Procédé et dispositif pour déterminer la forme et les dimensions de la section transversale d'un objet.
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour déterminer les dimensions et la forme de la section transversale d'un objet, par exemple une bande laminée ou une poutrelle en cours de laminage.
La détermination de la section transversale d'un produit en cours de laminage est très importante, car elle per-
<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1> Généralement, une telle détermir.ation n'est effectuée que quand le produit est arrêté et suffisamment refroidi. On en déduit des indications sur les produits défectueux qui doivent être soit définitivement écartés soit recyclés, et en plus, des indications sur les réglages à faire concernant le
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tuent des frais grevant lourdement l'opération de laminage et justifient l'intérêt d'une mesure continue en cours de laminage.
D'autre part, les lamineurs poursuivent leurs recherches en vue de contrôler les laminoirs à tôles et notamment les trains à larges bandes, de façon à produire des tôles présentant de meilleures propriétés de planéité. C'est également dans un tel esprit que le promoteur de la présente invention a mis au point le procédé décrit ci-dessous, qui permet
de contrôler l'efficacité du laminage et ultérieurement, de mettre à la disposition des lamineurs, une mesure pouvant être utilisée comme une consigne de régulation automatique.
Le procédé, objet de la présente invention, pour déterminer la forme et les dimensions de la section transversal..:. d'un objet est essentiellement caractérisé en ce que l'on envoie un rayonnement de forme adéquate sur le dit objet, en ce que l'on détecte au moyen d'un récepteur de forme appropriée
la partie du rayonnement retransmise par le dit objet en direction du dit récepteur, en ce que l'on scrute la dite section transversale au moyen d'un élément de déflection provoquant la mobilité des champs d'émission et/ou de réception, en ce que l'on synchronise l'orientation des champs émetteurs et récepteurs pour maintenir en permanence le rayonnement retransmis dans le champ d'observation du récepteur, en ce que l'on détermine les coordonnées des points de la dite section transversale et en ce que l'on traite ces coordonnées poùr en déduire la forme et les dimensions de cette section transversale Suivant une première modalité opératoire de l' invention, le rayonnement envoyé sur l'objet dont on veut déter-
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tif, par exemple un faisceau laser, qui scrute la dite section transversale point par point en se déplaçant par exemple parallèlement à lui-même sous l'action d'un élément de déflection situé dans le circuit d'émission.
Suivant l'invention, les deux coordonnées de chaque point de la section transversale scrutée par un faisceau directif peuvent être déterminées au moyen des indications fournies par un récepteur à deux dimensions.
Suivant une variante de 11 invention. on peut déterminer une des deux coordonnées de chaque point de la section transversale de l'objet au moyen de-, indications fournies par un récepteur dit "à une dimension", c'est-à-dire dont une dimension,par exemple la longueur, est grande par rapport à une autre dimension, par exemple la largeur; l'autre coordonnée
<EMI ID=5.1>
dans le circuit d'émission.
Egalement suivant l'invention, les indications fournies par le récepteur peuvent avoir la forme d'un signal discontinu ou de préférence continu.
Encore suivant l'invention, on dirige vers le récepteur le rayonnement retransmis par l'objet, quelle que
soit la position du rayon émis, en plaçant devant le dit récepteur un objectif à lentille cylindrique fixe de forme appropriée.
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invention, le rayonnement envoyé sur l'objet dont or veut déterminer la section transversale a la forme d'un plan non modulé en amplitude dont l'intersection avec l'objet constitue la dite section transversale, ce plan éclairant en permanence toute cette section de l'objet. Dans ce cas, il s'est avéré avantageux, suivant l'invention, d'observer la section transversale
de l'objet au moyen d'un élément de déflection mobile qui fait
, défiler le champ d'observation du récepteur successivement devant tous les points de cette section transversale. On détermine également une des deux coordonnées de chaque point de la section transversale de l'objet au moyen des indications fournies par le récepteur, ces indications ayant la forme d'un signal discontinu, l'autre coordonnée étant déterminée par la position de l'axe optique mobile situé dans le circuit de réception.
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invention, le rayonnement envoyé sur l'objet dont on veut déterminer la section transversale a la forme d'un plan modulé
en amplitude dont l'intersection avec l'objet constitue la dite section transversale, ce plan éclairant à certains moments toute cette section de l'objet. Comme dans le cas précédent, on observe la section transversale de l'objet au moyen d'un élément de déflection mobile qui fait défiler le champ d'observation
du récepteur successivement devant tous les points de cette section transversale. On détermine une des deux coordonnées de chaque point de la section transversale de l'objet au moyen des indications fournies par le récepteur, ces indications ayant la forme d'un signal continu, l'autre coordonnée étant déterminée par la position de l'axe optique mobile situé dans le circuit de réception.
Dans le cas où les circuits d'émission et de réception comprennent chacun un axe optique mobile, on maintient le rayonnement retransmis par l'objet dans le champ d'observation du récepteur, grâce à la synchronisation des mouvements des dits axes mobiles.
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dessus consiste en une rotation de miroirs autour de points fixes, une telle synchronisation est réalisée suivant l'invention, en faisant tourner ces éléments à la même vitesse et en sens inverses. d La présente invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit cidessus.
Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte ; a) une source d'émission d'un rayonnement optique, b) des éléments optiques destinés à assurer l'acheminement du dit rayonnement optique sur l'objet dont on veut déterminer la section transversale, c) un récepteur destiné à détecter le rayonnement retransmis <EMI ID=9.1>
nées des points de la section transversale du dit objet, d) des éléments optiques destinés à assurer l'acheminement de la partie du rayonnement retransmise par l'objet jusqu'au récepteur, e) au moins un élément optique déflecteur situé dans le circuit <EMI ID=10.1>
trajectoires du rayonnement émis et du rayonnement retransmis, f) des moyens pour fournir la deuxième coordonnée des points de la section transversale à déterminer, lorsque celle-ci n'est pas déterminée par le récepteur,
g) des moyens pour visualiser où pour explciter les coordonnées
des points de la section transversale à déterminer, par exemple une table traçante, un tube cathodique ou encore un calculateur programmé de manière à extraire des valeurs caractéristiques de la forme ainsi que les dimensions de la section transversale.
Suivant l'invention, l'élément optique déflecteur faisant partie du circuit d'émission et/ou de réception est avantageusement un miroir polygonal tournant ou un miroir plan oscil-
<EMI ID=11.1>
Suivant une variante de l'invention, l'Élément optique déflecteur faisant partie du circuit d'émission et/ou de réception est un composant opto-acoustique piloté par un signal à basse fréquence.
Egalement suivant l'invention, les moyens pour fournir la deuxième coordonnée des points de la section transversale à déterminer sont constitués par un capteur de mesure de la position de l'axe optique mobile faisant partie du circuit d'émission et/ou de réception.
Si le récepteur est destiné à fournir une des deux coordonnées des points de la section transversale à déterminer, ce récepteur peut être constitué d'une série de photodiodes dont l'indication a la forme d'un signal discontinu ou bien d'une photodiode PIN à barrière Schottky (photopotentiomètre à une dimension) dont l'indication a La forme d'un signal continu.
Dans le cas où plusieurs photodiodes du récepteur sont excitées, la photodiode médiane fournit le signal à considérer.
Par contre, si le récepteur destiné à détecter la partie du rayonnement retransmis par l'objet est destiné à fournir les deux coordonnées des points de la section transversale du dit objet, ce récepteur comprend une surface sensible
à deux dimensions et est constitué par exemple d'un photopotentiomêtre à deux dimensions.
<EMI ID=12.1>
acheminement du rayonnement retransmis par l'objet jusqu'au
<EMI ID=13.1>
drique situé devant le dit récepteur.
Les figures 1 à 3 sont données en annexe à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l'objet de la présente invention.
<EMI ID=14.1> d'un produit en cours de laminage, cette section transversale étant déterminée par l'intersection du produit laminé et d'un plan de mesure généralement vertical et normal à l'axe de translation du produit. La figure 2 représente le cas d'une scrutation poi.nt par point de la section transversale d'un produit laminé, cette scrutation étant réalisée à l'aide d'un rayonnement optique mobile. La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention et dont les circuits d'émission et de réception comprennent chacun un miroir octogonal tournant.
Suivant la figure 1, le produit laminé (1) en cours de laminage se déplace dans le sens de l'axe correspondant à la flèche (5) et on a choisi un plan de mesure (2) dont l'intersection avec le produit (1) constitue la section transversale
(3-4) dont on cherche à déterminer la forme et à calculer les dimensions. Généralement, la face supérieure du produit (1) se trouve dans un plan sensiblement horizontal et le plan de mesure (2) est choisi sensiblement vertical.
Suivant La figure 2, la section transversale
(3-4) à déterminer est scrutée par un rayonnement laser �mi.s depuis le point (7) suivant l'axe (6-7) rencontrant le produit laminé en (6). Les coordonnées du point (6) sont définies par
<EMI ID=15.1>
axe (6-7) avec un axe de référence (7-10).
Suivant la figure 3, le rayonnement optique émis par une source (11) est focalisé par une lentille (12) et rencontre un miroir tournant (13). Le rayonnement est retransmis par le miroir tournant (13) en direction d'un réflecteur concave (14), puis d'un réflecteur plan (15) et de là sur le produit laminé (1) en un point (16) faisant partie de la section transversale à déterminer.
A partir du point (16), une fraction du rayonarment est retransmise en direction d'un réflecteur plan (17), puis d'un réflecteur concave (18) et d'un miroir tournant (19).
<EMI ID=16.1>
une lentille de focalisation (20) pour aboutir finalement dans
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1>
tion transversale à déterminer est maintenu en permanence dans le champ d'observation du récepteur (21), grâce à la synchronisation des mouvements des miroirs tournants (13) et (19). Dans le cas présent, cette synchronisation a été assurée en faisant
<EMI ID=19.1>
inverses comme l'indiquent les flèches (22) et (23).
Une des deux coordonnées des différents points définissant la section transversale à déterminer est fournie par le récepteur (21) qui est constitué d'une rangée de photodiodes. La photodiode qui a été atteinte par le rayonnement retransmis occupe une position qui permet de caractériser le niveau du point concerné de la dite section transversale.
L'autre coordonnée est fournie par la position angulaire de l'un ou l'autre des miroirs (13) et (19).
D'autres exemples sont donnés ci-après pour montrer différentes combinaisons possibles et préférentielles de plusieurs dispositifs conformes à la présente invention.
1. L'émetteur projette un rayonnement sous la forme d'un plan
lumineux éclairant toute l'intersection du produit en cours de laminage.
On observe cette intersection au moyen d'un miroir octogonal tournant qui a pour rôle d'amener successivement dans le champ du détecteur tous les points de l'intersection éclairée. Le récepteur est constitué d'une rangée de 500 photodiodes avec une fréquence de commutation de 1 MHz d'
<EMI ID=20.1> <EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
l'intersection par seconde, on peut en déduire qu'au cours d'une scrutation, le récepteur effectuera 20 balayages et par conséquent, le récepteur fournira une coordonnée de chacun des 20 points de la dite intersection ainsi déterminés. La deuxième coordonnée de chacun de ces points est fournie par la position angulaire du miroir tournant.
2. L'émetteur projette un rayonnement sous la forme d'un plan
lumineux modulé en amplitude et éclairant toute l'intersection du produit -en cours de laminage. On observe cette intersection au moyen d'un miroir tournant comme dans le cas 1 ci-dessus. Le récepteur est constitué d'une diode PIN à barrière Schottky dont les indications ont la forme d'un signal continu.
3. L'émetteur projette.un rayonnement lumineux sous la forme
<EMI ID=23.1>
gonal tournant, permet de scruter toute la section transversale du produit laminé.
Le récepteur est constitué d'une rangée de photodiodes et devant ce récepteur est placé un objectif à lentille cylindrique permettant au rayonnement retransmis, d'atteindre le récepteur quelle que soit la position du rayonnement émis.
4. L'émetteur projette un rayonnement lumineux sous la forme
d'un faisceau directif qui se déplace parallèlement à luimême sous l'action d'un miroir tournant et éclaire successivement tous les points de la section transversale à déterminer. Le récepteur est un élément sensible à détection bidimensionnelle, par exemple une diode PIN à barrière Schottky, c'est-à-dire une surface sensible permettant de déterminer les deux coordonnées d'une image tombant sur elle. L'image de la section transversale à déterminer est décrite sur cet <EMI ID=24.1> dont les coordonnées sont fournies par l'élément sensible
lui-même. �
REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer la forme et les dimensions d'une section transversale d'un objet, et en particulier d'un produit laminé en cours de laminage, par exemple une tôle ou une poutrelle, caractérisé en ce que l'on envoie un rayonnement de forme adéquate sur le dit objet, en ce que l'on détecte au moyen d'un récepteur de forme appropriée la partie
du rayonnement retransmise par le dit objet en direction du dit récepteur, en ce que l'on scrute la dite section transversale
au moyen d'un élément de déflection provoquant la mobilité des champs d'émission et/ou de réception, er ce que l'on synchronise l'orientation des champs émetteurs et récepteurs pour maintenir en permanence le rayonnement retransmis dans le champ d'observation du récepteur, en ce que l'on détermine les coordonnées des points de la dite section transversale eL en ce que l'on traite ces coordonnées pour en déduire la forme et les dimensions de cette section transversale.
Method and device for determining the shape and dimensions of the cross section of an object.
The present invention relates to a method and to a device for determining the dimensions and the shape of the cross section of an object, for example a rolled strip or a beam being rolled.
Determining the cross section of a product being rolled is very important, as it allows
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1> Usually, such a determination is only made when the product is stopped and sufficiently cooled. We deduce from this information on the defective products which must be either definitively discarded or recycled, and in addition, indications on the adjustments to be made concerning the
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kill the costs heavily burdening the rolling operation and justify the interest of a continuous measurement during rolling.
On the other hand, the rolling mills are continuing their research with a view to controlling the sheet rolling mills and in particular the wide strip trains, so as to produce sheets having better flatness properties. It is also in such a spirit that the promoter of the present invention has developed the method described below, which allows
to control the efficiency of the rolling and subsequently to make available to the rolling mills a measurement which can be used as an automatic regulation instruction.
The method, object of the present invention, for determining the shape and dimensions of the cross section .. :. of an object is essentially characterized in that one sends a radiation of suitable shape on said object, in that one detects by means of a receiver of suitable shape
the part of the radiation retransmitted by the said object in the direction of the said receiver, in that the said transverse section is scanned by means of a deflection element causing the mobility of the emission and / or reception fields, in this that the orientation of the emitting and receiving fields is synchronized in order to permanently maintain the radiation retransmitted in the field of observation of the receiver, in that the coordinates of the points of said cross section are determined and in that the 'these coordinates are processed in order to deduce therefrom the shape and dimensions of this cross section. According to a first operating mode of the invention, the radiation sent to the object which is to be determined.
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tif, for example a laser beam, which scans said cross section point by point by moving for example parallel to itself under the action of a deflection element located in the emission circuit.
According to the invention, the two coordinates of each point of the transverse section scanned by a directional beam can be determined by means of the indications supplied by a two-dimensional receiver.
According to a variant of the invention. one of the two coordinates of each point of the transverse section of the object can be determined by means of indications supplied by a so-called "one-dimensional" receiver, that is to say one dimension of which, for example the length , is large compared to another dimension, for example the width; the other coordinate
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in the transmission circuit.
Also according to the invention, the indications supplied by the receiver may have the form of a discontinuous or preferably continuous signal.
Still according to the invention, the radiation retransmitted by the object is directed towards the receiver, whatever
or the position of the beam emitted, by placing in front of said receiver an objective with a fixed cylindrical lens of suitable shape.
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invention, the radiation sent to the object of which gold wants to determine the cross section has the form of a plane not modulated in amplitude whose intersection with the object constitutes the said cross section, this plane continuously illuminating this entire section of the object. In this case, it has proved advantageous, according to the invention, to observe the cross section
of the object by means of a movable deflection element which
, scroll the field of view of the receiver successively in front of all the points of this cross section. One of the two coordinates of each point of the transverse section of the object is also determined by means of the indications supplied by the receiver, these indications having the form of a discontinuous signal, the other coordinate being determined by the position of the mobile optical axis located in the receiving circuit.
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invention, the radiation sent to the object whose cross section is to be determined has the shape of a modulated plane
in amplitude whose intersection with the object constitutes the said transverse section, this plane illuminating at certain times this entire section of the object. As in the previous case, the cross section of the object is observed by means of a movable deflection element which scrolls the field of observation.
of the receiver successively in front of all the points of this cross section. One of the two coordinates of each point of the transverse section of the object is determined by means of the indications supplied by the receiver, these indications having the form of a continuous signal, the other coordinate being determined by the position of the axis mobile optics located in the receiving circuit.
In the case where the transmission and reception circuits each comprise a mobile optical axis, the radiation retransmitted by the object is maintained in the field of observation of the receiver, thanks to the synchronization of the movements of said mobile axes.
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above consists of a rotation of mirrors around fixed points, such synchronization is carried out according to the invention, by rotating these elements at the same speed and in opposite directions. The subject of the present invention is also a device making it possible to implement the method described above.
This device is essentially characterized in that it comprises; a) a source of emission of optical radiation, b) optical elements intended to ensure the routing of said optical radiation on the object whose cross section is to be determined, c) a receiver intended to detect the retransmitted radiation <EMI ID = 9.1>
arising from the points of the cross section of said object, d) optical elements intended to ensure the routing of the part of the radiation retransmitted by the object to the receiver, e) at least one deflector optical element located in the circuit < EMI ID = 10.1>
trajectories of the emitted radiation and of the retransmitted radiation, f) means for providing the second coordinate of the points of the cross-section to be determined, when this is not determined by the receiver,
g) means to visualize or to explain the coordinates
points of the cross section to be determined, for example a plotter, a cathode ray tube or even a computer programmed so as to extract characteristic values of the shape as well as the dimensions of the cross section.
According to the invention, the deflector optical element forming part of the transmission and / or reception circuit is advantageously a rotating polygonal mirror or an oscillating plane mirror.
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According to a variant of the invention, the deflector optical element forming part of the transmission and / or reception circuit is an opto-acoustic component controlled by a low frequency signal.
Also according to the invention, the means for providing the second coordinate of the points of the transverse section to be determined consist of a sensor for measuring the position of the mobile optical axis forming part of the transmission and / or reception circuit.
If the receiver is intended to provide one of the two coordinates of the points of the cross section to be determined, this receiver can be made up of a series of photodiodes whose indication has the form of a discontinuous signal or else of a PIN photodiode. Schottky barrier (one-dimensional photopotentiometer) whose indication has the form of a continuous signal.
In the case where several photodiodes of the receiver are excited, the middle photodiode supplies the signal to be considered.
On the other hand, if the receiver intended to detect the part of the radiation retransmitted by the object is intended to provide the two coordinates of the points of the transverse section of said object, this receiver comprises a sensitive surface
two-dimensional and consists for example of a two-dimensional photopotentiometer.
<EMI ID = 12.1>
routing of the radiation retransmitted by the object to
<EMI ID = 13.1>
drique located in front of said receiver.
Figures 1 to 3 are given in the appendix by way of non-limiting example, in order to make the object of the present invention fully understood.
<EMI ID = 14.1> of a product during rolling, this cross section being determined by the intersection of the rolled product and a measuring plane generally vertical and normal to the translation axis of the product. FIG. 2 represents the case of a point-by-point scanning of the cross section of a rolled product, this scanning being carried out using mobile optical radiation. FIG. 3 diagrammatically represents an embodiment of a device in accordance with the invention, the transmission and reception circuits of which each comprise a rotating octagonal mirror.
According to Figure 1, the rolled product (1) being rolled moves in the direction of the axis corresponding to the arrow (5) and a measuring plane (2) has been chosen whose intersection with the product ( 1) constitutes the cross section
(3-4) the shape of which is sought and the dimensions calculated. Generally, the upper face of the product (1) is located in a substantially horizontal plane and the measuring plane (2) is chosen to be substantially vertical.
Following Figure 2, the cross section
(3-4) to be determined is scanned by laser radiation mi.s from point (7) along the axis (6-7) meeting the rolled product in (6). The coordinates of point (6) are defined by
<EMI ID = 15.1>
axis (6-7) with a reference axis (7-10).
According to Figure 3, the optical radiation emitted by a source (11) is focused by a lens (12) and encounters a rotating mirror (13). The radiation is retransmitted by the rotating mirror (13) towards a concave reflector (14), then a plane reflector (15) and from there on the rolled product (1) at a point (16) forming part of the cross section to be determined.
From point (16), a fraction of the beam is retransmitted towards a plane reflector (17), then a concave reflector (18) and a rotating mirror (19).
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a focusing lens (20) to end up finally in
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<EMI ID = 18.1>
transverse aspect to be determined is permanently maintained in the field of observation of the receiver (21), thanks to the synchronization of the movements of the rotating mirrors (13) and (19). In the present case, this synchronization was ensured by making
<EMI ID = 19.1>
inverse as indicated by arrows (22) and (23).
One of the two coordinates of the different points defining the cross section to be determined is supplied by the receiver (21) which consists of a row of photodiodes. The photodiode which has been reached by the retransmitted radiation occupies a position which makes it possible to characterize the level of the point concerned of said cross section.
The other coordinate is provided by the angular position of one or the other of the mirrors (13) and (19).
Other examples are given below to show different possible and preferred combinations of several devices in accordance with the present invention.
1. The emitter projects radiation in the form of a plane
luminous illuminating the entire intersection of the product being laminated.
This intersection is observed by means of a rotating octagonal mirror which has the role of successively bringing into the field of the detector all the points of the illuminated intersection. The receiver consists of a row of 500 photodiodes with a switching frequency of 1 MHz of
<EMI ID = 20.1> <EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
intersection per second, it can be deduced that during one scan, the receiver will perform 20 scans and therefore the receiver will provide a coordinate of each of the 20 points of said intersection thus determined. The second coordinate of each of these points is provided by the angular position of the rotating mirror.
2. The emitter projects radiation in the form of a plane
light modulated in amplitude and illuminating the entire intersection of the product during rolling. This intersection is observed by means of a rotating mirror as in case 1 above. The receiver consists of a Schottky barrier PIN diode, the indications of which are in the form of a continuous signal.
3. The emitter projects light radiation in the form
<EMI ID = 23.1>
gonal rotating, allows the entire cross section of the rolled product to be examined.
The receiver is made up of a row of photodiodes and in front of this receiver is placed an objective with a cylindrical lens allowing the retransmitted radiation to reach the receiver whatever the position of the emitted radiation.
4. The emitter projects light radiation in the form
a directional beam which moves parallel to itself under the action of a rotating mirror and successively illuminates all the points of the cross section to be determined. The receiver is a sensitive element with two-dimensional detection, for example a PIN diode with a Schottky barrier, that is to say a sensitive surface making it possible to determine the two coordinates of an image falling on it. The image of the cross section to be determined is described on this <EMI ID = 24.1> whose coordinates are provided by the sensitive element
himself. �
CLAIMS
1. Method for determining the shape and dimensions of a cross section of an object, and in particular of a rolled product during rolling, for example a sheet or a beam, characterized in that a radiation of adequate shape on said object, in that the part is detected by means of a receiver of appropriate shape
of the radiation retransmitted by the said object in the direction of the said receiver, in that the said cross section is examined
by means of a deflection element causing the mobility of the emission and / or reception fields, and that the orientation of the emitting and receiving fields is synchronized to permanently maintain the radiation retransmitted in the field of observation of the receiver, in that the coordinates of the points of said cross section eL are determined, in that these coordinates are processed in order to deduce therefrom the shape and dimensions of this cross section.