Brevet FR2725512A1 — publié le 19960412

DISPOSITIF D'EVALUATION DE LA PLANEITE D'UN PRODUIT EN DEFILEMENT L'invention concerne le domaine du contrôle de la planéité des produits en défilement, mis par exemple sous forme de bandes. Elle s'applique plus particulièrement aux bandes métalliques en cours de laminage ou venant d'être laminées. Une bande métallique, notamment une bande à'acier laminée à froid, est considérée comme présentant un défaut de planéité si, lorsqu'elle est posée sans contraintes autres que son propre poids sur une surface plane, elle n'est pas en contact avec cette surface en tout polnt. Pour évaluer rigoureusement la planéité d'une bande, il faut donc la débobiner et la poser par terre. Cela ne peut, bien sûr, être fait pendant le laminage, et les mauvais réglages du laminoir qui sont à ltorigine des défauts de planéité ce la bande ne pourront être corrigés qu'avant le laminage du produit suivant. Un défaut périodique qui apparaîtrait en début de bande serait donc voué à se répéter tout le long de celle-ci. On peut évaluer le degré de non-planéité de la bande alors qu'elle est encore en défilement dans une zone de l'installation de laminage située entre la cage du laminoir et la bobineuse et où la bande est relativement peu tendue, de sorte que les défauts de planéité éventuels peuvent être constatés visuellement par un opérateur. A cet effet, la bande est éclairée dans cette zone en lumière rasante, et les défauts de planéité provoquent l'apparition de lignes de transition ombre-lumière. Selon les formes qu'affectent ces lignes de transition, l'opérateur classifie les défauts qu'il constate selon un catalogue de référence.Par expérience, il sait que chaque type de défaut de planéité est dû à un défaut de réglage ou de fonctionnement précis du laminoir (par exemple un balourd sur l'un des cylindres). I1 peut donc agir sur les paramètres de fonctionnement du laminoir pour tenter d'éviter que ce défaut ne se reproduise sur ha suite de la bande Une tllc évaluation visuelle est, cependant, f@rcement qualitati et les modifications à apporter aux réglages ou laminoir peuvent donc être évaluées de façon précise De plus, cette méthode, pour être correctement mise en oeuvre, nécessite des opérateurs qualifiés, dont l'expérience est difficilement transmissible.Enfin, le nombre de types de défauts de planéité qu'un opérateur a la capacité d'identifier est forcément limité (une quinzaine environ. La non-planéité de la bande peut également être évaluée de manière quantitative au moyen de rouleaux instrumentés qui rendent compte à l'opérateur ces variations de la pression qui est exercée sur toute leur largeur par un brin tendu de la bande. Mais le fait que ia bande doive être tendue pour que cette mesure soit possible peut masquer certains défauts, et cette méthode n'est donc pas pleinement satisfaisante. D'autres méthodes quantitatives de mesure de la planéité d'une bande consistent à relever le long d'une pluralité de fibres longitudinaies de la bande en défilement les variations dans le temps de la différence d'altitude entre cette fibre et un instrument de mesure fixe qui la surplombe. Mais les mouvements verticaux erratiques du produit faussent les résultats des mesures et rendent leur interprétation difficile. De plus, il n'est généralement possible d'inspecter ainsi qu'un nombre limité de fibres de la bande, et on ne peut avoir une image globale précise de la planéité de celle-ci. Le but de l'invention est de proposer une méthode d'évaluation en continu de la planéité d'une bande en défilement qui soit à la fois qualitative et quantitative, indépendante de la qualifIcation de l'opérateur, et qui permette de rendre compte de la planéité de la bande toute sa surface. A cet effet, l'invention a pour cet un dispositif d'évaluation de la planéité d'un produit an défilement, type comportant des moyens pour éclairer une zone dudit produit de maniere à y faire apparaître ses éventuels défauts de pla;1-a sous forme de lignes de transition ombre/lumière, caractérisé en ce qu'@@ comporte des moyens optiques dont le champ de visée couvre une port@or de ladite zone éclairée, ledit champ de visée tan cases définissant un quadrillage sur ladite zone éclairée et lesdits moyens optiques comportant des mc vans ocur déterminer lesquelles desdites cases sor.t traversees l'une desdites lignes de transition ombre/lumière, de manière à reconstituer les formes desdites lignes transition, une unité de traitement des données connectée auxdits moyens optiques et comportant un système neuronal permettant de corréler les formes desdites lignes de transition aux différents types de défauts de planéité susceptibles d'être présents sur ledit produit, et des moyens de restitution à l'opérateur des résultats de cette corrélation. Comme on l'aura compris, l'invention consiste d'abord à viser en continu au moyen d'une caméra une portion transversale de la bande éclairée en lumière rasante, ode manière à faire apparaître les défauts de planéité sous forme de lignes de transition ombre-lumière. La caméra enregistre les formes de ces lignes, et un système neuronal qui reçoit ces informations classifie lesdits défauts en fonction de ces formes. De préférence, un détecteur de distance optique donne parallèlement la valeur absolue des déformations en un point donné de la bande, et on peut ainsi extrapoler les valeurs absolues de ces déformations en tout point de ladite portion. Une analyse fréquentielle des défauts peut également permettre de quantifier leur période d'apparition, ce qui aide à identifier leurs origines. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures annexées: - la figure 1 qu 1 montre schématiquement une installation selon l'invention; - la figure 2 qui illustre la maniera dont sont recueillies et ana usées les données qui permettent d'évaluer la planéité de la bande. Comme représenté sur la figure @@ une pande métallique 1 en déf@@ement sortant d'une sage de lamin@@r non représentée @ou s'apprêtant à y pénétrer) passe sur deux rouleaux , 3 qui permettent, de préférence, de l'orienter sensiblement verticalement sur une partie de son parcours, et de la maintenir dans un état aussi détendu que possible. L'orientation verticale de la bande concourt à ce faible état de tension, dans la mesure où le poids rot ce de la bande n'intervient pas. Face à un endroit quelconque de la bande 1, est installé un dispositif 4 permettant mesurer la distance "d" oui i le sépare d'un poin. t ce la surface de la bande .La précision e cette mesure as l'ordre de 1/10 mm, ce qui est en général suffisant compte tenu de la taille des défauts à observer. Ce dispositi mesure 4 est, par exemple, un télémètre à laser ou à infrarouges. L'installation comporte également dispositif d'éclairage 5 qui envoie sur la bande faisceau lumineux 6 rasant (donc nor. perpendiculaire à a bande 1), dont l'intersection avec la bande 1 définit une surface éclairée 7 couvrant toute la largeur de la bande 1, et ayant elle-même une largeur de l'ordre de quelques dizaines de cm.Grâce à l'orientation rasante du faisceau lumineux 6, les défauts de planéité de la bande 1 apparaissent sous forme d'une alternance de zones d'ombre et de lumière définissant des lignes de transition 8, 9. C'est d'après la forme de ces lignes de transition 8, 9 que les opérateurs, selon la pratique antérieure, déduisent le type de défaut de planéité dont souffre la zone correspondante de la bande. Un champ 10, couvrant une portion de la surface éclairée 7 s'étendant de préférence sur toute la largeur de la bande 1, est visé par une caméra à diodes ll ou tout autre dispositif fonctionnel lament équivalent. Cette caméra 11 comporte des moyens qui permettent de quadriller son champ de visée 10 et de détecter si, à l'intérieur de chaque élément unitaire du quadrillage, passe une ligne de transition ombre/lumière , 9.L'axe de visée médian 12 de la caméra 11 transverse a la direction de défilement de la bande 1 est situé à une distance "D" connue du point P visé par @e dispositif de mesure 4. L'installation comporte aussi ces moyens mesurer la longueur de la bande 1 qui a défilé caméra 11, permettant ainsi notamment de repérer quels endroits de la banda 1 se situent les défauts oe planéité détectés par la caméra 11. Ces moyens de mesure consistent, par exemple, en un générateur d'impulsions 13 asservi a a rotation de l'un des rouleaux 2, 3.Les informations recueillies par le dispositif de mesure 4, la caméra 1 le générateur d'impulsions 13 sont transmises à une unité de traitement des données 14 qui les analyse comme on va l'expliquer. La figure 2 représente plus particulIèrement la région de la bande 1 qui reçoit le faisceau lumineux 6 case du dispositif d'éclairage 5. On y a représenté en clair la portion éclairée 7 de la bande 1 et an grisé ses portons plus sombres. Ces portions sont plus sombras soit parce qu'elles se trouvent en amont ou en aval de la portion éclairée 7, soit du fait de la présence d'un défaut de planéité tel qu'un creux ou une bosse à cet endroit de la bande 1. Dans ce dernier cas, comme représenté sur la figure 2, l'éclairage de la bande 1 n'est plus uniforme, et on observe une zone sombre à l'intérieur de deux lignes 8, 9 de transition ombre/lumière. Sur la figure 2, on a superposé à la portion éclairée 7 le champ de visée 10 de la camérà 11 et son quadrillage.Ce quadrillage divise le champ de visée 10 en (par exemple, comme représenté) 16 tranches orientées selon la direction de défilement de la bande 1, et (par exemple, comme représenté) 8 tranches orientées selon la direction transversale de la bande i et réparties symétriquement autour de l'axe de visée médian 12 de la caméra 11. Si la bande 1 a une largeur de 1 m, on obtient ainsi une grille de 128 cases carrées de 8 cm de côté environ. Les organes pnotosenslbles de la caméra 11 permettent de déterminer quelles son les cases imarquées d'une croix sur la figure 2) qui sont traversées par l'une au moins des lignes de transition ombre/lumière 8,9. informations sont recueillies 25 fois par seconde @par exemple) et sont transmises à l'unite de traitement des données 14. Si la bande 1 défile à la vitesse de B@@ @ @@n, cela correspond à un examen tous les Il cm de rende. Cette unité de traitement des données 14 comporte un système neuronal à rétropropagation à 128 entrées, correspondant chacune à une case de la grille. es entrées sont soit à l'état 0 si la case est entierement sombre ou entièrement éclairée, soit à l'état 1 si la case est traversée par l'une des lignes de transition ombre'lumière 8, 9, dont on peut ainsi reconstituer approximativement les configurations. L'utilisation en marche industrielle de l'installation a été précédée d'une pnase d'apprentissage, au cours de laquelle le réseau neuronal a appris à corréler chaque configuration possible de lignes de transition ombre/lumière 8, 9 à un type donné de défaut de planéité. L'unité de traitement 14 est donc capable de reconnaîto- a présence d'un défaut de planéité à un endroit donne de a bande, que le générateur c impulsions 13 permet ce situer précisément, et aussi d'indiquer à l'opérateur à quel type prédéterminé de défaut il appartient. Parmi les types de défauts possibles, on peut citer des bosses ou des creux isolés affectant le centre, un bord ou les deux bords de la bande, des ondulations traversant toute la largeur de la bande, une incurvation à peu près uniforme de la bande, etc... On conçoit aisément que le àispositi selon. l'invention, si la phase d'apprentissage a été correctement effectuée, permet de reconnaître les différentes catégories de défauts avec plus de finesse et d'objectivité qu un opérateur humain. Alors qu'un opérateur humain bien entraîné est capable de reconnaître "sur le vif" une quinzaine de types de défauts différents sur une bande métallique en défilement aux vitesses usuelles, le dispositif selon l'invention peut iner cette classification et distinguer significativement plus de 20 types de défauts. Les résultats de cette reconnaissance sont restitués à l'opérateur par des moyens appropries tels qu'un écran de visualisation 15. Le mode opératoire qui vient d'être décrit d'obtenir une évaluation qualitative de la plenéite o bande 1, en ce qu'il détermine quels défauts v présents et à quels endroits de la bande. En faisant, ce plus, intervenir les données fournies par le dispositif 4 de mesure de la distance "d", on peut également obtenir une image du profil transversal de la bande 1 en ces mêmes endroits. A cet effet, le dispositif 4 de mesure la dis tance "d" fournit une valeur absolue de "d" an un point connu de l'axe de visée 12.Et en corrélant cette mesure de "d" avec le type de profil transversal de la bande - cens le champ de visée 10 de a caméra Il oui a été déterminé par ailleurs, on peut extrapoler les valeurs absolues de "d" sur l'ensemble dudit profil transversal. On obtient ainsi une image quantitative de ce profil. En considérant la succession des images de la bande 1 obtenues tous les 1/25 s (par exemple) , on obtient une représentation longitudinale et transversale du profil de planéité ce la bande 1, constituant une cartographie des défauts présents le long de ladite bande 1. De préférence, l'unité de traitement des données 14 est également programmée pour exécuter une analyse fréquentielle de l'apparition des défauts sur les images successives qu'elle recueille. Elle en déduit la fréquence et le pas d'apparition sur la longueur de la bande 1 de ceux de ces défauts qui se répètent régulièrement parce qu'ils sont dus à un mauvais fonctionnement du laminoir. Ces informations sont d'une grande utilité au laminer pour déterminer quel est le réglage du laminoir qu'il convient de modifier, ou quel est le cylindre qu'il faut remplacer pour remédier à ces défauts. De manière optimale, l'unité de traitement des données 14 est elle-même connectée aux organes de commande du laminoir, et peut modifier automatiquement leurs réglages Si une telle modification est suffisante pour remédier aux défauts détectés pa le dispositif selon l'invention. Optionnellement, l'installation comporte enfin moyens de mesure de la traction exercee sur la bance 1. Comme cette traction est un facteur qu influe sur @a configuration des défauts de planéité, il est utile de la transmettre à l'unité de traitement des données @4 @ui ce@t en tenir compte lors des opérations de calcul au crofi@ de planéité de la bande. L'invention est applicable non seulement l'inspection des bandes métalliques, mais auss l'inspection de tout produit en défilement sous forme de bandes ou de plaques, susceptible de présenter des défauts de planéité, et constitué par une matière pour laquelle ces défauts peuvent être mis en évidence par un éclairage rasant, telle que du bois, du papier, du plastique opaque, etc... REVENDICATIONS 1) Dispositif d'évaluation de la planéite d'un produit (1) en défllement, du type comportant =es moyens (5) pour éclairer une zone (7! dudit produit t ce manière à y faire apparaître ses éventuels défauts de planéité sous forme de lignes (S, 3i de transition ombre/lumière, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens optiques (11) dont le champ de visée (10) couvre une portion de zone éclairée (7), ledit cnamp de visée (10 étant divisé en cases définissant un quadrillage sur ladite zone éclairée (7) et lesdits moyens optiques Il comportant moyens pour déterminer lesquelles desdites cases sont traversées par l'une desdites lignes (8, 9) de transition ombre/lumière, de manière à reconstituer les formas desdites lignes de transition (8, 9) , une unité de traitement des données (14) connectée auxdits moyens optiques (11) et comportant un système neuronal permettant de corréler les formes desdites lignes de transition @8, 9) aux différents types de défauts de planéité susceptibles d'être présents sur ledit produit (1), et des moyens 5) de restitution à l'opérateur des résultats de cette corrélation. 2) Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques (11) consistent en une caméra à diodes. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (13) pour repérer lesdits défauts de planéité sur la longueur dudit produit (1) connectés à ladite unité de traitement des données (14). 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporta ces moyens (4; de mesure de leur distance (d) à un point ce la surface dudit produit (1) connectés à ladite unité de traitement des données (14), et des moyens pour calculer une image il profil transversal de ladite bande (1, dans ledit champ de visée (10) en corrélant ladite distance @d, ed type de défaut de planéité éventuellement détecté dans ledit champ @ visée (10). 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour exécute une analyse fréquentielle de l'apparition desdites défauts de planéité sur la longueur de ladite bande (1). 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (2, 3) pout maintenir ladite zone (7) dudit produit (1) en positisn sensiblement verticale.