Brevet FR2714469A1 — publié le 19950630

Dispositif et procédé de visualisation de brames La présente invention a trait à un dispositif et un procédé pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue afin de détecter des défauts surfaciques tels que criques longitudinales qui apparaissent sur les faces supérieure et inférieure des brames. Dans la technique antérieure, le contrôle de la surface des faces de brames d'une ligne à coulée continue est effectué par au moins deux opérateurs, l'un observant la face supérieure de la brame et l'autre observant la face inférieure. Deux opérateurs sont nécessaires par ligne à coulée continue et doivent demeurer à proximité de la ligne à coulée continue. Les conditions de travail des opérateurs sont pénibles, en raison notamment de la chaleur dégagée par la ligne à coulée continue. En outre, une brame n'est observée qu'une seule fois par les opérateurs lors de son défilement. Les opérateurs ne peuvent pas "revoir" une brame dont l'état de surface est de qualité douteuse, et doivent décider sur le champ de la qualité de la brame. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités en fournissant un dispositif et un procédé pour visualiser les brames avec lesquels un unique opérateur surveille au moins l'une des faces inférieure et supérieure des brames. A cette fin, un dispositif pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue est caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'un de premier et second moyens de prise de vue pour prendre respectivement des images d'une face supérieure d'une brame et des images d'une face inférieure de la brame, les premier et second moyens comprenant respectivement des premier et second projecteurs pour éclairer des portions des faces supérieure et inférieure et des première et seconde caméras pour acquérir des images des portions, et le second moyen comprenant en outre un miroir pour réfléchir la portion de face inférieure de la brame en direction de la seconde caméra. Les caméras sont placées dans des caissons d'isolation thermique pour demeurer dans une plage de température compatible avec leur fonctionnement correct. De préférence, le premier moyen de prise de vue est fixe; en revanche, au moins le second moyen de prise de vue est déplaçable entre une position d'utilisation et une position de retrait. La position de retrait est utilisée pour le nettoyage ou le remplacement du miroir. Selon une réalisation préférée, au moins l'une des caméras, par exemple la seconde, est protégée grâce à un moyen captant la température à proximité de la seconde caméra afin de commander le retrait du second moyen de prise de vue lorsque la température excède un bruit prédéterminé. Le dispositif comprend également un moyen central relié à la caméra du au moins l'un des premier et second moyens de prise de vue pour traiter, mémoriser et visualiser les images des portions. Ce moyen central participe principalement à la mise en oeuvre, selon l'invention d'un procédé pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue. Ce procédé comprend les étapes de - détecter la présence d'une brame, et - acquérir du moins l'une des séries d'images de la face supérieure de la brame détectée et des images de la face inférieure de la brame détectée, lesdites images dans chacune des séries étant décalées d'un pas prédéterminé suivant l'axe longitudinal de la brame. Les images supérieures et inférieures sont ensuite mémorisées puis visualisées et traitées par un opérateur par l'intermédiaire du moyen central déporté par rapport à la ligne de coulée. Le procédé comprend en outre l'étape d'acquérir une image supplémentaire de ladite au moins une des séries d'images, de préférence une image supplémentaire de la face supérieure et une image supplémentaire de la face inférieure lorsque la brame n'est plus détectée. Ainsi la continuité du contrôle visuel est assurée entre la brame et la brame suivante. De préférence, à chaque image acquise sont associés un rang de chaque image depuis le début de la brame détectée, et l'un des états non contrôlé, contrôlé avec défaut et contrôlé sans défaut relativement à la portion de la brame contenue dans ladite chaque image acquise. Le dispositif et le procédé pour visualiser des brames selon l'invention permettent à un unique opérateur de surveiller les faces supérieure et inférieure de brames d'une, ou de deux lignes à coulée continue simultanément, avec un taux de détection des criques supérieur à celui de la technique antérieure. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une ligne à coulée continue; - la figure 2 est une vue en coupe de face d'une première réalisation d'un dispositif pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue selon l'invention; - la figure 3 est un algorithme mettant en oeuvre le procédé pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue selon l'invention; et - la figure 4 est une vue en coupe de face d'une seconde réalisation d'un dispositif pour visualiser des brames d'une ligne à coulée continue selon l'invention. En référence à la figure 1, une ligne à coulée continue comprend une unité d'oxycoupage 1 pour découper une coulée continue de métal 2 en des brames successives 3, le métal étant par exemple de l'acier. La coulée 2 et les brames 3 défilent sur des rouleaux de convoyeur 4 dans le sens indiqué par les flèches 5, à une vitesse de l'ordre de 20 m/mn. Une cellule à infrarouge de détection de brame CEL et un dispositif de mesure de vitesse de défilement de brame, par exemple sous la forme d'un générateur d'impulsion de défilement (non représenté) lié à un rouleau de convoyeur, sont placés en sortie de l'unité d'oxycoupage. En variante, l'unité d'oxycoupage est remplacée par un autre dispositif de coupe, par exemple un dispositif de coupe au laser pour découper des plaques de métal d'épaisseur de l'ordre de 1 à 10 mm. Une brame 3 a une section sensiblement rectangulaire. Afin de fixer les idées, la longueur d'une brame 3 est comprise entre environ 5 et 20 mètres, sa largeur est comprise entre 80 et 140 centimètres et son épaisseur est environ 20 centimètres. Les brames d'acier 3 ont des défauts surfaciques, notamment des criques longitudinales 31 formées aléatoirement sur les surfaces principales supérieure 32 et inférieure 33 des brames. Selon la figure 2, un premier dispositif de prise de vue 6 comprend un projecteur avec vitre en vitrocéramique 61 et une caméra 62. Le dispositif de prise de vue 6 est situé en aval de l'unité d'oxycoupage 1 et est dirigé vers la face supérieure 32 d'une brame 3. Le projecteur 61 éclaire une portion de la face supérieure 32 de la brame 3 en défilement. La portion éclairée comprend la largeur de la brame et une partie de la longueur de la brame. Le projecteur 61 a par exemple une puissance de l'ordre de 1000 Watts. L'axe de visée AV de la caméra 62 est centré dans la portion éclairée de brame, par exemple est dirigé vers l'axe longitudinal de la brame et est sensiblement orthogonal à ce dernier. La caméra 62 est fixée latéralement à la ligne à environ 3,50 mètres horizontalement des rouleaux 4 convoyant les brames, et à une distance verticale des rouleaux de l'ordre de 3 mètres. Des images d'environ 1 mètre sur 1 mètre de la face 32 de la brame 3 sont prises par la caméra 62. En raison de la chaleur régnant autour de l'installation à coulée continue, la caméra 62 est logée à l'intérieur d'un caisson d'isolation thermique 63 muni d'un système de refroidissement à air asservi en température afin de maintenir la caméra dans une plage de température compatible avec son fonctionnement correct. Un second dispositif de prise de vue 7 est dirigé vers la face inférieure 33 de la brame. Le dispositif 7 comprend un projecteur 71 analogue au premier projecteur 61 et dirigé vers la face 33 pour en éclairer une portion, et une caméra 72 dans un caisson d'isolation 73 respectivement analogues à la première caméra 62 et au premier caisson 63. Le second dispositif 7 n'est pas en vue directe sur la brame afin que la caméra 72 également disposée latéralement aux rouleaux de convoyeur 4 ne soit pas exposée au flux thermique dégagé par les brames et aux saletés tombant des rouleaux de convoyeur. De préférence, des parois d'isolation thermique 8 fixes ou amovibles sont placées à proximité des caméras 62 et 72 et latéralement aux rouleaux de convoyeur 4 entre les caméras et les brames. Le dispositif 7 comprend en outre un miroir 74 dont les dimensions sont de l'ordre de 2 mètres sur un mètre. Le miroir est disposé sous les rouleaux 4, par exemple entre deux rouleaux adjacents, de sorte que la portion éclairée de la face inférieure 33 de la brame par le projecteur 71 soit réfléchie par le miroir vers la caméra 72. La caméra 72 est ainsi dirigée vers le miroir 74 pour prendre des images de la portion éclairée de la face 33 reflétée par le miroir 74. De préférence, au moins le dispositif inférieur 7 est monté sur un chariot à translation latérale aux rouleaux de convoyeur 4 et aux brames, comme indiqué schématiquement par la double flèche horizontale 75 à la figure 2. Le chariot éloigne le dispositif 7 des brames 3 notamment pour des opérations d'entretien, telles que changement ou nettoyage du miroir 74, et rapproche le dispositif 7 des brames jusqu'à une position d'utilisation telle que représentée à la figure 2. Le chariot est par exemple motorisé et guidé sur des rails et la position d'utilisation définie par une butée. Comme déjà dit pour le premier caisson d'isolation 63, le système de refroidissement à air contenu dans le second caisson 73 est asservi en température grâce à un capteur de température fixé sur la caméra 72. Toutefois, dès que la température du capteur excède un seuil prédéterminé, par exemple 500 C, un dispositif de commande active le chariot motorisé afin de retirer automatiquement le dispositif de prise de vue 7. Les caméras 62 et 72 et les projecteurs 61 et 71 sont reliés à une unité centrale de traitement 9 comprenant un ordinateur, un écran de visualisation d'images prises par les caméras et une mémoire programmable dans laquelle sont mémorisés l'algorithme de visualisation des brames et les images acquises. L'unité centrale de traitement 9 est par exemple installée dans une cabine de travail à distance de la ligne à coulée continue, la cabine étant isolée thermiquement et phoniquement. En référence à la figure 3, l'algorithme de visualisation comprend cinq étapes El à E5. L'algorithme commande les deux caméras 62 et 72 simultanément selon un mode préféré de fonctionnement. En variante, dans le cas d'une installation plus simple ne comprenant qu'un seul dispositif de prise de vue, soit supérieur 6, soit inférieur 7, ou dans le cas d'une défaillance de l'un des deux dispositifs de prise de vue, l'algorithme ne commande qu'une seule caméra. L'étape El est une étape d'attente et de surveillance de la présence d'une brame 3 en sortie de l'unité d'oxycoupage 1. Tant que la cellule CEL ne détecte aucune brame, l'algorithme de visualisation est en attente. Lorsque la face aval d'une brame est détectée en sortie de l'unité d'oxycoupage, l'étape E2 initialise l'acquisition d'image après un retard égal au rapport de la distance entre la cellule CEL et les dispositifs 6 et 7 et la vitesse de défilement de la brame mesurée par le générateur d'impulsion de défilement. L'étape E2 détermine la fréquence d'acquisition d'image FAI en fonction de la vitesse de défilement de la brame de sorte que les caméras 62 et 72 prennent une image chaque fois qu'un pas de longueur prédéterminée de brame PB a défilé en regard des caméras, le pas PB étant fixe ou réglable par un opérateur et valant à titre d'exemple 80 centimètres. La fréquence de prise d'image FAI est identique pour les deux faces de la brame et constante pendant la durée de défilement de la brame détectée. L'étape E2 initialise un compteur d'image qui associe à chaque image supérieure et inférieure réalisée un numéro d'ordre k représentant le rang de l'image depuis le début de la brame et variant de 1 à un entier K qui dépend du rapport de la longueur totale de la brame sur le pas PB. En complément à l'étape E2, en outre le bon fonctionnement des projecteurs 61 et 71 est vérifié et une défaillance de l'un des projecteurs est signalé à l'opérateur sur l'écran de l'unité 9. En variante, la mise en fonctionnement des projecteurs est commandée automatiquement à l'étape E2, c'est-à dire en réponse à l'extrémité aval détectée d'une brame. L'étape E3 est l'acquisition d'une image supérieure ISk et d'une image inférieure IIk respectivement par les caméras 62 et 72 et leur mémorisation. A chacune des images acquises supérieure 15k et inférieure IIk est associée une référence respective RSk et RIk. La référence comprend l'un des états non contrôlé, contrôlé avec défaut et contrôlé sans défaut relativement à la portion de la brame contenue dans l'image associée, en distinguant le type de face supérieure ou inférieure montrée par l'image, et également le rang k de l'image. L'état affecté par défaut est "non contrôlé". Le compteur d'image est ensuite incrémenté de 1. En variante, les images acquises sont simultanément affichées à l'écran de visualisation. L'étape E4 consiste à contrôler que la brame est toujours en train de défiler en regard des caméras, par surveillance du signal de la cellule CEL. Tant que la cellule CEL détecte la brame, l'étape E3 est réalisée, à la fréquence FAI précédemment déterminée pour acquérir une image chaque fois que le pas PB de brame a défilé. Lorsque la cellule CEL ne détecte plus la brame, c'est-à-dire dès que la face amont de la brame a franchi la cellule CEL, l'algorithme passe à l'étape E5 qui est l'acquisition d'une image supérieure et d'une image inférieure supplémentaires à chacune desquelles est associée une référence, et leur mémorisation. Les images supplémentaires assurent que la fin de la brame est visualisée et dans le cas de deux brames successives très proches, l'image supplémentaire inférieure et/ou supérieure permet de visualiser la fin d'une brame et le début de la suivante de manière qu'une crique répartie sur les deux brames soit détectable. Après l'étape E5, l'algorithme est rebouclé sur l'étape d'attente El. Les images successivement acquises sont mémorisées pendant la durée de défilement de la brame et sont effacées cycliquement par l'acquisition des images de la Mième brame suivante, l'entier M étant par exemple compris entre 1 et 10. En variante, les images mémorisées ne sont pas effacées cycliquement mais sont stockées. L'opérateur visualise les images successives supérieures et inférieures de la brame 3, soit au fur et à mesure de leur acquisition, soit après leur acquisition et mémorisation. Par exemple, les images inférieure et supérieure IIk et ISk acquises simultanément sont affichées en bas et en haut de l'écran, ou sur deux écrans séparés. L'opérateur recherche des criques 31 et détermine en conséquence quelles sont les brames à aiguiller vers une ligne de traitement d'écriquage. L'opérateur contrôle les images ISk et IIk et modifie au fur et à mesure l'état compris dans chaque référence RSk et RIk des images ISk et IIk contrôlées. Ainsi l'état de l'image ISk, respectivement IIk , est modifié de "non contrôlé" en "contrôlé avec défaut" ou en "contrôlé sans défaut" en fonction de la détection ou non de crique 31 sur l'image ISk, respectivement IIk. La modification est réalisée par l'intermédiaire d'une commande programmée sur l'ordinateur de l'unité centrale de traitement. Grâce aux références affectées aux images supérieures et inférieures, la position d'une crique détectée est repérée sur la brame par le rang des images sur lesquelles a été visualisée la crique. Le rang k de ces images est de préférence matérialisé à l'écran par un index DX déplaçable dans un bandeau horizontal BH représentant une longueur de visualisation d'environ au moins deux brames successives. Les trois états possibles de chaque face de brame visualisée sont mémorisés sous la forme d'un mot à 2 bits. Selon la figure 4, une seconde réalisation de dispositifs de prise de vue 6a et 7a présente les différences suivantes par rapport à la première réalisation décrite ci-dessus. Les dispositifs 6a et 7a sont installés en amont de l'unité d'oxycoupage 1 et réalisent ainsi des images de la coulée continue 2. Le dispositif de prise de vue 6a est sensiblement analogue au dispositif 6 et comprend un projecteur 61a et une caméra 62a installée dans un caisson d'isolation thermique 63a. En revanche, en raison des conditions d'humidité plus contraignante en amont de l'unité d'oxycoupage, la disposition du dispositif inférieur 7a est décalée par rapport à la coulée continue 2. En particulier, le dispositif 7a comprend un miroir 74a qui n'est pas au-dessous de la coulée continue, mais décalé latéralement par rapport à celle-ci. Le miroir 74a a par exemple des dimensions d'environ 500 mm sur 500 mm. Le dispositif 7a comprend également un projecteur 71a et une caméra 72a installée dans un caisson d'isolation thermique 73a et de préférence retirable par chariotage en cas d'élévation de température nuisible à la caméra 72a. Le procédé d'acquisition d'image par les dispositifs 6a et 7a est sensiblement équivalent au procédé décrit en référence à la figure 3. Les images ne sont pas ici acquises et mémorisées brame par brame, mais suivant une longueur de coulée continue prédéterminée, équivalente ou non à la longueur de brame. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des brames, l'objet de la demande tel que défini ci-après concerne également tout autre produit analogue issu d'une ligne à coulée continue, et ayant une section autre que la section rectangulaire avec les dimensions indiquées ci-dessus, tel que billette à petite section carré ou bloom à section rectangulaire intermédiaire entre billette et brame. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour visualiser des brames (3) ou produits analogues d'une ligne à coulée continue, caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'un de premier et second moyens de prise de vue (6,7) pour prendre respectivement des images (ISk) d'une face supérieure (32) d'une brame (3) et des images (IIk) d'une face inférieure (33) de la brame (3), lesdits premier et second moyens (6,7) comprenant respectivement des premier et second projecteurs (61,71) pour éclairer des portions des faces supérieure et inférieure et des première et seconde caméras (62,72) pour acquérir des images desdites portions, et ledit second moyen comprenant en outre un miroir (74) pour réfléchir la portion de face inférieure (33) de la brame (3) en direction de la seconde caméra (72). 2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les caméras (62,72) sont placées dans des caissons d'isolation thermique (63,73). 3 - Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier moyen de prise de vue (6) est fixe. 4 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un moyen (75) pour déplacer au moins l'un (7) des moyens de prise de vue (6,7) entre une position d'utilisation et une position de retrait. 5 - Dispositif conforme à la revendication 4, comprenant un moyen pour capter la température à proximité de la caméra (72) dudit un (7) des moyens de prise de vue afin de commander le retrait dudit un des moyens de prise de vue par le moyen pour déplacer (75) lorsque la température captée excède un seuil prédéterminé. 6 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'axe de visée (AV) de la première caméra (62) est dirigé vers l'axe longitudinal des brames (3). 7 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel lesdites caméras (62,72) sont localisées latéralement aux brames (3), un moyen d'isolation thermique (8) étant placé à proximité des caméras, entre celles-ci et les brames. 8 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un moyen central (9) relié à la caméra (62,72) dudit au moins l'un des premier et second moyens de prise de vue (6,7) pour traiter, mémoriser et visualiser les images desdites portions. 9 - Procédé pour visualiser des brames (3) ou produits analogues d'une ligne à coulée continue, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de - détecter (El) la présence d'une brame (3), et - acquérir (E3) au moins l'une des séries d'images (ISk) de la face supérieure (32) de la brame détectée (3) et des images (IIk) de la face inférieure (33) de la brame détectée (3), lesdites images dans chacune des séries étant décalées d'un pas prédéterminé (PB) suivant l'axe longitudinal de la brame (3). 10 - Procédé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'une fréquence d'acquisition d'image (FAI) est déterminée pour la brame (3) en fonction de la vitesse de la brame et dudit pas prédéterminé (PB). 11 - Procédé conforme à la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de: - acquérir (E5) une image supplémentaire de ladite au moins une des séries d'images lorsque la brame (3) n'est plus détectée. 12 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'à chaque image acquise sont associés un rang (k) de ladite chaque image depuis le début de la brame détectée (3), et l'un (RSk,RIk) des états non contrôlé, contrôlé avec défaut et contrôlé sans défaut relativement à la portion de la brame contenue dans ladite chaque image acquise. 13 - Procédé conforme à la revendication 12, selon lequel ledit rang (k) de ladite chaque image acquise est matérialisée par un index (DX) déplaçable dans un bandeau (BH) représentant deux brames successives détectées visualisé simultanément sur un écran avec ladite chaque image acquise.