FR3007141A1

FR3007141A1 - DEVICE FOR CONTROLLING THE METALLURGICAL PURITY OF GOLD OBJECTS, ESPECIALLY INGOTS AND BARS

Info

Publication number: FR3007141A1
Application number: FR1300638A
Authority: FR
Inventors: Jacques Clausin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-19

Abstract

Procédé de contrôle de la pureté métallurgique des objets en or, lingots ou barres utilisant les forces provoquées par les courants induits au passage des objets (2) dans un champ magnétique produit par des aimants (7) et (8), comparées aux forces théoriques calculées que ces objets en or pur génèrent, les dimensions et la position étant mesurés par une caméra numérique (13). L'invention est destinée à rejeter les objets, lingots ou barres frelatés, contenant d'autres matériaux, en particulier du tungstène et à certifier la qualité des transactions commerciales.Method for controlling the metallurgical purity of gold objects, ingots or rods using the forces caused by the currents induced when objects (2) pass through a magnetic field produced by magnets (7) and (8), compared to the theoretical forces calculated that these objects in pure gold generate, the dimensions and the position being measured by a digital camera (13). The invention is intended to reject objects, ingots or adulterated bars, containing other materials, in particular tungsten and to certify the quality of commercial transactions.

Description

La présente invention concerne un procédé ou dispositif de contrôle de la pureté métallurgique des barres ou des lingots ou d'autres objets en or, pouvant être affectée par la présence de corps étrangers non désirés, en particulier à base de tungstène. En effet la masse volumique de l'or est de 19,320 et est très proche de la masse volumique du tungstène qui est de 19,300. Il est donc tentant d'inclure dans une barre ou un lingot ou tout autre objet des morceaux, des cylindres ou toutes autres formes en tungstène, sachant que le prix du tungstène est environ 300 fois inférieur au prix de l'or. Cet or frelaté est indétectable par les moyens d'analyse chimique classique et ne peut-être, actuellement, détecté que par l'utilisation de l'échographie ultrasonore, procédé très lent car nécessitant une inspection de la totalité du volume de la pièce soumise au contrôle et immergée. Le procédé selon invention résout ce problème et permet un contrôle rapide, qui peut être entièrement automatisé.The present invention relates to a method or device for controlling the metallurgical purity of bars or ingots or other objects of gold, which can be affected by the presence of unwanted foreign bodies, in particular tungsten-based. Indeed the density of gold is 19,320 and is very close to the density of tungsten which is 19,300. It is therefore tempting to include in a bar or an ingot or any other object pieces, cylinders or any other forms of tungsten, knowing that the price of tungsten is about 300 times lower than the price of gold. This adulterated gold is undetectable by conventional chemical analysis means and can not currently be detected only by the use of ultrasonic ultrasound, a very slow process because it requires an inspection of the entire volume of the part submitted to control and submerged. The method according to the invention solves this problem and allows a quick control, which can be fully automated.

L'invention s'applique partout ou s'effectuent des transferts d'or, sous forme de barres ou de lingots ou de toute autre forme, afin de certifier la qualité des produits pendant les transferts. Elle s'applique aussi au contrôle de la qualité d'un stock d'or existant. La description suivante, non limitative, montre une application du procédé à un dispositif de contrôle manuel de lingots ou de barres.The invention applies wherever gold transfers occur, in the form of bars or ingots or any other form, to certify the quality of products during transfers. It also applies to the quality control of an existing gold stock. The following nonlimiting description shows an application of the method to a device for manual control of ingots or bars.

Ce dispositif peut être facilement automatisable en utilisant, par exemple, un robot de manutention d'un modèle connu. Moyens utilisés : figure 1 Remarque préalable : Dans ce qui suit, l'appellation objet inclut toutes les formes, barres, lingots, et autres dénominations commerciales attribuées aux lingots. L'identification de la qualité de la matière constituant l'objet, en ce cas l'or, dans lequel peut être inclus une autre matière, en particulier le tungstène s'effectue facilement en mesurant la conductance globale de l'objet. En effet, la conductivité du tungstène est environ 2,5 fois moins élevée que celle de l'or. Une mesure directe de cette conductance est cependant très délicate, car elle nécessite de disposer de courants de mesures très élevés pour obtenir une précision acceptable. Selon l'invention, les moyens mis en oeuvre mesurent cette conductance en utilisant une façon plus ergonomique et plus précise de quantifier la conductance globale de l'objet contrôlé. Ce qui suit décrit le principe physique utilisé et les moyens de son application selon l'invention: Lorsqu'un objet conducteur de l'électricité traverse une zone où règne un champ magnétique il est parcouru par des courants induits qui provoquent une force s'opposant à son déplacement. Cette force croît avec la vitesse du déplacement de l'objet la conductivité moyenne du ou des matériaux le constituant la valeur de l'induction magnétique appliquée elle dépend de la forme de l'objet son volume sa position dans ce champ magnétique.50 La figure 1 représente un aimant (1) pouvant librement se déplacer horizontalement. Le sens de son aimantation est repéré par les lettres NNNN et SSSS Un objet conducteur de l'électricité (2) se déplace horizontalement selon le sens indiqué par la flèche dans le champ magnétique engendré par l'aimant (1) dont les lignes de force sont schématisées par les courbes (7). Pendant la traversée du champ magnétique l'objet (2) est soumis à une force de freinage Fr qui est égale à la force d'entraînement de l'aimant (1) Fc. La figure 2 montre deux possibilités de mesure de cette force, soit en utilisant un capteur de force (4) mesurant la force de traction nécessaire au déplacement de l'objet, soit en intercalant un capteur de force (5) entre une butée et l'aimant (1). Le dispositif décrit ci-dessus est incapable de mesurer la conductance du matériau constituant l'objet avec précision il est trop dépendant de paramètres perturbateurs qui sont - les forces de frottement de l'aimant ou de l'objet sur les guides (6) et (6 bis), représentées par les étoiles - l'hétérogénéité du champ magnétique - la position de l'objet dans le champ perpendiculairement au déplacement (figure 3). - la forme de l'objet - son volume.This device can be easily automated using, for example, a handling robot of a known model. Means used: Figure 1 Preliminary remark: In the following, the name object includes all forms, bars, ingots, and other trade names assigned to ingots. The identification of the quality of the material constituting the object, in this case the gold, in which can be included another material, in particular tungsten is easily done by measuring the overall conductance of the object. Indeed, the conductivity of tungsten is about 2.5 times lower than that of gold. A direct measurement of this conductance is however very delicate, because it requires very high measurement currents to obtain an acceptable accuracy. According to the invention, the means implemented measure this conductance using a more ergonomic and more accurate way of quantifying the overall conductance of the controlled object. The following describes the physical principle used and the means of its application according to the invention: When an electrically conductive object passes through an area where a magnetic field prevails, it is traversed by induced currents which cause an opposing force to his displacement. This force increases with the speed of the displacement of the object the average conductivity of the material constituting the value of the magnetic induction applied it depends on the shape of the object its volume its position in this magnetic field. 1 represents a magnet (1) freely movable horizontally. The direction of its magnetization is marked by the letters NNNN and SSSS An electrically conductive object (2) moves horizontally in the direction indicated by the arrow in the magnetic field generated by the magnet (1) whose lines of force are schematized by the curves (7). During the crossing of the magnetic field the object (2) is subjected to a braking force Fr which is equal to the driving force of the magnet (1) Fc. FIG. 2 shows two possibilities of measuring this force, either by using a force sensor (4) measuring the traction force necessary for moving the object, or by inserting a force sensor (5) between a stop and the magnet (1). The device described above is unable to measure the conductance of the material constituting the object precisely it is too dependent on disturbing parameters which are - the friction forces of the magnet or the object on the guides (6) and (6a), represented by the stars - the heterogeneity of the magnetic field - the position of the object in the field perpendicular to the displacement (Figure 3). - the shape of the object - its volume.

La figure 3 représente la variation du champ magnétique B généré par l'aimant en fonction de la coordonnée transversale de l'aimant (1). Les deux positions de l'objet (2) montrent que le champ reçu par l'objet dépend de la position transversale de l'objet sur son chemin d'amenage (5).FIG. 3 represents the variation of the magnetic field B generated by the magnet as a function of the transversal coordinate of the magnet (1). The two positions of the object (2) show that the field received by the object depends on the transverse position of the object on its feed path (5).

Le dispositif selon l'invention fournit les moyens pour résoudre ces défauts Les figures 4 et 5 récapitulent les moyens utilisés pour y parvenir : 1)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour l'annulation des forces de frottement : figures 4 et 5 Elle est assurée par l'adoption d'une articulation sans point dur et sans frottement constitué d'une lame flexible (10) encastrée d'une part dans la culasse (9) et d'autre part dans le portique de soutien (11), solidaire du socle (34). La figure 7 montre 2 versions de réalisation de cette articulation, l'une réalisée par une lame bloquée par vissage, l'autre, plus précise, 35 réalisée par usinage dans un bloc de métal. La culasse (9) est ainsi suspendue à cette lame flexible. 2)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour réduire l'hétérogénéité du champ magnétique : figures 4 et 5 Elle est assurée par l'utilisation d'une culasse (9) en fer ou en acier doux qui concentre le flux magnétique généré par les deux aimants (7) et (8) de forte puissance et de préférence en fer néodyme bore. Cette structure symétrique a aussi la propriété d'éviter les rayonnements magnétiques à 45 grande distance des aimants qui, lorsqu'ils sont isolés, perturbent la mesure lors de la présence dans l'environnement proche d'objets en mouvement magnétiques ou conducteurs de l'électricité. 3)- Moyens utilisés, selon l'invention, pour identifier la position et la forme de l'objet à 50 contrôler : figures 4 et 5 40 Ils sont assurés par un ensemble constitué de deux faisceaux de lumière linéaire perpendiculaire au déplacement généré par les projecteurs (14) et (15) et une caméra numérique (13) qui filme la trace laissée sur l'objet par les faisceaux de lumière, les images sont transférées puis traitées par un processeur ((29) figure 9 auquel est raccordée la caméra. (13) Il calcule, à l'aide d'un algorithme spécial - les dimensions de l'objet - son volume - sa position sur le chemin d'amenage - la valeur théorique de la force qui doit être mesurée pour un objet ayant la conductance de l'or pur. Un clavier (31) et un écran (30) figure 9 sont destinés à la lecture des résultats des contrôles enregistrés, aux statistiques et aux changements de type d'objet à contrôler. 4)- Moyen utilisé, selon l'invention pour la mesure de la force : figure 9 Elle est effectuée par un capteur de force à base de jauge de contrainte ou équivalent tel que capteur piézoélectrique (12): ce moyen ne requiert que des déplacements de la culasse (9) très petits, de l'ordre de 1/10ième de millimètre. Cette caractéristique évite les mouvements parasites de grande amplitude résultant des effets d'inertie provoqués par des déplacements importants, qui perturbent la mesure et donc augmente la vitesse d'acquisition des mesures de force, donc la cadence des contrôles. 5)- Moyen utilisé, selon l'invention pour maintenir la vitesse de déplacement de l'objet constante : L'objet est placé sur une bande transporteuse amagnétique et non conductrice de l'électricité (19) actionnée par un moteur régulé en vitesse (18) et appuyé sur le guide de soutien (17) .The device according to the invention provides the means for solving these defects. FIGS. 4 and 5 summarize the means used to achieve these: 1) - Means used, according to the invention, for the cancellation of the friction forces: FIGS. 4 and 5 It is ensured by the adoption of a hinge without hard point and without friction consisting of a flexible blade (10) recessed on the one hand in the yoke (9) and on the other hand in the support gantry (11) secured to the base (34). FIG. 7 shows two embodiments of this articulation, one made by a blade locked by screwing, the other, more precise, made by machining in a metal block. The yoke (9) is thus suspended from this flexible blade. 2) - Means used, according to the invention, to reduce the heterogeneity of the magnetic field: Figures 4 and 5 It is ensured by the use of a cylinder head (9) made of iron or mild steel which concentrates the magnetic flux generated by the two magnets (7) and (8) of high power and preferably neodymium boron iron. This symmetrical structure also has the property of avoiding magnetic radiation at a great distance from the magnets which, when they are isolated, disturb the measurement during the presence in the near environment of magnetic or conductive moving objects of the magnet. electricity. 3) - Means used, according to the invention, to identify the position and the shape of the object to be controlled: FIGS. 4 and 5 40 They are ensured by a set consisting of two linear light beams perpendicular to the displacement generated by the projectors (14) and (15) and a digital camera (13) which films the trace left on the object by the beams of light, the images are transferred and processed by a processor (29) FIG. 9 to which the camera is connected. (13) It calculates, by means of a special algorithm - the dimensions of the object - its volume - its position on the feed path - the theoretical value of the force to be measured for an object having The conductance of pure gold A keyboard (31) and a screen (30) Figure 9 are intended for reading the results of the recorded checks, statistics and changes of type of object to be controlled. according to the invention for measuring the force: FIG. 9 It is carried out by a strain gage-based force sensor or equivalent such as a piezoelectric sensor (12): this means only requires very small movements of the yoke (9), of the order of 1 / 10th of a millimeter . This feature avoids large amplitude spurious movements resulting from inertial effects caused by large displacements, which disturb the measurement and therefore increases the speed of acquisition of the force measurements, thus the rate of the controls. 5) - Means used, according to the invention to maintain the speed of displacement of the constant object: The object is placed on a non-magnetic and non-electrically conductive conveyor belt (19) driven by a speed-regulated motor ( 18) and press the support guide (17).

Selon les versions la bande transporteuse se déplace continûment ou est mue d'un mouvement alternatif comme il est décrit plus loin. 6)- Moyen utilisé, selon l'invention, pour le diagnostic de la qualité métallurgique : Les moyens ci-dessus fournissent la mesure réelle de la force et sa valeur théorique résultant des calculs fondés sur les algorithmes de reconnaissance de forme optique. Elles sont comparés par le calculateur (29) figure 9. Une différence significative déclenche une alerte. L'objet est alors acheminé vers une zone particulière afin de subir ultérieurement, si nécessaire, des tests complémentaires ou d'être retiré du stock.Depending on the version, the conveyor belt moves continuously or is moved in a reciprocating manner as described below. 6) - Means used, according to the invention, for the diagnosis of the metallurgical quality: The above means provide the actual measurement of the force and its theoretical value resulting from calculations based on the optical form recognition algorithms. They are compared by the calculator (29) figure 9. A significant difference triggers an alert. The object is then routed to a particular area to undergo later, if necessary, additional tests or to be removed from the stock.

La figure 6 représente, en fonction des positions relatives de l'objet en mouvement et des aimants une image des lignes de flux magnétique et une représentation de la force mesurée Fm en fonction de la course de l'objet qui passe sous le dispositif de mesure appelé par la suite scanner (35). Les niveaux A, B, C, représentent les valeurs maximales des forces mesurées en fonction de la quantité de tungstène présent. La courbe A correspond à l'or pur, les courbes B et C correspondent à deux inclusions de tungstène différentes. La figure 7 représentent 2 dispositions constructives de la fixation encastrée de l'articulation à lame flexible (10).FIG. 6 represents, as a function of the relative positions of the moving object and the magnets, an image of the magnetic flux lines and a representation of the measured force Fm as a function of the stroke of the object which passes under the measuring device subsequently called scanner (35). Levels A, B, C represent the maximum values of the measured forces as a function of the amount of tungsten present. Curve A corresponds to pure gold, curves B and C correspond to two different inclusions of tungsten. Figure 7 shows 2 constructional arrangements of the recessed attachment of the flexible blade hinge (10).

Les figures 8 et 9 sont 2 vues de face et de côté d'une disposition selon l'invention d'un banc de contrôle à mouvement alternatif utilisant les moyens utilisés, selon l'invention. Le banc est équipé de deux cellules de détection de présence et de leurs réflecteurs (20), (21), (22) et (23). La caméra (13) et placée horizontalement et vise la trace laissée par les deux illuminateurs (14) et (15) par l'intermédiaire d'un miroir (24), ceci afin de diminuer les encombrements. Le boîtier (25) inclut les alimentations électriques des cellules et de la caméra, le microprocesseur de régulation du moteur (18) et les différentes annexes, relais, dispositifs de sécurité et autres fonctions. Il comporte 1 bouton poussoir de mise en marche (26), 1 voyant vert indiquant que le contrôle est satisfaisant (27) et un voyant rouge indiquant que le contrôleur a détecté une anomalie (28). Cette disposition non limitative peut être remplacée par les moyens d'un clavier d'ordinateur ou un écran tactile. Les signaux de mesure de force sont convertis numériquement par un convertisseur de grande précision inclus dans l'ordinateur (29) qui peut être remplacé par tout autre convertisseur autonome.Figures 8 and 9 are 2 front views and side of an arrangement according to the invention of a reciprocating control bench using the means used according to the invention. The bench is equipped with two presence detection cells and their reflectors (20), (21), (22) and (23). The camera (13) and placed horizontally and targets the trace left by the two illuminators (14) and (15) via a mirror (24), in order to reduce congestion. The housing (25) includes the power supplies of the cells and the camera, the engine control microprocessor (18) and the various attachments, relays, safety devices and other functions. It has 1 start push button (26), 1 green light indicating that the control is satisfactory (27) and a red light indicating that the controller has detected a fault (28). This non-limiting disposition can be replaced by the means of a computer keyboard or a touch screen. The force measurement signals are digitally converted by a high precision converter included in the computer (29) which can be replaced by any other independent converter.

En ce cas, tous les traitements électriques ou numériques peuvent être rassemblés dans un ordinateur industriel à écran tactile. Les traits fins liant les différents sous ensembles représentent symboliquement, les liaisons électriques. Les figures 10, 11 et 12 représentent la cinématique d'un cycle de contrôle.In this case, all electrical or digital treatments can be assembled in a touch screen industrial computer. The fine lines linking the different subsets symbolically represent the electrical connections. Figures 10, 11 and 12 show the kinematics of a control cycle.

La figure 10 représente la première phase d'un cycle de contrôle. L'objet (2), est placé sur le dispositif d'amenage et le déclenchement du cycle est activé par pression sur le bouton poussoir (26). L'objet se déplace vers le scanner (35). La figure 11 représente l'amorce de la seconde phase du cycle. L'objet masque la cellule (20), ce qui déclanche le retour de l'objet (2).Figure 10 shows the first phase of a control cycle. The object (2) is placed on the feeder and the triggering of the cycle is activated by pressing the push button (26). The object moves to the scanner (35). Figure 11 shows the beginning of the second phase of the cycle. The object masks the cell (20), which triggers the return of the object (2).

La figure 12 représente l'objet (2) au repos, prêt à être évacué, l'arrêt étant assuré par la cellule (22) . L'invention s'applique dans toutes les transactions et les transferts d'or et plus généralement à tout contrôle de pureté métallurgique de métaux ou alliages non magnétiques. Elle de certifie la qualité du produit vendu.30Figure 12 shows the object (2) at rest, ready to be evacuated, the stop being provided by the cell (22). The invention applies in all transactions and transfers of gold and more generally to any metallurgical purity control of non-magnetic metals or alloys. It certifies the quality of the product sold.30

Claims

CLAIMS1- A device for controlling the metallurgical purity of gold objects such as bars or ingots using means for measuring the forces caused by the induced currents generated by the passage of these objects (2) in a magnetic field produced by magnets (7). ) and (8) associated with means for measuring the dimensions and position of the objects, calculating means (29) calculating the value of the forces caused by the passage of objects of the same size, passing to the same position, and of conduction equal to that of gold.

2- Device according to claim 1 characterized by the use of calculating means performing the comparison between the measured forces and the forces calculated to separate the pure gold objects adulterated gold objects.

3- Device according to claim 1 characterized in that the computing means (29) use an optical recognition algorithm dimensions and position of objects introduced into a scanner.

4- Device according to claim 3 using, for optical recognition, a digital camera (13) and 2 linear illuminators (14) and (15) each creating a linear beam perpendicular to the movement of the object (2). 25

5. Device according to claim 1 characterized in that the means for measuring the forces consists of a force sensor (12) of the strain gauge type or piezoelectric sensor.

6. Device according to claim 1 characterized in that the force is measured on a yoke (9) comprising the magnets, suspended by a hinge blade (10) without friction.

7- Device according to claim 4 wherein the camera can aim the line drawn by the illuminators (14) and (15) using a mirror (24). 35 by a conveyor belt (19) animated by a continuous movement or reciprocating movement limited by 2 optical barriers (20) and (22).

8- Device according to claim 1 wherein the passage of the object is carried out 40

9- Device according to claim 7 wherein the regular movement is caused by a speed-controlled motor (18). 20