Brevet FR2288296A1 — publié le 19760514

La présente invention se rapporte à un procédé pour la détermination automatique des caractéristiques quantitatives du profil transversal d'une tôle. de procédé est spécialement intéressant lorsqu'il est appliqué à une tôle sortant d'un train à chaud. On sait que la plus Ou moins grande facilité que l'on a de laminer une tale à froid dépend pour une part impor- tante du profil transversal que présente cette tôle à l'entrée du laminoir. Lorsque certaines difficultés surgissent pour pouvoir réaliser le laminage à froid correct d'une tôle, le problème se pose tout naturellement de savoir si le profil transversal de la tôle, à l'entrée dans le laminoir, peut être à l'origi- ne de ces difficultés. Dans l'affirmative, le préposé doit pouvoir indiquer de façon précise en quoi il considère le profil comme défectueux pour son laminage', de façon à permettre aux opérateurs du train à chaud de prendre toute mesure utile pour la correction du défaut constaté. Jusqu'à ce jour, à la connaissance du demandeur, on n'avait que la possibilité de donner des indications purement qualitatives sur les modifications à apporter aux caractéristiques du profil de la tôle entrant dans le laminoir à froid, ce qui rendait fort imprécises et aléatoires les corrections susceptibles d'être apportées aux conditions de laminage du train à chaud pour obtenir une tôle dont le profil soit acceptable pour le laminage à froid subséquent. La présente invention a pour obJet un procédé de détermination des caractéristiques quantitatives du profil transversal d'une tôle permettant ainsi de remédier aux inconvénients cités ci-dessus. Dans ce procédé, les caractéristiques à déterminer sont constituées par troia paramètres spécifiques de la forme du profil transversal de la tôle et calculés h partir du profil transversal, lui-même déterminé au moyen d'un profilomètre approprié. Afin de réaliser ces calculs dans un temps minimum, il est fait usage d'un calculateur approprié. Le procédé de l'invention est donc essentiellement caractérisé en ce que l'on mesure le profil transversal d'une tôle au moyen d'un appareil approprié et en ce que l'on détermi- ne à partir du profil ainsi relevé des paramètres quantitatifs spécifiques de la forme du profil, la détermination se faisant au moyen d'un calculateur approprié. Afin de mieux faire comprendre comment on peut arriver facilement à la détermination des paramètres cherchés, une esquisse du déroulement d'une méthode de calcul particuliè- rement intéressante est donnée cl-après. Suivant l'invention, les paramètres spécifiques de la forme du profil, lesquels sont au nombre de trois, à savoir X,,, sont définis par les relations ci-aprbs dans lesquelles, comptées sur une section transversale de la tôle. xO = distance d'un point particulier du profil considéré au plan de symétrle longttudinal de la tôle. ce point particuller étant déterminé comme suit : le profil supposé symétrique de la tôle est assimilé à une courbe composée de deux arcs de parabole, l'un partant du milleu de la tôle, l'autre de la rive. Ces deux arcs se reccordent tangentiellement en ce point particuller, distant de x0 du plan de symétrie longttudinal de la tôle. B/2 = demi-largeur de la tôle. hm = épaisseur de la tôle dans le ptan symétrique longitudinal de la tOle. hr = épaisseur de la tôle à 40 mm de la rive. hr = demi-épaisseur fictive de la tôle 9 40 mm de la rive, obtenue en extrapolant A partir du point xO le profil de la tôle vers la rive, en suivant la courbe équation de l'arc de parabole partant du milieu de la tôle. les conditions a remplir au poInt x0 par les équations (4) et (5), savoir: y1 = a1x2 + c1 pour 0 # x # x0 (4) y2 = a2x2 + b2x + c2 pour xo b2 = 2 (a1 - a2) x0 (6) c2 = c1 - (a1 - a2) x02 (7) Dans ces équations, les x sont les abscisses des points des paraboles, comptes partir du plan de symétrie longitudinal de la tle, les y (c'est-à-dire Y1 pour la première parabole et y2 pour la seconde) en sont les ordonnées et représentent la différence entre l'épalsseur hm de la tôle dans le plan de sysmétrie longitudinal de la tole et son épaisseur au point considéré, les coefficients al, a2. b1, c1, c2 sont les paramètres à déterminer. Si l'on se fixe arbitrairement quatre des six paramètres repris à ces deux équations (6) et (7). on peut facllement calculer les deux autres, et le profil de la tole est ainsi entièrement déterminé. Sulvant l'invention, on choisit arbitrairement x0, a1, a2, c1 et parml ces quatre grandeurs, on fixe provisoirement x0. On détermine ensuite al, a2, c1 en fonction de x0 en 8' Imposant que l'écart quadratique soit mintrmum entre les valeurs mesurées au profilomètre et celles calculées à partir d'une courbe d'équation parabolique, ajustée au mleux (suivant méthode classique, connue en sol) sur le relevé expérimental. A la valeur fixée de x0 correspond un certain ecart-type total entre points expérimentaux et points calculés. Par approximations auccessives, on modifie la valeur de x0 de façon 9 ce que cet écart-type total soit minimum. On détermine ainsi une valeur de x0, que l'on considère comme définitive. ce qul permet de calculer les valeurs définitives des coefficients a1. a2, cl, et par voie de conséquence, d'établir les équations vraies des deux arcs paraboliques représentant le profil de la tôle. Comme en pratique cl est presque toujours très voisin de zéro, || ne reste en fait plus que trois coofflcients à utiliser, soit x0, al, a2, ce qui permet de carac tériser le profil de la tôle au moyen de trois paramètres sans dimensions, à savoir, comme dit plus haut Ces trois paramètres permettent donc une caractérisation quantitative complète du profil d'une tôle. En falsant des déterminations systématiques de ces trots paramètres sur des tôles sortant d'un laminoir à chaud, et en observant leur comportement au lami nolr à froid, on peut par exemple établir en fonction de ces paramètres les zones favorables ou non à un laminage à froid satisfaisant, et partant, modifier dans le sens approprié les conditions du laminage à chaud pour obtenir des tôes dont les paramètres sont dans une zone favorable à un laminage à froid satisfaisant. Suivant le schéma préférentiel donné ci-dessus, on recherche les équations des paraboles qui s'identifient au mieux avec le profil relevé, et on en déduit les trois paramètres X, Z, # de forme cherchés, Il est à noter que le paramètre # peut varier de O (forme parabolique parfaite) à 1 (profil plat dans la partie centrale de la tôle) et méme entre supérieur à l'unité (profil "creux" au centre). L'existence constatéc par voie atatistique d'une relation entr X et #, de la forme X =## + + ss , permet de réduire de trois à deux le nombre des indices de forme permettant une quantification des csractéristiquos du profil d'une tôle. la déroulement des calculs n'en est cependant pas altéré. La présente invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé clbdoosua décrit. Ce dispositif consiste essentiellement en la combinaison d'un profilomètre avec un calculateur électronique, ce dernier enregistrant automatiquement les signaux x (distances d'un point du profil compté à partir du plan de symétrie de la tôle ) et y (différence en ce point entre l'épâlsseur hm au centre et l'épaisseur h à l'abacisse x), pour calcuter directement les valeurs des paramètres relatifs à une tôla, par exemple suivant le mode de calcul esquissé plus haut. Le dispositif0 obhet de la présente invention, est essentiellement caractérisé cia ce qu'il comporte : - un profilomètre constitué d'un banc des å recevoir la tôle dont le profil est å mesurer, et munt d'une vis micrométrique installée sur un chariot mobile, la dite vis étant destinée A la mesure de l'épaisseur transversale de la tôle, le chariot étant accompagné - d'un dispositif, tel qu'un potentiomètre, pour la transmission de la position da chariot mobile le long de la toute, et - d'un dispositif Indicateur du déplacement du chariot, - un interface spécifique, permettant d'assurer la liaison électrique entre le profil mètre et l'unité centrale du calculateur digital repris au poste suivant, - un calculateur digital, pour effectuer les calculs requis par le procédé, - une horloge "temps réel" reliée aucalculateur par un Interface approprié et destinée i fournir les impulsion nécessaires s la synchronisation des opérations du programme de acrutation des Indications A recevoir du profllomètre, - une machine téléimprimant, reliée au calculateur par un interface approprié, - les organes usuels d'arret, de redémarrage, d'alimentation, etc., des éléments repris ci-dessus. suivant une modalité avantageuse de l'invention0 l'interface spécifique répond au schéma fournl à la figure 1 qui en montre les principaux éléments. distribués entre les deux traits A et B, le profilom8tre se trouve côté A, l'unité centrale se trouve côté B. Sur ce schéma, - les signaux analogiques X, Y, entrent en 1 et 2 dans l'interface au travers d'amplificateurs différentiels de séparation 3 et 4 et de filtrage 5 et 6, - des circuits d'adaptation du signal "x" (largeur de la tôle) comportent, de plus, un dispositif d'adaptation du galn (trols gammes) suivant la largeur de la tôle essayée, de manière à accroitre la résolution de la mesure lors de l'essai de tôles de faible largeur.En fonction de la largeur de la tôle - qui est une donnée du problème - le calculateur active ou non une des sorties digitales (7, 8); celles-cl ferment ou ouvrent, suivant le cas, des Interrupteurs électroniques qui mettent en Jeu un réseau différent de résistances et fournissent ainsi, la sortie de la carte d'adaptation du signal, un niveau de tension adapté. - Après multiplexage 9 å l'aide d'un commutateur statique 10, les signaux continus sont digitalisés dans un convertisseur 11 de 12 bits, du type å intégration, La fin de conversion d'un signal analogique est signalée ê L'unité centrale par une interruption 12 - 13. - Lors du démarrage de l'essai, l'alimentation du moteur du chariot provoque la fermeture d'un contact 14 dont l'état est transmis sous La forme d'une entrée digitale prioritaire 15. De plus, l'opérateur peut annuler l'essai en cours d'exécution par appui sur un bouton poussoir 16 situé sur la face avant de l'ar moire et également transmis l'unité centrale sous la forme d'une entrée digitale 17. - En plus de la commande automatique du galn du signal "x" (largeur de la tOle), la plaquette 18 (sortie digitale) comporte également la commande de lampes de signalisation 19 situées sur la face avant de l'armoire. Le schéma comporte en sus le dispositif 20 de contrôle du convertisseur 11 et du multiplexeur 9, le registre de transfert 21 du convertisseur A l'unité centrale, l'horloge Interne 22, ainsi que le circuit logique d'lnterruptlon 23 ci d'interruption prioritaire 24 relatif aux entrée 15 et 17. D'une manière générale, le dispositif fonctionne comme suit Lorsque la tOle eet pressée sur te banc du profllomètre et le chariot mobile amené à l'une des extrémités de la tôle. l'opérateur introduit les données au clavier de l'imprimante sur la baee du programme choisi. L'introduction des données se fait par un code approprié. Pour réduire les manipulations, deux groupe de données ont été constitués. Le premier ne comprend que des données générales, valables pour toute une série d'essais et dont l'introduction n'est de ce fait que rarement nécessaire.Le second groupe Inclut, par contre, les données spécifiques de l'essai à exécuter. L'introduction de ces dernières données est indispensable à la prise en considérat ion par le calculateur de l'essai qui va étre exécuté. Ensuite, l'opérateur démarre le chariot mobile. Ceci engendre une interruption prioritaire dans le calculateur qui démarre l'horioge "temps réel". A Intervalles réguliers, cette borloge provoque l'exécution da proZ gramme de scrutation des signaux analogiques. L'évolution du signal "x" est testée par le programme : à chaque déplacement du chariot mobile d'une fraction de la largeur de la tdle, son épaisseur y est mémorisée. Quand te chariot s'arrêté à l'extrémité de la Mte par déclenchement d'une fin de course, le programme arréte la scrutation en masquant tes impulsions d'horloge et démarre la séquence du calcul des "indices de forme". Celle-ci consiste à calculer tout d'abord les paramètres de deux paraboles épousant au mieux le profil enregistré. Le critère utilisé est le principe des moindres carrés des écarta entre la courbe formée par les paraboles et les points mesurés. Après cela, les "indices de forme" sont évalués à l'aide des équations indiquées plus haut.Si c1 est très petit (cas d'un profil parabollque), le calcul est réexé e n assimilant le profil msuré à une parabole unique. Ensuite le données et les résultnta sont enregistrés sous la forme d'un tableau de chiffres, en méme temps que tes résultats sont perforés sur une bande. Le procédé ci-dessus a été décrit das le cadre de la duallité train à chaud - train à froid, afin d'améliorer la qualité du produit fourni par le train à partir des observations reçues du préposé au train à froid; on peut, sans sortir de l'esprit de l'invention. l'appliquer à une autre dualité, à savoir celle "cllent usine", il suffit simplement de faire usage d'un autre type de "mesure de profil" pour caractériser de façon quantitative ce qui fait l'objet de l'appréciation du cllent. REVEND ICAT IONS 10/ Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de détermination automatique des caractéristiques quantitatives du profil transversal d'une tôle, procédé dans lequel on mesure ledit profil au moyen d'un appareil approprié et on détermine à partir de la mesure de ce profil des paramètres quantitatifs spécifiques du profil, par exemple au moyen d'un calculateur approprié, c a r a c t é r i s é en ce quXil come porte - un profilomètre constitué d'un banc destiné à recevoir la tôle dont le profil est à mesurer, et muni d'une vis-micrométrique installée sur un chariot mobile, ladite vis étant destinée à la mesure de l'épaisseur transversale de la tôle le chariot étant accompagné - d'un dispositif, tel qu'un potentiomtre, pour la transmission dè la position du chariot mobile le long de la tôle, et - d'un dispositif indicateur du déplacement du chariot, - un interface spécifique, permettant d'assurer la liaison'élec- trique entre le profilomètre et l'unité centrale du calculateur digital repris au poste suivant, - un calculateur digital, pour effectuer les calculs requis par le procédé, - une horloge "temps réel" reliée au calculateur par un interface approprié et destinée à fournir les impulsions nécessaires à la synchronisation des opérations du programme de scrutation des indications à recevoir du profilomètre, - une machine téléimprimante, reliée au calculateur par un interface approprié, - les organes usuels d'arret, de redémarrage, d'alimentation, des éléments repris ci-dessus. 20/ Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de détermination automatique des caractéristiques quantitatives du profil transversal d'une tôle, procédé dans lequel on mesure ledit profil au moyen d'un appareil approprié et on détermine à partir de la mesure de ce profil et par exemple au moyen d'un calculateur approprié, les trois paramètres spécifiques X, , et # définis par les relations ci-après dans lesquelles, comptées sur une section transversale de la taule, xO = distance d'un point particulier du profil considéré au plan de symétrie longitudinal de la tôle, ce point particulier étant déterminé comme suit : le profil supposé symétrique de la toile est assimilé à une courbe composée de deux arcs de parabole, l'un partant du milieu de la tôle, l'autre de la rive, Ces deux arcs se raccordent tangentiellement en ce point particulier, distant de xO du plan de symétrie longitudinal de la tôle B/2 = demi-largeur de la tôle hm = épaisseur de la tôle. dans le plan symétrique longi tudinal de la tôle. h = épaisseur de la'tôle à 40 mm de la rive. r hro = demi-épaisseur fictive de la tôle à 40 mm de la rive, obtenue en extrapolant à partir du point xO le profil de la tôle vers le rive, en suivant la courbe-équation de l'arc de parabole partant du milieu de la tôle. dispositif c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte - un profilomètre constitué d'un banc destiné à recevoir la tôle dont le profil est à mesurer, et muni d'une vis micrométrique installée sur un chariot mobile, ladite vis étant destinée à la mesure de ltépaisseur transversale de la tôle le chariot étant accompagne - d'un dispositif, tel qu'un potentiomètre, pour la transmission de la position du chariot mobile le long de la tôle, et -d'un dispositif indicateur du déplacement du chariot, - un interface spécifique, permettant d'assurer la liaison électrique entre le profilomètre et l'unité centrale du calculateur digital repris au poste suivant, un calculateur digital, pour effectuer les'calculs requis par le procédé, - une horloge "temps réel" reliée au calculateur par un interface approprié et destinée à fournir les impulsions nécessaires à la synchronisation des opérations du programme de scrutation des indications à recevoir du profilomètre, - une machine téléimprimante, reliée au calculateur par un interface approprié, - les organes usuels d'arret, de redémarrage, d'alimentation, ... des éléments repris ci-dessus. ) / Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé dans lequel on mesure le profil transversal d'une tsie au moyen d'un appareil approprié, on détermine à partir du profil ainsi relevé, des paramètres quantitatifs spécifiques de la forme du profil, par exemple au moyen d'un calculateur ap proprié, et dans lequel on observe le comportement de tôles dans un laminoir à froid et l'on établit en fonction desdits paramètres les zones favorables ou non à un laminage à froid satisfaisant, et dans lequel on modifie dans le sens approprié les conditions du laminage à chaud pour obtenir des tôles dont lesdits paramètres sont favorables à un laminage chaud pour obtenir des tôles dont lesdits paramètres sont favorables à un laminage à froid satisfaisant, dispositif c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte : - un profilomètre constitué d 'un banc destiné à recevoir la tôle dont le profil est à mesurer, et muni d'une vis micrométrique installée sur un chariot mobile, ladite vis étant destinée à la mesure de l'épaisseur transversale de la tôle le chariot étant aecompagné :: - d'un dispositif, tel qu'un potentiomètre, pour la transmission de la position du chariot mobile le long de la tôle, et - d'un dispositif indicateur du déplacement du chariot, - un interface spécifique, permettant d'assurer la liaison électrique entre le profilomètre et l'unité centrale du calculateur. digital repris au poste suivant, - un calculateur digital, pour effectuer les calculs requis par le procédé, - une horloge "temps réel reliée au calculateur par un interface approprié et destinée à fournir les impulsions nécessaires à la synchronisation des opérations du programme de scrutation des indications à recevoir du profilomètre, - une machine téléimprimante, reliée au calculateur par un interface approprié, - les organes usuels d'arrêt, de redémarrage, d'alimentation, des éléments repris ci-dessus. 40/ Dispositif, tel que défini dans l'une ou l'autre des revendications 1 à ), c a r a c t é r i s é en ce que l'interface spécifique répond à la description ci-après I. L'interfacomporte un côté profilomètre et un côté unité centrale, II. 1. Du côté profilomètre se trouvent successivement a) un premier signal analogique y b) un second signal analogique x 2c le circuit de commande des lampes de signalisation d) un interrupteur, dont la fermeture est provoquée par l'alimentation du moteur du chariot lors du démarrage de l'essai un bouton poussoir situé sur la face avant de l'ar moire, et dont la fermeture permet l'annulation de 'essai en cours. 2. A partir de ces entrées a, b, c, d, e, on repère les différents circuits ci-après : - à partir de a : un amplificateur, un filtre, un commutateur statique, un convertisseur analogique digital, un registre de transfert à l'unité centrale - à partir de b : un amplificateur comportant un dis positif d'adaptation de gain (trois gammes) suivant la largeur de la tôle essayée, un filtre, le commutateur, le convertisseur et le registre déjà mentionné sous a - à partir de c : le raccord direct à l'unité cen trale - à partir de d : le raccord direct à l'unité cen trale, mais sous forme d'une entrée digitale priori taire - à partir de e : le raccord direct à l'unité cen trale, mais sous forme d'une entrée digitale priori taire III. On repère en outre les liaisons supplémentaires suivantes - du convertisseur analogique - digital vers un cir cuit logique d'interruption, relié à l'unité centrale par une entrée prioritaire, ladite logique fonction nant en fin de conversion - relié à l'unité centrale, un dispositif de contrô- le du convertisseur et d'un multiplexeur commandant le commutateur susdit - activée par le calculateur, une sortie digitale raccordée à l'amplificateur faisant suite à l'entrée b - un circuit logique d'interruption relié aux cir cuits repris sous d et e et à l'unité centrale sous forme d'une entrée prioritaire. IV. Du côté unité centrale, on repère encore l'horloge interne.