d'acier en mouvement.

Info

Publication number: BE1014971A3
Application number: BE2002/0192A
Authority: BE
Inventors: Moreas Genevieve; Schyns Marc
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2004-07-06

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé pour l'évaluation en ligne de la rugosité arithétique (Ra) d'une surface (S) en défilement, de préférence une bande d'acier revêtu par un métal, dans lequel: on procéde à l'acquisition d'une image d'une partie de la surface (S) de dimensions données et on traite numériquement cette image pour faire apparaître des objets; on calcule le produit (P) du nombre d'objets restants par leur surface moyenne, le produit (P) étant essentiellement proportionnel à la rugosité arithmétique (Ra) de la surface (S).

Description


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   2. la   largeur- -d'ellipse   de -l'objet . le nombre de pixels selon le grand axe de son ellipse d'inertie ; 
3. la hauteur d'ellipse de   l'objet :   le nombre de pixels selon le petit axe de son ellipse d'inertie ; 
4. l'angle d'ellipse de   l'objet :   la direction son axe principal d'inertie ; les objets trouvés sont triés de manière à éliminer ceux qui ont une surface inférieure à une valeur minimale, c'est-à-dire comportant de 25 à 100 pixels (bruit) ; la valeur résultante de surface moyenne des objets sélectionnés multipliée par le nombre desdits objets conduisent à l'obtention d'un paramètre lié à la rugosité. En utilisant ces valeurs "produits objets x surface" plutôt que le nombre d'objets seul, on obtient une relation linéaire entre cette grandeur et la rugosité (Figure 5).

   Cette droite correspond à une courbe d'étalonnage qui doit être établie pour chaque ligne de laminage particulière. 

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  REVENDICATIONS 
1. Procédé pour l'évaluation en ligne de la rugosité arithmétique (Ra) d'une surface (S) en défilement, de préférence une bande d'acier revêtu par un métal, mettant un oeuvre essentiellement : - une source (4) de lumière laser illuminant ladite surface sous incidence oblique, comprise entre 5 et 40 , et de préférence à 20  ¯ 2 , - un dispositif de mesure optique, de préférence un microscope industriel (1), - un capteur de distance (5), - des moyens comprenant un moteur pour déplacer ledit dispositif de mesure selon son axe optique (Z) en vue d'assurer sa focalisation sur ladite surface (S) et des moyens (D) pour positionner l'axe optique (Z) perpendiculairement au plan contenant ladite surface (S) ;

   - un appareil de prise de vue avec sortie analogique ou digitale (3), de préférence une caméra matricielle CCD ou C-MOS avec une résolution spatiale d'au moins 1  m ; - des moyens matériels et logiciels, couplés audit appareil de prise de vue pour l'acquisition, le traitement, l'analyse et l'archivage d'images, ainsi que pour l'établissement d'un diagnostic quant aux caractéristiques de rugosité de ladite surface, caractérisé en ce que, - on procède à l'acquisition d'une image d'une partie de la surface (S) de dimensions données et on traite numériquement cette image pour faire apparaître des objets, c'est-à-dire des groupes de pixels interconnectés par un côté ou par la diagonale ; - on élimine les objets ayant une surface inférieure à une valeur minimale prédéterminée ;

   

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 - on calcule le produit (P) du nombre d'objets restants par la surface moyenne desdits objets restants, le produit (P) étant essentiellement proportionnel à la rugosité arithmétique (Ra) de la surface (S), le coefficient de proportionnalité (k) dépendant de l'installation industrielle particulière utilisée. 



   2. Procédé d'évaluation de rugosité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement numérique de l'image comprend en outre le détail des étapes suivantes : - on procède à une égalisation par histogramme pour rendre l'image indépendante du niveau d'illumination de la surface (S) ; - on binarise l'image avec une méthode de seuil, de préférence la méthode de "seuil à résidus minima" ; - on dilate l'image obtenue, ,c'est-à-dire qu'on maximise les valeurs de gris dans un voisinage déterminé, au moyen d'un "kernel" quasi-circulaire de demi-largeur de 
1 à 6 pixels et ensuite on érode l'image, c'est-à-dire qu'on minimise les valeurs de gris dans un voisinage déterminé, au moyen d'un "kernel" de demi-largeur de 2 à 
7 pixels, la demi-largeur du "kernel" d'érosion étant supérieure d'au moins un pixel à la demi-largeur du kernel de dilatation ;

   - les pixels voisins, c'est-à-dire se touchant par un côté ou par la diagonale, étant considérés comme interconnectés, les pixels noirs voisins sont regroupés sous forme desdits objets pour assurer la segmentation de l'image ; - on calcule la valeur de certaines caractéristiques des objets, de préférence des paramètres géométriques ; 

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 - on trie les objets trouvés de .manière à éliminer- ceux qui ont une surface inférieure à une valeur comprise entre 25 à 100 pixels. 



   3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les caractéristiques calculées des objets sont sélectionnées parmi le groupe comprenant la surface de l'objet, la largeur, la hauteur et l'angle d'ellipse d'inertie de l'objet. 



   4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une ligne industrielle déterminée, on établit une courbe d'étalonnage reliant des valeurs de rugosité arithmétique (Ra) à des valeurs du produit précité (P). 



   5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite courbe d'étalonnage est une droite de régression linéaire par moindres carrés. 



   6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface (S) appartient à une bande d'acier galvanisée ou galvannealed en défilement sur une ligne de laminage à chaud à une vitesse comprise entre 1 et 10 m/s. 



   7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas de la mise en oeuvre d'une bande d'acier en défilement, on positionne la bande (S) en l'appliquant sur la surface d'un cylindre (6) par traction. 



   8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on positionne le microscope (1) de manière telle que l'axe optique (Z) du système croise orthogonalement l'axe (7) du cylindre (6) et est compris dans un segment d'arc situé entre la première et la dernière ligne de contact entre la bande supportant la surface (S) et le cylindre (6). 

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   9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, préalablement à l'opération de prise d'image, on procède à une focalisation du microscope (1) telle   que :   - on positionne le microscope (1) dans un intervalle de distances donné selon l'axe optique (Z) de sorte que sa distance de focalisation sur la surface (S) soit comprise dans ledit intervalle ; - on ajuste de manière itérative la position du microscope (1), mesurée par rapport à la surface (S) à l'aide du capteur de distance (5) de manière à passer périodiquement par rapport à la distance de focalisation. 



   10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'évaluation en ligne de la rugosité (Ra) d'une surface (S) défilante, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ensemble (A) composé de : - une source (4) de lumière laser, de préférence un laser pulsé dans le visible d'énergie réglable   jusqu' à   10 mJ, illuminant ladite surface sous incidence oblique, comprise entre 5 et 40 , et de préférence à 20  ¯ 2 , le temps d'illumination étant de préférence réglable de 0 à 
10 ns, ladite source (4) étant couplée à une fibre optique avec au moins un diffuseur, permettant l'éclairage de l'entrée du microscope (1) ;

   - un microscope industriel (1), équipé d'un objectif de grossissement compris entre 5x et 30x, à distance de focalisation supérieure à 10 mm et à profondeur de champ minimale supérieure à la moitié de la rugosité estimée pic à pic, de préférence à 15  m et comprenant une lentille d'adaptation caméra de grossissement compris entre 2,5x et 5x ;

Claims

- un capteur de distance (5) de type triangulation laser, placé à une distance d'au moins 10 mm de la surface observée (S), ledit capteur étant monté obliquement de sorte que la zone visée par ledit capteur corresponde à la zone observée par le microscope (1) ; - des moyens comprenant un moteur pour déplacer ledit dispositif de mesure selon son axe optique (Z) en vue d'assurer sa focalisation sur ladite surface (S) ; - une caméra matricielle à fonctionnement asynchrone, de préférence CCD ou C-MOS, fournissant un champ de vision d'au moins 500 m de large et une résolution spatiale d'au moins 0,001 fois le champ de vision ;

- des moyens matériels et logiciels, couplés à ladite caméra matricielle pour l'acquisition, le traitement, l'analyse et l'archivage d'images, ainsi que pour l'établissement d'un diagnostic quant aux caractéristiques de rugosité de ladite surface.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième ensemble (D) constitué de deux éléments (B,C), tels que des tables de rotation motorisées, permettant de positionner l'axe optique (Z) de manière perpendiculaire au plan contenant la surface observée (S) .

12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'ensemble D est pourvu d'un système antivibratoire permettant d'isoler ledit ensemble de la charpente métallique telle qu'existante en ligne industrielle et soumise à des vibrations éventuelles.

13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que lesdits moyens matériels et logiciels comprennent un ordinateur commandant les ensembles précités (A,D). <Desc/Clms Page number 7> EMI7.1 <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 <Desc/Clms Page number 9> EMI9.1 <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1