Association sana but lucratif -
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à BRUXELLES, (Belgique) .
La présente invention est relative à un procédé pour améliorer le contre Le de la qualité d'une surface de forme quelconque, fixe ou en mouvement.
Dans la présente description. la qualité de la surface que l'on désire contrôler est essentiellement liée à la rugosité de la surface. En raison de sa rapidité de réponse et de son caractère continu, le procédé de l'invention permet en outre d'assurer la conduite en ligne de l'opération par laquelle la surface acquiert sa rugosité .
On peut rappeler ici quelques méthodes connues pour conférer
à une surface une rugosité déterminée :
- méthodes mécaniques : grenaillage, sablage, laminage entre cylindres rugueux;
- méthodes chimiques : dépolissage, décapage acide;
- méthodes énergétiques : rayon laser, faisceau d'électrons.
On sait par ailleurs qu'à l'échelle microscopique, les surfaces non revêtues, et en particulier celles des tôles métalliques, se présentent sous la forme d'une succession de pies et de vallées. Cette morphologie, dont on connaît l'importance, est définie par divers paramètres tels que la rugosité arithmétique moyenne, le nombre de pica par unité de longueur, la longueur moyenne des
pies et des vallées, que l'on ne peut déterminer que par des mesures relativement délicates, en particulier lorsque les surfaces sont en mouvement.
Il n'est cependant pas toujours nécessaire de procéder à ces mesures pour apprécier la qualité d'une surface. On a en effet constaté que, si on dirige un faisceau lumineux vers une surface, l'angle d'ouverture du cône de lumière réfléchie varie en fonction de la rugosité de cette surface.
Se basant sur ce phénomène, le demandeur a déjà proposé un procédé de contrôle de la qualité d'une surface, consistant à étudier la divergence du faisceau réfléchi soit en mesurant la quantité de lumière réfléchie dans un angle solide d'ouverture déterminée, centré sur la direction de réflexion spéculaire, soit en mesurant l'ouverture angulaire correspondant à un pourcentage déterminé de lumière réfléchie.
Ce procédé donne d'excellents résultats aussi bien dans le cas
de surfaces planes, comme des tôles, que courbes, par exemple des cylindres de laminoirs, tant fixes qu'en mouvement.
ces résultats peuvent cependant varier par suite d'une certaine dérive du dispositif de contrôle. Cela constitue un sérieux inconvénient, car les résultats obtenus risquent de ne plus exprimer la qualité réelle de la surface contrôlée.
La dérive éventuelle du dispositif de contrôle peut être due à différentes causes, notamment une variation de la puissance de la source de lumière, par exemple un laser, une variation de la sensibilité du récepteur/ par exemple une cellule photoélectrique, ou encore un apport de lumière parasite au récepteur.
La présente invention a pour objet un procédé destiné à remédier
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rive du dispositif de contrôle.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on contr8le la qualité d'une surface à L'aide d'un faisceau lumineux du type laser de faible puissance que l'on dirige vers la dite surface et que l'on capte sur un organe récepteur après réflexion sur la dite surface. est essentiellement caractérisé en ce que l'on forme un faisceau de référence en déviant une partie du faisceau lumineux incident avant qu'il n'atteigne la dite surface, en ce que l'on envoie le dit faisceau de référence vers un organe récepteur, en ce que l'on compare les quantités d'énergie lumineuse transmises par le faisceau de référence et par le faisceau réfléchi à leur propre organe récepteur, et en ce que l'on ramène à une valeur prédéterminée la différence constatée entre ces deux quantités d'énergie.
Selon une première modalité de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on envoie alternativement le faisceau de référence et le faisceau réfléchi sur le même organe récepteur.
Suivant une autre modalité de mise en oeuvre, on envoie en permanence le faisceau de référence et le faisceau réfléchi sur des
<EMI ID=3.1> Il a par ailleurs été trouvé intéressant, selon l'invention, d'équiper au moins un organe récepteur d'un filtre interférentiel. afin de limiter toute entrée de lumière parasite dans le dit organe récepteur.
Selon une mise en oeuvre avantageuse, on dispose sur le trajet d'au moins un des deux faisceaux lumineux, à savoir le faisceau de référence ou le faisceau incident, un moyen de réglage de l'énergie transmise par le dit faisceau. lumineux.
Selon une autre variante avantageuse, on équipe la sortie d'au moins un des organes récepteurs de moyens permettant d'amplifier ou d'atténuer de façon variable le signal de sortie du dit organe récepteur.
Ce réglage permet, selon l'invention, d'égaler à un moment quelconque les énergies lumineuses transmises par les deux faisceaux, respectivement les signaux de sortie des organes récepteurs correspondant aux deux faisceaux et de créer une méthode très sensible de détection de variations des quantités d'énergie lumineuse transmises par les deux faisceaux.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit.
On connaît à cet égard, en particulier par une proposition antérieure du même demandeur, un dispositif de contrôle de la qualité d'une surface, comprenant :
- une source Lumineuse du type laser de faible puissance,
- des moyens pour fixer ou corriger la direction du faisceau laser réfléchi par la surface à contrôler,
- des moyens pour déterminer soit l'ouverture angulaire du cône de lumière réfléchie correspondant à une quantité prédéter�
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minée de lumière réfléchie, soit le pourcentage de lumière réfléchie dans un cône dont l'ouverture angulaire est déterminée par un diaphragme disposé devant l'organe récepteur.
Outre ces moyens connus, le dispositif de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens pour former un faisceau de référence en déviant et en envoyant vers un organe récepteur une partie du faisceau émis par la source de lumière;
- des moyens pour comparer les quantités d'énergie lumineuse transmises par le faisceau de référence et par le faisceau réfléchir
- des moyens pour ajuster la différence constatée entre ces deux quantités d'énergie.
Selon une modalité intéressante de réalisation de ce dispositif, les moyens de déviation d'une partie du faisceau émis par la source de lumière sont constitués par un ensemble de miroirs, dont un au moins est semi-transparent, disposés de façon à envoyer le faisceau de référence vers un organe récepteur.
Selon une première variante, le dispositif de l'invention comporte un seul organe récepteur et des moyens pour interrompre alternativement le faisceau de référence et le faisceau incident sur ou réfléchi par la dite surface.
Dans ce cas, il a été trouvé avantageux, selon l'invention, d'utiliser un dispositif constitué d'une plaque pourvue de fentes de dimensions appropriées, et animé soit d'un mouvement alternatif tel qu'un tiroir, soit d'un mouvement rotatif, tel qu'un disque.
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porte deux organes récepteurs, respectivement destinés à recevoir le faisceau de référence et le faisceau réfléchi.
Avantageusement, au moins un des organes récepteurs est, selon l'invention, constitué par une cellule photoélectrique et peut être équipé d'un filtre interférentiel.
Conformément à l'invention, le dispositif peut encore comporter, disposé sur le trajet d'au moins un des deux faisceaux lumineux, au moins un moyen de réglage de l'énergie lumineuse transmise par le dit faisceau lumineux.
Avantageusement, ce moyen de réglage peut être constitué par
un atténuateur composé par exemple de deux filtres polarisants pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, ou encore par un filtre à absorption variable.
Selon une variante avantageuse, au moins un des organes récepteurs comporte des moyens d'amplification ou d'atténuation variable du signal de sortie du dit organe récepteur.
En particulier, ces moyens peuvent être constitués notamment par un amplificateur à gain réglable ou un potentiomètre ou un diviseur de tension.
A titre d'exemples permettant d'illustrer le procédé de l'invention, on peut citer, sans aucun caractère limitatif, le contrôle de la rugosité d'une tôle d'acier laminée entre des cylindres rugueux, et la surveillance de la rugosité de ces cylindres à rugosité contrôlée.
Dans le premier cas, la surface de la tôle est visée, par exem-
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faible puissance. Selon l'intention, une partie de ce faisceau est déviée, avant d'avoir atteint la surface de la tôle, pour former un faisceau de référence. Au moyen d'un atténuateur optique par exemple, on égale les énergies lumineuses transmises par le faisceau de référence et par le faisceau réfléchi, lorsque la surface de la tôle présente une rugosité jugée idéale.
La différence entre les énergies lumineuses des deux faisceaux reste nulle aussi longtemps que la rugosité de la tôle conserve la valeur désirée. Toute variation de cette rugosité au cours
du laminage se traduit aussitôt par l'apparition d'une différence d'énergie lumineuse entre les deux faisceaux. Il suffit alors, de préférence par voie automatique, de modifier les conditions de laminage dans le sens adéquat pour annuler à nouveau cette différence et rétablir la rugosité idéale de la tale.
Le cas des cylindres de laminoir à rugosité contrôlée est comparable à celui des tôles. Ici encore, c'est l'ampleur de la différence d'énergie lumineuse entre le faisceau de référence
et le faisceau réfléchi qui traduit l'importance de la variation de la rugosité de la surface du cylindre. C'est elle également qui gouverne la reconstitution de la rugosité désirée,
en agissant par exemple sur les conditions de l'opération qui confère à la surface du cylindre l'état désiré.
Il faut noter que, conformément à l'invention, une éventuelle dérive du laser de contrôle ne perturbe en rien le procédé de contrôle, car elle affecte exactement de la même façon le faisceau de référence et le faisceau réfléchi. 9 <EMI ID=7.1>
1. Procédé pour améliorer le contrôle de la qualité d'une surface à l'aide d'un faisceau lumineux dirigé vers la dite surface et reçu, après réflexion, sur un organe récepteur, caractériaé en ce que l'on forme un faisceau lumineux de référence en déviant une partie du faisceau lumineux incident avant qu'il atteigne la dite surface, en ce que l'on envoie le dit faisceau de référence vers un organe récepteur, en ce que l'on compare les quantités d'énergie lumineuse transmises au dit organe récepteur par le dit faisceau de référence et par le faisceau réfléchi, et en ca que l'on ramone à une valeur prédéterminée la différence constatée entre ces deux quantités d'énergie.
Association without profit -
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in BRUXELLES, (Belgium).
The present invention relates to a method for improving against the quality of a surface of any shape, fixed or moving.
In the present description. the quality of the surface that one wishes to control is essentially linked to the roughness of the surface. Due to its rapidity of response and its continuous nature, the method of the invention also makes it possible to ensure the on-line conduct of the operation by which the surface acquires its roughness.
We can recall here some known methods to confer
on a surface a determined roughness:
- mechanical methods: shot blasting, sandblasting, rolling between rough rolls;
- chemical methods: etching, acid pickling;
- energy methods: laser beam, electron beam.
We also know that on a microscopic scale, uncoated surfaces, and in particular those of metal sheets, take the form of a succession of magpies and valleys. This morphology, the importance of which is known, is defined by various parameters such as the average arithmetic roughness, the number of pica per unit of length, the average length of the
magpies and valleys, which can only be determined by relatively delicate measurements, especially when the surfaces are in motion.
However, it is not always necessary to take these measurements to assess the quality of a surface. It has in fact been found that, if a light beam is directed towards a surface, the opening angle of the cone of reflected light varies as a function of the roughness of this surface.
Based on this phenomenon, the applicant has already proposed a method for controlling the quality of a surface, consisting in studying the divergence of the reflected beam either by measuring the quantity of light reflected in a determined solid aperture angle, centered on the direction of specular reflection, ie by measuring the angular aperture corresponding to a determined percentage of reflected light.
This process gives excellent results as well in the case
flat surfaces, such as sheets, curved, for example rolling mill cylinders, both fixed and moving.
these results may however vary as a result of a certain drift in the control system. This is a serious drawback, since the results obtained may no longer express the real quality of the surface checked.
The possible drift of the control device can be due to various causes, in particular a variation in the power of the light source, for example a laser, a variation in the sensitivity of the receiver / for example a photoelectric cell, or even a contribution of stray light at the receiver.
The subject of the present invention is a method intended to remedy
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bank of the control device.
The process which is the subject of the present invention, in which the quality of a surface is controlled using a light beam of the low power laser type which is directed towards said surface and which the it is captured on a receiving member after reflection on said surface. is essentially characterized in that a reference beam is formed by deflecting part of the incident light beam before it reaches said surface, in that said reference beam is sent to a receiving member, in that we compare the quantities of light energy transmitted by the reference beam and by the reflected beam to their own receiving organ, and in that we reduce to a predetermined value the difference observed between these two quantities d 'energy.
According to a first embodiment of the method of the invention, the reference beam and the beam reflected are sent alternately to the same receiving member.
According to another mode of implementation, the reference beam and the reflected beam are continuously sent on
<EMI ID = 3.1> It has also been found advantageous, according to the invention, to equip at least one receiving member with an interference filter. in order to limit any entry of stray light into said receiving organ.
According to an advantageous implementation, there is available on the path of at least one of the two light beams, namely the reference beam or the incident beam, a means of adjusting the energy transmitted by said beam. luminous.
According to another advantageous variant, the output of at least one of the receiving members is equipped with means making it possible to amplify or attenuate in a variable manner the output signal of said receiving member.
This adjustment makes it possible, according to the invention, to equalize at any time the light energies transmitted by the two beams, respectively the output signals of the receiving organs corresponding to the two beams and to create a very sensitive method of detecting variations in quantities. of light energy transmitted by the two beams.
The invention also relates to a device for implementing the method which has just been described.
In this regard, a device for controlling the quality of a surface is known, in particular from a previous proposal from the same applicant, comprising:
- a light source of the low power laser type,
means for fixing or correcting the direction of the laser beam reflected by the surface to be checked,
- means for determining either the angular opening of the cone of reflected light corresponding to a predetermined quantity #
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mined by reflected light, that is the percentage of light reflected in a cone whose angular opening is determined by a diaphragm disposed in front of the receiving member.
In addition to these known means, the device of the present invention is essentially characterized in that it comprises:
- Means for forming a reference beam by deflecting and sending to a receiving member part of the beam emitted by the light source;
means for comparing the quantities of light energy transmitted by the reference beam and by the reflecting beam
- means for adjusting the difference observed between these two amounts of energy.
According to an advantageous embodiment of this device, the means for deflecting part of the beam emitted by the light source are constituted by a set of mirrors, at least one of which is semi-transparent, arranged so as to send the beam of reference to a receiving organ.
According to a first variant, the device of the invention comprises a single receiving member and means for alternately interrupting the reference beam and the incident beam on or reflected by said surface.
In this case, it has been found advantageous, according to the invention, to use a device consisting of a plate provided with slots of appropriate dimensions, and animated either by an alternating movement such as a drawer, or by a rotary movement, such as a disc.
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carries two receiving members, respectively intended to receive the reference beam and the reflected beam.
Advantageously, at least one of the receiving members is, according to the invention, constituted by a photoelectric cell and can be equipped with an interference filter.
According to the invention, the device may also include, arranged on the path of at least one of the two light beams, at least one means for adjusting the light energy transmitted by said light beam.
Advantageously, this adjustment means can consist of
an attenuator composed for example of two polarizing filters which can rotate with respect to each other, or even by a variable absorption filter.
According to an advantageous variant, at least one of the receiving members comprises means for amplification or variable attenuation of the output signal of said receiving member.
In particular, these means can be constituted in particular by an adjustable gain amplifier or a potentiometer or a voltage divider.
By way of examples making it possible to illustrate the process of the invention, mention may be made, without any limiting nature, of controlling the roughness of a steel sheet rolled between rough cylinders, and monitoring the roughness of these cylinders with controlled roughness.
In the first case, the surface of the sheet is targeted, for example
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weak power. According to the intention, part of this beam is deflected, before reaching the surface of the sheet, to form a reference beam. By means of an optical attenuator for example, the light energies transmitted by the reference beam and by the reflected beam are equalized, when the surface of the sheet has a roughness deemed ideal.
The difference between the light energies of the two beams remains zero as long as the roughness of the sheet maintains the desired value. Any variation in this roughness during
rolling immediately results in the appearance of a difference in light energy between the two beams. It then suffices, preferably automatically, to modify the rolling conditions in the appropriate direction to again cancel this difference and restore the ideal roughness of the tale.
The case of rolling mills with controlled roughness is comparable to that of sheets. Again, this is the magnitude of the difference in light energy between the reference beam
and the reflected beam which reflects the importance of the variation in the roughness of the surface of the cylinder. It is also she who governs the reconstruction of the desired roughness,
by acting for example on the conditions of the operation which gives the surface of the cylinder the desired state.
It should be noted that, in accordance with the invention, a possible drift of the control laser does not in any way disturb the control process, since it affects the reference beam and the reflected beam in exactly the same way. 9 <EMI ID = 7.1>
1. Method for improving the quality control of a surface using a light beam directed towards said surface and received, after reflection, on a receiving member, characterized in that a light beam is formed by deflecting part of the incident light beam before it reaches said surface, by sending said reference beam to a receiving member, by comparing the amounts of light energy transmitted to said receiving member by said reference beam and by the reflected beam, and in this that the difference observed between these two amounts of energy is swept to a predetermined value.