LU84811A1 - Procede et dispositif pour ameliorer le controle de la qualite d'une surface - Google Patents

Description

! brevet c·* invention 1 ______________ I .

i i ] il - 1 - | C 2192/8205.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -I CEKTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, r S Association sans but lucratif - i; Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique) .

) iü i Procédé et dispositif pour améliorer le contrôle de la I* Qualité d'une surface.

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i ILa présente invention est relative à un procédé pour améliorer . ' le contrôle de la qualité d'une surface de forme quelconque, fixe ou en mouvement.

«i i n § Dans la présente description, la qualité de la surface que l'on | - désire contrôler est essentiellement liée à la rugosité de la | surface. En raison de sa raoidité de recense et de son caractère i ‘ | - continu, le procédé de l'invention permet en outre d'assurer la y | conduite en ligne de l'opération par laquelle la surface acquiert I sa rugosité.

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On peut rappeler ici quelques méthodes connues pour conférer à une surface une rugosité déterminée : - méthodes mécaniques : grenaillage, sablage, laminage entre cylindres rugueux; ; - méthodes chimiques : dépolissage, décapage acide; 11 - méthodes énergétiques : rayon laser, faisceau d'électrons.

| On sait par ailleurs qu'à l'échelle microscopique, les surfaces 'jj non revêtues, et en particulier celles des tôles métalliques, se ] présentent sous la forme d'une succession de pics et de vallées.

;l Cette morphologie, dont on connaît l'importance, est définie par I divers paramètres tels que la rugosité arithmétique moyenne, le I nombre de pics par unité de longueur, la longueur moyenne des j pics et des vallées, que l'on ne peut déterminer que par des me- ; sures relativement délicates, en particulier lorsque les surfaces | sont en mouvement.

i | Il n'est cependant pas toujours nécessaire de procéder à ces me- ! sures pour apprécier la qualité d'une surface. On a en effet cons- | | taté que, si on dirige un faisceau lumineux vers une surface, l’an- 1 gle d'ouverture du cône de lumière réfléchie varie en fonction de .»j la rugosité de cette su.face.

Se basant sur ce phénomène, le demandeur a déjà proposé un procédé de contrôle de la qualité d'une surface, consistant à étudier la divergence du faisceau réfléchi soit en mesurant la quantité de lumière réfléchie dans un angle solide d'ouverture déter-I minée, centré sur la direction de réflexion spéculaire, soit en | : mesurant l'ouverture angulaire correspondant à un pourcentage dé terminé de lumière réfléchie.

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Ce procédé donne d'excellents résultats aussi bien dans le cas | de surfaces planes, comme des tôles, que courbes, par exemple des * cvlindres de laminoirs, tant fixes eu'en mouvement.

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Ces résultats peuvent cependant varier par suite d’une certaine dérive du dispositif de contrôle. Cala constitue un sérieux inconvénient, car les résultats obtenus risquent ce ne plus exprimer la qualité réelle de la surface contrôlée.

La dérive éventuelle du dispositif de contrôle peut être due à :jj différentes causes, notamment une variation de la puissance de « g I * la source de lumière, r>ar exenrole un laser, une variation de la -Î ,» sensibilité du récepteur, par exemple une cellule photoélectri- $ ciue, ou encore un aoDort de lumière parasite au récepteur.

iî J : i j La présente invention a pour objet un procédé destiné à remédier j à cet inconvénient en éliminant les effets d’une éventuelle dé- t rive du dispositif de contrôle.

Le procédé qui fait l’objet de la présente invention, dans le- fl jj quel on contrôle la qualité d’une surface à l’aide d’un faisceau !f lumineux du type laser de faible puissance que l’on dirige vers ; ïï ;| la dite surface et que l’on capte sur un organe récepteur après il

Ij réflexion sur la dite surface, est essentiellement caractérisé en ce que l’on forme un faisceau de référence en déviant une par-1 tie du faisceau lumineux incident avant au’il n’atteigne la dite ‘3 ’[ jjj surface, en ce que l’on envoie le dit faisceau de référence vers |1 un organe récepteur, en ce que l’on compare les quantités d’éner- gie lumineuse transmises par le faisceau de référence et par le I" faisceau réfléchi à leur propre organe récepteur, et en ce que l'on ramène à une valeur prédéterminée la différence constatée j entre ces deux quantités d’énergie.

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Selon une première modalité de mise en oeuvre du procédé de l’in-vention, on envoie alternativement le faisceau de référence et le I faisceau réfléchi sur le même organe récepteur.

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Suivant une autre modalité de mise en oeuvre, on envoie en per- Λ _ i] manence le faisceau de référence et le faisceau réfléchi sur des 1 i organes récepteurs distincts.

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Il a par ailleurs été trouvé intéressant, selon l'invention, d'équiper au moins un organe récepteur d'un filtre interfé-rentiel, afin de limiter toute entrée de lumière parasite dans le dit organe récepteur.

f ! Selon une mise en oeuvre avantageuse, on dispose sur le trajet d'au moins un des deux faisceaux lumineux, à savoir le faisceau de référence ou le faisceau incident, un moyen de réglage de | l'énergie transmise par le dit faisceau, lumineux.

Selon une autre variante avantageuse, on équipe la sortie d'au moins un des organes récepteurs de moyens permettant d'amplifier ou d'atténuer de façon variable le signal de sortie du dit or-; gane récepteur.

j Ce réglage permet, selon l'invention, d'égaler à un moment quel conque les énergies lumineuses transmises par les deux faisceaux, respectivement les signaux de sortie des organes récepteurs correspondant aux deux faisceaux et de créer une méthode très sensible de détection de variations des quantités d'énergie lumineuse transmises par les deux faisceaux.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit.

j On connaît à cet égard, en particulier par une proposition an térieure du même demandeur, un dispositif de contrôle de la ! j qualité d'une surface, comprenant : i i - une source lumineuse du type laser ce faible puissance, - des moyens pour fixer ou corriger la direction du faisceau laser réfléchi par la surface à contrôler, - des moyens pour déterminer soit l'ouverture angulaire du cône /. de lumière réfléchie correspondant à une quantité prédéter- f ; V.

minée de lumière réfléchie, soit le pourcentage ce lumière réfléchie dans un cône dont 1*ouverture angulaire est déter minée par un diaphragme disposé c. ;ant l'organe récepteur.

- 5 - ; | Outre ces moyens connus, le dispositif de la présente invention

Iest essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens pour former un faisceau ce référence en déviant et en envoyant vers un organe récepteur une partie du faisceau émis par la source de lumière? - des moyens pour comparer les quantités d’énergie lumineuse ! transmises par le faisceau de r éférence et par le faisceau réfléchi; - des moyens pour ajuster la différence constatée entre ces deux quantités d'énergie.

Selon une modalité intéressante de réalisation de ce dispositif, les moyens de déviation d'une partie du faisceau émis par la source de lumière sont constitués par un ensemble de miroirs, dont un au moins est semi-transparent, disposés de façon à envoyer· le faisceau de référence vers un organe récepteur.

Selon une première variante, le dispositif de l'invention comporte un seul organe récepteur et des moyens pour interrompre alternativement le faisceau ce référence et le faisceau inci-! dent sur ou réfléchi par la dite surface.

Dans ce cas, il a été trouvé avantageux, selon l'invention, d'utiliser un dispositif constitué d'une plaque pourvue de fentes de dimensions appropriées, et animé soit d'un mouve-i . ment alternatif tel qu'un tiroir, soit d'un mouvement rotatif, tel qu'un disque.

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Suivant une seconde variante, le dispositif de l'invention comporta deux organes récepteurs, respectivement destines à race-: voir le faisceau de réference et le faisceau réfléchi.

I Avantageusement, au moins un ces organes récepteurs est, selon | l'invention, constitué par une cellule photoélectrique et peut | être équipé d’un filtre interférentiel.

! Conformément à l'invention, le dispositif peut encore comporter, disposé sur le trajet d'au moins un des deux faisceaux lumineux, •3 il au moins un moyen de réglage de l'énergie lumineuse transmise i par le dit faisceau lumineux.

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Avantageusement, ce moyen de réglage peut être constitué par ’î un atténuateur comDosé par exemple de deux filtres polarisants i l| pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, ou encore par un j filtre à absorption variable.

i [i Selon une variante avantageuse, au moins un des organes récep- Îteurs comporte des moyens d'amplification ou d'atténuation variable du signal de sortie du dit organe récepteur.

I En particulier, ces moyens peuvent être constitués notamment S par un amplificateur à gain réglable ou un potentiomètre ou un

Il diviseur de tension.

• | - A titre d'exemples permettant d'illustrer le procédé de l'inven- | tion, on peut citer, sans aucun caractère limitatif, le con- ! ~ trôle de la rugosité d'une tôle d'acier laminée entre des cy lindres rugueux, et la surveillance de la rugosité de ces cy-; · lindres à rugosité contrôlée.

I Dans le premier cas, la surface ce la tôle est visée, par exem- ! pie à la sortie du laminoir à froid, par un faisceau laser de ! *

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i ί ·' \ ; / ? / - 7 - faible puissance. Selon 1'invention, une partie ce ce faisceau est déviée, avant d'avoir atteint la surface ce la tôle, peur former un faisceau de référence. Au moyen c’un atténuateur optique par exemple, on égale les énergies lumineuses transmises par le faisceau de référence et par le faisceau réfléchi, lors- i que la surface de la tôle présente une rugosité jugée idéale.

i ; . La différence entre les énergies lumineuses des deux faisceaux reste nulle aussi longtemps que la rugosité de la tôle conserve la valeur désirée. Toute variation de cette rugosité au cours j du laminage se traduit aussitôt par l'apparition d'une diffé- i rence d'énergie lumineuse entre les deux faisceaux. Il suffit j alors, de préférence par voie automatique, de modifier les con ditions de laminage dans le sens adéquat pour annuler à nouveau | cette différence et rétablir la rugosité idéale de la tôle.

1‘ r !i !j : Le cas des cylindres de laminoir à rugosité contrôlée est com- t parable à celui des tôles. Ici encore, c'est l'ampleur de la !; différence d'énergie lumineuse entre le faisceau de référence et le faisceau réfléchi qui traduit l'importance de la varia-\ tion de la rugosité de la surface du cylindre. C'est elle éga lement qui gouverne la reconstitution de la rugosité désirée, en agissant par exemple sur les conditions de l'opération qui confère à la surface du cylindre l'état désiré.

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Il faut noter que, conformément à l'invention, une éventuelle dérive du laser de contrôle ne perturbe en rien le procédé de contrôle, car elle affecte exactement de la même façon le faisceau de référence et le faisceau réfléchi.

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Claims (12)

1. Procédé pour améliorer le contrôle de la qualité d'une surface à l'aide d'un faisceau lumineux dirigé vers la dite surface et reçu, après réflexion, sur un organe récepteur, caractérisé en ce que l'on forme un faisceau lumineux de référence en déviant une partie du faisceau lumineux incident avant qu'il at-I teigne la dite surface, en ce que l'on envoie le dit faisceau de il référence vers un organe récepteur, en ce que l'on compare les ? j quantités d'énergie lumineuse transmises au dit organe récepteur iij Ü par le dit faisceau de référence et par le faisceau réfléchi, et ;j ;-j en ce que l'on ramène à une valeur prédéterminée la différence constatée entre ces deux quantités d'énergie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on i : envoie alternativement le faisceau de référence et le faisceau réfléchi sur le même organe récepteur. ' i

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on envoie, de préférence en permanence, le faisceau de référence et J îl P le faisceau réfléchi sur des organes récepteurs distincts.

4. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, iïî il caractérisé en ce eue l.'on utilise au moins un filtre inter- p férentiel pour limiter l'entrée de lumière parasite dans au I moins un organe récepteur. il | - 5. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, ca- i ractérisé en ce crue l'on disnese, sur le traîet d'au moins un <s * j;j ces deux faisceaux lumineux, un moyen de réglage de l'énergie | transmise par le dit faisceau lumineux, ï . si '•i O :S / ~ ’*j « I l i J i Λ ί % « Q _ ô. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérise en ce que l'on équipe au moins un des dits organes récepteurs de moyens permettant d'amplifier et/ou d'atténuer de façon variable le signal de sortie au dit organe récepteur.

7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une ou - l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend : a) une source de lumière, de préférence du type laser de faible puissance? b} des moyens pour fixer et/ou corriger la direction du faisceau lumineux réfléchi par la surface à contrôler; c) des moyens pour déterminer soit l'ouverture angulaire du cône de lumière réfléchie correspondant à une quantité prédéterminée de lumière réfléchie, soit le pourcentage de lumière réfléchie dans un cône dont l'ouverture angulaire est déterminée par un diaphragme disposé devant un organe récepteur recevant le dit faisceau réfléchi; d) des moyens pour former un faisceau de référence en déviant une partie du faisceau émis par la dite source de lumière; e) des moyens pour diriger le dit faisceau de référence vers un organe récepteur; f) des moyens pour comparer les quantités d'énergie lumineuse transmise à leur organe récepteur par le dit faisceau de référence et par le dit faisceau réfléchi; - g) des moyens pour ramener à une valeur prédéterminée, la dif férence constatée entre ces deux quantités d'énergie.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dits moyens mentionnés aux points d) et e) sont constitués par un ensemble de miroirs, dont un au moins est semi-transparent . .1. - 10 -

9. Dispositif selon l'une eu l'autre des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il cor-porte un seul organe récepteur et des moyens pour interrompre alternativement le faisceau ce référence et la faisceau incident sur ou réfléchi par la dite surface. „ 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dits moyens pour interrompre alternativement le faisceau de référence et le faisceau incident sur ou réfléchi par la dite surface sont constitués par une plaque pourvue de fentes de dimensions appropriées et animée d'un mouvement soit alternatif soit rotatif.

11. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 7 et 8,caractérisé en ce qu'il comporte deux organes récepteurs,respectivement destinés à recevoir le faisceau de référence et le faisceau réfléchi.

12. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un des organes récepteurs est constitué par une cellule photoélectrique et en ce qu'il peut être équipe d'un filtre interférentiel.

13. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte, sur le trajet d’au moins un des deux faisceaux lumineux, des moyens de réglage de l'énergie transmise par le dit faisceau lumineux. λ»

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les dits moyens de réglage sont constitués par un atténuateur optique, composé par exemple de deux filtres polarisants pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, ou par un filtre à • absorption variable. - 11 -

15. Dispositif selon l’une ou l'autre ces revendications 7 à 14, caractérisé en ce qu’au soins un ces dits organes récepteurs est équipé de moyens réglables c’amplification et/cu d’atténuation au signal ce sortie du cit organe récepteur, ; par exemple un amplificateur à gain variable, un potentiomètre, j» | un diviseur de tension, etc___ t « ï | ! i 3