Brevet FR2390729A1 — publié le 19781208

L'invention se rapporte à un dispositif. 8 fonctionnement entièrement automatique pour la détection et la localisation de défauts sur les faces d'éléments métalliques rectilignes, en particulier semi-produits laminés, avant leur façonnage par utilisation des courants de Foucault. Il existe un certain nombre de dispositi#fs ou d'installations de détection de défauts dans le métal, et en particulier dans les éléments rectilignes métalliques semi-produits laminés appelés billettes. Divers principes physiques sont utilisés depuis les ultrasons jusqu'aux effets électriques et électrostatiques. L'utilisation de ces effets amène'à construire des installations avec détecteurs adaptés très particuliers. L'exposé de ces réalisations n'entre pas dans le cadre de l'état de la technique. Il existe par contre des appareils utilisant les phénomènes et effets magnétiques, en particulier l'induction magnétique. Une première forme de détection utilise le principe de la détection des flux de fuite d'un champ magnétique pro voqués par les défauts de surface dont la détection s'effectue par l'intermédiaire de sondes à effet Hall ou des magnétodiodes. Le champ magnétique est produit par un ensemble émetteur. L'émission et la détection forment un ensemble compact tournant autour de l'élément rectiligne en déplacement Les billettes sont aimantées et les défauts provoquant les distorsions du champ magnétique sont reproduits sur une bande magnétique souple se déroulant sur la billette. Par la suite, cette bande est relue par une tête magnétique. Cette méthode exige impérativement une surface d'analyse parfaitement propre et rend ainsi le sablage préalable indispensable. Certains constructeurs exploitent déjà des ensembles de détection à courants de Foucault. Ils comportent un système mécanique très important destiné à faire tourner autour de la billette un ou plusieurs ensembles de détection Dans l'un des systèmes, on distingue par exemple deux ou quatre bobines de détection reliées en montage différentiel et tournant à grande vitesse autour de l'élément rectiligne. L'utilisation des courants de Foucault s'accompagne donc toujours d'un mouvement relatif du capteur par rapport à l'élément rectiligne en défilement. Ceci suppose un ensemble mécanique de rotation et de commande très important, gourmand en énergie et augmentant considérablement le prix de revient. Par ailleurs, suite à l'inertie et aux effets parasites engendrés par cette rotation, la précision fournie s'avère très moyenne. L'invention se propose de remédier à certains de ces inconvénients. Elle consiste à prévoir une détection et le détecteur destiné à la réaliser permettant un marquage automatique des défauts et procurant un emploi aisé et une résolution suffisamment grande pour détecter tous les défauts de surface qui sont généralement peu étendus et de faible épaisseur. A cet effet, l'invention se caractérise par une tête de détection équipée de quatre ensembles émetteurdétecteur entraînée en rotation rapide et portée par un support mécanique articule maintenant la face de détection à un intervalle rigoureusement constant et faible par rapport à la face de la billette, en ce que la détection aux angles s'effectue par l'intermédiaire d'ensembles émetteurs-détecteurs à détecteur central parallèle au plan d'arête et à émetteurs séparés latéraux paral vièles aux faces adjacentes. Ensembles émetteurs-détecteurs associés à des circuits de traitement et d'analyse des signaux. L'invention présente ainsi un bon nombre d'avantages - précision correcte de détection - possibilité d'automatisation complète - électronique associée simple et peu couteu se - facilité d'exploitation - consommation d'énergie réduite - détection complète sur toutes les faces y compris les arêtes. Cette solution de la rotation des capteurs magnétiques permet de transformer les défauts longitudinaux fréquents sur les billettes en défauts transversaux vus par l'ensemble capteur. On réalise ainsi déjà au niveau du signal de détection, une discrimination intéressante entre les signaux de défauts, et ceux de basse fréquence. D'autres caractéristiques plus techniques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure I, est une vue schématique en coupe de l'installation la figure 2, est une vue schématique en plan du disque capteur présentant quatre ensembles émetteurdétecteur en disposition croisée - la figure 3, est une vue en élévation d'un exemple de réalisation de support destiné à porter l'ensemble détecteur selon l'invention - la figure 4, est une vue schématique d'un ensemble de capteur ;; - la figure 5, est une vue en schémabloc des circuits électroniques alimentant un calculateur à travers une interface - les figures 6a et 6b, sont des oscillographes représentant les signaux de détection sans et avec défaut - les figures 7a et 7b sont des vues schématiques respectivement en coupe transversale et longitudinale des ensembles utilisés pour la détection des défauts sur le plan des arêtes. En se référant tout d'abord à la figure 1, l'invention se compose d'une façon générale d'un train 1 de rouleaux 2 portant un semi-produit laminé 3. Celui-ci est ainsi amené devant un ensemble de contrôle 4 permettant la détection-en continu c'est-àdire au défilement de défauts de surface sur ces éléments rectilignes métalliques semi-laminés. Cet ensemble est monté sur un support 5 articulé par exemple par un double bras 6 du -genre à parallélogramme à un point fixe ou à un axe mobile commande par exemple par vérin d'une part et au support proprement dit par deux axes d'articulation d'autre part. Le vérin permet d'imprimer une légère pression en permanence sur le support en contact avec la billette et réduire ainsi les vibrations dues aux irrégularités de planifi cation des surfaces contrôlées. Le support possède un corps général paral lépipédique dans sa partie centrale 7, et une saillie 8 au niveau de sa partie avant, dégageantun espace 9 à ce niveau entre ledit corps et la face supérieure de la billette. Le support comporte un rouleau central 10 monté à rotation libre sur un axe transversal 11. Il est destiné à maintenir entre le corps proprement dit du support et la face a analyser de la billette, une distance aussi constante que possible. Ainsi, on prévoit son bandage i2 en caoutchouc de dureté moyenne s'enfonçant dans ou sur des petits défauts (grains) de surface sans imprimer au corps lui-même de déplacements sensibles. Le support comporte également des vis de réglage, par exemple à tête moletée, il s'agit d'une vis 13 pour réglage de la hauteur et d'une vis 14 pour le réglage du paral lélisme ou de l'angle d'incidence. Le corps supporte l'ensemble de détection proprement dit, comportant une tête circulaire tournante 15 se logeant dans l'espace 9, entraînée en rotation à une vitesse p r é r è g 1 é e , par un moteur électrique 16 de préférence du type asynchrone. La prolongation des liaisons électriques avec les capteurs 17 présents sur la tEte tournante, est assurée par un collecteur tournant 18 de haute technicité, de type connu. Comme indiqué, la tête tournante, au niveau de son plan inférieur possède au moins quatre capteurs 17 diamétralement opposés en disposition croisée deux à deux (figure 27. Cette disposition, la forme du signal et le raccordement des bobinages des capteurs, permettent comme on le verra ci-après, de s'affranchir des principaux signaux parasites, en particulier ceux générés par les vibrations de déplacement. De plus, la discrimination des signaux de défaut sera ainsi rendue plus facile : les dispositions tangentielles permettent le repérage plus facile des défauts centraux, alors que les dispositions perpendiculaires s'avèrent préférables pour la détection des défauts en bordure de la face des billettes. Les capteurs se composent chacun de trois bobinages : un bobinage central 19 émetteur d'un champ magnétique sinusoïdal deux bobinages latéraux tels que 20. et 21 destinés à la réception à noyaux centraux. Les noyaux sont placés à la surface de la billette à analyser dans le même plan, et le disque de l'ensemble émetteur-détecteur maintient en cours de rotation une faible distance constante 22 (entrefer), par exemple quelques millimètres entre l'extrémité des noyaux et la face de la billette. Chaque émetteur alimenté en courant sinu soidal émet un champ d'induction magnétique qui se referme par la billette. Le circuit magnétique est fermé par les deux bobinages latéraux montés en différentiel magnétique. Suivant la nature de la détection, on alimente l'émetteur à une fréquence correspondant à la résonance du circuit couplé et on obtient alors le maximum de sensibilité pour la détection des défauts proprement dits (criques, repliures, pailles, porosité, retassures). D'autres capteurs sont alimentés par des fréquences très différentes pour donner des informations sur la distance billette-capteur et opérer ainsi une correction de la variation d'entrefer ou bien obtenir des informations sur les effets de bords de la billette et en permettre la correction, ainsi que celle due au mouvement latéral par rapport au capteur, du fait de la non-rectitude des billettes brutes de laminage. On détecte séparément les défauts sur les angles à l'aide d'un ensemble émetteurrdétecteur formé d'un récepteur central 23 face à l'arête plane de la billette et de deux émetteurs latéraux tels que 24 placés parallèlement aux faces adjacentes au niveau des bords de l'arête. Le récepteur est légèrement décalé dans le sens longitudinal par rapport aux émetteurs (figures 7a et 7b). Les bobines emettrices sont extérieures et alimentées par deux courants en quadrature. On examinera ci-après les circuits électroniques de pré-traitement du signal de détection, en vue de leur traitement par un calculateur après leur adaptation par bloc de circuits interface. Ces circuits permettent d'extraire la modulation d'amplitude à faible taux provoquée par la présence d'un défaut sur la surface de-la billette. La chaîne de circuits décrite ci-après est identique pour chaque capteur. Il s'agit d'un démodulateur à échantillonneur-bloqueur. Il se compose de deux blocs 25 et 26 d'adaptation d'impédance, présentant une haute impédance de charge pour le circuit résonant afin de ne pas diminuer la course de résonance. Ils alimentent un bloc 27 de redressement double alternance chargé par un détecteur à seuil 28 présentant le signal à un échantillonneur bloqueur 29, chargé par un filtre actif passe bas 30 fournissant les signaux analogiques de l'enveloppe de la porteuse échantillonnée aux instants de ses passages aux crètes destinés à commander un convertisseur analogique nu mérique, et fournir des informations numériques à un calculateur. L'échantillonneur bloqueur est commandé par des impulsions d'échantillonnage provenant d'un oscillateur 31, asservi en phase commandée par un multivibrateur bistable 32 du genre Trigger de Schmidt. Ledit oscillateur 31 avec un diviseur de fréquence par quatre 33, fournit les fronts négatifs au monostable 34, qui génère l'impulsion d'échantillonnage. A l'examen des figures 6a et 6b, on constate qu'un défaut apparaît comme une pointe de modulation qu'il faut extraire du signal La partie A correspond à une portion de tour sans défaut sur la figure 6a alors qu elle présente un signal de défaut D sur la figure 6b. Les parties B montrent les déformations du signal sinusoidal au niveau des bords. Ces signaux après démodulation et conversion analogique-numérique (interface) sont fournis à un calculateur en vue de la commande automatique des organes destinés à enlever les défauts : meule, chalumeau écriqueur etc... L'invention a été décrite à propos d'une réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et que diverses modifications de formes, de matériaux équivalents sont possibles tout en restant dans le cadre de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif automatique pour la détection et la localisation en continu des défauts sur les faces des masses métalliques rectilignes, en particulier billettes, carac térisé en ce qu'il comporte un support équipé de moyen de roulement sur la face à contrôler articulé à un bati et à un vérin lui imprimant une légère pression, support portant à son extrémité un ensemble de détection formé d'une tête de détection circulaire entraînée en rotation par un moteur a-travers un collecteur pour les liaisons électriques et maintenue à intervalle constant et faible de la surface à contrôler, la détection aux arêtes se réalisant séparément par l'intermédiaire d'ensembles capteurs à détecteur central face au plan d'arête et par deux émetteurs latéraux parallèles aux faces adjacentes, capteurs as souciés à des circuits électroniques de traitement et d'analyse des signaux. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac térisé en ce que la tête de détection comporte au moins quatre capteurs diamétralement opposés selon des directions croisées formé chacun d'un bobinage central émetteur d'un champ magnétique et de deux bobinages latérauxdont#les #nayaux sont placés dans le même plan face à la surface à analyser. 3. Dispositif selon la revendication 1, carac térisé en ce que l'émetteur central de capteur d'arête, est décalé dans le sens longitudinal par rapport aux récepteurs. 4. Dispositif selon la revendication 1,- carac térisé en ce que les circuits électroniques de détection associés à chaque capteur se composent de deux blocs 25 et 26 d'adaptation d'impédance, alimentant d'une part une première chaîne formée d'un bloc 27 de redressement double alternance chargé par un échantillonneur bloqueur 29 raccordé à un filtre actif passe bas 30 fournissant les signaux analogiques à un convertisseur et d'autre part, . une chaîne de commande de l'echantillon- neur-bloqueur constituée d'un multivibrateur bistable 32 commandant un oscillateur 31 asservi en phase qui avec un diviseur 33 de fréquence par quatre fournit les fronts négatif s à un monostable 34 délivrant les impulsions d'échantillonnages à I'échan- tillonneur bloqueur.