ES2266649T3 - Metodo para detectar defectos en la forma de un producto laminado y dispositivo correspondiente. - Google Patents

Abstract

Método para detectar defectos (11a, 11b, 11c) en la forma de la sección de un producto (10), caracterizado porque ofrece: - una etapa de construcción y memorización de una pluralidad de familias de funciones, donde cada familia puede describir un tipo correlativo de defecto (11a, 11b, 11c) o una combinación de los defectos que se pueden encontrar en un producto (10) observados en relación con el procesamiento realizado sobre dicho producto (10); - una etapa de medición dimensional de la sombra proyectada por dicho producto (10) cuando se ilumina con por lo menos un haz luminoso; - una etapa de construcción de una representación gráfica relativa al desarrollo de la mencionada dimensión de la sombra para por lo menos un sector dimensional específico del mencionado producto (10); y - una etapa de comparación de la mencionada representación gráfica y las funciones memorizadas para identificar la función que más se parece a la representación obtenida por la detección, con el objeto de clasificarel tipo y determinar la entidad del defecto (11a, 11b, 11c) presente en la sección del mencionado producto (10).

Description

Método para detectar defectos en la forma de un producto laminado y dispositivo correspondiente.

La invención se refiere a un método para detectar en línea defectos en la forma de la sección de un producto laminado.

La invención se refiere también a un dispositivo correspondiente que permite detectar dichos defectos de forma.

En la siguiente descripción, se da el nombre de producto laminado a un producto obtenido en un proceso similar o comparable como el estirado o la extrusión.

Además, aunque la invención se aplique de preferencia a productos con una sección nominal redonda, o comparable, también se puede aplicar a productos de sección diferente, como poligonal, en estrella, trilobular u otra.

La invención se aplica ventajosamente, aunque no de forma exclusiva, en la industria del acero para obtener una detección automática en línea de los defectos en la forma de la sección de una barra o alambre que sale de por lo menos una etapa de laminado, estirado o extrusión. Para ser más exactos, la invención se aplica de preferencia en una línea de producción de una planta para el laminado en caliente de productos largos.

El estado de la técnica comprende varios sistemas y métodos para detectar en línea defectos en la forma y/o en la superficie de barras o de alambre durante o al final de las operaciones de laminado, estirado o extrusión. Por ejemplo, se conocen dispositivos electromagnéticos que, mediante unas bobinas que emiten un campo electromagnético y unas bobinas de recepción correspondientes, detectan la presencia de defectos en la superficie, como grietas o microfisuras, de barras metálicas o alambre que se están elaborando a lo largo de un tren de laminación.

Para detectar los defectos de forma, el estado de la técnica utiliza sensores ópticos giratorios, que pueden girar alrededor del producto laminado que se está elaborando y determinar la presencia de formas ovaladas, pandeos localizados u otro tipo de deformación o defecto.

La utilización de estos sensores ópticos giratorios, ha mostrado sin embargo que no resultan enteramente eficaces ya que, debido a la rotación sobre su propio eje a la que está sometido el producto mientras avanza, los sensores giratorios solo pueden detectar por lo general la entidad aunque no el tipo de defecto en la forma de la sección, que no se puede distinguir con precisión.

La incapacidad de distinguir el tipo de defecto no permite identificar las causas de dichos defectos, por ejemplo una alineación incorrecta de los rodillos de laminación, su cierre por encima o por debajo del valor nominal de proyecto o el desgaste o daños en el equipo de laminación, estirado o extrusión, y por lo tanto, no permite hacer las correcciones necesarias para restaurar condiciones de trabajo más adecuadas.

Además, con el objeto de eliminar las desventajas, el estado de la técnica recurre a equipamientos complejos que, utilizando diversos detectores desde puntos diferentes y técnicas de triangulación, permiten deducir el tipo de defecto encontrado. No obstante, estos equipos resultan muy caros para la planta, por lo que se consideran antieconómicos y no se pueden utilizar en todas las plantas.

El presente solicitante ha ideado y realizado la presente invención para superar las desventajas del estado de la técnica y obtener otras ventajas adicionales.

El documento US-A-5 930 734 describe un método para detectar defectos en la forma de la sección de un producto que comprende

- una etapa de medición dimensional de la sombra proyectada por dicho producto cuando es iluminado por un haz luminoso por lo menos,

- una etapa de construcción de una representación gráfica relativa al desarrollo de dicha dimensión de la sombra para por lo menos un sector dimensional específico de dicho producto.

El documento US-A-5 930 734 describe además un dispositivo para detectar defectos en la forma de la sección de un producto, que comprende un dispositivo de medición que permite medir la dimensión de la sombra proyectada por el producto analizado cuando es iluminado por lo menos por un haz luminoso, y un dispositivo que permite realizar una representación gráfica del desarrollo de dicha dimensión en relación con por lo menos un sector dimensional específico de dicho producto.

La invención se describe y se caracteriza en las reivindicaciones principales correspondientes, mientras que las subreivindicaciones describen otras características innovadoras de la realización principal.

El objeto de la invención es permitir distinguir el tipo y determinar la entidad de los defectos en la forma de la sección de un producto que se está elaborando, particularmente un producto de metal laminado, utilizando un dispositivo relativamente simple que no requiere ningún equipamiento caro ni métodos de cálculo y de procesamientos complejos y que se puede instalar prácticamente en cada tipo de planta.

Según este objeto, el dispositivo según la invención comprende unos medios para medir la dimensión de la sombra proyectada por el producto analizado cuando es iluminado por lo menos por un haz luminoso, unos medios para obtener una representación gráfica del desarrollo de la dimensión en relación con por lo menos un sector dimensional específico del producto, y unos medios que permiten comparar la representación gráfica con una pluralidad de representaciones gráficas, cada característica de un defecto específico en la forma del producto, con el objeto de distinguir el defecto o la combinación de defectos hallados, identificando la representación gráfica más similar a la detectada.

En otras palabras, el dispositivo según la invención puede proporcionar un índice de similaridad entre una representación gráfica detectada según una medida específica de una sombra realizada sobre el producto, y una pluralidad de representaciones gráficas de referencia construidas según el conocimiento de los defectos de forma, típicos del producto, que se pueden encontrar según el tipo de planta y el tipo de procesamiento considerado.

Cada una de las representaciones gráficas es característica de un defecto típico, ambos relacionados con el tipo y con la entidad, o de una combinación típica derivada, cuando se superponen dos o más defectos que se pueden presentar de forma simultanea sobre el producto.

En una realización preferida, la representación gráfica del desarrollo de la sombra que se utiliza consiste en el diagrama polar que identifica el desarrollo del diámetro del producto con la variación del ángulo en el centro considerado.

Según esta realización preferida, el dispositivo para medir la dimensión de la sombra comprende un medidor que permite realizar una rotación alrededor de su propio eje, con el objeto de construir el desarrollo polar de la dimensión de la sombra sobre por lo menos un sector angular específico del producto considerado.

Según una variante, cada detección comprende por lo menos una inspección realizada sobre por lo menos dos sectores, opuestos y simétricos con respecto al centro del producto, con el objeto de poder distinguir el tipo de defecto o la combinación de defectos mediante una rotación del medidor limitada a un ángulo reducido del producto observado.

El método según la invención proporciona por lo tanto una etapa preliminar de construcción y memorización de una pluralidad de familias de funciones, cada una de las cuales es capaz de describir una pluralidad correlativa de tipos de defectos posibles, o combinaciones de defectos que se pueden encontrar en un sector angular específico del producto observado en relación con el procesamiento realizado sobre el producto. Luego, se mide la dimensión de las sombras sobre el producto que se está elaborando y se construye el diagrama polar correspondiente; según una variante, el diagrama polar se filtra adecuadamente y procesa previamente, por ejemplo se normaliza, de modo que no influya en el mismo la variabilidad de la dimensión del producto observado.

El diagrama polar y las funciones prememorizadas se comparan entonces, con el objeto de identificar la más similar al diagrama obtenido con la detección. Según la identificación de la función más similar, el método permite clasificar el tipo de defecto en la sección del producto y también determinar la entidad del mismo; cuanto mayor es el número de funciones para cada familia de defectos considerada, tanto mayor es el grado de aproximación.

Según una variante, la invención ofrece también una etapa de procesamiento inverso del resultado obtenido, por ejemplo, una anti-normalización.

Estas y otras características de la invención se podrán apreciar claramente en la siguiente descripción de una realización preferida, que se da como ejemplo no restrictivo, con referencia a las figuras adjuntas, donde:

Las figuras 1a, 1b y 1c muestran tres posibles casos de defectos en la forma de la sección con el diagrama polar correspondiente del desarrollo del diámetro al variar el ángulo en el centro;

La figura 2 muestra el diagrama polar relativo al caso de la figura 1b, limitado al sector angular donde está el defecto;

La figura 3 muestra una familia de curvas utilizadas como funciones de comparación con el objeto de reconocer el defecto en la forma relativo al caso mostrado en la figura 1b;

La figura 4 muestra un diagrama de flujo del dispositivo según la invención.

Con referencia a las figuras adjuntas, 1a, 1b y 1c, se pueden ver unos ejemplos de tres casos típicos de defectos en la forma de la sección de un producto laminado 10, que se pueden encontrar en un tren de laminación con cajas de tres alturas, que tienen los laminadores situados 120º el uno con respecto al otro Kocks®).

Dada la disposición de los rodillos de laminación, los defectos (indicados para los tres casos (respectivamente 11a, 11b y 11c) debido a la alineación imprecisa, al cierre incorrecto o al desgaste o a las imperfecciones de los rodillos, se repiten simétricamente sobre la circunferencia del producto 10. Estos defectos típicos se refieren respectivamente a un caso de arruga longitudinal de laminación (figura 1a), sección transversal imperfecta (figura 1b) y un caso de centrado erróneo (figura 1c).

El dispositivo según la invención comprende al menos un montaje que permite emitir un haz luminoso enfocado al infinito hacia el producto 10 y un montaje, de tipo prácticamente convencional y por lo tanto no mostrado en detalle aquí, que permite medir la sombra proyectada por el producto 10 cuando incide en el mismo el haz luminoso mencionado.

El montaje para medir la sombra, identificado en el dispositivo 20 que se muestra esquemáticamente en la figura 4 con el número de referencia 12, resulta adecuado para realizar una rotación de cierta magnitud angular alrededor de su propio eje con el fin de permitir que el dispositivo de procesamiento y cálculo 13, asociado con el conjunto de medida 12, construya el diagrama polar de la dimensión de la sombra al variar el ángulo en el centro considerado. Para ser más exactos, en este caso, el diagrama polar representa el desarrollo variable del diámetro "d" del producto 10 según la posición angular del medidor.

Como se muestra en las figuras 1a-1c, en este caso específico, la inspección puede limitarse a dos sectores angulares, indicados respectivamente por AB y CD, simétricos con respectos al centro nominal O del producto 10 y que definen un ángulo en el centro de aproximadamente 60º; de hecho, dado el tipo de planta de laminación considerado, es seguro que en al menos uno de los mencionados sectores se encontrará el defecto 11a, 11b u 11c que se va a detectar.

Obviamente, al cambiar el tipo de planta así como el tipo y forma del producto 10 que se va a analizar, también varían los parámetros de uso y gestión del dispositivo de medición según la invención.

Como se puede apreciar en las figuras adjuntas 1a-1c, cada defecto típico 11a-11c se define mediante un diagrama polar específico con un desarrollo peculiar y característico de la curva correspondiente.

Asimismo, cuando se encuentran de forma simultanea combinaciones de dos o más defectos en el producto laminado 10 que se está elaborando, los diagramas polares correspondientes se caracterizaran por un desarrollo peculiar y característico.

Si limitamos la inspección a un sector reducido de la sección, en este caso 120 a 180º, y si tomamos el defecto mostrado en la figura 1b (sección transversal imperfecta) como ejemplo, los dispositivos de procesamiento y cálculo 13 pueden construir y representar el diagrama polar típico y unívoco para el tipo de defecto encontrado en el sector angular considerado (figura 2).

La representación gráfica se realiza una vez que los datos procedentes del conjunto de medida de la sombra 12 han sido filtrados adecuadamente y pre-procesados con el dispositivo de procesamiento y cálculo 13, por ejemplo normalizados, con el fin de reducir la influencia de la forma de la sección y la dimensión del producto 10 en la medida.

La presente invención ofrece una etapa preliminar de construcción, mediante un generador de funciones 14, de una pluralidad de familias de funciones, identificadas en la figura 4 por f1 (\varphi, K), ..., fn (\varphi, K), donde cada una de las mencionadas familias puede describir y clasificar tipos posibles de defectos o combinaciones de defectos en la forma de la sección del producto 10 en el sector angular \varphi0 - \varphi1 considerado.

K representa por lo general un vector de parámetros que identifica una función específica en el interior de la familia correspondiente, en relación con la entidad diferente y variable del defecto del tipo específico considerado.

En el caso aquí considerado del defecto de sección transversal imperfecta tal como se muestra en la figura 3, es aquí la familia de curvas normalizadas (funciones) la que describe este tipo de defecto al variar la entidad.

El diagrama polar normalizado construido por el dispositivo de procesamiento y cálculo 13 sobre la base de la medida de la sombra, se compara entonces en un conjunto de correlación adecuado 15 con las familias de funciones construidas por el generador 14.

Se puede ofrecer una etapa de parametrización, realizada por una unidad de cálculo adecuada 16, para realizar los diagramas construidos según las medidas compatibles y comparables con las funciones normalizadas y pre-memorizadas.

El montaje de correlación 15 es adecuado para identificar el grado de correlación máxima entre las curvas que se obtienen en el caso de semejanza máxima entre los datos que proceden del montaje de medida 12 y una de las funciones de entrada producida por el generador 14. Según la familia a la que pertenece la función con el grado máximo de semejanza, el dispositivo 20 permite clasificar, durante el proceso de producción, el tipo de defecto encontrado entre los "n" defectos clasificados.

Además, si la función con semejanza máxima pertenece a una familia que describe una combinación de dos o más defectos, el montaje de correlación 15 puede realizar varios ciclos secuenciales de comparación con el fin de distinguir la incidencia relativa de los dos o más tipos de defectos presentes, con el objeto de determinar la entidad de cada uno de los defectos individuales encontrados.

Se puede realizar también un procesamiento inverso de anti-normalización en los resultados obtenidos.

Gracias al hecho de que el tipo y la entidad de los defectos presentes en el producto han sido identificados, el dispositivo 10 permite por lo tanto realizar operaciones de corrección para restaurar las condiciones de trabajo más adecuadas.

No obstante, es evidente que se pueden realizar modificaciones y/o adiciones de elementos al método y dispositivo para detectar defectos en la forma según se ha descrito anteriormente, sin apartarse del ámbito de la presente invención.

Claims (11)

1. Método para detectar defectos (11a, 11b, 11c) en la forma de la sección de un producto (10), caracterizado porque ofrece:

- una etapa de construcción y memorización de una pluralidad de familias de funciones, donde cada familia puede describir un tipo correlativo de defecto (11a, 11b, 11c) o una combinación de los defectos que se pueden encontrar en un producto (10) observados en relación con el procesamiento realizado sobre dicho producto (10);

- una etapa de medición dimensional de la sombra proyectada por dicho producto (10) cuando se ilumina con por lo menos un haz luminoso;

- una etapa de construcción de una representación gráfica relativa al desarrollo de la mencionada dimensión de la sombra para por lo menos un sector dimensional específico del mencionado producto (10); y

- una etapa de comparación de la mencionada representación gráfica y las funciones memorizadas para identificar la función que más se parece a la representación obtenida por la detección, con el objeto de clasificar el tipo y determinar la entidad del defecto (11a, 11b, 11c) presente en la sección del mencionado producto (10).

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha representación gráfica es el diagrama polar del desarrollo del diámetro nominal ("d") del citado producto (10) al variar el ángulo en el centro.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque ofrece por lo menos una etapa de normalización de los datos obtenidos a partir de la medición dimensional de la sombra antes de comparar con las funciones memorizadas indicadas.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la citada etapa de medición dimensional de la sombra se realiza mediante la inspección de por lo menos un sector angular de dicho producto (10).

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la citada etapa de medición dimensional de la sombra se realiza inspeccionando por lo menos dos sectores opuestos y simétricos con respecto al centro (0) del mencionado producto (10).

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, una vez identificado el tipo de combinación de defectos, el método ofrece un ciclo secuencial de comparaciones para obtener información sobre la entidad de los defectos individuales (11a, 11b, 11c) encontrados en el mencionado producto (10).

7. Dispositivo para detectar defectos (11a, 11b, 11c) en la forma de la sección de un producto (10), que comprende unos medios de medición (12) que pueden medir la dimensión de la sombra proyectada por el producto (10) analizado cuando se ilumina con por lo menos un haz luminoso, unos medios (13) que permiten realizar una representación gráfica del desarrollo de dicha dimensión en relación con por lo menos un sector dimensional específico de dicho producto (10), caracterizado por unos medios (15) que permiten comparar dicha representación gráfica con una pluralidad de representaciones gráficas, cada una de ellas característica de un defecto específico (11a, 11b, 11c) o una combinación de defectos, en la forma de la sección del producto (10), con el objeto de distinguir el defecto encontrado identificando la representación gráfica más similar a la detectada.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas representaciones gráficas características de un defecto específico (11a, 11b, 11c) se obtienen mediante un dispositivo de generación de funciones (14) que permite construir y memorizar una pluralidad de funciones f1 (\varphi, K), ..., fn (\varphi, K), cada una de las cuales permite describir y clasificar un posible defecto o combinación de defectos, según el tipo y la entidad, en la forma de la sección de un sector dimensional específico de dicho producto (10).

9. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios de medición (12) que permiten medir la dimensión de la sombra comprenden al menos un emisor de haz luminoso centrado en el infinito y un medidor que permite realizar una rotación angular alrededor de su propio eje.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, inclusive, caracterizado porque comprende unos medios de procesamiento y cálculo (13) asociados con dichos medios de medición (12) y que permiten realizar un procesamiento y por lo menos una normalización de los datos suministrado por dicho montaje de medición (12).

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 inclusive, caracterizado porque comprende una unidad de cálculo (16) que permite realizar una parametrización de los datos con el fin de realizar los diagramas según la medición, compatibles con las funciones pre-memorizadas construidas por dicho generador de funciones (14).