FR3139895A1 - Device and method for checking the flatness of a metal sheet. - Google Patents
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Abstract
L’invention est un dispositif de contrôle de planéité d’une tôle métallique en mouvement qui comprend une source lumineuse qui éclaire de façon homogène la tôle, une caméra qui enregistre l’image déformée de la source lumineuse formée par la tôle et un dispositif de calcul qui calcule en continue un coefficient corrélé à la planéité en comparant l’image déformée de la source lumineuse avec l’image de référence de la source lumineuse. L’invention est également un procédé de contrôle de la planéité avec le dispositif suivant l’invention avec un modèle pré déterminé M d’analyse de l’image déformée de la source lumineuse par rapport à l’image de référence de la source lumineuse. Figure pour l’abrégé : Fig.4The invention is a device for controlling the flatness of a moving metal sheet which comprises a light source which homogeneously illuminates the sheet, a camera which records the distorted image of the light source formed by the sheet and a device for calculation which continuously calculates a coefficient correlated to flatness by comparing the distorted image of the light source with the reference image of the light source. The invention is also a method for controlling flatness with the device according to the invention with a predetermined model M for analyzing the distorted image of the light source in relation to the reference image of the light source. Figure for abstract: Fig.4
Description
Le domaine de l’invention est celui des dispositifs et des procédés de contrôle de planéité sans contact de tôle ou bande métallique réalisée en particulier en aluminium ou en alliage d’aluminium.The field of the invention is that of devices and methods for non-contact flatness control of sheet metal or metal strip made in particular of aluminum or aluminum alloy.
Une tôle métallique peut présenter des défauts de planéité, tels que des défauts non développables (par ex. bords longs, centres longs ou poches…) et des défauts développables (par ex. défauts de cintre, tuile et vrillage…). La planéité fait partie des nombreuses exigences que les utilisateurs des tôles mentionnent dans leur cahier des charges.A metal sheet may have flatness defects, such as non-developable defects (e.g. long edges, long centers or pockets, etc.) and developable defects (e.g. bend, tile and twist defects, etc.). Flatness is one of the many requirements that sheet metal users mention in their specifications.
Le brevet EP1055905 divulgue une méthode qui consiste à utiliser au moins deux sources de rayonnement et un certain nombre de détecteurs pour détecter les valeurs de contrôle à partir d’un certain nombre de points de contrôle disposés à intervalles dans une direction transversale à la direction de la tôle mobile (2). Les points de contrôle sont détectés par au moins deux détecteurs qui détectent chacun le rayonnement à différents angles et évaluent les contours de la tôle. Le brevet concerne également un dispositif de détermination de la planéité d’une tôle de matériau et l’utilisation d’un dispositif de détermination de la planéité d’une tôle de matériau.
Patent EP1055905 discloses a method which consists of using at least two radiation sources and a number of detectors to detect control values from a number of control points arranged at intervals in a direction transverse to the direction of the movable sheet (2). The control points are detected by at least two detectors, which each detect the radiation at different angles and evaluate the contours of the sheet metal. The patent also relates to a device for determining the flatness of a sheet of material and the use of a device for determining the flatness of a sheet of material.
Le brevet US6480802 divulgue une méthode de détermination de la planéité d’une tôle de matériau et dispositif d’exécution de la méthode. La méthode et le dispositif résolvent le problème technique du calcul de l’allongement de la tôle à partir des valeurs du contour de la tôle et de la détermination de la planéité de la tôle de matériau. La méthode consiste à calculer, à partir des changements de valeurs de pente mesurées à une pluralité de points de contrôle, la longueur d’onde et la phase de ces changements. De là est calculée la position d’au moins un extremum, à laquelle les valeurs de pente mesurées n’ont qu’une composante transversale. Les pentes sont additionnées pour calculer un contour, à partir duquel l’amplitude est calculée. L’allongement de la tôle comme contrôle de la planéité de la tôle de matériau est alors déterminé à partir de la longueur d’onde et de l’amplitude.
Patent US6480802 discloses a method for determining the flatness of a sheet of material and device for carrying out the method. The method and device solve the technical problem of calculating the elongation of the sheet metal from the sheet metal contour values and determining the flatness of the material sheet. The method involves calculating, from changes in slope values measured at a plurality of control points, the wavelength and phase of these changes. From there the position of at least one extremum is calculated, at which the measured slope values have only a transverse component. The slopes are added to calculate a contour, from which the amplitude is calculated. The elongation of the sheet as a control of the flatness of the material sheet is then determined from the wavelength and amplitude.
Le brevet EP3487642 concerne une méthode et un dispositif de vérification de la planéité du matériau de tôle transporté, comportant les étapes suivantes : déplacer le matériau de tôle à travers un dispositif d’usinage de tôle, dans lequel une force de traction d’au moins 10 N/mm2 est appliquée au matériau de tôle; générant au moins un motif de projection en forme de grille de projection sur la surface du matériau de tôle au moyen d’un système optique produisant une projection, ledit motif de projection étant projeté sur la surface du matériau de tôle à partir d’une position qui est décalée latéralement par rapport au plan central du matériau de tôle, de sorte qu’un angle de projection formé entre la surface du matériau de tôle et un faisceau de projection est compris entre 1° et 45°; et la détection du motif de projection au moyen d’une caméra, ladite caméra étant disposée sur un plan transversal au-dessus du matériau de la tôle lorsqu’elle est vue dans la direction du mouvement.
Patent EP3487642 relates to a method and device for checking the flatness of transported sheet material, comprising the following steps: moving the sheet material through a sheet metal processing device, in which a tensile force of at least 10 N/mm2 is applied to the sheet material; generating at least one projection pattern in the form of a projection grid on the surface of the sheet material by means of an optical system producing a projection, said projection pattern being projected onto the surface of the sheet material from a position which is laterally offset from the central plane of the sheet material, such that a projection angle formed between the surface of the sheet material and a projection beam is between 1° and 45°; and detecting the projection pattern by means of a camera, said camera being disposed on a transverse plane above the sheet material when viewed in the direction of movement.
Le brevet EP2910893 divulgue une méthode de détermination des variations de planéité lors du traitement d’un matériau en forme de tôle, en particulier dans le laminage à chaud d’une tôle mince, dans laquelle une caméra TOF s’étendant transversalement à la direction du mouvement de la tôle-zone de matériau en forme et au moyen d’une unité d’évaluation, est connecté à la caméra TOF, un écart de planéité peut être déterminé.
Patent EP2910893 discloses a method for determining variations in flatness during the processing of a sheet-shaped material, particularly in the hot rolling of a thin sheet, in which a TOF camera extending transversely to the direction of the movement of the sheet metal-shaped material area and by means of an evaluation unit, is connected to the TOF camera, a flatness deviation can be determined.
Le brevet EP0864847 divulgue une méthode consistant à évaluer un tracé de ligne dirigé sur la surface de la tôle métallique par un projecteur. Une caméra CCD est utilisée pour examiner directement le tracé de ligne. L’image de la mire fournie par la caméra peut être comparée à une mire de référence. Les valeurs mesurées fournies de cette façon peuvent être utilisées pour régler le chemin de production de la tôle métallique.
Patent EP0864847 discloses a method consisting of evaluating a line trace directed onto the surface of the metal sheet by a projector. A CCD camera is used to directly examine the line trace. The image of the target provided by the camera can be compared to a reference target. The measured values provided in this way can be used to adjust the production path of the metal sheet.
Le brevet EP1899086 divulgue une méthode de fabrication d’une tôle métallique, dans laquelle la tôle métallique est guidée sur un certain nombre de rouleaux sous une telle contrainte de tôle, et est déplacée dans une direction de transport, qu’elle est largement plate au moins entre deux rouleaux. Afin de pouvoir inspecter la tôle de manière simple et peu encombrante, l’invention prévoit les contraintes de traction internes qui agissent dans la tôle métallique qui est largement plate sous la contrainte de traction entre au moins deux rouleaux à rendre optiquement visible et pour les contraintes de traction ou les différences de contraintes de traction qui sont déterminées de cette façon à utiliser lors de la fabrication de la tôle métallique. En outre, l’invention porte sur un appareil pour la fabrication d’une tôle métallique.
Patent EP1899086 discloses a method of manufacturing a sheet metal, in which the sheet metal is guided over a number of rollers under such sheet stress, and is moved in a transport direction, that it is largely flat at the less between two rollers. In order to be able to inspect the sheet metal in a simple and space-saving manner, the invention provides the internal tensile stresses which act in the metal sheet which is largely flat under the tensile stress between at least two rollers to be made optically visible and for the stresses tension or the differences in tensile stresses which are determined in this way to be used during the manufacture of the metal sheet. Furthermore, the invention relates to an apparatus for manufacturing a metal sheet.
La demande EP1570236 divulgue un appareil et une méthode de détection de torsion dans un objet tel que des morceaux de bois transportés sur un appareil et méthode de détection de torsion dans un objet tel que des morceaux de bois) transportés sur un convoyeur utiliser une technique de balayage sans contact selon laquelle une paire de faisceaux de ligne de balayage transversal est dirigée sur une surface de l’article en relation espacée, et des balayages successifs de paires simultanément balayées de zones transversales espacées sur l’article sont effectuées à plusieurs reprises pendant que l’article est transporté, pour générer des données de profil caractérisant la position de chaque zone transversale dans un système de référence. Les données de profil caractérisant la position respective des deux zones transversales sont comparées les unes aux autres pour générer des données indicatives de torsion partielle associées à chaque acquisition, suivi d’une sommation des données indicatives de torsion partielle associées à toutes les acquisitions pour obtenir une indication de la torsion dans la partie considérée de l’article.
Application EP1570236 discloses an apparatus and method for detecting twist in an object such as pieces of wood transported on an apparatus and method for detecting twist in an object such as pieces of wood) transported on a conveyor using a technique of non-contact scanning in which a pair of transverse scan line beams are directed onto a surface of the article in spaced relationship, and successive scans of simultaneously scanned pairs of spaced apart transverse areas on the article are repeatedly performed while the article is transported, to generate profile data characterizing the position of each cross-sectional area in a reference system. The profile data characterizing the respective position of the two transverse zones are compared to each other to generate data indicative of partial torsion associated with each acquisition, followed by a summation of the data indicative of partial torsion associated with all acquisitions to obtain a indication of the twist in the considered part of the article.
Le brevet EP2931447 divulgue la mesure de la planéité et la mesure des contraintes résiduelles dans un produit plat métallique. Un problème abordé par l’invention est celui de l’augmentation de la précision et de la fiabilité des appareils de mesure de la planéité existants et/ou des méthodes. Ce problème est résolu par une méthode de mesure de la planéité d’un produit plat métallique qui comporte les étapes de méthode suivantes : - cintrage du produit plat dans un dispositif de cintrage de telle sorte qu’un produit plat plane formerait un arc avec un rayon de flexion cible r0 après flexion; - mesure du contour, en particulier des rayons de flexion réels, dans la région de l’arc du produit plat plié à plusieurs positions (y) dans le sens de la largeur du produit plat; et - déterminer la planéité du produit plat en tenant compte du contour mesuré du produit plat plié.
Patent EP2931447 discloses the measurement of flatness and the measurement of residual stresses in a flat metal product. A problem addressed by the invention is that of increasing the precision and reliability of existing flatness measuring devices and/or methods. This problem is solved by a method of measuring the flatness of a flat metal product which comprises the following method steps: - bending the flat product in a bending device such that a flat flat product would form an arc with a target bending radius r0 after bending; - measurement of the contour, in particular of the actual bending radii, in the region of the arc of the flat product folded at several positions (y) in the width direction of the flat product; and - determine the flatness of the flat product taking into account the measured contour of the folded flat product.
La demande EP2265895 divulgue un système structuré de capteurs de lumière pour mesurer le contour d’une surface comprend un système de lentilles d’imagerie, un dispositif de capture d’image, un premier ensemble de miroirs du système micro-électromécanique (MEMS) et un module de commande. Le système de lentille d’imagerie concentre la lumière réfléchie depuis la surface, dans laquelle le système de lentille d’imagerie a un plan de lentille correspondant. Le dispositif de capture d’image capture la lumière focalisée et génère des données correspondant à la lumière capturée, dans lequel le dispositif de capture d’image a un plan d’image correspondant qui n’est pas parallèle au plan de l’objectif. Le premier ensemble de miroirs MEMS dirigent la lumière focalisée vers le dispositif de capture d’image. Le module de contrôle reçoit les données, détermine la qualité de mise au point de la lumière capturée en fonction des données reçues et contrôle le premier ensemble de miroirs MEMS en fonction de la qualité de mise au point pour maintenir une condition d’inclinaison Scheimpflug entre le plan de l’objectif et le plan de l’image.
Application EP2265895 discloses a structured system of light sensors for measuring the contour of a surface includes an imaging lens system, an image capture device, a first set of micro-electromechanical system (MEMS) mirrors and a control module. The imaging lens system focuses light reflected from the surface, wherein the imaging lens system has a corresponding lens plane. The image capture device captures the focused light and generates data corresponding to the captured light, wherein the image capture device has a corresponding image plane that is not parallel to the lens plane. The first set of MEMS mirrors direct the focused light toward the image capture device. The control module receives the data, determines the focus quality of the captured light based on the received data, and controls the first set of MEMS mirrors based on the focus quality to maintain a Scheimpflug tilt condition between the lens plane and the image plane.
Le brevet EP0397672 divulgue une méthode et un système d’imagerie 3D à haute vitesse et haute résolution d’un objet à une station de vision, y compris un grossissement anamorphique et un système de lentilles de champ, pour transmettre la lumière réfléchie de l’objet à un détecteur de position à petite surface ayant une direction de détection de position. De préférence, un déflecteur acousto-optique n’ayant pas de pièces mobiles avec les éléments de lentille associés scanne un faisceau de lumière laser modulée dans une direction de balayage à travers l’objet à inspecter pour produire un balayage télécentrique à champ plat. Le déflecteur dispose d’une boucle de rétroaction pour permettre un éclairage uniforme de l’objet (c.-à-d. correction de champ plat). La lumière diffusée par l’objet est captée par une lentille de réception télécentrique.
Patent EP0397672 discloses a method and system for high-speed, high-resolution 3D imaging of an object at a viewing station, including anamorphic magnification and a field lens system, to transmit reflected light from the object to a small area position detector having a position detection direction. Preferably, an acousto-optic deflector having no moving parts with associated lens elements scans a beam of modulated laser light in a scanning direction across the object to be inspected to produce a flat field telecentric scan. The baffle has a feedback loop to enable uniform illumination of the object (i.e. flat field correction). The light scattered by the object is captured by a telecentric receiving lens.
La demande WO2012/037186 divulgue un système de détection sans contact est fourni pour l’acquisition d’informations de contour tridimensionnelles d’un objet. Le système est composé d’un sous-système de source lumineuse opérable pour balayer un point de lumière dans une zone d’éclairage; un premier dispositif d’imagerie doté d’un champ de vision disposé de manière à se croiser avec la zone d’éclairage et utilisable pour capturer des données d’image; et un second dispositif d’imagerie ayant un champ de vision disposé pour croiser la zone d’éclairage et utilisable pour capturer des données d’image. Un premier module de contrôle est en communication de données avec le premier dispositif d’imagerie pour déterminer les informations de contour d’un objet dans le champ d’exploration du premier dispositif d’imagerie et rapporter les informations de contour pour l’objet dans un système de coordonnées commun. Un deuxième module de contrôle est en communication de données avec le second dispositif d’imagerie pour déterminer les informations de contour de l’objet dans le champ de vision du second dispositif d’imagerie et de rapporter les informations de contour pour l’objet dans le système de coordonnées commun. De plus, le sous-système de la source lumineuse est étalonné pour indiquer la position du point de lumière dans le système de coordonnées commun.
Application WO2012/037186 discloses a contactless detection system is provided for acquiring three-dimensional contour information of an object. The system is comprised of a light source subsystem operable to scan a point of light in an illumination area; a first imaging device having a field of view arranged to intersect the illumination area and operable to capture image data; and a second imaging device having a field of view arranged to intersect the illumination area and operable to capture image data. A first control module is in data communication with the first imaging device to determine the contour information of an object within the scanning field of the first imaging device and report the contour information for the object in a common coordinate system. A second control module is in data communication with the second imaging device to determine the contour information for the object in the field of view of the second imaging device and to report the contour information for the object in the common coordinate system. Additionally, the light source subsystem is calibrated to indicate the position of the light point in the common coordinate system.
Le brevet US6252659 divulgue un appareil de mesure tridimensionnel comprend un système optique de balayage d’un faisceau de référence à travers un objet cible à mesurer, un capteur de lumière qui reçoit la lumière réfléchie par l’objet cible, et un processeur pour le calcul d’une forme dimensionnelle de l’objet cible à partir de la lumière reçue. Une image pour calculer la forme tridimensionnelle de l’objet cible et une image pour afficher l’objet cible sont toutes deux capturées par le même capteur. L’image affichée est une image en niveaux de gris basée sur un centroïde calculé à partir de plusieurs échantillons de données prélevés pour chaque pixel de l’image pendant l’acquisition de la cible.
Patent US6252659 discloses a three-dimensional measuring device comprising an optical system for scanning a reference beam through a target object to be measured, a light sensor which receives the light reflected by the target object, and a processor for the calculation of a dimensional shape of the target object from the received light. An image for calculating the three-dimensional shape of the target object and an image for displaying the target object are both captured by the same sensor. The displayed image is a grayscale image based on a centroid calculated from multiple data samples taken for each pixel of the image during target acquisition.
La demande de brevet EP1346204 divulgue un dispositif d'inspection automatique de surface d'une bande déroulée pour détecter des défauts de surface, comprenant au moins une caméra dont l'axe optique est dirigé vers la surface à inspecter et formant sur ladite surface une ligne de visée transversale et au moins un système d'éclairage dont les rayons incidents sont dirigés vers la ligne de visée transversale et répartis sur toute la longueur de ladite ligne. En chaque point de la ligne de visée transversale, la direction d'observation de la caméra forme avec le rayon spéculaire réfléchi en ledit point un angle constant.Patent application EP1346204 discloses a device for automatic surface inspection of an unrolled strip to detect surface defects, comprising at least one camera whose optical axis is directed towards the surface to be inspected and forming a line on said surface. transverse sight line and at least one lighting system whose incident rays are directed towards the transverse sight line and distributed over the entire length of said line. At each point of the transverse line of sight, the direction of observation of the camera forms a constant angle with the specular ray reflected at said point.
L’invention a pour objectif de proposer un dispositif et un procédé de contrôle de planéité de tôle ou bande sans contact plus simple que l’art antérieur compatible avec l’environnement exigeant d’un atelier de production de métallurgie de l’industrie lourde.The invention aims to propose a device and a method for checking the flatness of sheet metal or strip without contact, simpler than the prior art, compatible with the demanding environment of a metallurgy production workshop in heavy industry.
L’invention est un dispositif de contrôle de planéité d’une tôle ou bande (1) métallique en mouvement selon une direction X, comprenant :
- Une source lumineuse 2 éclairant un champ d’observation 4 de la tôle ou bande (1) de façon sensiblement homogène,
- Une caméra (3), qui est une caméra numérique 2D et qui est disposée pour enregistrer dans le champ d’observation (4) au moins une photographie d’une image déformée (22) de la source lumineuse (2) formée par la tôle ou bande (1),
- Un dispositif de calcul permettant de comparer au moins une photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) à une photographie d’une image de référence (20) de la source lumineuse (2) et de calculer en continu au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande (1).
- A light source 2 illuminating a field of observation 4 of the sheet or strip (1) in a substantially homogeneous manner,
- A camera (3), which is a 2D digital camera and which is arranged to record in the field of observation (4) at least one photograph of a distorted image (22) of the light source (2) formed by the sheet or strip (1),
- A calculation device making it possible to compare at least one photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to a photograph of a reference image (20) of the light source (2) and to calculate continuously at least one coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip (1).
L’invention est également une machine de production de tôle ou bande comprenant le dispositif selon l’invention.The invention is also a machine for producing sheet metal or strip comprising the device according to the invention.
L’invention est également un procédé de contrôle de la planéité avec le dispositif selon l’invention comprenant les étapes successives :
- La caméra (3) transmet une photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) au dispositif de calcul,
- un modèle prédéterminé M implémenté dans le dispositif de calcul détermine une photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2)
- le modèle prédéterminé M compare la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) à la photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2),
- le modèle prédéterminé M calcule au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande (1).
- The camera (3) transmits a photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the calculation device,
- a predetermined model M implemented in the calculation device determines a photograph of the reference image (20) of the light source (2)
- the predetermined model M compares the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the photograph of the reference image (20) of the light source (2),
- the predetermined model M calculates at least one coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip (1).
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :
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EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près, et de préférence à 5% près. Par ailleurs, les termes « compris entre … et … » et équivalents signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
In the figures and in the remainder of the description, the same references represent identical or similar elements. In addition, the different elements are not represented to scale so as to favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and variants are not exclusive of each other and can be combined with each other. Unless otherwise indicated, the terms “substantially”, “approximately”, “of the order of” mean to the nearest 10%, and preferably to the nearest 5%. Furthermore, the terms “between… and…” and equivalents mean that the limits are included, unless otherwise stated.
La tôle ou bande 1 est une tôle ou une bande métallique, préférentiellement en aluminium ou en alliage d’aluminium. En effet, les tôles ou les bandes en l’aluminium ou en alliage d’aluminium ont un pouvoir réfléchissant de la lumière visible par l’être humain. Les termes et définitions l’EN 12258-1 (2012) sont applicables. La différence entre les termes tôle et bande est définie par la note 3 du paragraphe 2.6.1 de l’EN 12258-1 (2012), en l’occurrence : en Europe, le terme « tôle » n'est utilisé que pour les produits laminés fournis en une longueur droite, pour les tôles en bobine, le terme « bande » est utilisé. La tôle est donc un produit plat. Une bande peut être transformée en tôle par toute opération de coupe ou de mise à longueur connues de l’homme du métier. Cependant, le terme bande est étendu aux produits laminés dont l’épaisseur est inférieure à 0,20 mm. Les normes EN 485-3 (2003) et EN 485-4 (1994) définissent les tolérances de formes pour les tôles, bandes et tôles épaisses en aluminium ou en alliage d’aluminium. Ces normes décrivent en particulier certains défauts de planéité bien connus de l’homme du métier. Les états métallurgiques sont définis par l’EN 515 (2017).
The sheet or strip 1 is a metal sheet or strip, preferably made of aluminum or an aluminum alloy. Indeed, sheets or strips made of aluminum or aluminum alloy have a reflective power of light visible to humans. The terms and definitions in EN 12258-1 (2012) apply. The difference between the terms sheet and strip is defined by note 3 of paragraph 2.6.1 of EN 12258-1 (2012), in this case: in Europe, the term "sheet" is only used for rolled products supplied in a straight length, for sheets in coil the term "strip" is used. Sheet metal is therefore a flat product. A strip can be transformed into sheet metal by any cutting or cutting to length operation known to those skilled in the art. However, the term strip is extended to rolled products with a thickness of less than 0.20 mm. Standards EN 485-3 (2003) and EN 485-4 (1994) define the shape tolerances for sheets, strips and thick sheets made of aluminum or aluminum alloy. These standards describe in particular certain flatness defects well known to those skilled in the art. Metallurgical states are defined by EN 515 (2017).
La tôle ou bande 1 est en mouvement selon la direction du mouvement (X). La tôle ou bande a donc un mouvement de translation. Le mouvement peut être relatif, le dispositif peut donc être déplacé par rapport à la tôle. Dans le cas d’une tôle, la direction préférentielle du mouvement est soit le sens long (L) de laminage, soit le sens travers long (TL), celle correspondant au grand côté de la tôle étant préférée pour diminuer la taille de la machine. Dans le cas d’une bande, celle-ci est déroulée et la direction du mouvement de la bande est le sens long ou sens de laminage. La direction perpendiculaire (Y) est la direction perpendiculaire à la direction du mouvement X dans le plan de la tôle ou bande 1.The sheet or strip 1 is moving in the direction of movement (X). The sheet or strip therefore has a translation movement. The movement can be relative, the device can therefore be moved relative to the sheet metal. In the case of a sheet, the preferred direction of movement is either the long direction (L) of rolling, or the long transverse direction (TL), that corresponding to the long side of the sheet being preferred to reduce the size of the machine . In the case of a strip, it is unrolled and the direction of movement of the strip is the long direction or rolling direction. The perpendicular direction (Y) is the direction perpendicular to the direction of movement X in the plane of the sheet or strip 1.
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Les figures 2 et 3 montrent une vue de côté du dispositif. La
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There
La source lumineuse 2 éclaire un champ d’observation 4 sur la tôle ou bande 1 de façon sensiblement homogène. Le champ d’observation 4 est fixe par rapport à la source lumineuse 2 et à la caméra 3. Le champ d’observation 4 est une partie prédéterminée du plan qui correspond à la face supérieure de la tôle ou bande 1 si elle est parfaitement plate. Préférablement, l’éclairement du champ d’observation 4 ne varie pas de plus de 10%, plus préférablement 5%, plus préférablement 2% par rapport à la valeur moyenne de l’éclairement du champ d’observation 4. Un éclairement hétérogène dégrade l’analyse de la photographie l’image déformée 22 de la source lumineuse 2, ce qui dégrade le résultat des calculs du dispositif de calcul. L’éclairement est la quantité de lumière par unité de surface. La source lumineuse 2 ne projette donc pas un motif particulier sur la tôle.The light source 2 illuminates a field of observation 4 on the sheet or strip 1 in a substantially homogeneous manner. The field of observation 4 is fixed with respect to the light source 2 and the camera 3. The field of observation 4 is a predetermined part of the plane which corresponds to the upper face of the sheet or strip 1 if it is perfectly flat . Preferably, the illuminance of the observation field 4 does not vary by more than 10%, more preferably 5%, more preferably 2% relative to the average value of the illuminance of the observation field 4. Heterogeneous illumination degrades analysis of the photograph distorts the image 22 of the light source 2, which degrades the result of the calculations of the calculation device. Illuminance is the quantity of light per unit area. The light source 2 therefore does not project a particular pattern onto the sheet metal.
Le champ d’observation 4 est choisi pour que la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 ainsi que la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 soient dans le champ d’observation 4 pour la caméra 3. Le champ d’observation 4 est donc pré déterminé selon les défauts de planéité de la tôle ou bande 1, que l’homme du métier connait par expérience.
The field of observation 4 is chosen so that the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 as well as the photograph of the reference image 20 of the light source 2 are in the field of observation 4 for the camera 3. The field of observation 4 is therefore predetermined according to the flatness defects of the sheet or strip 1, which those skilled in the art know from experience.
Préférentiellement, le champ d’observation 4 est un rectangle dont les petits cotés sont parallèles aux bords de la tôle ou bande 1. Préférentiellement, deux des bords du dit rectangle correspondent aux bords de la tôle ou bande. Préférentiellement, le rapport entre le petit côté dudit rectangle et la largeur de la tôle ou bande est supérieur à 30%. Selon l’expérience des inventeurs, ce rapport de 30% est suffisant pour observer ou contrôler les défauts de planéité usuels de la tôle ou bande 1 en aluminium ou en alliage d’aluminium. Si ledit rapport est inférieur à 30%, une photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 22 peut ne plus être enregistrée complétement par la caméra 3, ce qui va dégrader l’analyse de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2, ce qui va donc dégrader le résultat des calculs du dispositif de calcul.
Preferably, the field of observation 4 is a rectangle whose short sides are parallel to the edges of the sheet or strip 1. Preferably, two of the edges of said rectangle correspond to the edges of the sheet or strip. Preferably, the ratio between the short side of said rectangle and the width of the sheet or strip is greater than 30%. According to the experience of the inventors, this ratio of 30% is sufficient to observe or control the usual flatness defects of the sheet or strip 1 of aluminum or aluminum alloy. If said ratio is less than 30%, a photograph of the distorted image 22 of the light source 22 may no longer be completely recorded by the camera 3, which will degrade the analysis of the photograph of the distorted image 22 of the light source 2, which will therefore degrade the result of the calculations of the calculation device.
La source lumineuse émet préférentiellement une lumière visible par l’être humain. Une lumière visible est avantageuse car elle permet d’utiliser de nombreuses source ou caméra disponibles dans le commerce. La source lumineuse 2 n’est pas une source de lumière cohérente comme celle produit par un laser par exemple non limitatif. Préférentiellement la couleur de la source lumineuse est blanche pour avoir le meilleur contraste sur les photographies. Préférentiellement, la source lumineuse 2 est constituée de diodes électroluminescentes (LED). Les LED sont moins couteuses qu’un laser. Les LED sont également moins dangereuses pour les yeux qu’un laser. Les LED ne provoquent pas un phénomène d’irisation. Une source lumineuse telle un tube fluorescent provoque une irisation qui détériore la qualité de l’image pour le contrôle de la planéité. La fréquence de scintillement de la source lumineuse 2 est suffisamment supérieure à la fréquence d’acquisition de la caméra 3 pour éviter un scintillement de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 enregistrée par la caméra 3. Compte tenu de la fréquence de scintillement élevée des LED, les LED sont préférentiellement utilisées comme source lumineuse 2 pour contrôler la planéité d’une bande en mouvement rapide comme sur une cisaille de finition de bande d’aluminium dont la vitesse peut atteindre typiquement 900 m/min. Les LED permettent d’obtenir une photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse bien nette comme montré par la
Préférablement, la source lumineuse 2 est suffisamment étendue dans la direction perpendiculaire Y pour que les images des extrémités de la source lumineuse 2 dans la direction perpendiculaire Y ne soient pas photographiées dans le champ d’observation 4, préférablement les images des extrémités de la source lumineuse 2 dans la direction perpendiculaire Y ne soient pas photographiées par la caméra 3. Cela assure le contrôle de la planéité de la tôle ou bande 1 dans le champ d’observation 4, préférentiellement dans tout le champ d’observation que la caméra 3 peut photographier.
Preferably, the light source 2 is sufficiently extended in the perpendicular direction Y so that the images of the ends of the light source 2 in the perpendicular direction Y are not photographed in the field of observation 4, preferably the images of the ends of the source light 2 in the perpendicular direction Y are not photographed by the camera 3. This ensures control of the flatness of the sheet or strip 1 in the field of observation 4, preferably in the entire field of observation that the camera 3 can photograph.
Préférentiellement la source lumineuse 2 est de forme substantiellement linéaire et droite. Plus préférentiellement, la source lumineuse 2 est sensiblement perpendiculaire à la direction du mouvement X. La source lumineuse 2 est de forme substantiellement linéaire si la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 s’il existe une ligne telle que tout point de la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 est à une distance inférieure à 10%, préférentiellement 5%, de la largeur de la tôle ou bande 1 à au moins un point de ladite ligne. La source lumineuse 2 est de forme substantiellement droite si la longueur du grand coté du plus petit rectangle, petit au sens de la plus petite surface possible, qui contient la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 est au moins 10 fois plus long que le petit côté dudit rectangle. La forme substantiellement linéaire et droite de la source lumineuse 2 permet de réaliser un mode de réalisation préféré du procédé selon l’invention décrit plus loin. Cette orientation et cette forme permettent de diminuer la longueur selon la direction du mouvement X du dispositif de contrôle de la planéité. Préférentiellement la source lumineuse 2 est dans un plan sensiblement parallèle au plan de la tôle ou bande 1, ce qui permet de diminuer la différence de longueur entre le chemin optique le plus long et le plus court entre la source lumineuse 2 et la caméra 3 réfléchi par la tôle ou bande 1 selon les lois de l’optique géométrique. Cela diminue la distorsion de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 et améliore l’analyse de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2.
Preferably the light source 2 is of substantially linear and straight shape. More preferably, the light source 2 is substantially perpendicular to the direction of movement point of the photograph of the reference image 20 of the light source 2 is at a distance less than 10%, preferably 5%, of the width of the sheet or strip 1 at at least one point of said line. The light source 2 is of substantially straight shape if the length of the long side of the smallest rectangle, small in the sense of the smallest possible surface, which contains the photograph of the reference image 20 of the light source 2 is at least 10 times longer than the short side of said rectangle. The substantially linear and straight shape of the light source 2 makes it possible to carry out a preferred embodiment of the method according to the invention described below. This orientation and this shape make it possible to reduce the length according to the direction of movement X of the flatness control device. Preferably the light source 2 is in a plane substantially parallel to the plane of the sheet or strip 1, which makes it possible to reduce the difference in length between the longest and the shortest optical path between the light source 2 and the camera 3 reflected by the sheet or strip 1 according to the laws of geometric optics. This reduces the distortion of the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 and improves the analysis of the photograph of the distorted image 22 of the light source 2.
Préférentiellement, il n’y a pas d’autre source lumineuse qui directement ou indirectement pourrait créer une autre image photographiable par la caméra 3 pour éviter de dégrader la qualité des photographies pour leur analyse. Le dispositif est donc avantageusement protégé d’autres sources lumineuses avec des protections ou des capots tout en permettant le mouvement de la tôle ou bande 1. Préférentiellement, la caméra 3 et la source lumineuse 2 sont disposées pour que la source lumineuse 2 n’apparaissent pas sur les photographies transmises par la caméra 3 pour éviter toute confusion avec l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 qui pourrait perturber le calcul d’au moins un coefficient corrélé à la planéité.Preferably, there is no other light source which directly or indirectly could create another image that can be photographed by the camera 3 to avoid degrading the quality of the photographs for their analysis. The device is therefore advantageously protected from other light sources with protections or covers while allowing the movement of the sheet or strip 1. Preferably, the camera 3 and the light source 2 are arranged so that the light source 2 does not appear not on the photographs transmitted by camera 3 to avoid any confusion with the distorted image 22 of light source 2 which could disrupt the calculation of at least one coefficient correlated to flatness.
La caméra 3 est une caméra numérique 2D plus simple qu’une caméra 3D. La caméra 3 n’est pas une caméra TOF (time of flight) qui est un équipement couteux. La caméra 3 est disposée pour enregistrer au moins une photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 formée par la tôle métallique 1 dans le champ d’observation 4. Si l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 n’est pas formée dans le champ d’observation 4 vue de la caméra 3, cela va dégrader la qualité de l’analyse de la photographie. Cette dégradation est provoquée par une image déformée 22 de la source lumineuse 2 photographiée par la caméra 3 de façon incomplète dans le champ d’observation 4.Camera 3 is a 2D digital camera that is simpler than a 3D camera. Camera 3 is not a TOF (time of flight) camera which is expensive equipment. The camera 3 is arranged to record at least one photograph of the distorted image 22 of the light source 2 formed by the metal sheet 1 in the field of observation 4. If the distorted image 22 of the light source 2 is not not formed in the field of observation 4 seen from camera 3, this will degrade the quality of the analysis of the photograph. This degradation is caused by a distorted image 22 of the light source 2 photographed by the camera 3 incompletely in the field of observation 4.
Préférentiellement, la caméra 3 enregistre des photographies avec une période pré déterminée. La période d’enregistrement est pré déterminée par la vitesse du mouvement de la tôle ou bande (1) et par les défauts de planéité que l’homme du métier connait par expérience. La période prédéterminée doit être suffisante pour échantillonner correctement les défauts de planéité compte tenu de la vitesse du mouvement de la tôle ou bande 1. Le choix de la caméra 3 doit être adapté en fonction de la taille des défauts à contrôler et de la vitesse du mouvement de la tôle ou bande 1. La résolution de la caméra 3 doit être suffisante pour échantillonner correctement la champ d’observation 4 et observer les défauts de planéité recherchés.Preferably, camera 3 records photographs with a predetermined period. The recording period is predetermined by the speed of movement of the sheet or strip (1) and by the flatness defects that those skilled in the art know from experience. The predetermined period must be sufficient to correctly sample the flatness defects taking into account the speed of movement of the sheet or strip 1. The choice of camera 3 must be adapted according to the size of the defects to be checked and the speed of the movement of the sheet metal or strip 1. The resolution of the camera 3 must be sufficient to correctly sample the observation field 4 and observe the desired flatness defects.
Préférentiellement, la caméra 3 est substantiellement centrée par rapport au champ d’observation 4. La position de la caméra 3 est centrée si cette position correspond au minimum de la différence de longueur entre le chemin optique le plus long et le plus court entre la source lumineuse 2 et la caméra 3 réfléchi par la tôle par rapport aux autres positions de la caméra 3 obtenue par une translation selon la direction perpendiculaire Y. Si le champ d’observation 4 est un rectangle dont les petits cotés sont parallèles aux bords de la tôle ou bande 1, la caméra 3 est substantiellement disposée dans un plan perpendiculaire au champ d’observation 4 et contenant la médiatrice du grand coté du champ d’observation 4. Cette position diminue la distorsion de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 et améliore l’analyse de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2. La caméra 3 étant disposée pour enregistrer la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2, elle n’est pas mise au point pour enregistrer des photographies de la surface de la tôle ou bande 1. La caméra 3 ne peut donc pas photographier et analyser des défauts de surface ou des motifs projetés sur la surface de la tôle ou bande 1.Preferably, the camera 3 is substantially centered with respect to the field of observation 4. The position of the camera 3 is centered if this position corresponds to the minimum of the difference in length between the longest and shortest optical path between the source light 2 and the camera 3 reflected by the sheet metal relative to the other positions of the camera 3 obtained by a translation in the perpendicular direction Y. If the field of observation 4 is a rectangle whose short sides are parallel to the edges of the sheet metal or band 1, the camera 3 is substantially arranged in a plane perpendicular to the field of observation 4 and containing the bisector on the long side of the field of observation 4. This position reduces the distortion of the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 and improves the analysis of the photograph of the distorted image 22 of the light source 2. The camera 3 being arranged to record the photograph of the distorted image 22 of the light source 2, it is not put designed to record photographs of the surface of the sheet or strip 1. The camera 3 cannot therefore photograph and analyze surface defects or patterns projected onto the surface of the sheet or strip 1.
La position relative de la caméra 3, de la source lumineuse 2 et de la tôle ou bande 1 est un compromis. Le chemin optique minimum est le trajet de la lumière le plus court de la source lumineuse 2 à la caméra 3 réfléchi par la tôle ou bande 1 selon les lois de l’optique géométrique. Plus le chemin optique minimum est long, plus le dispositif sera sensible pour contrôler un défaut de planéité. Par contre plus le chemin optique minimum est long, plus il faut augmenter la sensibilité et la résolution de la caméra 3 et/ou la puissance lumineuse de la source lumineuse 2. Préférentiellement, la caméra 3 et la source lumineuse 2 sont à la même hauteur pour faciliter la conception du dispositif. Préférentiellement, la caméra 3 et la source lumineuse 2 sont au moins à une largeur de la bande ou tôle 1 au-dessus de la tôle ou bande 1. Une telle disposition permet de limiter la profondeur de champ de la caméra 3 pour que la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 soit nette entre le point le plus proche et le plus lointain de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 avec la caméra 3. Cela permet d’éviter l’utilisation d’une caméra 3 avec un objectif complexe. Préférentiellement, dans le cas d’une bande tendue entre deux moyens de mise en référence décrits ci-dessous, la caméra 3 est sensiblement au-dessus de l’un des moyens de mise en référence, et la source lumineuse 2 est sensiblement au-dessus de l’autre moyen de mise en référence. Cette disposition permet d’exploiter au mieux la surface du dispositif sans interférer avec d’autres équipements. Dans un mode de réalisation, la caméra 3 et la source lumineuse 2 sont à au moins 2 m au-dessus de la bande pour faciliter l’accès à l’intérieur du dispositif lors de l’entretien du dispositif dans un contexte industriel.
The relative position of camera 3, light source 2 and sheet or strip 1 is a compromise. The minimum optical path is the shortest path of light from the light source 2 to the camera 3 reflected by the sheet or strip 1 according to the laws of geometric optics. The longer the minimum optical path, the more sensitive the device will be in controlling a flatness defect. On the other hand, the longer the minimum optical path, the more it is necessary to increase the sensitivity and resolution of camera 3 and/or the light power of light source 2. Preferably, camera 3 and light source 2 are at the same height to facilitate the design of the device. Preferably, the camera 3 and the light source 2 are at least one width of the strip or sheet 1 above the sheet or strip 1. Such an arrangement makes it possible to limit the depth of field of the camera 3 so that the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 is clear between the closest and farthest point of the distorted image 22 of the light source 2 with the camera 3. This makes it possible to avoid the use of a 3 camera with a complex lens. Preferably, in the case of a strip stretched between two reference means described below, the camera 3 is substantially above one of the reference means, and the light source 2 is substantially above above the other means of referencing. This arrangement makes it possible to make the best use of the surface of the device without interfering with other equipment. In one embodiment, the camera 3 and the light source 2 are at least 2 m above the strip to facilitate access to the interior of the device during maintenance of the device in an industrial context.
Préférentiellement, le dispositif selon l’invention comprend des moyens de mise en référence qui sont disposés pour assurer que la tôle ou bande 1 soit positionnée pour éviter des mouvements de la tôle ou bande 1 dans d’autres directions que la direction du mouvement X. Ces mouvements dans d’autres directions sont susceptibles de provoquer des déplacements de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 et donc de dégrader la qualité du coefficient corrélé à la planéité de la bande ou tôle 1. Ces moyens de mise en référence sont par exemple non limitatif une surface de pose ou des rouleaux dans le cas d’une tôle. Les moyens de mise en référence d’une bande peuvent être par exemple non limitatif des rouleaux, des rouleaux pinceurs, des blocs en S, des dérouleuses ou des enrouleuses, qui sont bien connus de l’homme du métier des machines de production de bande. Préférentiellement, le champ d’observation 4 pour une bande est disposé entre deux moyens de mise en référence et sans autre moyen de mise en référence entre les deux dits moyens de mise en référence. Préférentiellement, ces deux moyens de mises en référence sont espacés d’au moins la largeur de la bande 1 pour que les défauts de planéité ne soient pas atténués par la proximité des deux moyens de mise en référence et assurer un bon contrôle de la planéité. Préférentiellement, la zone de la bande 1 sur laquelle se réfléchissent les rayons lumineux émis par la source lumineuse 2 vers la caméra 3 est sensiblement centrée entre les deux moyens de mises en référence pour que les défauts de planéité ne soient pas atténués par la proximité des deux moyens de mise en référence et assurer un bon contrôle de la planéité. Les moyens de mise en référence tendent la bande. La bande ne doit pas être trop tendue pour ne pas dégrader la qualité du coefficient corrélé à la planéité comme il est expliqué plus loin.
Preferably, the device according to the invention comprises reference means which are arranged to ensure that the sheet or strip 1 is positioned to avoid movements of the sheet or strip 1 in directions other than the direction of movement X. These movements in other directions are likely to cause displacements of the distorted image 22 of the light source 2 and therefore to degrade the quality of the coefficient correlated to the flatness of the strip or sheet 1. These reference means are for example non-limiting a laying surface or rollers in the case of a sheet. The means for referencing a strip may be, for example, non-limiting, rollers, pinch rollers, S-shaped blocks, unwinders or winders, which are well known to those skilled in the art of strip production machines. . Preferably, the observation field 4 for a strip is arranged between two referencing means and without any other referencing means between the two said referencing means. Preferably, these two referencing means are spaced apart by at least the width of strip 1 so that flatness defects are not attenuated by the proximity of the two referencing means and ensure good control of flatness. Preferably, the zone of the band 1 on which the light rays emitted by the light source 2 towards the camera 3 are reflected is substantially centered between the two reference means so that the flatness defects are not attenuated by the proximity of the two means of reference and ensure good control of flatness. The reference means tension the strip. The strip must not be too tight so as not to degrade the quality of the coefficient correlated to flatness as explained below.
Le dispositif selon l’invention fait préférentiellement partie d’une machine de production de tôle ou bande. Préférentiellement, ces machines sont des machines de finition ou de parachèvement comme par exemple non limitatif des cisailles, des scies, des planeuses, des vernisseuses des dégraisseuses ou des fours de traitement thermiques en continus. L’environnement et le niveau de tension de la tôle pendant le laminage rendent plus difficiles l’installation du dispositif selon l’invention sur un laminoir.
The device according to the invention is preferably part of a machine for producing sheet metal or strip. Preferably, these machines are finishing or finishing machines such as non-limiting examples of shears, saws, levelers, varnishers, degreasers or continuous heat treatment ovens. The environment and the level of tension of the sheet during rolling make it more difficult to install the device according to the invention on a rolling mill.
La
Lorsque l’homme du métier mesure les différentes caractéristiques de planéité d’une tôle ou bande, il pose la tôle ou bande, dans le cas d’une bande en général un échantillon, sur un marbre de contrôle pour effectuer les mesures de planéité avec une règle. Les défauts de planéité tels que des bords longs ou des lignes de poches découlent d’une différence de longueur dans la largeur de la tôle ou bande 1. La bande tendue s’allonge, ce qui diminue la différence de longueur et ce qui modifie la planéité de la bande 1 en mouvement. Si la bande est tendue par une traction trop forte, cela peut annuler la différence de longueur et rendre impossible de contrôler la planéité. Une traction trop forte peut aussi déformer définitivement la bande si la traction dépasse la limite d’élasticité de la bande. Le niveau de traction appliqué à la bande est prédéterminé par les divers équipements de la machine sur laquelle est utilisé le dispositif suivant l’invention. Par exemple, si l’un des moyens de mise en référence comprend une enrouleuse qui enroule la bande en bobine, la traction doit être suffisante pour assurer la cohésion de la bobine et pour éviter des défauts de surface par frottement de la bande sur elle-même. La traction ne doit pas être trop forte pour éviter un effondrement de la bande enroulée en bobine sur son diamètre intérieur. Préférentiellement, la traction est au moins de 10 MPa, préférentiellement 15 MPa. Préférentiellement, la traction est au plus à 30 MPa.When a person skilled in the art measures the different flatness characteristics of a sheet or strip, he places the sheet or strip, in the case of a strip generally a sample, on a control plate to carry out the flatness measurements with a ruler. Flatness defects such as long edges or pocket lines arise from a length difference in the width of the sheet or strip 1. The stretched strip elongates, which decreases the length difference and which changes the flatness of strip 1 in movement. If the strip is stretched by pulling too hard, it can cancel out the difference in length and make it impossible to control flatness. Too strong traction can also permanently deform the strip if the traction exceeds the elastic limit of the strip. The level of traction applied to the strip is predetermined by the various equipment of the machine on which the device according to the invention is used. For example, if one of the referencing means includes a winder which winds the strip into a reel, the traction must be sufficient to ensure the cohesion of the reel and to avoid surface defects due to friction of the strip on it. even. The traction must not be too strong to avoid collapse of the strip wound into a reel on its internal diameter. Preferably, the traction is at least 10 MPa, preferably 15 MPa. Preferably, the traction is at most 30 MPa.
L’image de référence 20 de la source lumineuse 2 est l’image de la source lumineuse 2 pour une tôle parfaitement plane, c’est-à-dire que l’image de référence 20 est le symétrique par rapport à la tôle ou bande 1 de la source lumineuse selon les lois de l’optique géométrique. Lorsqu’un défaut de planéité de la tôle ou bande 1 en déplacement traverse le champ d’observation 4, l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 se déplace et se déforme selon les lois de l’optique géométrique pour devenir l’image déformée 22 de la source lumineuse 2. Lorsque la courbure de la déformation est faible, l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 se déplace en se déformant très peu. Compte tenu des lois de l’optique géométrique, il peut y avoir des dédoublements. La
La méthode de contrôle de la tôle ou bande en mouvement comporte les étapes suivantes
- La caméra transmet une photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 au dispositif de calcul,
- un modèle prédéterminé M implémenté dans le dispositif de calcul détermine la photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2),
- le modèle prédéterminé M compare la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) à la photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2),
- le modèle prédéterminé M calcule au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande (1).
- The camera transmits a photograph of the distorted image 22 of the light source 2 to the calculation device,
- a predetermined model M implemented in the calculation device determines the photograph of the reference image (20) of the light source (2),
- the predetermined model M compares the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the photograph of the reference image (20) of the light source (2),
- the predetermined model M calculates at least one coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip (1).
Le modèle prédéterminé M utilise les données caractéristiques de la tôle ou bande comme la composition de l’alliage la constituant, ses dimensions, ses propriétés mécaniques, son état métallurgique, sa vitesse et le niveau de traction de la tôle. Le modèle prédéterminé M peut être une base de données (abaques) obtenue préalablement par exemple de manière expérimentale et/ou de manière numérique. La méthode expérimentale consiste à comparer la flèche maximale ou les flèches maximales locales d’une tôle ou d’un échantillon de la bande immobile mesurés sur un marbre avec la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 et avec la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2. Le modèle prédéterminé M peut également être obtenu par toute méthode d’apprentissage. Le modèle prédéterminé peut exploiter les outils d’analyse des images connus de l’homme du métier tels que par exemple non limitatif pixellisation, squelettisation.The predetermined model M uses the characteristic data of the sheet or strip such as the composition of the alloy constituting it, its dimensions, its mechanical properties, its metallurgical state, its speed and the level of traction of the sheet. The predetermined model M can be a database (charts) obtained previously, for example experimentally and/or numerically. The experimental method consists of comparing the maximum deflection or local maximum deflections of a sheet or of a sample of the immobile strip measured on a marble with the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 and with the photograph of the reference image 20 of the light source 2. The predetermined model M can also be obtained by any learning method. The predetermined model can use image analysis tools known to those skilled in the art such as, for example, non-limiting pixelization, skeletonization.
La comparaison faite par le modèle prédéterminé M consiste à analyser la géométrie de la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse déformée 2. Par exemple non limitatif, la déformation d’une ligne droite peut être une courbe. Par exemple non limitatif, la déformation d’une forme telle un cercle peut être une ellipse.The comparison made by the predetermined model M consists of analyzing the geometry of the photograph of the distorted image 22 of the distorted light source 2. For non-limiting example, the deformation of a straight line can be a curve. For non-limiting example, the deformation of a shape such as a circle can be an ellipse.
La photographie peut également être analysée par le modèle prédéterminé en niveau de gris pour chaque pixel de la photographie transmise par la caméra 3. Analyser en niveau de gris est avantageux car cela permet d’identifier des défauts de planéité qui ne peuvent être quantifiés géométriquement. Par exemple, si la source lumineuse est une ligne droite, si l’image déformée par le défaut de planéité de la tôle ou bande est un arc de parabole se trouvant dans le plan définit par la caméra 3 et l’image de référence 20 de la source lumineuse 2, alors l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 n’est photographiée par la caméra 3 que comme une ligne qui ne semble pas déformée géométriquement. Cependant, comme chaque point de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 s’est déplacé par rapport à l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 en s’approchant ou en s’éloignant de la caméra 3, les pixels de la photographie transmise par la caméra 3 seront plus ou moins éclairés et vont apparaitre plus ou moins gris. L’analyse en niveau de gris de l’image permet de contrôler des défauts de planéité de la bande ou tôle 1. Le terme gris ne limite cette méthode à une analyse de photographie obtenue avec une lumière banche. Le terme gris doit être interprété comme la variation de l’éclairement des pixels de la caméra 3.The photograph can also be analyzed by the predetermined model in gray level for each pixel of the photograph transmitted by the camera 3. Analyzing in gray level is advantageous because it makes it possible to identify flatness defects which cannot be quantified geometrically. For example, if the light source is a straight line, if the image distorted by the lack of flatness of the sheet or strip is a parabola arc located in the plane defined by the camera 3 and the reference image 20 of the light source 2, then the distorted image 22 of the light source 2 is only photographed by the camera 3 as a line which does not appear geometrically distorted. However, as each point of the distorted image 22 of the light source 2 has moved relative to the reference image 20 of the light source 2 by approaching or moving away from the camera 3, the pixels of the photograph transmitted by camera 3 will be more or less illuminated and will appear more or less gray. Gray level analysis of the image makes it possible to check flatness defects in the strip or sheet 1. The term gray does not limit this method to an analysis of photographs obtained with white light. The term gray should be interpreted as the variation in the illumination of the pixels of camera 3.
La flèche maximale d’une tôle est définie par l’EN 485-3 ou EN485-4. Compte tenu des dites normes, la flèche maximale est corrélée à la planéité. Les flèches maximales locales sont définies en divisant la tôle bande en une pluralité de secteur substantiellement parallèle à la direction du mouvement X. La flèche maximale locale sur un secteur est le maximum de la flèche sur ledit secteur. De façon similaire à la planéité locale, une planéité locale pour chaque secteur peut être également calculée. Compte tenu desdites normes, la flèche maximale est corrélée à la planéité de la tôle ou bande 1 et les flèches maximales locales sont corrélées aux planéités locales de la tôle ou bande 1. Suivre la planéité locale de la tôle ou bande est avantageux car cela permet d’analyser plus finement les défauts de planéité de la tôle ou bande 1.The maximum deflection of a sheet is defined by EN 485-3 or EN485-4. Taking into account the said standards, the maximum deflection is correlated to the flatness. The local maximum deflections are defined by dividing the strip sheet into a plurality of sectors substantially parallel to the direction of movement X. The local maximum deflection on a sector is the maximum of the deflection on said sector. Similar to local flatness, a local flatness for each sector can also be calculated. Taking into account said standards, the maximum deflection is correlated to the flatness of the sheet or strip 1 and the local maximum deflections are correlated to the local flatnesses of the sheet or strip 1. Following the local flatness of the sheet or strip is advantageous because it allows to analyze more precisely the flatness defects of the sheet or strip 1.
Dans un mode de réalisation préféré, la source lumineuse 2 est substantiellement de forme linéaire et droite. Le modèle prédéterminé M va donc analyser la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 comme une ligne déformée 23 par les méthodes d’analyse des images, connues de l’homme du métier, telles par exemple non limitatif pixellisation, squelettisation. Le modèle prédéterminé M va donc analyser la photographie de l’image de référence 20 de la source lumineuse 2 comme une ligne de référence 21 par les méthodes d’analyse des images, connues de l’homme du métier, telles par exemple non limitatif pixellisation, squelettisation. La ligne déformée 23 peut être dédoublée compte tenu des règles de l’optique géométrique comme l’exemple de la
- le modèle prédéterminé M analyse la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) comme une ligne déformée (23),
- une ligne de référence (21) est préférentiellement estimée par la régression linéaire d’une ligne déformée (23),
- une distance à la ligne de référence (21) est obtenue en calculant la moyenne de la distance euclidienne de chaque point de la ligne déformée (23) à la ligne de référence (21),
In a preferred embodiment, the light source 2 is substantially linear and straight in shape. The predetermined model M will therefore analyze the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 as a distorted line 23 by image analysis methods, known to those skilled in the art, such as non-limiting pixelization, skeletonization . The predetermined model M will therefore analyze the photograph of the reference image 20 of the light source 2 as a reference line 21 by image analysis methods, known to those skilled in the art, such as for example non-limiting pixelation , skeletonization. The deformed line 23 can be split taking into account the rules of geometric optics like the example of the
- the predetermined model M analyzes the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) as a distorted line (23),
- a reference line (21) is preferably estimated by the linear regression of a deformed line (23),
- a distance to the reference line (21) is obtained by calculating the average of the Euclidean distance from each point of the deformed line (23) to the reference line (21),
iv) le modèle prédéterminé M analyse la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) comme une ligne déformée (23),
v) la ligne déformée (23) est segmentée en une pluralité prédéterminée d’éléments,
vi) une ligne de référence segmentée (24) est calculée par la régression linéaire de chaque élément de la ligne déformée (23) segmentée,
vii) pour au moins un élément de la ligne déformée (23) segmentée, une distance à la ligne de référence segmentée (24) est obtenue en calculant la moyenne de la distance euclidienne de chaque point de l’élément de la ligne déformée (23) à la ligne de référence segmentée (24).iv) the predetermined model M analyzes the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) as a distorted line (23),
v) the deformed line (23) is segmented into a predetermined plurality of elements,
vi) a segmented reference line (24) is calculated by the linear regression of each element of the segmented deformed line (23),
vii) for at least one element of the segmented deformed line (23), a distance to the segmented reference line (24) is obtained by calculating the average of the Euclidean distance of each point of the element of the deformed line (23 ) to the segmented reference line (24).
Dans ce mode de réalisation préféré, l’estimation de la ligne de référence 21 par la régression linéaire de la ligne déformée 23 est avantageuse car cela simplifie la détermination de la ligne de référence 21. La
La
Préférablement, la caméra (3) transmet selon une période prédéterminée une photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) au dispositif de calcul pour contrôler la planéité sur la longueur de la tôle ou bande 1. Préférablement, au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande 1 est la moyenne sur une pluralité prédéterminée de photographies glissantes des coefficients corrélé à la planéité calculée pour chaque photographie. Calculer au moins un coefficient corrélé à la planéité sur une moyenne sur une pluralité d’images glissantes consiste calculer la moyenne du au moins un coefficient corrélé à la planéité sur chacune de la pluralité des photographies de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 précédemment transmises par la caméra 3. Calculer ces moyennes est avantageux car cela permet de filtrer le bruit lié à la période prédéterminée de transmission par la caméra 3.Preferably, the camera (3) transmits over a predetermined period a photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the calculation device to check the flatness along the length of the sheet or strip 1. Preferably, at minus a coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip 1 is the average over a predetermined plurality of sliding photographs of the coefficients correlated to the flatness calculated for each photograph. Calculating at least one coefficient correlated with flatness on an average over a plurality of sliding images consists of calculating the average of at least one coefficient correlated with flatness on each of the plurality of photographs of the distorted image 22 of the light source 2 previously transmitted by the camera 3. Calculating these averages is advantageous because it makes it possible to filter the noise linked to the predetermined period of transmission by the camera 3.
Dans un mode de réalisation préféré, la méthode selon l’invention comporte en outre l’étape e : le modèle prédéterminé M compare la photographie de l’image déformée 22 de la source lumineuse 2 par rapport aux photographies de l’images déformée 22 de la source lumineuse 2 qui ont été transmises précédemment par la caméra 3. Cette comparaison est avantageuse car elle permet d’identifier des défauts répétitifs de planéité de la tôle ou bande 1. Deux défauts de planéité sont répétitifs si les photographies de leur image déformée 22 de la source lumineuse 2 peuvent être superposés avec une marge d’erreur inférieure à 5%, préférablement 2% de la largeur de la tôle ou bande 1. Identifier les défauts répétitifs dans la longueur de la tôle ou bande est avantageux en particulier pour les produits laminés car cela permet de chercher efficacement les rouleaux ou les cylindres de laminoir ou les machine qui peuvent être la cause dudit défaut. Compte tenu de la longueur d’une bande, ceci est bien plus avantageux sur une bande dont la longueur peut être supérieur à 100 m alors que les plus longues tôles connues, des tôles pour voilure d’avions de lignes, ne font pas plus de 36 m de longueur. Avantageusement, cette comparaison et cette identification peuvent être faits avec la ligne déformée.In a preferred embodiment, the method according to the invention further comprises step e: the predetermined model M compares the photograph of the distorted image 22 of the light source 2 with respect to the photographs of the distorted image 22 of the light source 2 which were previously transmitted by the camera 3. This comparison is advantageous because it makes it possible to identify repetitive flatness defects of the sheet metal or strip 1. Two flatness defects are repetitive if the photographs of their distorted image 22 of the light source 2 can be superimposed with a margin of error of less than 5%, preferably 2% of the width of the sheet or strip 1. Identifying repetitive defects in the length of the sheet or strip is advantageous in particular for rolled products because this makes it possible to efficiently search for rolls or rolling mill cylinders or machines which may be the cause of said defect. Taking into account the length of a strip, this is much more advantageous on a strip whose length can be greater than 100 m while the longest known sheets, sheets for airliner wings, are not more than 100 m long. 36 m in length. Advantageously, this comparison and this identification can be made with the deformed line.
L’avantage du dispositif et de la méthode est de permettre un contrôle en temps réel de la planéité de la tôle ou bande 1 sans procéder à un arrêt de la production pour mesurer la planéité sur un marbre, ce qui permet en outre d’éviter de couper la bande pour prélever un échantillon pour l’amener sur un marbre. L’avantage du dispositif et du procédé est qu’ils peuvent être installés dans un atelier de produit métallurgique de l’industrie lourde dont la température, l’hygrométrie ne sont pas régulées et dépendent du climat et dont l’atmosphère peut contenir des poussières. Le dispositif et le procédé ne requièrent pas des conditions de fonctionnement qui ne peuvent être obtenus que dans un laboratoire. L’autre avantage du dispositif et de la méthode est d’être plus simple que l’art antérieur en particulier car le modèle prédéterminé M peut être mis en œuvre par la bibliothèque ibavision et Halcon. Le dispositif utilise moins de matériel ou des matériels moins onéreux.The advantage of the device and the method is to allow real-time control of the flatness of the sheet or strip 1 without stopping production to measure the flatness on a marble, which also makes it possible to avoid to cut the strip to take a sample to bring it to a marble. The advantage of the device and the method is that they can be installed in a metallurgical product workshop in heavy industry whose temperature and humidity are not regulated and depend on the climate and whose atmosphere may contain dust. . The device and the method do not require operating conditions that can only be obtained in a laboratory. The other advantage of the device and the method is to be simpler than the prior art in particular because the predetermined model M can be implemented by the ibavision library and Halcon. The device uses less material or less expensive materials.
Claims (14)
- Une source lumineuse (2) éclairant un champ d’observation (4) de la tôle ou bande (1) de façon sensiblement homogène,
- Une caméra (3), qui est une caméra numérique 2D et qui est disposée pour enregistrer dans le champ d’observation (4) au moins une photographie d’une image déformée (22) de la source lumineuse (2) formée par la tôle ou bande (1),
- Un dispositif de calcul permettant de comparer au moins une photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) à une photographie d’une image de référence (20) de la source lumineuse (2) et de calculer en continu au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande (1)
- A light source (2) illuminating a field of observation (4) of the sheet or strip (1) in a substantially homogeneous manner,
- A camera (3), which is a 2D digital camera and which is arranged to record in the field of observation (4) at least one photograph of a distorted image (22) of the light source (2) formed by the sheet or strip (1),
- A calculation device making it possible to compare at least one photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to a photograph of a reference image (20) of the light source (2) and to calculate continuously at least one coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip (1)
- La caméra (3) transmet une photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) au dispositif de calcul,
- un modèle prédéterminé M implémenté dans le dispositif de calcul détermine la photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2),
- le modèle prédéterminé M compare la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) à la photographie de l’image de référence (20) de la source lumineuse (2),
- le modèle prédéterminé M calcule au moins un coefficient corrélé à la planéité de la tôle ou bande (1).
- The camera (3) transmits a photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the calculation device,
- a predetermined model M implemented in the calculation device determines the photograph of the reference image (20) of the light source (2),
- the predetermined model M compares the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) to the photograph of the reference image (20) of the light source (2),
- the predetermined model M calculates at least one coefficient correlated to the flatness of the sheet or strip (1).
- le modèle prédéterminé M analyse la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) comme une ligne déformée (23),
- une ligne de référence (21) est préférentiellement estimée par la régression linéaire de la ligne déformée (23),
- une distance à la ligne de référence (21) est obtenue en calculant la moyenne de la distance euclidienne de chaque point de la ligne déformée (23) à la ligne de référence (21),
iv) le modèle prédéterminé M analyse la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) comme une ligne déformée (23),
v) la ligne déformée (23) est segmentée en une pluralité d’élément,
vi) une ligne de référence segmentée (24) est calculée par la régression linéaire de chaque segment de la ligne déformée (23),
vii) pour au moins un élément de la ligne déformée (23) segmentée, une distance à la ligne de référence segmentée (24) est obtenue en calculant la moyenne de la distance euclidienne de chaque point de l’élément de la ligne déformée (23) à la ligne de référence segmentée (24).Method according to claim 9 with the device whose light source (2) is of substantially linear and straight shape characterized in that steps b to d comprise the following successive steps:
- the predetermined model M analyzes the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) as a distorted line (23),
- a reference line (21) is preferably estimated by the linear regression of the deformed line (23),
- a distance to the reference line (21) is obtained by calculating the average of the Euclidean distance from each point of the deformed line (23) to the reference line (21),
iv) the predetermined model M analyzes the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) as a distorted line (23),
v) the deformed line (23) is segmented into a plurality of elements,
vi) a segmented reference line (24) is calculated by the linear regression of each segment of the deformed line (23),
vii) for at least one element of the segmented deformed line (23), a distance to the segmented reference line (24) is obtained by calculating the average of the Euclidean distance of each point of the element of the deformed line (23 ) to the segmented reference line (24).
e) le modèle prédéterminé M compare la photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) par rapport aux photographie de l’image déformée (22) de la source lumineuse (2) qui ont été transmises précédemment par la caméra 3.Method according to one of claims 11 or 12 further comprising the step
e) the predetermined model M compares the photograph of the distorted image (22) of the light source (2) with the photographs of the distorted image (22) of the light source (2) which were previously transmitted by the camera 3.
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