Brevet FR2308908A1 — publié le 19761119

La présente invention concerne la détection et la mesure des défauts de planéité d'une tôle laminée à chaud. I1 est bien connu du lamineur que lorsqu'on lamine un produit à chaud pour fabriquer des tôles on peut constater, en dépit d'un réglage initialement correct des cylindres du laminoir, l'apparition de défauts qui conduisent à rebuter la tôle. Les défauts les plus fréquents qui seront pris en condidération dans la présente demande sont liés à des variations dimensionnelles du produit. Un de ces défauts apparaît lorsque les bords de la tole ou "rives deviennent par suite d'une déformation non homogène plus longues que les fibres centrales de la tôle. I1 en résulte un gaufrage des bords de la tôle qui se traduit par la formation d'ondulations d'amplitude plus ou moins grande qui rendent la tôle inutilisable. Un autre défaut tout aussi grave survient lorsque la tôle est plus longue au centre que sur les rives, ce qui provoque, dans la partie centrale, des ventres dont l'ampleur peut varier dans des limites assez larges. Bien entendu on cherche, dans la mesure du possible, à éviter ces deux défauts, ce qui n'empêche pas que par suite d'évolutions dans le réglage du laminoir ils peuvent subitement apparaître. I1 importe donc de pouvoir déceler aussi rapidement que possible ces défauts afin de réagir sur les réglages du laminoir avant qu'une trop grande quantité de tôle comportant des défauts ait été laminée. Etant donnée l'importance du problème, de nombreuses méthodes ont été essayées. Parmi celles-ci on note l'utilisation de palpeurs ou de détecteurs en contact avec la tôle. On comprend aisément que de tels dispositifs soient d'un emploi difficile du fait de la température du produit et de son déplacement. Selon une autre technique on projette sur le travers de la tôle un faisceau lumineux en forme de bande et on détecte les déformations de cette bande lumineuse entre ses parties centrales et ses parties latérales. On rattrape alors le réglage du laminoir pour annuler les déformations de la bande lumineuse. Si cette technique permet de détecter qualitativement l'existence des défauts, elle ne permet nullement d'apprécier leur amplitude, dans le plan vertical. Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de détecter les déformations d'une tôle laminée à chaud et également de mesurer les amplitudes de ces déformations. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé pour détecter et mesurer les défauts de planéité des tôles laminées à chaud dans lequel on mesure les déplacements, par rapport à une position géométrique définie dans un plan de référence d'au moins un spot rectiligne formé sur la tôle par une source lumineuse dont le trajet optique est incliné d'un angle a par rapport au tan vertical perpendiculaire au travers de la tôle, puis on détermine à partir de la valeur de ces déplacement, et en tenant compte des caractéristiques des appareils de mesure, l'amplitude de la déformation de la tôle. Selon une forme de mise en oeuvre du procédé, on projette sur la tôle deux spots lumineux rectilignes et parallèles, on mesure les variations d'écartement entre les deux spots et on détermine à partir de ces valeurs l'amplitude de la déformation de la tôle en tenant compte des caractéristiques optiques des appareils de mesure. On peut également, selon une autre caractéristique de l'invention, projeter sur la tôle un spot lumineux, repérer sa position géométrique sur le plan de référence, mesurer ses déplacements par rapport à sa position sur le plan de référence et déterminer, à partir de ces valeurs, l'amplitude de la déformation de la tôle en tenant compte des caractéristiques de l'appareil de mesure. Il est en outre possible de procéder à toute une série de mesures sur le travers de la tôle. Comme on le comprend, le procédé mis au point par le demandeur donne une mesure permettant de détecter l'apparition des défauts de planéité et leur importance sans recourir à des mesures de longueur toujours difficiles, sinon impossibles. D'ailleurs le souci essentiel du lamineur est de savoir si la tôle en cours de fabrication présente ou non des défauts qui occasionneront son rebut et, dans ce dernier cas, de pouvoir réagir rapidement sur les réglages du laminoir lorsque l'ampleur des défauts dépasse une valeur critique. Le procédé objet de l'invention, basé sur la mesure des variations d'écartement d'au moins un spot lumineux rectiligne et projeté sur la tôle par rapport à une position de référence, permet de savoir en permanence si la tôle présente ou non des défauts, et éventuellement d'en connaître l'amplitude. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce à la descip tion qui suit donnée en regard des planches de dessin sur lesquelles - la figure l représente les variations d'écartement des deux images pour une tôle déformée - la figure 2 représente schématiquement les éléments d'une installation de mesure. Ainsi qu'il a été exposé plus haut les défauts pris en considération sont dus à des inégalités de longueur dans les fibres longitudinales des tôles. Par exemple, si, en raison d'une hétérogénéité des déformations appliquées à la tôle, il apparaît un allongement At du bord de la tôle par rapport à la longueur l du centre, cette différence de longueur des fibres provoque la formation d'ondulations sur le bord de la tôle. Etant donné que les tôles reposent sur un chemin de roulement qui constitue un plan support, chaque ondulation se traduit par un décollement plus ou moins important par rapport au plan défini par les rouleaux support, ainsi que l'on peut s'en rendre compte sur la figure 1. On comprend donc que si l'on peut mesurer l'amplitude de ce décollement, on obtient une grandeur caractéristique de la déformation de la tôle. Pour atteindre cette mesure de l'amplitude, le demandeur procède à une mesure indirecte qui consiste à estimer les déplacements d'un spot lumineux ou d'un couple de spots par rapport à une position de référence située dans un plan bien défini. On va décrire le principe de cette mesure en se reportant à la figure 1 sur laquelle on a représenté, sans tenir compte de l'échelle, une tôle déformée. On voit que cette tôle 1, du fait de la déformation des rives, décolle par endroits du plan fixe P constitué par la tangente à la partie supérieure des rouleaux de soutien 2. L'amplitude de la déformation peut être caractérisée par la distance e qui sépare la surface de la tôle du plan P pris comme référence. La mesure directe de e présentant une grande difficulté, le demandeur lui a substitué l'estimation d'une grandeur qui lui est proportionnelle. A cet effet, on projette sur la tôle deux faisceaux lumineux 3 et 4 de manière à former deux spots fins et parallèles. En réglant la position des sources lumineuses, on peut faire en sorte que. les deux spots soient confondus dans le plan de référence. La distance qui les sépare est, dans ce cas, égale à zéro, mais il est également possible de travailler avec un écartement initial do dans le plan de référence sans rien changer au principe de mesure. On voit que lorsqu'une tôle présente des défauts, la surface de celle-ci intercepte les faisceaux lumineux dans un plan situé au-dessus du plan de référence, ce qui se traduit, du fait de l'inclinaison des faisceaux, par un accroissement de la distance séparant les deux spots qui devient dl. On comprend, en se reportant à la figure, que pour une disposition fixe des sources lumineuses, donc des faisceaux, cet écartement d est proportionnel à l'amplitude e de la déformation de la tôle. En l'absence de défauts, par contre, la distance séparant les deux spots restera constante. Il est à noter que, dans les figures, les échelles n'ont pas été respectées, notamment en ce qui concerne la distance séparant les images et leur situation au sommet de la tôle ; en fait, par rapport à l'amplitude de la déformation, l'écartement des images est plus faible et l'on peut assimiler la distance d entre le plan de référence et le plan de la tble à la distance d correspondant à l'amplitude maximale de la tôle. On peut également noter dès maintenant que l'utilisation de deux spots n'est pas indispensable et que l'on peut travailler avec un seul spot, dans la mesure oà l'on peut définir ses variations de déplacement par rapport aux coordonnées géométriques définissant sa position dans le plan de référence. Les moyens mis en oeuvre pour former les spots lumineux et détecter leur variation de position vont maintenant être décrits en se reportant à la figure 2. En dehors de l'aspect mesure de l'écartement, plusieurs problèmes se posaient pour mettre en oeuvre une telle technique de contrôle. Le premier de ceux-ci provenait du fait au'il s'agissait de travailler sur des tôles laminées à chaud, donc portées à haute température et qui, de ce fait, émettent un rayonnement propre dans le rouge et l'infrarouge. Ce problème, déjà rencontré dans d'autres domaines techniques, reçoit une bonne solution en utilisant, pour former les spots, des sources lumineuses émettant dans le bleu ou l'ultraviolet et en interposant des filtres sélectifs devant les appareils de détection. Un second problème concernait l'intensité lumineuse émise par le produit. En effet, le contraste et la brillance doivent être suffisants pour que les spots soient discernés par les appareils de détection et suivis dans leurs déplacements.Cette difficulté a été surmontée en s'efforçant de concentrer toute l'énergie lumineuse fournie par la source dans un spot très fin dont la largeur est de l'ordre du millimètre. Dans ce but, l'utilisation de diaphragmes pour former l'image du spot, a été abandonnée en raison des pertes d'énergie qu'ils entraînent ; ces diaphragmes ont été remplacés par des lentilles cylindriques 5 et 6 qui reprennent le rayonnement émis par deux lampes à vapeur de mercure 7 et 8 pour former directement sur la tôle deux spots très fins 9 et 10. L'axe optique des optiques est disposé symétriquement par rapport au plan vertical V et incliné d'un angle a par rapport à ce plan afin que les deux spots soient confondus (dans le cas de figure présente) au niveau du plan de référence schématisé en traits discontinus.Les variations d'écartement des spots sont déterminées par un ensemble de détection comprenant des filtres 11, une optique 12 et un détecteur 13. Ce détecteur est constitué par une caméra de type Reticon comportant, en tant qu'élément sensible, une rangée de photodiodes. L'électronique de traitement de la caméra délivre de façon connue différents signaux permettant de localiser les diodes éclairées, donc la position des spots. On recueille donc à la sortie de la caméra un signal électrique u proportionnel à la distance entre la surface de la tôle et le plan de référence. u = (Ky 2 tga)e y est le grandissement de l'optique du détecteur, a est l'angle formé par l'axe optique des sources lumineuses et le plan vertical. L'utilisation du type de caméra décrit plus haut permet de mettre en oeuvre l'invention en n'utilisant qu'un seul spot, ce qui simplifie l'instrumentation. Il est en effet évident, en regardant la figure 2, que les variations d'écartement d'un spot par rapport à sa position dans le plan de référence sont proportionnelles à la distance e entre le plan de référence et la surface de la tôle. Or il est possible de définir la position de référence du spot par la position des photo-diodes éclairées par exemple en l'absence de tôle. On peut en effet, grâce à des circuits électroniques, mettre ces coordonnées en mémoire et, par comparaison avec la position du spot en cours de laminage d'une tôle, de déterminer la valeur e. Par ailleurs, il est entendu que si l'on désire une informa tlon onlete sur ies défauts dans le travers de la tôle, on peut disposer des séries de couples de spots transversalement à la talle. Il est alors possible de suivre la déformation des fibres de la tôle tant au centre que sur les rives. Dans ce cas, on peut utiliser, bien entendu, un détecteur par couple de spot, mais egalement n'employer qu'un détecteur et scruter individuellement les couples de spots par un seul détecteur selon des techniques connues. Enfin, bien qu'il s'agisse de produits en défilement, parfois à grande vitesse, il est à noter que la vitesse de balayage, qui est d'environ 200 kHertz - c'est- -dire en fait le temps pour faire une mesure - permet de considérer que la tôle est immobile vis-à-vis des spots et que l'on peut, du fait de la précision de la méthode, mesurer des déplacements de la surface de la tôle de l'ordre du millimètre. En outre, il est possible, connaissant la vitesse de défilement de la tôle, d'atteindre une estimation de la longueur des fibres à un endroit considéré. En effet, connaissant pour une longueur dx de la tôle la variation dy correspondant à la variation de la grandeur e, on peut écrire et, par intégration, connaître 1. Dans ce cas, un traitement électronique permet aisément d'effectuer ces opérations. On comprend que cette méthode de mesure offre de grandes possibilités et permet en premier lieu de savoir s'il y a ou non des déformations de la tôle et de savoir si leurs amplitudes est dans la fourchette de tolérance. Il est donc possible au lamineur de réagir très vite lorsque l'on détecte des déformations et de limiter le nombre de tôles présentant des défauts. REVENDICATIONS l. Procédé pour détecter et mesurer les défauts de planéité des tôles laminées à chaud caractérisé en ce que l'on mesure les déplacements, par rapport à une position géométrique définie dans un plan de référence, d'au moins un spot lumineux rectiligne formé sur la tôle par une source lumineuse dont le trajet optique est incliné d'un angle a par rapport au plan vertical perpendiculaire au travers de la tôle et en ce que l'on détermine, à partir de la valeur de ces déplacements et en tenant compte des caractéristiques optiques des appareils de mesure, l'amplitude de la déformation de la tôle. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on projette sur la tôle deux spots lumineux rectilignes paral lèles, que l'on mesure les variations d'écartement entre les deux spots et que l'on détermine, à partir de ces valeurs, l'amplitude de la déformation de la tôle en tenant compte des caractéristiques optiques des appareils de mesure. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on projette sur la tôle un spot lumineux, que l'on repère la position géométrique du spot sur le plan de référence, que l'on mesure les déplacements du spot par rapport à sa position sur le plan de référence et que l'on détermine, à partir de ces valeurs, l'amplitude de la déformation de la tôle en tenant compte des caractéristiques de l'appareil de mesure. 4. Procédé selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on effectue plusieurs mesures sur le travers de la tôle.