Brevet FR3007141A1 — publié le 20141219

La présente invention concerne un procédé ou dispositif de contrôle de la pureté métallurgique des barres ou des lingots ou d'autres objets en or, pouvant être affectée par la présence de corps étrangers non désirés, en particulier à base de tungstène. En effet la masse volumique de l'or est de 19,320 et est très proche de la masse volumique du tungstène qui est de 19,300. Il est donc tentant d'inclure dans une barre ou un lingot ou tout autre objet des morceaux, des cylindres ou toutes autres formes en tungstène, sachant que le prix du tungstène est environ 300 fois inférieur au prix de l'or. Cet or frelaté est indétectable par les moyens d'analyse chimique classique et ne peut-être, actuellement, détecté que par l'utilisation de l'échographie ultrasonore, procédé très lent car nécessitant une inspection de la totalité du volume de la pièce soumise au contrôle et immergée. Le procédé selon invention résout ce problème et permet un contrôle rapide, qui peut être entièrement automatisé. L'invention s'applique partout ou s'effectuent des transferts d'or, sous forme de barres ou de lingots ou de toute autre forme, afin de certifier la qualité des produits pendant les transferts. Elle s'applique aussi au contrôle de la qualité d'un stock d'or existant. La description suivante, non limitative, montre une application du procédé à un dispositif de contrôle manuel de lingots ou de barres. Ce dispositif peut être facilement automatisable en utilisant, par exemple, un robot de manutention d'un modèle connu. Moyens utilisés : figure 1 Remarque préalable : Dans ce qui suit, l'appellation objet inclut toutes les formes, barres, lingots, et autres dénominations commerciales attribuées aux lingots. L'identification de la qualité de la matière constituant l'objet, en ce cas l'or, dans lequel peut être inclus une autre matière, en particulier le tungstène s'effectue facilement en mesurant la conductance globale de l'objet. En effet, la conductivité du tungstène est environ 2,5 fois moins élevée que celle de l'or. Une mesure directe de cette conductance est cependant très délicate, car elle nécessite de disposer de courants de mesures très élevés pour obtenir une précision acceptable. Selon l'invention, les moyens mis en oeuvre mesurent cette conductance en utilisant une façon plus ergonomique et plus précise de quantifier la conductance globale de l'objet contrôlé. Ce qui suit décrit le principe physique utilisé et les moyens de son application selon l'invention: Lorsqu'un objet conducteur de l'électricité traverse une zone où règne un champ magnétique il est parcouru par des courants induits qui provoquent une force s'opposant à son déplacement. Cette force croît avec la vitesse du déplacement de l'objet la conductivité moyenne du ou des matériaux le constituant la valeur de l'induction magnétique appliquée elle dépend de la forme de l'objet son volume sa position dans ce champ magnétique.50 La figure 1 représente un aimant (1) pouvant librement se déplacer horizontalement. Le sens de son aimantation est repéré par les lettres NNNN et SSSS Un objet conducteur de l'électricité (2) se déplace horizontalement selon le sens indiqué par la flèche dans le champ magnétique engendré par l'aimant (1) dont les lignes de force sont schématisées par les courbes (7). Pendant la traversée du champ magnétique l'objet (2) est soumis à une force de freinage Fr qui est égale à la force d'entraînement de l'aimant (1) Fc. La figure 2 montre deux possibilités de mesure de cette force, soit en utilisant un capteur de force (4) mesurant la force de traction nécessaire au déplacement de l'objet, soit en intercalant un capteur de force (5) entre une butée et l'aimant (1). Le dispositif décrit ci-dessus est incapable de mesurer la conductance du matériau constituant l'objet avec précision il est trop dépendant de paramètres perturbateurs qui sont - les forces de frottement de l'aimant ou de l'objet sur les guides (6) et (6 bis), représentées par les étoiles - l'hétérogénéité du champ magnétique - la position de l'objet dans le champ perpendiculairement au déplacement (figure 3). - la forme de l'objet - son volume. La figure 3 représente la variation du champ magnétique B généré par l'aimant en fonction de la coordonnée transversale de l'aimant (1). Les deux positions de l'objet (2) montrent que le champ reçu par l'objet dépend de la position transversale de l'objet sur son chemin d'amenage (5). Le dispositif selon l'invention fournit les moyens pour résoudre ces défauts Les figures 4 et 5 récapitulent les moyens utilisés pour y parvenir : 1)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour l'annulation des forces de frottement : figures 4 et 5 Elle est assurée par l'adoption d'une articulation sans point dur et sans frottement constitué d'une lame flexible (10) encastrée d'une part dans la culasse (9) et d'autre part dans le portique de soutien (11), solidaire du socle (34). La figure 7 montre 2 versions de réalisation de cette articulation, l'une réalisée par une lame bloquée par vissage, l'autre, plus précise, 35 réalisée par usinage dans un bloc de métal. La culasse (9) est ainsi suspendue à cette lame flexible. 2)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour réduire l'hétérogénéité du champ magnétique : figures 4 et 5 Elle est assurée par l'utilisation d'une culasse (9) en fer ou en acier doux qui concentre le flux magnétique généré par les deux aimants (7) et (8) de forte puissance et de préférence en fer néodyme bore. Cette structure symétrique a aussi la propriété d'éviter les rayonnements magnétiques à 45 grande distance des aimants qui, lorsqu'ils sont isolés, perturbent la mesure lors de la présence dans l'environnement proche d'objets en mouvement magnétiques ou conducteurs de l'électricité. 3)- Moyens utilisés, selon l'invention, pour identifier la position et la forme de l'objet à 50 contrôler : figures 4 et 5 40 Ils sont assurés par un ensemble constitué de deux faisceaux de lumière linéaire perpendiculaire au déplacement généré par les projecteurs (14) et (15) et une caméra numérique (13) qui filme la trace laissée sur l'objet par les faisceaux de lumière, les images sont transférées puis traitées par un processeur ((29) figure 9 auquel est raccordée la caméra. (13) Il calcule, à l'aide d'un algorithme spécial - les dimensions de l'objet - son volume - sa position sur le chemin d'amenage - la valeur théorique de la force qui doit être mesurée pour un objet ayant la conductance de l'or pur. Un clavier (31) et un écran (30) figure 9 sont destinés à la lecture des résultats des contrôles enregistrés, aux statistiques et aux changements de type d'objet à contrôler. 4)- Moyen utilisé, selon l'invention pour la mesure de la force : figure 9 Elle est effectuée par un capteur de force à base de jauge de contrainte ou équivalent tel que capteur piézoélectrique (12): ce moyen ne requiert que des déplacements de la culasse (9) très petits, de l'ordre de 1/10ième de millimètre. Cette caractéristique évite les mouvements parasites de grande amplitude résultant des effets d'inertie provoqués par des déplacements importants, qui perturbent la mesure et donc augmente la vitesse d'acquisition des mesures de force, donc la cadence des contrôles. 5)- Moyen utilisé, selon l'invention pour maintenir la vitesse de déplacement de l'objet constante : L'objet est placé sur une bande transporteuse amagnétique et non conductrice de l'électricité (19) actionnée par un moteur régulé en vitesse (18) et appuyé sur le guide de soutien (17) . Selon les versions la bande transporteuse se déplace continûment ou est mue d'un mouvement alternatif comme il est décrit plus loin. 6)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour le diagnostic de la qualité métallurgique : Les moyens ci-dessus fournissent la mesure réelle de la force et sa valeur théorique résultant des calculs fondés sur les algorithmes de reconnaissance de forme optique. Elles sont comparés par le calculateur (29) figure 9. Une différence significative déclenche une alerte. L'objet est alors acheminé vers une zone particulière afin de subir ultérieurement, si nécessaire, des tests complémentaires ou d'être retiré du stock. La figure 6 représente, en fonction des positions relatives de l'objet en mouvement et des aimants une image des lignes de flux magnétique et une représentation de la force mesurée Fm en fonction de la course de l'objet qui passe sous le dispositif de mesure appelé par la suite scanner (35). Les niveaux A, B, C, représentent les valeurs maximales des forces mesurées en fonction de la quantité de tungstène présent. La courbe A correspond à l'or pur, les courbes B et C correspondent à deux inclusions de tungstène différentes. La figure 7 représentent 2 dispositions constructives de la fixation encastrée de l'articulation à lame flexible (10). Les figures 8 et 9 sont 2 vues de face et de côté d'une disposition selon l'invention d'un banc de contrôle à mouvement alternatif utilisant les moyens utilisés, selon l'invention. Le banc est équipé de deux cellules de détection de présence et de leurs réflecteurs (20), (21), (22) et (23). La caméra (13) et placée horizontalement et vise la trace laissée par les deux illuminateurs (14) et (15) par l'intermédiaire d'un miroir (24), ceci afin de diminuer les encombrements. Le boîtier (25) inclut les alimentations électriques des cellules et de la caméra, le microprocesseur de régulation du moteur (18) et les différentes annexes, relais, dispositifs de sécurité et autres fonctions. Il comporte 1 bouton poussoir de mise en marche (26), 1 voyant vert indiquant que le contrôle est satisfaisant (27) et un voyant rouge indiquant que le contrôleur a détecté une anomalie (28). Cette disposition non limitative peut être remplacée par les moyens d'un clavier d'ordinateur ou un écran tactile. Les signaux de mesure de force sont convertis numériquement par un convertisseur de grande précision inclus dans l'ordinateur (29) qui peut être remplacé par tout autre convertisseur autonome. En ce cas, tous les traitements électriques ou numériques peuvent être rassemblés dans un ordinateur industriel à écran tactile. Les traits fins liant les différents sous ensembles représentent symboliquement, les liaisons électriques. Les figures 10, 11 et 12 représentent la cinématique d'un cycle de contrôle. La figure 10 représente la première phase d'un cycle de contrôle. L'objet (2), est placé sur le dispositif d'amenage et le déclenchement du cycle est activé par pression sur le bouton poussoir (26). L'objet se déplace vers le scanner (35). La figure 11 représente l'amorce de la seconde phase du cycle. L'objet masque la cellule (20), ce qui déclanche le retour de l'objet (2). La figure 12 représente l'objet (2) au repos, prêt à être évacué, l'arrêt étant assuré par la cellule (22) . L'invention s'applique dans toutes les transactions et les transferts d'or et plus généralement à tout contrôle de pureté métallurgique de métaux ou alliages non magnétiques. Elle de certifie la qualité du produit vendu.30 REVENDICATIONS1- Dispositif de contrôle de la pureté métallurgique des objets en or tels que barres ou lingots utilisant des moyens de mesure des forces provoquées par les courants induits générés par le passage de ces objets (2) dans un champ magnétique produit par des aimants (7) et (8) associés à des moyens de mesure des dimensions et de la position des objets, des moyens de calcul (29) calculant la valeur des forces que provoque le passage d'objets de même dimension, passant à la même position, et de conduction égale à celle de l'or. 2- Dispositif selon revendication 1 caractérisé par l'utilisation de moyens de calcul effectuant la comparaison entre les forces mesurées et les forces calculées pour séparer les objets en or pur des objets en or frelaté. 3- Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de calcul (29) utilisent un algorithme de reconnaissance optique des dimensions et de la position des objets introduits dans un scanner. 4- Dispositif selon revendication 3 utilisant, pour la reconnaissance optique, une caméra numérique (13) et 2 illuminateurs linéaires (14) et (15) créant chacun un faisceau linéaire perpendiculaire au déplacement de l'objet (2). 25 5- Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de mesure des forces est constitué d'un capteur de force (12) du type à jauge de contraintes ou à capteur piézoélectrique. 6- Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que la force est mesurée sur 30 une culasse (9) comportant les aimants, suspendue par une articulation à lame (10) sans frottement. 7- Dispositif selon revendication 4 selon lequel la caméra peut viser la ligne tracée par les illuminateurs (14) et (15) en utilisant un miroir (24). 35 par une courroie transporteuse (19) animée d'un mouvement continu ou d'un mouvement alternatif limité par 2 barrières optiques (20) et (22). 8- Dispositif selon revendication 1 selon lequel le passage de l'objet est effectué 40 9- Dispositif selon revendication 7 selon lequel le mouvement régulier est provoqué par un moteur asservi en vitesse (18). 20