ES2297871T3 - Procedimiento para medir productos lineales. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO PARA LA MEDICION DE PRODUCTOS ALARGADOS EN TRENES DE LAMINACION COMO POR EJEMPLO PARA REGISTRO DE ALINEACION, ESPESOR, LONGITUD Y PARALELISMO DE PERFILES ESPECIALES, QUE CON LA AYUDA DE UN CABEZAL (4) DE MEDICION MOVIL HORIZONTALMENTE A LO LARGO DEL CUERPO (3) ALARGADO Y CON SENSORES (15,18,19) QUE SE ENCUENTRAN EN EL CABEZAL (4) DE MEDICION SE PERMITE UNA MEDICION CON COSTE REDUCIDO Y ES POSIBLE UNA AUTOMATIZACION COMPLETA DEL PROCESO DE MEDICION.

Description

Procedimiento para medir productos lineales.

El invento se refiere a un procedimiento para medir productos lineales en trenes de laminación como, por ejemplo, para detectar la alineación, el espesor, la longitud y el paralelismo de perfiles especiales.

Es habitual detectar la alineación de los productos lineales mediante controles visuales utilizando medios auxiliares técnicos. Las secciones a medir se alinean entonces junto a una línea de referencia -en casos de secciones a medir cortas, una regla- y se capta la desviación de la recta de referencia asimismo mediante controles visuales o con la ayuda de una cuña de medición. Se pueden combinar varias secciones a medir con un desplazamiento en solape de la regla. Registrando los valores de medición en un diagrama, se puede identificar la curvatura de todo el perfil.

Este procedimiento requiere un consumo de tiempo considerable y, por ello, sólo se aplica en la práctica aleatoriamente. Para simplificar el procedimiento, se conoce utilizar como línea de referencia un alambre tensado o un cordón en el caso de objetos a medir más largos. No obstante, se establecen limitaciones a esta técnica por posibles movimientos propios del alambre o bien del cordón. Para una longitud de perfil de más de 15 m, ya no resulta posible una medición exacta.

A partir del documento US 4.625.412, se conoce un dispositivo para medir el desgaste de la sección transversal del perfil de un carril de ferrocarril, que consta un carro, que se ha realizado para desplazarse a lo largo del carril y para movimientos perpendiculares a la dirección de marcha. Se fijan elementos de medición en el carro, que miden el movimiento transversal del carro en relación con el carril de ferrocarril, de lo cual se pueden deducir conocimientos sobre el desgaste en la cabeza del perfil del carril. La medición con una pluralidad de sensores de proximidad permite descomponer el movimiento transversal del carro en sus componentes horizontal y vertical para poder determinar así el desgaste horizontal o bien el vertical.

A partir del documento JP 04-291 106, se conoce un dispositivo para medir la alineación de un cuerpo lineal, en el que se mueven respecto del material unos instrumentos de medida en la dirección longitudinal del material. Un rayo láser alineado paralelamente a la dirección de movimiento de los instrumentos de medida es grabado por una cámara de televisión y transformado en una imagen. Se determina, por métodos de tratamiento de la imagen, la desviación de la posición de los instrumentos de medida con respecto del eje del rayo láser. La alineación del cuerpo lineal en todo su longitud se determina por corrección de los valores de desviación detectados de los instrumentos de medida.

Se le plantea al invento el problema de crear un procedimiento para medir cuerpos lineales, que proporcione valores de medición exactos, que requiera un gasto reducido en la medición y que posibilite una completa automatización del proceso de medida.

La solución del problema se basa en la idea de desplazar un dispositivo, que capte los distintos puntos de medición del cuerpo lineal con respecto al propio cuerpo lineal, y obtener una información sobre todo el cuerpo longitudinal combinando de los distintos valores de medición. Para calibrar el sistema de medición, se ha previsto un láser, cuyo rayo láser discurre a lo largo de la trayectoria del cabezal de medición.

El problema se resuelve por medio de un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el calibrado del sistema de mediciones se realiza en un rayo láser, que discurre a lo largo de la trayectoria del cabezal de medición y los distintos puntos de medición se detectan mediante sensores situados en un cabezal de medición, siendo movido el cabezal de medición con el sensor con respecto al cuerpo lineal durante la medición y transmitiéndose los datos detectados por el sensor a un ordenador, el cual calcula, a partir de ellos, las propiedades geométricas del cuerpo lineal o se establecen por cálculo en relación con una magnitud de referencia para determinar desviaciones teóricas.

De este modo, se puede conseguir una detección altamente precisa de la alineación, el espesor y el paralelismo de un cuerpo lineal, que es apropiada para una adquisición de datos automática y continua en el tren de acabado. El dispositivo según el invento simplifica, en especial, la hasta ahora difícil medición de cuerpos lineales diferentes o bien permanentemente cambiantes, como es el caso para formatos de perfil, y permite una adaptación individual a los deseos en cuanto a técnicas de medición del usuario, así como una medición automática de los perfiles, que se encuentran en el tren de producción sin interrumpir o ralentizar el proceso de producción.

El problema se resuelve, además, preferiblemente por un procedimiento según el invento, en el que los distintos puntos de medición se detectan por sensores existentes en el cabezal de medición, moviéndose el cabezal de medición con el sensor durante la medición con respecto al cuerpo lineal y transmitiéndose los datos captados por el sensor al ordenador, el cual calcula a partir de ellos las propiedades geométricas del cuerpo lineal o se establecen por cálculo en relación con una magnitud de referencia, caracterizado porque el cuerpo (3) lineal es distiende porque es elevado en al menos un punto y es movido centradamente a la posición deseada. Con ello se evita el problema de la fricción, que perturba la colocación del cuerpo lineal y que resulta de la superficie del cuerpo lineal que descansa sobre los rodillos.

El cabezal de medición se compone preferiblemente de una construcción multiplaca. Con ello se aumenta su rigidez y, por consiguiente, la reproducibilidad de la medición.

Una parte del cabezal de medición se puede desplazar preferiblemente en vertical. Para ello, puede servir una de las placas de placa de soporte, mientras que una segunda placa lleva los sensores de medición y se puede colocar verticalmente a diferentes alturas. Con ayuda de las placas de sensores posicionables verticalmente, se puede llevar a cabo la medición a diferentes alturas.

Se pueden emplear como sensores, unos sensores ópticos de triangulación. Se pueden configurar éstos como sensores de sección luminosa, que proyectan una línea luminosa sobre la superficie del objeto a medir, que es captada por una cámara CCD (charge-coupled-device Kamera = cámara de dispositivo de carga acoplada) dispuesta a ángulo fijo. Alternativamente, también es posible emplear cámaras superficiales de alta definición o cámaras digitales superficiales o lineales. A partir de la sección luminosa formada, se pueden calcular valores de las distancias o bien geométricos.

Los sensores pueden configurarse también como sensores de proximidad. Resulta especialmente ventajoso cuando dos sensores de proximidad de sentidos opuestos se disponen horizontalmente. Se los puede emplear junto con un sensor de sección luminosa, que mida verticalmente.

De este modo, se puede realizar una medición en direcciones vertical y horizontal con el sistema según el invento. Los sensores pueden ser horizontalmente desplazables. Los sensores pueden ser desplazables a lo largo de su línea de medición.

Además, se puede realizar también con ayuda de una disposición, descrita en la el documento 42 29 313 alemán de exposición de inventos, una medición de la rugosidad de la superficie del cuerpo lineal. Un ordenador del sistema sirve para controlar la instalación y la captación o bien cálculo de los valores de medición.

El procedimiento puede integrarse en el curso del proceso del tren de perfiles. Preferiblemente, no se utiliza en la línea de producción, sino junto a la misma. Por ello, el procedimiento según el invento se puede agregar sin más a una línea de producción existente.

A continuación, se explica más detalladamente el invento a base de un ejemplo de realización representado en el dibujo. En el dibujo, se muestra:

Figura 1 una vista en planta desde arriba sobre el dispositivo según el invento para medir cuerpos lineales y su posición en el tren de producción;

Figura 2 una vista en perspectiva del dispositivo de medición según el invento; y

Figura 3 un dibujo esquemático en sección a través del cabezal de medición con el perfil a medir.

El sistema conjunto se compone de un puesto 1 de medida con un camino 2a de rodillos para perfiles 3 a medir, pistas 6 de precisión, un cabezal 4 de medición y un sistema de control.

El sistema de control está unido, junto al ordenador central con subsistemas de control programable por memoria (SPS) para controlar las pistas y para mantener las posiciones, a unos sensores 15, 18, 19 ópticos, así como a los habituales equipos periféricos de tratamiento de datos. El ordenador del sistema se descarga, gracias a los subsistemas SPS, para captar valores de medición temporalmente críticos. Para una mayor descarga del ordenador del sistema, se pueden utilizar placas de circuitos impresos para la captación de imágenes con procesadores digitales de señales.

El puesto 1 de medida se ha dispuesto por detrás de una memoria 10 para los perfiles 3 a medir con respecto al tren de procesado. El puesto 1 de medida contiene una pista 6 de precisión, que se puede alinear con precisión respecto del camino 2 de rodillos por medio de placas de unión fijadas en soportes. El camino 2a de rodillos se ha colocado sobre soportes 8 inferiores. Los soportes 8 inferiores presentan un mecanismo hidráulico de centrado y elevación. La pista 6 de precisión se compone de dos perfiles 9 de rodadura de precisión con transmisión por correa dentada interior. Sobre cada perfil se conduce un carro móvil. Ambos carros están mutuamente unidos mediante una placa 11 y son accionados mediante un árbol común por un motor. Con ello se garantiza un movimiento sin desplazamiento del cabezal 4 de medición.

El cabezal 4 de medición se compone de un arco en C hecho de placas de aluminio de dimensiones estables. Para aumentar la rigidez, se utiliza como placa 13 de soporte una construcción de múltiples placas. En la placa 13 de soporte, se ha dispuesto una placa 14 sensora posicionable.

Un sensor 15 de sección luminosa sirve para la medición de la alineación vertical. En la placa 14 sensora, se han dispuesto además dos carros 16, 17 de posicionamiento con sensores 18, 19 de proximidad para medir la alineación horizontal o bien el espesor. La placa 14 sensora puede desplazarse sobre la placa 13 de soporte. Gracias a ello, es posible una medición de alineación a diferentes alturas, lo que permite, en caso de perfiles 3 a medir complejos, la medición de diversos segmentos de perfil. La ubicación vertical de la placa 14 sensora tiene lugar con ayuda de un motor paso a paso. La placa 14 sensora puede mantenerse en la posición previamente seleccionada, incluso estando sin corriente, por medio de un freno de parada. En la placa 14 sensora, se encuentra una barrera de luz, que evita una colisión del dispositivo de medición con el perfil a medir.

Con ayuda de sensores 18, 19 de proximidad, también es posible una medición de espesores además de una medición de la alineación. La capacidad de ubicación horizontal de los sensores 18, 19 ópticos permite la utilización de sensores de más alta precisión de medición con pequeños intervalos de medición.

Tanto el sensor 15 de sección luminosa como también los sensores 18, 19 ópticos de proximidad trabajan según el principio de triangulación. Para ello, se forma un ángulo entre la dirección de iluminación y la de observación. La luz difundida hacia atrás por la superficie del objeto incide sobre una línea sensible a la posición del sensor 18, 19 de proximidad o una superficie sensible a la posición del sensor 15 de sección luminosa. A partir de los valores geométricos, se pueden calcular luego las distancias.

Como fuente luminosa para el cabezal de medición de sección luminosa, se ha instalado un diodo láser con lente reticulada. En el caso del sensor 15 de sección luminosa, se utiliza como detector una cámara CCD de exposición de corta duración.

Como sensores horizontales, se utilizan sensores 18, 19 ópticos de proximidad. La posición de montaje horizontal de los sensores 18, 19 de proximidad tiene la ventaja de una pequeña amplitud de ruido para una mayor frecuencia de ruido. Esto se debe a que el punto luminoso del láser es elíptico, quedando su eje longitudinal transversalmente la línea de CCD y siendo biseladas las superficies de perfil de los perfiles 3 a medir en dirección longitudinal.

Si el rayo láser incide con el sensor dispuesto verticalmente en el perfil 3 a medir biselado longitudinalmente, entonces el eje longitudinal de elipse luminosa queda aproximadamente paralelamente a las estrías del bisel. En caso de un movimiento, se mueve el punto luminoso hacia arriba y abajo de las estrías del bisel, lo que da lugar a grandes oscilaciones de los valores en la línea de CCD. En caso del sensor dispuesto horizontalmente, la elipse del punto luminoso barre con su eje longitudinal varias estrías del bisel y define con ello un valor medio óptico, que disminuye la amplitud de ruido.

Con el sensor 15 de sección luminosa, se puede vigilar, junto con la medición de la alineación en el eje vertical, la posición horizontal del perfil 3 a medir. Además, también se puede aplicar el sensor 15 de sección luminosa al calibrado de la pista 6 de precisión.

El calibrado del espesor de los sensores 18, 19 tiene lugar con ayuda de una pieza 12 de calibrado de espesor conocido. De la comparación de las diferencias de espesor de la pieza 12 de calibrado medidas con sus condiciones de espesor reales, se pueden determinar valores de corrección para el valor de medición obtenido. Durante el calibrado, se procede con el cabezal 4 de medición de modo que se excluyan errores de medición debidos a efectos de dispersión dependientes de la posición.

Con ayuda de un rayo láser, que discurra a lo largo de la trayectoria del cabezal de medición y sea captado por el sensor de sección luminosa durante un trayecto de calibrado, se puede calibrar el dispositivo de medición con respecto a su posición en relación con el camino de rodillos. Por lo demás, se pueden captar también desigualdades del camino de rodillos en el curso de un viaje en vacío.

Para llevar luego el cuerpo largo a la posición deseada, se eleva éste preferiblemente en uno o dos puntos, se centra en esos dos puntos y se baja nuevamente. Gracias a ello, se evita el problema del rozamiento, que perturba el posicionamiento de cuerpo largo y que resulta de la superficie del cuerpo largo yacente sobre los rodillos.

Después de que el perfil 3 a medir haya pasado por la enderezadora 25, la fresadora 26 y la rectificadora 27, es conducido a través de instalaciones 28 de elevación al camino 2 de rodillos del puesto 1 de medición.

En la medición, se conduce el perfil 3 a medir sobre el camino 2 de rodillos al puesto 1 de medición. Una vez que el perfil 3 a medir haya alcanzado su posición final y el cabezal 4 de medición haya sido calibrado, se puede llevar a cabo una carrera de medición. Los datos obtenidos por el cabezal 4 de medición se transmiten al ordenador del sistema y allí pueden ser evaluados y archivados. Las desviaciones de los valores de tolerancia previamente fijados se señalan en la pantalla y por medio de un sistema de avisos mediante semáforos. La iniciación de las carreras de medición tiene lugar también mediante el ordenador del sistema en combinación con el subsistema de SPS. Utilizando subsistemas, que controlan la carrera de medición tras la iniciación, el ordenador del sistema queda libre tras la iniciación para la captación continua de los valores de medición. Además, los valores obtenidos por medio de los sensores 18, 19 ópticos pueden ser leídos directamente, mientras que los valores obtenidos por el sensor 15 de sección luminosa son evaluados primero mediante una placa separada de circuitos impresos de tratamiento de imagen. Adecuando la zona de búsqueda al respectivo perfil y a la disminución del tiempo de cálculo de la placa de circuitos impresos de tratamiento de imagen unida a ello, finalmente sólo deben transmitirse al ordenador del sistema pocos valores numéricos por imagen.

En la evaluación de la alineación en el ordenador del sistema se calcula primero una recta de comparación por todos los valores y se proyecta una línea ideal en el eje horizontal de la pantalla a lo largo del eje del perfil a medir. Partiendo de ahí, se pueden determinar sin más las desviaciones del trazado del perfil en un marco de tolerancias seleccionado previamente y tratarlas ulteriormente o emitirlas por los equipos periféricos de tratamiento de datos.

El espesor del perfil 3 a medir se obtiene directamente a partir de los valores obtenidos por los sensores 18, 19 ópticos de proximidad. Por medición a una altura diferente durante la carrera de retorno, se puede determinar directamente y evaluar el paralelismo de los lados de las alas del perfil 3 a medir a partir de los valores de los sensores de proximidad.

Por captación exacta del inicio y el final del perfil por medio de los rápidos sensores 18, 19 de proximidad, se puede determinar la longitud del perfil con ayuda de un emisor incremental de alta resolución.

El dispositivo es aplicable, por consiguiente, a la medición tanto para el funcionamiento manual como también para el semiautomático y el totalmente automático de cuerpos largos y suministra resultados de medición exactos y rápidamente evaluables con un gasto constructivo mínimo.

Claims (12)

1. Procedimiento para medir el espesor o paralelismo o longitud o alineación o irregularidad superficial de cuerpos (3) largos yacentes en un tren (2a) de rodillos con un cabezal (4) de medición desplazable a lo largo de una pista (6), en el que:

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el calibrado del sistema de medición se lleva a cabo en un rayo láser, que discurre a lo largo de la pista del cabezal (4) de medición,

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los distintos puntos de medición del cuerpo (3) largo se captan por medio de sensores (15, 18, 19) ópticos, que se encuentran en el cabezal (4) de medición,

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el cabezal (4) de medición con los sensores (15, 18, 19) se mueve durante la medición con respecto al cuerpo (3) largo a medir, y

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los datos captados por los sensores (15, 18, 19) se transmiten a un ordenador, que calcula a partir de ellos las propiedades geométricas del cuerpo (3) longitudinal o se establecen por vía de cálculo en relación con un valor de referencia para determinar desviaciones teóricas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo (3) longitudinal yacente en el tren (2a) de rodillos es distendido porque es elevado en al menos un punto y es movido centradamente a la posición deseada.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los distintos puntos de medición se detectan mediante sensores (15, 18, 19), que se disponen a cada lado del cabezal (4) de medición enfrentado al cuerpo (3) largo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un cabezal de medición compuesto de una construcción de doble placa es desplazado a lo largo de la pista.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque un cabezal de medición que abarca al cuerpo (3) a medir es desplazado a lo largo de la pista.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los sensores del cabezal (4) de medición son desplazados verticalmente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, al menos, un punto de medición es captado por medio de un sensor (15) de sección luminosa.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, al menos, un punto de medición es captado por medio de un sensor (18) de proximidad.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque los sensores (15) de sección luminosa captan en la dirección vertical y los sensores (18) de proximidad, en la dirección horizontal.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque los sensores (18) de proximidad captan puntos de medición por medio de una célula de memoria CCD (charge-coupled device = dispositivo de carga acoplada), que se ha dispuesto a lo largo del cuerpo (3) longitudinal.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque los sensores (15) de sección luminosa captan puntos de medición mediante una cámara de CCD de exposición de corta duración con iluminación y lente reticulada.

12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el procedimiento del cabezal (4) de medición y de los sensores (15, 18, 19) tiene lugar con ayuda de un subsistema de SPS (control programable por memoria).