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Dispositif pour mesurer La largeur d'une aile
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La presente invention concerne un dispositif pour mesurer La largeur d'une aile d'un profile et plus spécialement d'une aile de poutrelle. Au sens de La presente terme profile designe, de façon générique, tout produit long comportant au moins deux parties essentellement planes perpendiculaires L'une à t'autre. Pour fixer Les idées, La description qui va suivre fera référence ä une poutrelle en H, mais cette application particuliere pas d'autre but que d'ilLustrer concretement Le dispositif de La presente-invention.
Une telle poutrelle se compose de deux ailes paralleles reLiees par une äme situee Åa mi-largeur des ailes, perpendiculairement Åa celles-ci.
D'une façon connue en soi, elLe est laminée à partir d'une brame ou d'un bloom en une serie de passes successives qui lui confèrent progressivement La forme et Les dimensions desirees.
La hauteur de La poutreLLe est La distance entre Les faces extérieures des ailes, et sa largeur est donnee par La Largeur des aiLes, est en generaL identique pour Les deux aiLes. La largeur d'une aile est La distance entre Les deux aretes longitudinales delimitant La face extérieure-de Au cours de son Laminage, La pour-elle est habitellement couchée, c'est-à-dire que son âme est horizontale et que ses sont verticales entre deux passes successives, elle repose
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donc sur de rouleaux par La surface latérale, ou tranche, inférieure de ses ailes.
La présente est relative à La mesure de La Largeur d'une telle mesure qui-et-des-L-ors suivant une direction verticale. Cette largeur s'obtient en determinant La position verticale des deux aretes longitudinales d'une aile de La poutrelle et en calculant, par différence, La distance entre ces deux arêtes.
Dans la courante, Le controLe des dimensions diun produit teL qu'une poutreLLe est généralement pratique sur le produit fini. consiste à prelever des échantillons par decoupage à La cisaille à chaud, à refroidir ces echantillons et ä vérifier manuellement toutes Les cotes de La section du produit. Cette méthode connue ne presente qu'une fiabilité très limitée, car Les mesures ne sont effectuees que sur un petit nombre d'echantillons pris au hasard. Elle entraine des pertes de productivite, ainsi que des pertes de matière, car elle est pratiquée sur des produits finis qu'iL n'est plus possible de mcdifier en cas de dimensionnement defectueux.
On connaît par le brevet BE-A-876. un procédé pour contrôler dimensións de La section transversale des poutreLLes. Ce document révèLe notamment L'utilisation d'une source Lumineuse et d'un récepteur, pLaces respectivement de part et d'autre de La poutrelle, de facon ä capter L'ombre pcrtee par l'aile de La poutreLLe qui est située en face du recepteur afin d'en deduire une mesure de La largeur de l'aile consideree.
Cette methode de mesure donne en general des resultats satisfaisants, lorsqu'il s'agit de mesurer des poutrelles dont La largeur varie peu.
En revanche, elle présente divers inconvénients lorsqu'elle doit operer dans une large gamme de Largeurs de poutreLLes ou Lorsque Les poutrelles sont animées de mouvements transversaux de quelque importance.
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d'un profilé.L'objet de La presente invention est de proposer un dispositif base sur Le procédé qui vient d'etre rappelé, mais permettant-de remedier aux inconvenients inherents à ce procédé.
Conformement-a La presente invention, un dispositif pour mesurer La largeur d'une aile d'un profilé, qui comporte une source lumineuse disposee d'un cote dudit profile ainsi que des premiers et des seconds moyens de réception de la lumière provenant de Ladite source Lumineuse disposes de L'autre côté dudit profilé, L'axe optique de chacun des- !its moyens de eceptior ) de La Lumière étant dirigé vers Ladite source lumineuse, est caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de
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réception de La lumière sont associes à une première arête de ladite aile, en ce que Lesdits seconds moyens de reception de La Lumiere sont associes Åa La seconde arete de ladite aile, parallele ä ladite première arête,
en ce que l'axe optique de chacun desdits premiers et seconds moyens de reception de La lumière forme, dans Le sens de la visée, un angle aigu avec Le plan horizontaL passant par l'arête horizontale respective à laquelle lesdits moyens de reception de La lumière sont associés, en ce qu'il est prévu des moyens de mesure de La distance horizontale entre Ladite aile et un point de reference predetermine, ainsi que des moyens raccordes auxdits moyens de réception de La Lumiere et auxdits moyens de mesure pour determiner La largeur de ladite aile.
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- -- Suivant une reaLisation particuliere du dispositif de L'invention, lesdits moyens de reception comprennent une lentille de focalisation et un récepteur de lumière, par exempLe une camera ä reseau de photodiodes.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de reception comprennent au moins un miroir de renvoi de la lumière vers un desdits récepteurs. L'utilisation de tels miroirs de renvoi permet de reduire l'encombrement du dispositif de mesure.
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Au sens de la présente invention, L'expression"L'axe optique des moyens de reception de La Lumiere"signifie, seLon Le cas, L'axe optique proprement dit Lorsque Lesdits moyens de reception visent directement la source Lumineuse, ou Le tronçon de cet axe optique qui atteint La source Lumineuse Lor-sque-Le dispositif comporte un ou pLusieurs miroirs de renvoi à L'entree desdits moyens de réception.
Suivant une realisation particulière du dispositif de L'invention, chacun desdits moyens de reception de la lumière est mobile en direetiun verticale entre une première position située entre Les plans horizontaux passant respectivement par l'arête supérieure et par l'arête inferieure de ladite aile, et une seconde position situee au-delà du plan horizontal passant par l'aréte ä laquelle Lesdits moyens de reception de la lumière sont respectivement associes.
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Conformément à La precision donnee plus haut, Lesdites premiere et seconde positions sont occupees, selon Le cas, soit par Les moyens de reception proprement dits soit par un miroir de renvoi situe ä L'entree desdits moyens de réception. Dans ces conditions, Le positionnement des moyens de. reception dans ladite premiere position entraine que leur axe optique, tel qu'il a ete defini plus haut, traverse Le plan horizontal correspondant de l'interieur vers l'extérieur par rapport à L'espace compris entre Lesdits plans horizontaux, tandis que dans la seconde position desdits moyens de réception, leur axe optique traverse Le plan horizontal correspondant de L'exterieur vers L'interieur par rapport à L'espace compris entre Lesdits plans horizontaux.
Le positionnement desdits premiers et seconds moyens de réception de la Lumiere dans leur première position permet de viser Les aretes superieure et inferieure de L'aiLe du profile qui est proche desdits moyens de reception, et ainsi de mesurer La largeur de ladite aile proche. Inversement, Le positionnement desdits premiers et seconds moyens de reception de la Lumiiere dans Leur seconde position permet de viser les aretes superieure et inferieure de L'aile du profile qui est eloignee desdits moyens de réception, et ainsi de mesurer la largeur
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de Ladite aile Les mesures respectives peuvent ainsi etre effectuées sans risque d'interference avec L'image de L'autre aile du profile.
De faconprreferentieLLe, positions desdits premiers et seconds moyens de reception de La lumière sont symétriques par rapport Åa un plan horizontal situe ä mi-largeur de ladite aile du profile.
Il est egalement avantageux, de manière connue en soi, de disposer lesdits premiers et seconds moyens de reception sur un châssis commun.
Suivant une variante particulièrement interessante du dispositif de l'invention, lesdits premiers et seconds moyens de reception sont montes sur un ch ssis commun de teLLe façon que les axes optiques de Leurs recepteurs respectifs soient orientes verticalement, en ce que Lesdits premiers moyens de reception comprennent un premier miroir de renvoi fixe, place sur La trajectoire dudit axe optique et orienté de façon à devier Ledit axe optique en direction de La source Lumineuse sous un angle aigu par rapport ä un plan horizontal, un deuxieme et un troisieme miroirs de renvoi egalement fixes, paralleles L'un ä L'autre et perpendiculaires audit premier miroir de renvoi, et disposes entre l'axe optique dudit recepteur et la trajectoire de La poutrelle,
ä un
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- -- --- niveau intermediaire entre Ledit premier miroir de renvoi et ledit recepteur, et un quatrieme miroir de renvoi dispose entre ledit récepteur et ledit premier miroir de renvoi et mobile angulairement autour d'un axe horizontal entre une position inactive dans laquelle il n'intercepte pas Ledit axe optique et une position active dans Laquelle iL est parallele audit premier miroir de renvoi et il devie ledit axe optique en direction desdits deuxième et troisieme miroirs de renvoi, et en ce que lesdits seconds moyens de reception comprennent un miroir de renvoi fixe, place sur la trajectoire dudit axe optique et oriente de facon Åa dévier ledit axe optique en direction de la source Lumineuse sous un angle aigu par rapport ä un plan horizontal.
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IL s'est également avere avantageux de disposer lesdits recepteurs, respectivement lesdits miroirs-de renvoi, de telle façon que les angles d'inclinaison de leurs axes optiques respectifs par rapport à un plan horizontal soient egaux en valeur absolue.
D'autre particularites et avantages du dispositif de l'invention ap- paraitront a La Lecture de la description qui va suivre et qui est
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donnée ä titre de simple exemple. Elle illustre une réalisation particulière du dispositif de l'invention, faisant reference aux dessins annexes, dans lesquels La Fig. 1 est une représentation du principe du dispositif de mesure conforme à L'invention Fig. 2 montre un dispositif de mesure utilisable avec des poutreLLes de hauteurs très differentes ; et La Fig. 3 presente un dispositif de mesure utilisable avec des poutreLLes de Largeurs tres differentes.
Ces figures constituent des représentations schématiques dans lesquelles des éléments identiques ou analogues sont toujours désignes par les mêmes repères numériques.
La Fig. 1 illustre le principe sur lequel est base le dispositif de mesure qui fait L'objet de la présente invention. A cet effet, elle montre le schema optique permettant de detecter Les coordonnees du point P, représentatif de l'arête inferieure de l'aile gauche de la poutrelle.
On a represente en coupe transversale une poutreLLe 11 qui se dépLace en direction longitudinaLe, c'est-à-dire perpendiculairement au plan du dessin, sur un convoyeur symboLise par Le rouleau 12. En principe, la poutrelle est centrée sur Le convoyeur, de sorte que sa position transversale est théoriquement connue. En outre, elle repose sur Le convoyeur par ses arêtes intérieures; dans Le cas illustre d'une poutreLLe en H, L'äme est théoriquement horizontale.
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D'un côté du convoyeur 12 est disposée une source Lumineuse 13, et de l'autre cote est disposé un ensemble de reception comprenant une lentille de, focalisation 14 et un récepteur 15, qui est ici une camera ä reseau de photodiodes. La source Lumineuse 13 est placée sensiblement
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- 11, tandis que L'ensembLe-de 14, 15 est place ä un niveau inferieur au point Le plus bas de La poutrele du recepteur est dirige vers La source Lumineuse 13 à hauteur--de La poutrelleet iL forme un angle aigu a par rapport ä un plan horizontal. L'ensemble de reception est placé à une distance horizontale connue de La
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poutreLLe 11 ; dans Le cas present, on a utilisé La distance d separant Le centre optique de la lentille 14 et la face de L'aiLe de la poutreLLe tournée vers la source Lumineuse 13.
Le recepteur 15 presente un champ angulaire ss mais, du fait que Le faisceau lumineux emis par la source 13 est partiellement intercepté par la poutrelle 11, Le réseau de photodiodes du recepteur 15 n'est que partieLLement ecLaire ; La ligne de séparation entre la zone éclairée et la zone sombre sur Le réseau de photodiodes est une image de l'arête inferieure P de l'aile de la poutrelle. Cette Ligne de séparation correspond ä une photodiode, dont la position np par rapport à L'extremiste d réseau permet de determiner L'incLinaison p de La droite p de Separation par rapport à une direction de reference, en particulier par rapport à L'axe optique.
La connaissance simultanée de La distance d et de L'angle p, c'est-ä-dire de np, permet de determiner les coordonnées du point P, et en particulier sa position verticale exacte par rapport à un niveau de référence.
Un dispositif analogue, non represente dans La Fig. 1, est normalement pràvu pour chacune des quatre arêtes qui, deux à deux, déterminent la Largeur des ailes de La poutreLLe.
La Fig. 2 illustre un dispositif de mesure de la Largeur d'une aile dans son utilisation avec des pcutrelles de même largeur, mais de hauteurs très differentes. La Fig. 2a correspond à des poutrelles de grande hauteur et la Fig. 2b ä des poutreLLes de faible hauteur.
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Les ensembles de réception relatifs aux arêtes 1 et 2 sont montés sur un châssis commun 16, qui est mcbile suivant une direction trans- versale par rapport au convoyeur 12 non représenté ici. Des miroirs de renvoi 17,18 permettent de limiter l'espace requis par les ensembles de réception et par consequerttaussi l'encombrement du châssis commun correspondant. La mcbilite du chassis permet en outre de régler sa position, afin de respecter La distance d entre les recepteurs et l'aile de La poutreLLe, queLLe que soit La hauteur de cette poutrelle.
A cet egard, il faut souligner que La disposition relative des ensem-
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bles de reception 14, i5 et 14', 15'est dans La purement-indicativeFig. 2 ; dans une reaLisation pratique, ces deux ensembles sont de préférence installés de telle façon que la portion d'axe optique comprise entre L'arete 1 et Le centre optique de la lentille 14 soit egaLe ä la pcrtion correspondante entre l'aréte 2 et La LentiLLe 14'.
Dans la Fig. 3, on a represente un dispositif de mesure conforme ä L'invention, dans LequeL des moyens simples permettent de tenir compte de variations importantes de La largeur des poutrelles. Les ensembles de reception correspondant aux aretes supérieure 1 et inférieure 2 d'une aile de poutrelle sont toujours groupés dans un chassis commun 16 ; l'ensemble de réception inferieur n'est pas différent de celui de La Fig. 2 : il ne comporte qu'un seul miroir de renvoi A', puisque L'arete inférieure 2, 2' se trouve toujours au même niveau, queLLe que soit La Largeur de l'aile. Ce miroir A'dévie l'axe optique du recepteur 15'suivant un angle aigu al par rapport à l'horizontale.
En revanche, L'ensemble de reception supérieur comprend un ensemble de quatre miroirs plans A, B, C et D disposes au-delà de la lentille 14 par rapport au récepteur 15. Le miroir A est fixe et incliné de façon à devier L'axe optique du recepteur 15 suivant un angle aigu a'par rapport à l'horizontale, en direction de la source lumineuse non representee.
Les miroirs 8 et C sont fixes, paraLLeLes L'un à l'autre et perpendiculaires au plan du miroir A ; iLs sont situes entre le recepteur et La poutreLLe, à un niveau intermediaire entre Le miroir A et le récepteur supérieur-15. Le miroir D, placé entre Le miroir fixe A et la lentille 14, est mobile angulairement autour d'un axe horizon-
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tal, entre une position active dans laquelle it est parallèle au miroir- et ou iL intercepte L'axe optique du récepteur 1-5 et une position dans laqueLLe axe optique.
Lorsque miroir D est en position inactive, L'axe optt-queidu teur 15 est dévié sous un angle a par Le miroir fixe A cette position est utilisee pour viser l'arête supérieure 1 d'une poutrelle 11 de grande Largeur (Fig. 3a).
Lorsque le miroir D est en position active, L'axe optique du recepteur 15 est intercepte avant d'atteindre Le miroir A et il est dévié successivement par Les miroirs un angle a en direction de La source Lumineuse, ncn représentée cette position est utiLisee pour viser L'arête supérieure 1'd'une 11 de faible largeur (Fig. 3b).
Les miroirs associés aux différents ensembles de reception sont agences de teLLe façon que La longueur de L'axe optique soit identique pour tous Les récepteurs, comme cela est indique dans La Fig. 3. De nême, tous Les angLes d'incLinaison or et 0 dans les disDositifs relatifs aux deux ailes de La poutreLLe. On obtient ainsi neme rapport objet/image, grandissement pour Les six axes de visee.
) cas de La réalisation particuLiere qui vient d'etre décrite, : de l'aile opposee de La joutreLLe se trouve à une distance de La LentiLLe de focalisation de l'ensemble correspondant.
'our produire une nette sur Le recepteur proprement dit, La lenWille une distance focale plus grande que dans Les ositifs en résulte que La profondeur de champ de La . est accrue et que La poutrelte de légers nouvements transversaux sans que L'image deo te sur Les recepteurs correspondants.
De plus, a ment : 16 n'est necessaire, d'une passe à l'autre au
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cours du Laminage. Connaissant la position relative des ensembles de reception correspondant aux deux-arêtes d'une aile de poutreLLe, ainsi que la distance d entre la poutrelle et les ensembles de reception, on peut déterminer, ä tout instant desire et avec une grande précision, la largeur d'une aile de la poutrelle. Cette determination consiste à
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relever des points representatifs des aretes supérieure et inferieure de l'aile, fournies à tout instant par Lesdits récepteurs, et à en deduire La largeur de L'aile considérée.
Le dispositif de l'invention permet de mesurer en continu La Largeur de L'aiLe d'une pcutreLLe sur toute La Longueur de celte-ci. IL est ainsi possible de detecter toute variation anormale de cette largeur, quel que soit l'endroit de La poutrelle oü elle se produit. rend possible en particulier Le contrôle de La largeur de La poutreLLe apres chaque passe de Laminage ä chaud et il contribue ainsi les coordonneesl'optimisation de la conduite du train de Laminoir.
Le placement des ensembLes de réception au-deLà des pLans horizontaux respectivement superieur et inferieur de La poutreLle permet d'eviter que La mesure relative à une aile soit perturbée par l'autre aite de La poutrelte, en particulier dans Le cas d'un souLèvement de ceLLe-ci parrapport au convoyeur à rouleaux.