Brevet FR2588654A1 — publié le 19870417

PROCEDE DE CONTROLE DIMENSIONNEL AU DEFILE DE BARRES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE Le procédé et le dispositif qui font l'objet de l'invention concernent le contrôle de formes, au défilé, de barres ou tubes ronds, sensiblement rectilignes, en particulier de barres ou tubes métalliques. La section transversale de ces barres ou tubes, suivant un plan perpendiculaire à leur axe, doit présenter un contour extérieur de forme sensiblement circulaire, avec des écarts qui ne doivent pas dépasser des tolérances bien déterminées. C'est le cas, par exemple, de barres rondes en acier obtenues par laminage. Ces barres présentent souvent dans leur zone d'extrémité des défauts de forme, tels qu'une ovalisation ou toute autre déformation de la section transversale qui dépassent les limites acceptables. Ces défauts de forme doivent pouvoir être détectés en vue de leur élimination dans les conditions les plus économiques. I1 est souhaitable de pouvoir, au défilé, détecter ces défauts de forme pour éliminer la zone correspondante de la barre avant d'entreprendre les opérations de finition. Certains dispositifs, comportant des capteurs pneumatiques, permettent la détection de tels défauts de forme sur des produits à température proche de l'ambiante. Ils sont cependant d'une mise en oeuvre délicate. De plus, ils nécessitent pratiquement l'arrêt du produit pendant le contrôle et manquent de précision. On a donc recherché la possibilité de contrôler, au défilé, des barres ou tubes ronds, sensiblement rectilignes, en particulier des barres ou tubes métalliques, de façon à pouvoir détecter l'existence de zones présentant des défauts de forme en vue de les éliminer. On a recherché la possibilité d'effectuer ce contrôle non seulement sur des barres ou tubes à température proche de l'ambiante, mais aussi sur des barres ou tubes à température élevée, par exemple à des températures de l'ordre de 600 à 1000" C et même davantage. On a recherché enfin la possibilité de mettre en oeuvre des moyens de détection des défauts de forme qui agissent de façon directe sur des moyens de signalisation permettant, par exemple, de signaler les barres ou tubes présentant une zone ayant des défauts de forme au voisinage d'une extrémité.On a recherché aussi la possibilité de faire agir ces moyens de détection de façon qu'ils commandent des moyens d'aiguillage, permettant de séparer les barres présentant de telles zones de défauts d'avec les autres et/ou de façon qu'ils commandent des moyens d'élimination de ces zones, par exemple par tronçonnage. Le procédé et le dispositif qui font l'objet de l'invention permettent de résoudre ce problème dans son ensemble de façon particulièrement efficace. Ce procédé et ce dispositif s'appliquent, de la façon la plus générale, au contrôle de forme, au défilé, de barres ou tubes ronds, sensiblement rectilignes, et en particulier de barres et tubes métalliques. Suivant l'invention, on dispose, latéralement par rapport à l'axe de défilement de la barre ou tube, deux capteurs comportant chacun un objectif dont l'axe optique intersecte l'axe de défilement, l'angle dièdre formé par les deux plans contenant chacun l'axe de défilement et un axe optique d'un capteur étant compris entre 40 et 1400. Chacun de ces objectifs forme une image de la barre ou tube sur une barrette de photodiodes perpendiculaire au plan contenant l'axe optique et l'axe de défilement. La longueur de cette barrette est telle qu'elle comporte deux zones d'extrémité, au-delà de la zone de l'image de la barre, de part et d'autre de celle-ci.On réalise une différence d'intensité d'éclairement au niveau de chaque barrette entre la zone image de la barre ou tube et les zones d'extrémité de façon que les données électroniques émises par les photodiodes et recueillies au niveau de chaque barrette soient fonction de l'extension de la zone image par rapport à celle des zones d'extrémité. On compare ensuite ces données qui constituent la réponse de chaque barrette soit à l'état brut, soit de préférence après un traitement de façon à pouvoir détecter une différence de longueur entre les deux images de la barre ou tube formées respectivement sur les deux barrettes grâce à une différence significative des données provenant de l'une des barrettes par rapport à celles provenant de l'autre barrette. Lorsque la barre est à température ambiante ou à une température telle que son image formée sur la barrette de photodiodes ne réalise qu'une faible intensité d'éclairement des photodiodes qu'elle recouvre, on dispose dans l'axe optique de chaque capteur, au-delà de l'axe de défilement de la barre par rapport aux capteurs, ùne plage lumineuse dont le diamètre apparent, vu depuis les capteurs, est supérieur à celui de la barre. Lorsque la barre est à une température suffisamment élevée pour que son image réalise une intensité d'éclairement des photodiodes qu'elle recouvre suffisante pour que celles-ci émettent un signal exploitable, on élimine avantageusement les plages lumineuses, autres que celle constituée par la barre dont on assure le contrôle, qui se trouvent dans le champ optique de chaque capteur et qui sont susceptibles de réaliser une intensité d'éclairement, d'une partie au moins des photodiodes qui forment la barrette, d'un même ordre de grandeur que l'intensité d'éclairement obtenu par l'image de la barre ou tube. Avantageusement, l'axe optique de chaque capteur fait, par rapport a l'axe de défilement, un angle compris entre 60 et 900. De préférence, cet angle est compris entre 75 et 850. Avantageusement également, il est possible d'évaluer les données électroniques recueillies au niveau de L'une ou l'autre des barrettes de façon à déterminer la longueur de l'image de la barre ou tube formée sur cette barrette et d'en déduire le diamètre apparent de la barre ou tube vue depuis le capteur. Avantageusement, on limite le contrôle par le procédé eut le dispositif suivant l'invention à une zone voisine de l'extrémité avant de chaque barre ou tube. Lorsque la comparaison des réponses de chaque barrette dans cette zone fait apparaître un écart correspondant à une différence de largeur des images, formées sur les barrettes, supérieure à une valeur de consigne, des moyens électroniques permettent au moins de signaler l'existence d'un tel défaut. Avantageusement, des moyens d'aiguillage permettent de séparer les barres ou tubes présentant un tel défaut d'avec les autres. L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit. Ce dispositif comporte > comme cela vient d'être décrit, deux capteurs munis d'objectifs qui forment l'image d'une barre ou tube sur des barrettes de photodiodes. Lorsqu'on contrôle des barres portées à hautè température, chaque capteur comporte une double paroi refroidie par circulation de fluide. Les barrettes sont, de préférence, équipées de photodiodes au silicium du type à transfert de charge (DTC) Avantageusement, les axes optiques des deux capteurs sont inclinés par rapport à l'axe de défilement d'un angle compris entre 75 et 850 De même, l'angle dièdre, formé par les deux plans contenant chacun l'axe optique d'un capteur et l'axe de défilement, est égal à environ 90 t 20 . De préférence, les deux capteurs sont orientés de façon que leurs axes optiques intersectent l'axe de défilement au même point. On décrit ci-après, de façon non limitative, deux modes avantageux de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue suivant la flèche B de la- figure 2, dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement, d'un premier mode de réalisation du procédé de contrôle de barres suivant l'invention. La figure 2 est une vue suivant la fleche A de la figure 1. La figure 3 est une vue suivant la flèche C de la figure 4 d'un deuxième mode de réalisation du procédé de contrôle suivant l'invention. La figure 4 est une vue suivant la flèche E de la figure 3. Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation duprocédé et du dispositif de contrôle de forme suivant l'invention, dans le cas ou les barres à contrôler se trouvent à une température suffisamment élevée pour émettre un rayonnement lumineux. La barre (1) est une barre rectiligne de section sensiblement circulaire, en acier, portée par exemple à une température de 800 à 9000 C. Elle est figurée dans une zone exempte de défauts de forme. Son diamètre (D) est donc à l'intérieur des tolérances qui ont été établies. Elle se déplace le long de l'axe de défilement (X-X) sur des galets en V tels que (2) dans le sens de la flèche (F). Cet axe (X-X) se confond avec celui de ia barre (1). Un moyen de poussée non représenté permet le déplacement de la barre à la vitesse voulue. Deux capteurs (3,4), semblables, sont disposés latéralement par rapport à l'axe (X-X). Chacun comporte une fenêtre d'entrée (5,6) pourvue d'un objectif (7,8) dont l'axe optique (9,10) intersecte l'axe de défilement (X-X) en formant un angle (X1) d'environ 800 avec cet axe de défilement. Les axes optiques font, entre eux, un angle (s2) d'environ 900. Ils sont inclinés de part et d'autre d'un plan vertical contenant l'axe de défilement (X-X) d'environ 450 par rapport à ce plan. Chaque capteur contient une barrette de photodiodes (11,12). Cette barrette comporte une rangée alignée de photodiodes dont le nombre peut être de l'ordre d'une centaine ou davantage suivant la précision nécessaire. Cette barrette est centrée sur l'axe optique correspondant et orientée perpendiculairement au plan contenant cet axe optique et l'axe de défilement. Les deux barrettes sont identiques. Chaque objectif (7,8) permet de former une image (13,14) de la barre sur la barrette de photodiodes correspondante. On remarque que le diamètre apparent (L1) de la barre vue depuis le capteur est fonction de l'angle sous lequel est vue cette barre depuis ce capteur et donc inférieur au diamètre réel (D) de la barre. I1 est avantageux de disposer les capteurs à une distance suffisante de la barre pour qu'il y ait un écart relativement faible entre (L1) et (D). La longueur (L2) de l'image telle que (13), de la barre (1), formée sur la barrette telle que (11), est fonction du diamètre apparent (61) de cette barre. Les caractéristiques de l'objectif tel que (7) et la longueur (L3) de la barrette telle que (11) sont déterminées de façon que la barrette comporte deux zones d'extrémité telles que (15,16) qui se trouvent de part et d'autre de la zone de image (13). Chaque capteur (3,4) est protégé du rayonnement de la barre par une double paroi (17,18) refroidie par circulation d'un fluide pénétrant par exemple en (19) et sortant en (20). Dans ces conditions, les photodiodes sur lesquelles se forme l'image (13,14) de la barre (1) sont éclairées de façon beaucoup plus intense que celles qui sont aux deux zones d'extrémité telles que (15,16). Les barrettes (11,12) sont reliées par des liaisons électriques (2L,22) à des moyens électroniques d'alimentation et de traitement (23) qui effectuent, de façon connue, l'alimentation et le balayage de chaque barrette de photodiodes et la comparaison des données électroniques au niveau de chacune de ces barrettes.Lorsque la comparaison de ces données fait apparaître un écart significatif correspondant à une différence de longueur (L2), des images de la barre formées sur les barrettes, supérieure à une valeur de consigne, des moyens électroniques déclenchent un signal, qui peut être un signal sonore ou lumineux ou un affichage ou autre, qui permet de repérer la barre présentant un défaut de forme. Les moyens électroniques de traitement effectuent avantageusement le balayage des barrettes de photodiodes (11,12) à une fréquence qui dépend de la finesse de la détection qu'on désire effectuer et de la vitesse de déplacement de la barre (1). On utilise avantageusement des photodiodes de très petites dimensions par rapport à la longueur (L2) de l'image de la barre. Ces photodiodes peuvent être par exemple des photodiodes au silicium à transfert de charge du type (DTC). Les figures 3 et 4 représentent un deuxième mode de réalisation du procédé de contrôle de forme suivant l'invention. I1 concerne le con trêle de forme, au défilé, de barres dont la température est voisine de l'ambiante ou tout au moins insuffisante pour permettre > de façon aisée, l'utilisation directe du rayonnement qu'elles émettent pour assurer l'éclairement des photodiodes qui reçoivent l'image à un niveau acceptable. Une barre en acier (24), de section nominale circulaire, se déplace suivant la flèche (F1) sur un axe de défilement (Xl-Xl) confondu avec l'axe de la barre. Ce déplacement s'effectue de façon analogue, et non représentée, à celui de la barre (1) des figures 1 et 2. Deux capteurs (25,26) sont disposés latéralement par rapport à l'axe de défilement.Ils comportent chacun une fenêtre d'entrée (27,28), un objectif (29,30) et une barrette de photodiodes (35,36). Les axes optiques (31,32) de ces objectifs sont inclinés d'un angle (K3) d'environ 800 par rapport à l'axe de défilement (X1-X1) et font entre eux un angle vC4) d'environ 900. Deux plages lumineuses (33,34) semblables sont disposées respectivement dans le prolongement des axes optiques (32,31) des capteurs (25,26). Chacune de ces plages (33,34) est orientée de façon à être vue de la fenêtre d'entrée (27,28) du cap-teur dans l'axe optique duquel elle se trouve. La longueur (L4) de chaque plage lumineuse est telle que sa longueur apparente, vue depuis. le capteur correspondant, soit supérieure au diamètre apparent de la barre (24) et qu'elle forme une image sur la barrette de photodiodes (35,36) correspondante qui, en présence d'une barre en cours de défilement, recouvre les photodiodes dans les deux zones d'extrémité de la barrette. Ces plages lumineuses (33,34) doivent, de préférence, présenter une répartition aussi homogène que possible sur toute leur longueur (L4) du flux lumineux émis.Comme dans le cas des figures 1 et 2, les images de la barre (24) formées sur les barrettes de photodiodes (35,36) ont une longueur inférieure à celle de la barrette correspondante. Les deux zones d'extrémité de chaque barrette de photodiodes sont éclairées par la formation à leur surface de l'image -de la plage lumineuse correspondante (33,34). Au contraire, dans la zone où se forme l'image de la barre, le niveau d'éclairement est faible car la barre occulte la partie correspondante de la plage lumineuse. Des moyens électroniques de traitement, non représentés, analogues aux moyens (23) décrits précédemment, permettent d'effectuer l'alimentation et le balayage de chaque barrette de photodiodes (35,36) et la comparaison des données électroniques recueillies sur chaque barrette. I1 est possible ainsi de faire apparaître des défauts de forme qui ne pourraient pas être détectés au moyen d'un capteur unique. De tels défauts, tels que par exemple une ovalisation de la barre, sont signalés par les moyens de traitement, lorsqu'ils dépassent une valeur de consigne, par tout moyen connu. De nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif suivant l'invention tels qu'ils viennent d'être décrits. On peut en particulier faire varier l'inclinaison de l'axe optique de chaque capteur par rapport à l'axe de défilement pour améliorer la sensibilité. Cette inclinaison, le plus souvent comprise entre 60 et 900, est le plus avantageusement égale à 80"1 + 50. Avantageusement, les points d'intersection des axes optiques de chaque capteur, avec l'axe de défilement, coincident. Avantageusement, également, l'angle dièdre formé par les deux plans contenant chacun l'axe de défilement et un axe optique d'un capteur est égal à environ 90 + 20 . I1 est possible d'effectuer le contrôle des défauts de forme sur toute la longueur des barres ou tubes ou seulement sur certaines zones de celles-ci. Dans bien des cas, il suffit de limiter ce contrôle à une petite zone voisine de l'extrémité avant. Des moyens de visualisation reliés aux moyens de traitement peuvent permettre de présenter de façon graphique le résultat de la comparaison des données électroniques reçues par l'unité de traitement, point par point, sur toute la longueur de la zone contrôlée. Des moyens d'aiguillage commandés, de façon automatique ou non, peuvent permettre de séparer les barres ou tubes présentant des défauts de forme, dans une ou plusieurs zones, d'avec les barres ou tubes sans défauts. I1 est enfin possible, de façon avantageuse, d'effectuer, en plus de la comparaison des données électroniques recueillies au niveau de chaque barrette de photodiodes, une détermination de la longueur de l'image de la barre formée sur chaque barrette. Cette détermination permet de deduire, de cette mesure de longueur, le diamètre apparent de la barre vue depuis le capteur. Comme cela a été dit, on utilise de préférence des photodiodes au silicium du type dit à transfert de charge (diodes DTC). La précision de la mesure de la longueur de l'image dépend du nombre de diodes recouverts par cette image ; l'erreur sur la longueur peut être voisine de seulement 1% etmême inférieure à 12. De très nombreuses modifications peuvent encore être apportées au procédé et au dispositif qui viennent d'être décrits qui ne sortent pas du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de forme, au défilé, de barres ou tubes ronds, sensiblement rectilignes, en particulier de barres ou tubes métalliques, caractérisé en ce qu'on dispose > latéralement par rapport à l'axe de défilement (X-X), deux capteurs (3,4) comportant chacun un objectif (7,8) dont l'axe optique (9,10) coupe l'axe de défilement, les deux plans contenant chacun l'axe de défilement et un axe optique formant entre eux un angle dièdre, l'objectif de chaque capteur formant une image de la barre ou tube (13,14) sur une barrette de photodiodes (11,12) perpendiculaire au plan contenant l'axe optique et l'axe de défilement, la longueur de chaque barrette étant telle que chaque barrette comporte deux zones d'extrémité (15,16), au-delà de la zone de l'image de la barre ou tube, de part et d'autre de celle-ci et en ce qu'on réalise une différence d'éclairement, au niveau de chaque barrette, entre la zone image de la barre ou tube et les zones d'ex- trémité, de façon que chaque barrette étant reliée à des moyens d'alimentation et de traitement (23), on compare entre elles les données électroniques reçues de chaque barrette et on détecte ainsi les différences significatives de longueur entre les deux images reçues par les capteurs, ces différences correspondant à des défauts de forme. 2. Procédé suivant revendication 1 caractérisé en ce que lorsque la barre (24) est à une température telle que son image formée sur la barrette de photodiodes (35,36) ne réalise qu'une faible intensité d'éclairement de celles-ci > on met en oeuvre des moyens d'éclairement permettant d'éclairer les deux zones d'extrémité de chaque barrette. 3. Procédé suivant revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'éclairement sont constitués de plages lumineuses (33,34). 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les défauts de forme, détectés par les moyens de traitement des données électroniques provenant des barrettes de photodiodes, sont signalés par tout moyen convenable tel qu'affichage, signal sonore ou lumineux. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que des moyens d'aiguillage, commandés de façon automatique, permettent de séparer les barres présentant des défauts de forme d'avec les autres barres. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on limite le contrôle de chaque barre à une zone voisine de l'extrémité avant. 7. Dispositif permettant le contrôle, au défilé, de barres ou tubes ronds, sensiblement rectilignes, en particulier de barres ou tubes métalliques, caractérisé en ce qu'il comporte deux capteurs (3,4) munis chacun d'un objectif (7,8) dont l'axe optique (9,10) est incliné, par rapport à l'axe de défilement (X-X) de la barre (1) qu'il intersecte d'un angle compris entre 60 et 900, le dièdre formé par les deux plans contenant chacun l'axe optique de l'un des capteurs et l'axe de défilement,-faisant un angle compris entre 40 et 1400 et en ce que l'objectif de chaque capteur forme une image (13,14) de la barre sur la barrette de photodiodes (11,12), cette barrette étant perpendiculaire au plan contenant l'axe optique et l'axe de défilement, et de longueur supérieure à celle de l'image de la barre de façon à présenter deux zones d'extrémité (15,16) de partez: d'autre de cette image, et en ce que chaque barrette est reliée à des moyens d'alimentation et de traitement (23) des données électroniques provenant de ces barrettes, les moyens de traitement permettant de comparer les données électroniques et de signaler les différences significatives entre ces données. 8. Dispositif suivant revendication 7 caractérisé en ce que les photodiodes sont des photodiodes au silicium du type dit à transfert de charge (DTC). 9. Dispositif suivant revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que, lorsque la barre à contrôler est à une température telle que son image formée sur les barrettes de photodiodes ne réalise qu'une trop faible intensité d'éclairement de celles-ci, on dispose dans l'axe optique de chaque capteur, au-delà de l'axe de défilement de la barre par rapport au capteur, une plage lumineuse (33,34) dont le diamètre apparent, vu depuis les capteurs, est supérieur à celui de la barre. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que chaque capteur comporte une double paroi (17,18) refroidie par circulation de fluide. 11. Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que l'axe optique de chaque capteur est incliné par rapport à l'axe de défilement d'un angle compris entre 75.et 85". 12. Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que l'angle dièdre formé par les deux plans contenant chacun l'axe optique d'un capteur et l'axe dè défilement est égal à environ 900 + 200.