Procédé pour contrôler les dimensions d'un objet
La présente invention est relative à un procédé optique pour contrôler les dimensions d'un objet et notamment la largeur de l'aile d'un profilé à la sortie du laminoir.
Il existe de nombreux procédés optiques permettant de mesurer les dimensions des objets, et en particulier les dimensions de la section transversale des profilés, par l'intermédiaire de mesures de distances et généralement d'angles associés à ces distances. Les procédés de ce type impliquent le balayage de la section par le champ d'émission sous l'action d'au moins un déflecteur animé d'un mouvement de rotation et/ou de translation.
Le demandeur a déjà préconisé par exemple un procédé dans lequel on envoie un rayonnement sur le profilé et l'on détecte, au moyen d'un récepteur, la partie du rayonnement retransmise par le profilé. La section transversale est scrutée au moyen d'un déflecteur rotatif et on maintient le faisceau retransmis dans le champ d'observation du récepteur, en synchronisant l'orientation des axes émetteur et récepteur.
Les résultats obtenus avec de tels procédés se sont révélés très satisfaisants et on a pu ainsi contrôler non seulement la qualité du produit laminé, mais également la qualité du travail de laminage.
Il y a cependant toujours intérêt à augmenter la rapidité et la précision de ces mesures d'une part, pour des raisons d'ordre économique et d'autre part, pour des raisons d'efficacité du contrôle. En effet, les cadences de laminage sont de plus en plus élevées et pour contrôler les produits en cours de
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duits, de façon à mieux localiser les endroits où l'on passe d' une dimension correcte à une dimension hors tolérance.
La présente invention a précisément pour objet un procédé permettant d'augmenter la vitesse et la précision de semblables mesures.
En vue d'éviter tout malentendu, il convient de préciser que pour définir une dimension, on choisit, dans le cadre de la présente invention, des points en relation avec la dite dimension. Généralement, ces points sont au nombre de deux et constituent les extrémités de la dite dimension. Toutefois, deux séries de points peuvent également définir une dimension et la projection sur une perpendiculaire à la surface sur laquelle repose l'objet, de la distance séparant l'un quelconque des points de la première série, de l'un quelconque des points de la seconde série peut constituer cette dimension.
C'est le cas par exemple de la largeur de l'aile d'un profilé où les deux séries de points permettant de la définir peuvent être constitués d'une part, par les points situés sur l'extrémité supérieure de la semelle et d'autre part, par les points situés sur l'âme de ce profilé.
Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel d'une part, on envoie un rayonnement sur l'objet par l'intermédiaire d'un déflecteur mobile et l'on scrute la partie du contour du dit objet comprenant les dimensions à contrôler et dans lequel d'autre part, le faisceau retransmis par le dit ob]et est orienté dans la direction d'au moins un récepteur au moyen d'un second déflecteur également mobile, est essentiellement caractérisé en ce que l'on détermine les positions occupées par les déflecteurs au moins à chaque moment où les faisceaux retransmis successivement par deux points en relation avec une des dimensions à mesurer sensibilisent le ou les récepteurs et en ce que l'on en déduit les dimensions en relation avec ces points par un calcul simple et connu en soi.
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ceaux retransmis par l'objet sont orientés dans la direction de deux récepteurs destinés à être sensibilisés l'un par le faisceau provenant de l'un des deux points en relation avec une dimension à contrôler et l'autre récepteur par le faisceau provenant du second point.
Suivant une deuxième modalité de l'invention, les axes de l'émetteur et du ou des récepteurs sont avantageusement situés dans un même plan. Dans le cas où l'on contrôle des dimensions d'une section transversale d'un objet, le plan dans lequel sont situés les axes de l'émetteur et du ou des récepteurs coïncide avec le plan de la dite section transversale.
Suivant une autre modalité de l'invention, on utilise avantageusement comme récepteur un composant optoélectronique dont la sensibilité est particulièrement élevée pour capter le faisceau retransmis par l'objet.
Ce récepteur peut être,suivant l'invention, un composant opto-électronique simple et par exemple un photomultiplicateur, une diode à avalanche, une photodiode PIN à barrière Schottky ou une photodiode au silicium.
Suivant encore une autre modalité de l'invention, on repère par triangulation, la position angulaire du déflecteur provoquant la mobilité du rayonnement émis, à l'aide d'un système auxiliaire comprenant une source de lumière et un récepteur à réseau de photodiodes.
Suivant l'invention, le rayonnement envoyé sur l'objet à contrôler a avantageusement la forme d'un faisceau directif, par exemple d'un faisceau laser, de préférence délimité à l'aide d'un diaphragme et focalisé sur le dit objet.
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lièrement intéressant de déterminer une zone minimale de balayage et d'asservir d'une part, le balayage aux limites de la zone minimale et d'autre part, la zone minimale à la position de l'objet.
Les figures 1 et 2 annexées sont données à titre d'exemple non limitatif, pour bien faire comprendre l'invention.
La figure 1 est relative à une installation comprenant un récepteur constitué d'une photodiode dont l'axe optique est situé dans le plan de la section transversale du profilé à contrôler. La figure 2 est relative à une installation comprenant un récepteur constitué de deux photodiodes dont les axes optiques sont situés dans le plan de la section transversale du profilé à contrôler.
Suivant la figure 1, le profilé (1) dont on veut mesurer la section transversale et plus particulièrement la largeur d'aile (2) est situé sur un chemin de roulement (3) Dans ce but, on mesure les distances des points (4) et (5) par rapport au miroir (10), on calcule la différence existant entre les projections de ces distances sur une perpendiculaire au support (3) et on obtient ainsi la largeur d'aile (2).
Suivant l'invention, on utilise un faisceau laser émis par le dispositif (6), on focalise ce faisceau sur un diaphragme (8) à l'aide d'un objectif (7), le diaphragme (8) étant destiné à délimiter le faisceau pour que sa section soit bien nette, et on focalise ensuite ce faisceau sur la section transversale du profilé (1) au moyen d'un second objectif (9). Le faisceau laser rencontre d'abord un miroir vibrant (10) qui tourne autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure. Pendant
que le miroir (10) tourne, le faisceau laser réfléchi par ce miroir balaye un champ angulaire (11) dans lequel sont notamment compris les points (4) et (5) définissant la largeur d'aile (2) . La partie du faisceau retransmise par la section transversale rencontre un second miroir vibrant (12) qui tourne également autour d'un axe perpendiculaire au nlan de la figure. A partir -le ce miroir (12), le faisceau réfléchi se dirige vers la photodiode (14) qu'il rencontre après avoir été focalisé par l'objectif (13). Il est à noter que l'axe de l'émetteur (6) et l'axe du récepteur (14) sont situés dans le plan de la section transversale du profilé (1). De plus, les axes de rotation des déflecteurs (10) et (12) sont fixes l'un par rapport à l'autre.
Au cours d'un balayage, le faisceau atteint d' abord le point (4) puis le point (5) de la section transversale dont les positions respectives sont successivement repérées par le récepteur (14) et on peut dès lors connaître la largeur de l'aile (2).
Pour repérer la position angulaire du miroir (9), on utilise un système auxiliaire comprenant une source de lumière (16) et un récepteur (17) à réseau de photodiodes. Le
rayon émis par la source (16) est focalisé par l'objectif (18) sur le récepteur (17) qu'il atteint après avoir rencontré le miroir (10) qui est à double face. Par triangulation, on peut donc connaître avec précision la position angulaire du miroir
(10) .
Les repères numériques 1 à 14 de la figure 2 indiquent les mêmes éléments que ceux de la figure 1. La figure 2 comprend en outre le repère (15) qui représente une seconde photodiode.
Au cours d'un balayage, le faisceau atteint successivement les points (4) et (5) dont les positions sont détectées par le récepteur (14)pour le point (4) et par le récepteur
(15) pour le point (5).
Le système auxiliaire (16),(17) et (18) existe également dans la figure 2 et joue le même rôle que dans la figure 1, c'est-à-dire le repérage de la position angulaire du miroir (la).
Le système à deux récepteurs représenté sur la figure 2 présente certains avantages par rapport au système à un récepteur représenté sur la figure 1.
En effet, le miroir (12) tourne plus lentement que le miroir (10). I1 en résulte que pour obtenir les données relatives aux points (4) et (5), plusieurs balayages du miroir
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ment de la position (4) à (5) dans le cas de l'utilisation d'un seul récepteur.
Par contre, en disposant des deux récepteurs (14) et (15), on peut obtenir au cours d'un même balayage du miroir
(10) les données relatives à la position des points (4) et (5). Cette particularité présente donc l'avantage d'accroître la cadence de mesure.
En outre, pendant l'intervalle de temps indispensable pour que le balayage passe du point (4) au point (5), le profilé peut éventuellement se déplacer verticalement. Il en résulte un risque d'altération de la précision de mesure. Pour minimiser ce risque, il y a lieu de réduire autant que possible l'intervalle de temps qui s'écoule entre le repérage des points
(4) et (5); ce qui renforce encore l'intérêt d'une telle détection au cours d'un seul balayage,c'est-à-dire l'intérêt du système à deux récepteurs.
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REVENDICATIONS
1. Procédé pour contrôler les dimensions d'un objet et notamment la largeur de l'aile d'un profilé à la sortie du laminoir, dans lequel d'une part, on envoie un rayonnement sur l'objet par l'intermédiaire d'un déflecteur mobile et l'on scrute la partie du contour du dit objet comprenant les dimensions à contrôler et dans lequel d'autre part, le faisceau retransmis
par le dit objet est orienté dans la direction d'au moins un récepteur au moyen d'un second déflecteur également mobile, caractérisé en ce que l'on détermine les positions occupées par les déflecteurs au moins à chaque moment où les faisceaux retransmis successivement par deux points en relation avec une des dimensions à mesurer sensibilisent le ou les récepteurs et en ce
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par un calcul simple et connu en soi.
Method for controlling the dimensions of an object
The present invention relates to an optical method for controlling the dimensions of an object and in particular the width of the flange of a section at the outlet of the rolling mill.
There are many optical methods for measuring the dimensions of objects, and in particular the dimensions of the cross section of the profiles, by means of measurements of distances and generally of angles associated with these distances. The methods of this type involve the scanning of the section by the emission field under the action of at least one deflector driven by a rotational and / or translational movement.
The applicant has already recommended, for example, a method in which radiation is sent onto the profile and the part of the radiation retransmitted by the profile is detected by means of a receiver. The cross section is scanned by means of a rotary deflector and the retransmitted beam is maintained in the field of view of the receiver, by synchronizing the orientation of the transmitter and receiver axes.
The results obtained with such processes have been found to be very satisfactory and it has thus been possible to control not only the quality of the rolled product, but also the quality of the rolling work.
However, there is always an interest in increasing the speed and precision of these measurements on the one hand, for reasons of an economic nature and on the other hand, for reasons of effective control. Indeed, the rolling rates are higher and higher and to control the products during
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duits, so as to better locate the places where one passes from a correct dimension to a dimension out of tolerance.
The present invention specifically relates to a method making it possible to increase the speed and the precision of such measurements.
In order to avoid any misunderstanding, it should be specified that in order to define a dimension, points in relation to said dimension are chosen, within the framework of the present invention. Generally, these points are two in number and constitute the ends of said dimension. However, two series of points can also define a dimension and the projection on a perpendicular to the surface on which the object rests, of the distance between any of the points of the first series, of any of the points of the second series can constitute this dimension.
This is the case for example of the width of the wing of a section where the two series of points making it possible to define it can be formed on the one hand, by the points located on the upper end of the sole and d 'on the other hand, by the points located on the soul of this profile.
The method, object of the present invention, in which on the one hand, radiation is sent to the object by means of a movable deflector and the part of the contour of said object comprising the dimensions to be checked is scanned. and in which on the other hand, the beam retransmitted by said ob] and is oriented in the direction of at least one receiver by means of a second also movable deflector, is essentially characterized in that the positions are determined occupied by the deflectors at least at each moment when the beams retransmitted successively by two points in relation to one of the dimensions to be measured sensitize the receiver (s) and in that the dimensions in relation to these points are deduced therefrom by a simple calculation and known per se.
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ceaux retransmitted by the object are oriented in the direction of two receivers intended to be sensitized, one by the beam coming from one of the two points in relation to a dimension to be controlled and the other receiver by the beam coming from the second point.
According to a second embodiment of the invention, the axes of the transmitter and of the receiver (s) are advantageously located in the same plane. In the case where the dimensions of a cross section of an object are checked, the plane in which the axes of the transmitter and of the receiver (s) are located coincides with the plane of said cross section.
According to another embodiment of the invention, an optoelectronic component, the sensitivity of which is particularly high for picking up the beam retransmitted by the object, is advantageously used as receiver.
This receiver can be, according to the invention, a simple opto-electronic component and for example a photomultiplier, an avalanche diode, a PIN photodiode with Schottky barrier or a silicon photodiode.
According to yet another embodiment of the invention, the angular position of the deflector causing the mobility of the emitted radiation is identified by triangulation, using an auxiliary system comprising a light source and a receiver with an array of photodiodes.
According to the invention, the radiation sent to the object to be inspected advantageously has the form of a directional beam, for example a laser beam, preferably delimited using a diaphragm and focused on said object.
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It is particularly interesting to determine a minimum scanning zone and to control, on the one hand, the scanning to the limits of the minimum zone and, on the other hand, the minimum zone to the position of the object.
Figures 1 and 2 appended are given by way of non-limiting example, in order to make the invention clearly understood.
FIG. 1 relates to an installation comprising a receiver consisting of a photodiode, the optical axis of which is situated in the plane of the cross section of the profile to be inspected. FIG. 2 relates to an installation comprising a receiver consisting of two photodiodes, the optical axes of which are situated in the plane of the cross section of the profile to be checked.
According to Figure 1, the profile (1) of which we want to measure the cross section and more particularly the width of the wing (2) is located on a raceway (3) For this purpose, we measure the distances of the points (4 ) and (5) with respect to the mirror (10), the difference between the projections of these distances on a perpendicular to the support (3) is calculated and the width of the wing (2) is thus obtained.
According to the invention, a laser beam emitted by the device (6) is used, this beam is focused on a diaphragm (8) using an objective (7), the diaphragm (8) being intended to delimit the beam so that its section is clear, and this beam is then focused on the cross section of the profile (1) by means of a second lens (9). The laser beam first encounters a vibrating mirror (10) which rotates around an axis perpendicular to the plane of the figure. during
as the mirror (10) rotates, the laser beam reflected by this mirror scans an angular field (11) in which the points (4) and (5) defining the width of the wing (2) are in particular included. The part of the beam retransmitted by the cross section meets a second vibrating mirror (12) which also rotates about an axis perpendicular to the nlan of the figure. From this mirror (12), the reflected beam goes towards the photodiode (14) which it encounters after having been focused by the objective (13). It should be noted that the axis of the transmitter (6) and the axis of the receiver (14) are located in the plane of the cross section of the profile (1). In addition, the axes of rotation of the deflectors (10) and (12) are fixed relative to each other.
During a scan, the beam first reaches point (4) then point (5) of the transverse section, the respective positions of which are successively identified by the receiver (14) and it is therefore possible to know the width of the wing (2).
To locate the angular position of the mirror (9), an auxiliary system is used comprising a light source (16) and a receiver (17) with an array of photodiodes. The
ray emitted by the source (16) is focused by the objective (18) on the receiver (17) which it reaches after having encountered the mirror (10) which is double-sided. By triangulation, we can therefore know with precision the angular position of the mirror
(10).
Reference numbers 1 to 14 in Figure 2 indicate the same elements as those in Figure 1. Figure 2 further includes the reference mark (15) which represents a second photodiode.
During a scan, the beam successively reaches the points (4) and (5) whose positions are detected by the receiver (14) for the point (4) and by the receiver
(15) for point (5).
The auxiliary system (16), (17) and (18) also exists in FIG. 2 and plays the same role as in FIG. 1, that is to say the identification of the angular position of the mirror (la).
The two receiver system shown in Figure 2 has certain advantages over the one receiver system shown in Figure 1.
Indeed, the mirror (12) rotates more slowly than the mirror (10). It follows that in order to obtain the data relating to the points (4) and (5), several scans of the mirror
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ment of position (4) to (5) in the case of using a single receiver.
On the other hand, by having the two receivers (14) and (15), it is possible to obtain during the same scan of the mirror
(10) data relating to the position of points (4) and (5). This feature therefore has the advantage of increasing the measurement rate.
In addition, during the time interval essential for the sweep to pass from point (4) to point (5), the section may possibly move vertically. This results in a risk of alteration of the measurement accuracy. To minimize this risk, the time interval between locating the points should be reduced as much as possible.
(4) and (5); which further reinforces the interest of such detection during a single scan, that is to say the interest of the system with two receivers.
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CLAIMS
1. Method for controlling the dimensions of an object and in particular the width of the flange of a section at the outlet of the rolling mill, in which on the one hand, radiation is sent to the object by means of a movable deflector and one scans the part of the contour of said object comprising the dimensions to be checked and in which, on the other hand, the retransmitted beam
by said object is oriented in the direction of at least one receiver by means of a second also movable deflector, characterized in that the positions occupied by the deflectors are determined at least at each moment when the beams successively retransmitted by two points in relation to one of the dimensions to be measured sensitize the receptor (s) and in this
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by a simple calculation known in itself.