IT202100015773A1 - OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING A SURFACE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
?SISTEMA OTTICO E METODO PER ANALIZZARE UNA SUPERFICIE? ?OPTIC SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING A SURFACE?
La presente invenzione riguarda un sistema ottico ed un metodo per analizzare una superficie di un oggetto preferibilmente metallico in un processo di colata. The present invention relates to an optical system and a method for analyzing a surface of a preferably metallic object in a casting process.
Come noto, il procedimento di produzione di un materiale metallico prevede un processo di colata, nel quale un materiale metallico liquido ? colato per gravit? in uno stampo generalmente raffreddato ad acqua. As known, the production process of a metallic material provides for a casting process, in which a liquid metallic material is cast by gravity in a mold usually water-cooled.
A contatto con aria e/o acqua e con lo stampo, il materiale metallico liquido si raffredda solidificandosi gradualmente e formando un oggetto metallico solido. In contact with air and/or water and with the mould, the liquid metallic material cools, gradually solidifying and forming a solid metallic object.
Nel caso di un processo di colata continua l?oggetto metallico solido avanza all?interno dello stampo e/o all?interno di una guida a rulli ed ? tagliato ad intervalli regolari in spezzoni metallici di lunghezza finita. In the case of a continuous casting process, does the solid metal object advance inside the mold and/or inside a roller guide and ? cut at regular intervals into metal pieces of finite length.
Detto oggetto metallico pu? essere una billetta, un bramma o un lingotto e pu? essere realizzato in acciaio, alluminio o qualsiasi altra lega metallica. Said metallic object can? be a billet, a slab or an ingot and pu? be made of steel, aluminum or any other metal alloy.
Date le elevate temperature del materiale metallico colato che implicano rischi rilevanti per addetti al processo di colata, attualmente l?oggetto metallico colato ? osservato dagli addetti al processo di colata a distanza di sicurezza senza la possibilit? analizzare nel dettaglio la superficie dell?oggetto metallico durante la fase di colata. Given the high temperatures of the cast metal material which imply significant risks for those involved in the casting process, currently the cast metal object is? observed by the workers in the casting process at a safe distance without the possibility? analyze in detail the surface of the metal object during the casting phase.
Di conseguenza, un controllo della presenza di difetti superficiali nell?oggetto metallico ? effettuato a freddo, successivamente al processo di colata, da operatori specializzati allo scopo di individuare cricche che possono pregiudicare la qualit? dell?oggetto metallico prodotto. Consequently, a check for the presence of surface defects in the metal object? carried out cold, after the casting process, by specialized operators in order to identify cracks that can affect the quality? of the metal object produced.
Pertanto, l?attribuzione dei difetti ad una specifica fase del procedimento di produzione (fase di colata o fase di raffreddamento) risulta complicato. Therefore, the attribution of defects to a specific phase of the production process (casting phase or cooling phase) is complicated.
Oltretutto, il raffreddamento dell?oggetto metallico nel processo di colata comporta la formazione di uno strato superficiale di ossido, il quale copre eventuali difetti nell?oggetto metallico rendendo difficile l?individuazione di detti difetti. Moreover, the cooling of the metal object in the casting process involves the formation of a surface layer of oxide, which covers any defects in the metal object, making it difficult to identify said defects.
Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un sistema ottico per analizzare una superficie di un oggetto preferibilmente metallico che riduca almeno uno degli inconvenienti dell?arte nota. Purpose of the present invention? that of realizing an optical system for analyzing a surface of a preferably metallic object which reduces at least one of the drawbacks of the prior art.
In accordo con la presente invenzione ? realizzato un sistema ottico per analizzare una superficie preferibilmente avente una temperatura maggiore di 500?C di un oggetto preferibilmente metallico in un processo di colata; il sistema ottico comprendendo un gruppo di acquisizione ottica, il quale comprende preferibilmente un dispositivo di irraggiamento configurato per irradiare con un fascio luminoso almeno una porzione della superficie; il gruppo di acquisizione ottica comprendendo un sensore ottico, il quale ? configurato per acquisire almeno una immagine di ciascuna porzione della superficie; In accordance with the present invention ? provided an optical system for analyzing a surface preferably having a temperature greater than 500°C of a preferably metallic object in a casting process; the optical system comprising an optical acquisition unit, which preferably comprises an irradiation device configured to irradiate at least a portion of the surface with a light beam; the optical acquisition group comprising an optical sensor, which ? configured to acquire at least one image of each portion of the surface;
il sistema ottico comprendendo un?unit? di controllo, la quale ? accoppiata al gruppo di acquisizione ottica ed ? configurata per ricevere ciascuna immagine acquisita dal sensore ottico e per elaborare ciascuna immagine ricevuta in modo da determinare almeno un parametro di conformazione indicativo della conformazione della superficie e in cui l?unit? di controllo comprende un modulo di rilevamento automatico di difetti nell?oggetto; il modulo di rilevamento automatico essendo configurato per rilevare difetti nell?oggetto in base all?elaborazione dell?almeno un parametro di conformazione della superficie. the optical system including a? unit? control, which ? coupled to the optical acquisition group and ? configured to receive each image acquired by the optical sensor and to process each image received in order to determine at least one conformation parameter indicative of the conformation of the surface and in which the unit? control comprises a module for automatic detection of defects in the object; the automatic detection module being configured to detect defects in the object based on the processing of at least one surface conformation parameter.
Grazie alla presente invenzione, durante il processo di colata ? possibile determinare in tempo reale la conformazione della superficie allo scopo di rilevare difetti nell?oggetto metallico determinati dal processo di colata stesso. Thanks to the present invention, during the casting process ? It is possible to determine the conformation of the surface in real time in order to detect defects in the metal object caused by the casting process itself.
In questo modo, ? possibile effettuare il controllo dell?oggetto metallico prima che la superficie dell?oggetto metallico si raffreddi, ed in particolare prima che la superficie dell?oggetto metallico sia coperta da uno strato di ossido, come avviene durante il raffreddamento dell?oggetto metallico. In this way, ? It is possible to carry out the inspection of the metal object before the surface of the metal object cools down, and in particular before the surface of the metal object is covered by an oxide layer, as occurs during the cooling of the metal object.
Inoltre, dall?analisi della conformazione della superficie metallica ? possibile comprendere i fattori che determinano i difetti rilevati e modificare i parametri operativi del processo di colata in modo da evitare la formazione di tali difetti. Furthermore, from the analysis of the conformation of the metal surface ? It is possible to understand the factors that determine the defects found and to modify the operating parameters of the casting process in order to avoid the formation of these defects.
In particolare, l?unit? di controllo ? configurata per convertire l?almeno un parametro di conformazione della superficie in una immagine digitale monocromatica a diversi livelli di tonalit? formata da una pluralit? di elementi unitari, ciascuno dei quali presenta un rispettivo livello di tonalit?; l?unit? di controllo essendo configurata per calcolare la distanza di un determinato punto della superficie dal sensore ottico in funzione del livello di tonalit? dell?elemento unitario corrispondente a detto punto della superficie. In particular, the unit? control ? configured to convert the? at least one parameter of the conformation of the surface in a monochrome digital image at different levels of tonality? formed by a plurality of unitary elements, each of which has a respective level of tone; the unit? of control being configured to calculate the distance of a certain point of the surface from the optical sensor according to the level of tonality? of the unitary element corresponding to said point of the surface.
In questo modo, ? possibile scansionare digitalmente il la superficie dell?oggetto metallico in modo da evidenziarne eventuali difetti. In this way, ? It is possible to digitally scan the surface of the metal object in order to highlight any defects.
In particolare, il modulo di rilevamento automatico ? configurato per rilevare difetti nell?oggetto in funzione dell?immagine digitale convertita e in funzione delle distanze calcolate. In particular, the automatic detection module ? configured to detect defects in the object according to the converted digital image and according to the calculated distances.
In questo modo, ? possibile individuare in maniera automatica eventuali difetti dell?oggetto metallico. In this way, ? It is possible to automatically identify any defects in the metal object.
In particolare, il sistema ottico comprende una interfaccia utente, la quale ? collegata all?unit? di controllo, ? provvista di uno schermo, ed ? configurata per mostrare sullo schermo l?immagine digitale convertita dall?unit? di controllo. In particular, the optical system comprises a user interface, which ? connected to the unit? control, ? equipped with a screen, and ? configured to show on the screen the digital image converted by the unit? control.
In questo modo, ? possibile visualizzare in tempo reale l?immagine digitale della superficie durante il processo di colata permettendo di individuare visivamente eventuali difetti nell?oggetto metallico. In this way, ? It is possible to view the digital image of the surface in real time during the casting process allowing to visually identify any defects in the metal object.
In particolare, l?unit? di controllo comprende un blocco filtro, il quale ? configurato per essere applicato alle immagini digitali in modo da smorzare vibrazioni determinate dall?avanzamento dell?oggetto nella fase di colata. In particular, the unit? control includes a filter block, which ? configured to be applied to digital images in order to dampen vibrations caused by the progress of the object in the casting phase.
In questo modo, eventuali difetti della superficie dell?oggetto metallico risultano evidenti nell?immagine digitale. In this way, any defects on the surface of the metal object are evident in the digital image.
In particolare, il blocco filtro ? configurato per elaborare l?immagine digitale tramite il calcolo della derivata prima di dette vibrazioni in una direzione trasversale alla direzione di propagazione di dette vibrazioni in modo da evidenziare la conformazione della superficie nella direzione in cui ? applicata la derivata prima; preferibilmente il blocco filtro essendo configurato per effettuare una convoluzione dell?immagine digitale con le derivate di una funzione Gaussiana in modo da calcolare una pluralit? di caratteristiche dell?immagine digitale. In particular, the filter block ? configured to process the digital image by calculating the first derivative of said vibrations in a transversal direction to the direction of propagation of said vibrations so as to highlight the conformation of the surface in the direction in which ? first derivative applied; preferably the filter block being configured to carry out a convolution of the digital image with the derivatives of a Gaussian function so as to calculate a plurality? of characteristics of the digital image.
In particolare, l?unit? di controllo ? configurata per assegnare a ciascun parametro di conformazione della superficie elaborato un parametro di qualit? indicativo della presenza di difetti nell?oggetto; per confrontare il parametro di qualit? con un parametro di riferimento; e per fornire un segnale di avviso nel caso in cui il parametro di qualit? sia inferiore al parametro di riferimento. In particular, the unit? control ? configured to assign to each parameter of conformation of the surface processed a parameter of quality? indicative of the presence of defects in the object; to compare the quality parameter? with a benchmark; and to provide a warning signal in the event that the quality parameter? is lower than the benchmark.
Inoltre, l?unit? di controllo ? configurata per fornire un segnale di modifica indicativo dei parametri del processo di colata da modificare in retroazione nel caso in cui il parametro di qualit? sia inferiore al parametro di riferimento. Furthermore, the unit? control ? configured to provide a modification signal indicative of the casting process parameters to be modified in feedback if the quality parameter? is lower than the benchmark.
In questo modo, ? possibile controllare i parametri del processo di colata in modo da incrementare la qualit? degli oggetti metallici prodotti. In this way, ? Is it possible to control the parameters of the casting process in order to increase the quality? of the metal objects produced.
In particolare, l?oggetto ? mobile ad una velocit? di avanzamento rispetto al gruppo di acquisizione ottica; l?unit? di controllo essendo configurata per definire una frequenza di acquisizione delle immagini in funzione della velocit? di avanzamento dell?oggetto e per controllare il sensore ottico in modo che il sensore ottico acquisisca una pluralit? di immagini alla frequenza di acquisizione definita. In particular, the? object? mobile at a speed? progress with respect to the optical acquisition group; the unit? of control being configured to define a frequency of acquisition of the images in function of the speed? of advancement of the object and to control the optical sensor so that the optical sensor acquires a plurality? of images at the defined acquisition rate.
In questo modo, ? possibile sincronizzare l?acquisizione della pluralit? di immagini con il movimento dell?oggetto metallico durante il processo di colata in modo da ricostruire in maniera accurata l?immagine digitale della superficie. In this way, ? is it possible to synchronize the? acquisition of the plurality? of images with the movement of the metal object during the casting process in order to accurately reconstruct the digital image of the surface.
In particolare, il dispositivo di irraggiamento ? configurato per emettere il fascio luminoso lungo un asse di irraggiamento sostanzialmente perpendicolare alla superficie; il sensore ottico essendo orientato lungo un asse di acquisizione, il quale individua con l?asse di irraggiamento un angolo di acquisizione compreso tra 15? e 45?; preferibilmente l?angolo di acquisizione essendo di 30? /- 5?, preferibilmente l?angolo di acquisizione essendo di 30?. In particular, the irradiation device ? configured to emit the light beam along an axis of radiation substantially perpendicular to the surface; the optical sensor being oriented along an acquisition axis, which identifies with the radiation axis an acquisition angle between 15? and 45?; preferably the? angle of acquisition being of 30? /- 5?, preferably the acquisition angle being 30?.
In questo modo, ? possibile determinare l?almeno un parametro di conformazione della superficie dell?oggetto metallico utilizzando una tecnica di triangolazione laser. In this way, ? It is possible to determine the at least one conformation parameter of the surface of the metal object using a laser triangulation technique.
In particolare, il dispositivo di irraggiamento comprende un dispositivo di emissione laser configurato per emettere un fascio luminoso di tipo laser avente una lunghezza d?onda compresa tra 420 nm e 480 nm; preferibilmente la lunghezza d?onda del fascio luminoso di tipo laser essendo di 450 nm /- 10 nm; preferibilmente la lunghezza d?onda del fascio luminoso di tipo laser essendo di 450 nm; il sensore ottico comprendendo una fotocamera, la quale ? provvista di un filtro passa-banda avente una banda passante per onde luminose aventi una lunghezza d?onda compresa tra 420 nm e 480 nm; preferibilmente la banda passante del filtro passa-banda essendo di 450 nm /- 10 nm. In particular, the irradiation device comprises a laser emission device configured to emit a laser-type light beam having a wavelength between 420 nm and 480 nm; preferably the wavelength of the laser type light beam being 450 nm /- 10 nm; preferably the wavelength of the laser-type light beam being 450 nm; the optical sensor including a camera, which ? provided with a bandpass filter having a bandpass for light waves having a wavelength between 420 nm and 480 nm; preferably the passband of the bandpass filter being 450 nm /- 10 nm.
Dato che la superficie incandescente emette onde luminose che la rendono eccessivamente brillante alla vista, la presente invenzione consente di acquisire immagini della superficie in una banda dello spettro luminoso diversa dalla banda dello spettro luminoso emessa dalla superficie incandescente, rendendo nitida l?immagine acquisita. Since the incandescent surface emits light waves which make it excessively bright to the eye, the present invention makes it possible to acquire images of the surface in a band of the light spectrum which is different from the band of the light spectrum emitted by the incandescent surface, making the acquired image sharper.
In particolare, il sistema ottico comprende un primo involucro refrigerato, il quale ? configurato per contenere il dispositivo di irraggiamento; ed un secondo involucro refrigerato, il quale ? configurato per contenere il sensore ottico. In particular, the optical system comprises a first refrigerated casing, which is configured to contain the irradiation device; and a second refrigerated casing, which ? configured to contain the optical sensor.
In questo modo, ? possibile disporre il dispositivo di irraggiamento ed il sensore ottico in prossimit? della superficie, evitando il surriscaldamento del dispositivo di irraggiamento e del sensore ottico. In this way, ? Is it possible to place the irradiation device and the optical sensor in the vicinity? of the surface, avoiding overheating of the irradiation device and of the optical sensor.
In particolare, il modulo di rilevamento automatico comprende un algoritmo di intelligenza artificiale configurato per essere allenato a rilevare difetti nella superficie ricevendo in ingresso una pluralit? di immagini acquisite. In particular, the automatic detection module comprises an artificial intelligence algorithm configured to be trained to detect defects in the surface by receiving a plurality of of captured images.
In questo modo, ? possibile rilevare difetti nell?oggetto metallico in maniera automatica, rendendo il processo di rilevamento di detti difetti estremamente affidabile. In this way, ? It is possible to detect defects in the metal object automatically, making the detection process of said defects extremely reliable.
In particolare, l?algoritmo di intelligenza artificiale impiega reti neurali convoluzionali per il rilevamento e la classificazione dei difetti nella superficie dell?oggetto metallico; preferibilmente dette reti neurali essendo del tipo alexnet o del tipo resnet. In particular, the artificial intelligence algorithm employs convolutional neural networks for the detection and classification of defects in the surface of the metal object; preferably said neural networks being of the alexnet or resnet type.
In questo modo, ? possibile sfruttare reti neurali preallenate, riducendo la quantit? di tempo necessaria per l?allenamento di tali reti neurali. In this way, ? It is possible to exploit pre-trained neural networks, reducing the amount? of time required for the training of these neural networks.
In particolare, il sistema ottico comprende una pluralit? di gruppi di acquisizione ottica distribuiti attorno all?oggetto metallico in modo da acquisire immagini di ciascuna delle superfici dell?oggetto metallico; preferibilmente il sistema ottico comprendendo tre gruppi di acquisizione ottica uniformemente distribuiti attorno all?oggetto metallico. In particular, the optical system comprises a plurality of optical acquisition groups distributed around the metal object so as to acquire images of each of the surfaces of the metal object; preferably the optical system comprising three optical acquisition groups uniformly distributed around the metal object.
In questo modo, ? possibile determinare la conformazione dell?intero profilo superficiale dell?oggetto metallico. In this way, ? possible to determine the conformation of the entire surface profile of the metal object.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un impianto di produzione di materiali metallici che riduca almeno uno degli inconvenienti dell?arte nota. A further object of the present invention ? that of realizing a plant for the production of metallic materials which reduces at least one of the drawbacks of the prior art.
In accordo con la presente invenzione ? realizzato un impianto di produzione di materiali metallici comprendente una stazione di colata configurata per effettuare una colata di un materiale metallico liquido in uno stampo, ed il sistema ottico come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni; la stazione di colata comprendendo un dispositivo di controllo, il quale ? in comunicazione con l?unit? di controllo del sistema ottico ed ? configurato per definire parametri del processo di colata, i quali controllano la configurazione operativa della stazione di colata, e per controllare detti parametri di processo in funzione dei difetti rilevati dall?unit? di controllo. In accordance with the present invention ? realized a plant for the production of metallic materials comprising a casting station configured to carry out a casting of a liquid metallic material in a mould, and the optical system as claimed in any one of the preceding claims; the casting station comprising a control device, which ? in communication with the unit? control of the optical system and ? configured to define parameters of the casting process, which control the operating configuration of the casting station, and to control said process parameters according to the defects detected by the unit? control.
In questo modo, ? possibile controllare il processo di colata in modo da migliorare la qualit? degli oggetti metallici realizzati. In this way, ? Is it possible to control the casting process in order to improve the quality? of metal objects made.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un metodo per analizzare una superficie che riduca almeno uno degli inconvenienti dell?arte nota. A further object of the present invention ? that of realizing a method for analyzing a surface which reduces at least one of the drawbacks of the prior art.
In accordo con la presente invenzione ? realizzato un metodo per analizzare una superficie preferibilmente avente una temperatura maggiore di 500?C di un oggetto preferibilmente metallico in un processo di colata, il metodo comprendendo le fasi di: In accordance with the present invention ? provided a method for analyzing a surface preferably having a temperature higher than 500°C of a preferably metallic object in a casting process, the method comprising the steps of:
- acquisire almeno una immagine di ciascuna porzione della superficie; - acquire at least one image of each portion of the surface;
- elaborare ciascuna immagine acquisita in modo da determinare almeno un parametro di conformazione indicativo della conformazione della superficie; e - processing each acquired image in order to determine at least one conformation parameter indicative of the surface conformation; And
- rilevare difetti nell?oggetto in base all?elaborazione dell?almeno un parametro di conformazione della superficie. - detect defects in the object based on the elaboration of at least one parameter of surface conformation.
Grazie al presente metodo, ? possibile rilevare in tempo reale, direttamente durante il processo di colata, eventuali difetti nell?oggetto metallico e modificare di conseguenza i parametri del processo di colata allo scopo di evitare la formazione di tali difetti in oggetti metallici prodotti successivamente. Thanks to this method, ? It is possible to detect in real time, directly during the casting process, any defects in the metal object and consequently modify the parameters of the casting process in order to avoid the formation of such defects in metal objects produced subsequently.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following description of a non-limiting embodiment thereof, with reference to the attached figures, in which:
- la figura 1 ? una vista in elevazione laterale, con parti schematizzate e parti asportate per chiarezza, di un impianto di produzione di materiali metallici realizzato in accordo con la presente invenzione; - figure 1 ? a side elevation view, with parts schematized and parts cut away for clarity, of a plant for the production of metallic materials made in accordance with the present invention;
- la figura 2 ? una vista prospettica, con parti schematizzate e parti asportate per chiarezza, di un sistema ottico dell?impianto di produzione di materiali metallici della figura 1; - figure 2 ? a perspective view, with parts schematized and parts removed for clarity, of an optical system of the plant for the production of metallic materials of figure 1;
- la figura 3 ? una vista frontale, con parti schematizzate e parti asportate per chiarezza, del sistema ottico della figura 2 in una ulteriore forma di attuazione; - figure 3 ? a front view, with parts schematized and parts removed for clarity, of the optical system of figure 2 in a further embodiment;
- la figura 4 ? uno schema a blocchi di una modalit? di conversione delle immagini acquisite dal sistema ottico della figura 2; - figure 4 ? a block diagram of a mode? for converting the images acquired by the optical system of figure 2;
- la figura 5 ? un diagramma di flusso di una modalit? operativa del sistema ottico della figura 2; - figure 5 ? a flowchart of a modality? operation of the optical system of figure 2;
- la figura 6 ? un esempio di un?immagine digitale di una superficie analizzata dal sistema ottico della figura 2. - figure 6 ? an example of a digital image of a surface analyzed by the optical system of figure 2.
Con riferimento alla figura 1, con il numero di riferimento 1 ? indicato nel suo complesso un impianto di produzione di materiali metallici comprendente una stazione di colata 2 configurata per effettuare una colata di un materiale metallico liquido in uno stampo 3. With reference to figure 1, with the reference number 1 ? indicated as a whole a plant for the production of metallic materials comprising a casting station 2 configured to perform a casting of a liquid metallic material in a mold 3.
In accordo con una forma di attuazione alternativa, non mostrata nelle figure allegate, lo stampo 3 ? sostituito da una guida a rulli configurata per consentire lo scorrimento di un oggetto metallico nella fase di colata. In accordance with an alternative embodiment, not shown in the attached figures, the mold 3 is replaced by a roller guide configured to allow the sliding of a metal object during the casting phase.
In particolare, la stazione di colata 2 comprende una siviera 4, la quale ? configurata per contenere il materiale metallico liquido; ed un apparato di alimentazione 5, il quale ? configurato per alimentare per gravit? il materiale metallico liquido all?interno dello stampo 3. In particular, the casting station 2 comprises a ladle 4, which is configured to contain the liquid metallic material; and a feeding apparatus 5, which ? configured to feed by gravity? the liquid metallic material inside the mold 3.
Inoltre, la stazione di colata 2 comprende un dispositivo di controllo 6 configurato per definire parametri del processo di colata, i quali controllano la configurazione operativa della stazione di colata 2. In particolare, il dispositivo di controllo 6 ? configurato per fornire in ingresso detti parametri di controllo all?apparato di alimentazione 5, in modo da controllare le caratteristiche fisiche del flusso di materiale metallico liquido alimentato nello stampo 3. Furthermore, the casting station 2 comprises a control device 6 configured to define parameters of the casting process, which control the operating configuration of the casting station 2. In particular, the control device 6? configured to supply said control parameters at the input to the feed apparatus 5, so as to control the physical characteristics of the flow of liquid metallic material fed into the mold 3.
In particolare, detti parametri del processo di colata comprendono la temperatura del materiale metallico liquido all?ingresso dello stampo 3, la temperatura ambiente, la portata di materiale metallico liquido erogato nello stampo 3, la velocit? di colata del materiale metallico liquido, e il posizionamento e le modalit? operative di dispositivi di miscelazione del materiale metallico liquido nella fase di colata. In particular, said parameters of the casting process include the temperature of the liquid metallic material at the inlet of the mold 3, the ambient temperature, the flow rate of liquid metallic material dispensed into the mold 3, the speed of the casting process. of casting of the liquid metallic material, and the positioning and the modalities? operation of devices for mixing the liquid metallic material in the casting phase.
Sebbene nella fattispecie qui descritta ed illustrata il sistema ottico 7 ? impiegato nella stazione di colata 2 dell?impianto di produzione 1, il sistema ottico 7 realizzato in accordo con la presente invenzione trova applicazione in ulteriori ambiti, come ad esempio in impianti di produzione di materiali polimerici. Although in the case described and illustrated here the optical system 7 ? used in the casting station 2 of the production plant 1, the optical system 7 made in accordance with the present invention finds application in further fields, such as for example in plants for the production of polymeric materials.
Con riferimento alle figure 1 e 2, l?impianto di produzione 1 comprende un sistema ottico 7 per analizzare una superficie 8 di un oggetto metallico 9 in un processo di colata. With reference to figures 1 and 2, the production plant 1 comprises an optical system 7 for analyzing a surface 8 of a metal object 9 in a casting process.
In accordo con una forma di attuazione, il sistema ottico 7 pu? essere impiegato per analizzare una superficie 8 incandescente di un oggetto metallico 9 almeno parzialmente solidificato durante la fase di colata. In accordance with one embodiment, the optical system 7 can? be used to analyze an incandescent surface 8 of a metal object 9 at least partially solidified during the casting step.
In accordo con una ulteriore forma di attuazione, il sistema ottico 7 pu? essere impiegato per analizzare una superficie 8 avente una temperatura maggiore di 500?C. Preferibilmente, la temperatura della superficie 8 ? maggiore di 800?C. In accordance with a further embodiment, the optical system 7 can be used to analyze a surface 8 having a temperature higher than 500°C. Preferably, the temperature of the surface 8 ? greater than 800?C.
In accordo con una ulteriore forma di attuazione, il sistema ottico 7 pu? essere impiegato per analizzare una superficie 8 metallica liquida o semi-solida. In accordance with a further embodiment, the optical system 7 can be used to analyze a liquid or semi-solid metallic 8 surface.
L?oggetto metallico 9 ? di forma allungata, si estende lungo un asse principale A1 ed ? configurato per avanzare in uno stampo 3 di forma allungata in una direzione di avanzamento D sostanzialmente parallela all?asse principale A1 ad una velocit? di avanzamento, la quale ? determinata dalla portata di materiale metallico liquido colato nello stampo 3. The metallic object 9 ? elongated in shape, it extends along a main axis A1 and ? configured to advance in an elongated mold 3 in an advance direction D substantially parallel to the main axis A1 at a speed? of progress, which ? determined by the flow rate of liquid metallic material poured into the mold 3.
In maggior dettaglio, l?oggetto metallico 9 si estende lungo l?asse principale A1 per una prima dimensione d1 di lunghezza indefinita e presenta una dimensione d2 trasversale rispetto all?asse principale A1 ed una dimensione d3 trasversale rispetto all?asse principale A1 e alla dimensione d2. In greater detail, the metal object 9 extends along the main axis A1 for a first dimension d1 of indefinite length and has a transverse dimension d2 with respect to the main axis A1 and a transversal dimension d3 with respect to the main axis A1 and the dimension d2.
In particolare, l?oggetto metallico 9 comprende una superficie di base, la quale non ? visibile nelle figure allegate ed ? disposta a contatto con una base dello stampo 3, e due superfici laterali, ciascuna delle quali ? adiacente alla superficie di base. La superficie 8 ? opposta alla superficie di base e corrisponde alla superficie superiore dell?oggetto metallico 9. In particular, the metallic object 9 comprises a base surface, which is not visible in the attached figures and ? arranged in contact with a base of the mold 3, and two lateral surfaces, each of which ? adjacent to the base surface. Surface 8? opposite to the base surface and corresponds to the upper surface of the metal object 9.
In accordo con una forma di attuazione qui descritta ed illustrata, non limitativa della presente invenzione, l?oggetto metallico 9 ? una billetta. In accordance with a non-limiting embodiment described and illustrated herein of the present invention, the metallic object 9? a billet.
In accordo con ulteriori forme di attuazione, non mostrate nelle figure allegate, l?oggetto metallico 9 pu? essere un bramma o un lingotto o un blumo. In accordance with further embodiments, not shown in the attached figures, the metallic object 9 can be a slab or an ingot or a bloom.
Inoltre, l?oggetto metallico 9 pu? essere realizzato in acciaio, alluminio o qualsiasi altra lega metallica. Furthermore, the metallic object 9 can? be made of steel, aluminum or any other metal alloy.
Il sistema ottico 7 comprende un gruppo di acquisizione ottica 10, il quale comprende un dispositivo di irraggiamento 11 configurato per irradiare con un fascio luminoso 12 almeno una porzione della superficie 8, ed un sensore ottico 13, il quale ? configurato per acquisire almeno una immagine di ciascuna porzione della superficie 8; e un?unit? di controllo 14, la quale ? accoppiata al gruppo di acquisizione ottica 10 ed ? configurata per ricevere ciascuna immagine acquisita dal sensore ottico 13 e per elaborare ciascuna immagine ricevuta in modo da determinare almeno un parametro di conformazione indicativo della conformazione della superficie 8. The optical system 7 comprises an optical acquisition unit 10, which comprises an irradiation device 11 configured to irradiate at least a portion of the surface 8 with a light beam 12, and an optical sensor 13, which? configured to acquire at least one image of each portion of surface 8; and a?unit? control 14, which ? coupled to the optical acquisition group 10 and ? configured to receive each image acquired by the optical sensor 13 and to process each image received so as to determine at least one conformation parameter indicative of the conformation of the surface 8.
Il gruppo di acquisizione ottica 10 ed il dispositivo di irraggiamento 11 sono configurati per essere disposti affacciati alla superficie 8, in particolare sopra la superficie 8. The optical acquisition group 10 and the irradiation device 11 are configured to be arranged facing the surface 8, in particular above the surface 8.
Il dispositivo di irraggiamento 11 ? configurato per emettere il fascio luminoso 12 lungo un asse di irraggiamento A2 sostanzialmente perpendicolare all?asse principale A1 e preferibilmente perpendicolare alla superficie 8. The irradiation device 11 ? configured to emit the light beam 12 along a radiation axis A2 substantially perpendicular to the main axis A1 and preferably perpendicular to the surface 8.
In maggior dettaglio, il dispositivo di irraggiamento 11 ? configurato per emettere il fascio luminoso 12 sulla superficie 8 in modo che la porzione di superficie 8 irradiata si estenda per l?intera lunghezza della dimensione d2 dell?oggetto metallico 9. In greater detail, the irradiation device 11 ? configured to emit the light beam 12 onto the surface 8 so that the irradiated portion of the surface 8 extends along the entire length of the dimension d2 of the metal object 9.
Il sensore ottico 13 ? orientato lungo un asse di acquisizione A3, il quale individua con l?asse di irraggiamento A2 un angolo di acquisizione ? compreso tra 15? e 45?, preferibilmente l?angolo di acquisizione ? ? di 30? /- 5?, preferibilmente l?angolo di acquisizione ? ? di 30?. The optical sensor 13 ? oriented along an acquisition axis A3, which identifies with the radiation axis A2 an acquisition angle ? between 15? and 45?, preferably the angle of acquisition? ? than 30? /- 5?, preferably the angle of acquisition ? ? of 30?.
Inoltre, il sistema ottico 7 comprende un telaio 15, il quale ? configurato per supportare il dispositivo di irraggiamento 11 ed il sensore ottico 13 in modo che l?asse di irraggiamento A2 sia sostanzialmente perpendicolare all?asse principale A1 e che l?asse di acquisizione A3 individui con l?asse di irraggiamento A2 un angolo di acquisizione ? compreso tra 15? e 45?. Furthermore, the optical system 7 comprises a frame 15, which ? configured to support the radiation device 11 and the optical sensor 13 so that the radiation axis A2 is substantially perpendicular to the main axis A1 and that the acquisition axis A3 identifies an acquisition angle with the radiation axis A2 ? between 15? and 45?.
In particolare, il dispositivo di irraggiamento 11 comprende un dispositivo di emissione laser 11 configurato per emettere un fascio luminoso 12 di tipo laser avente una lunghezza d?onda compresa tra 420 nm e 480 nm, preferibilmente la lunghezza d?onda del fascio luminoso 12 di tipo laser ? di 450 nm /- 10 nm, preferibilmente la lunghezza d?onda del fascio luminoso 12 di tipo laser ? di 450 nm. In altre parole, il dispositivo di emissione laser 16 ? configurato per emettere un fascio luminoso 12 di tipo laser nella banda dello spettro luminoso corrispondente al blu. In particular, the irradiation device 11 comprises a laser emission device 11 configured to emit a laser-type light beam 12 having a wavelength between 420 nm and 480 nm, preferably the wavelength of the light beam 12 of laser type? of 450 nm /- 10 nm, preferably the wavelength of the laser type light beam 12? of 450 nm. In other words, the laser emission device 16 ? configured to emit a laser-type light beam 12 in the band of the light spectrum corresponding to blue.
Il sensore ottico 13 comprende una fotocamera 17, la quale ? provvista di un filtro passa-banda avente una banda passante per onde luminose aventi una lunghezza d?onda compresa tra 420 nm e 480 nm, preferibilmente la banda passante del filtro passa-banda ? di 450 nm /- 10 nm. In altre parole, il filtro passa-banda della fotocamera 17 ? configurato per attenuare l?intensit? delle onde luminose aventi una lunghezza d?onda non compresa nella banda dello spettro luminoso corrispondente al blu. The optical sensor 13 comprises a camera 17, which ? provided with a bandpass filter having a passband for light waves having a wavelength between 420 nm and 480 nm, preferably the passband of the bandpass filter ? of 450 nm /- 10 nm. In other words, the camera's bandpass filter 17 ? configured to attenuate the? intensity? of light waves having a wavelength not included in the band of the light spectrum corresponding to blue.
Il sistema ottico 7 comprende un involucro refrigerato 18, il quale ? provvisto di un primo sistema di raffreddamento ad acqua, non mostrato nelle figure allegate, ed ? configurato per contenere il dispositivo di irraggiamento 11; ed involucro refrigerato 19, il quale ? provvisto di un secondo sistema di raffreddamento ad acqua, non mostrato nelle figure allegate, ed ? configurato per contenere il sensore ottico 13. The optical system 7 comprises a refrigerated casing 18, which ? provided with a first water cooling system, not shown in the attached figures, and ? configured to contain the irradiation device 11; and refrigerated casing 19, which ? equipped with a second water cooling system, not shown in the attached figures, and ? configured to contain the optical sensor 13.
Con riferimento alla figura 3, ? mostrata una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, in cui il sistema ottico 7 comprende tre gruppi di acquisizione ottica 10, ciascuno dei quali comprende un rispettivo dispositivo di irraggiamento 11 ed un rispettivo sensore ottico 13. Referring to figure 3, ? shown a further embodiment of the present invention, in which the optical system 7 comprises three optical acquisition units 10, each of which comprises a respective irradiation device 11 and a respective optical sensor 13.
In particolare, i tre gruppi di acquisizione ottica 10 sono distribuiti attorno all?asse principale A1 in modo da acquisire immagini di ciascuna delle superfici dell?oggetto metallico 9. In particular, the three optical acquisition units 10 are distributed around the main axis A1 so as to acquire images of each of the surfaces of the metal object 9.
Nella fattispecie qui descritta ed illustrata, non limitativa della presente invenzione, ciascun asse di irraggiamento A2 ? sostanzialmente perpendicolare all?asse principale A1 ed individua con ciascuno degli ulteriori assi di irraggiamento A2 un rispettivo angolo ? di 120? /- 15?. In the non-limiting case described and illustrated herein of the present invention, each radiation axis A2 ? substantially perpendicular to the main axis A1 and identifies a respective angle ? than 120? /- 15?.
Inoltre, ciascun asse di acquisizione A3 individua con ciascuno degli ulteriori assi di acquisizione A3 un rispettivo angolo ? di 120? /- 15?. Furthermore, each acquisition axis A3 identifies with each of the further acquisition axes A3 a respective angle ? than 120? /- 15?.
Resta inteso che il numero e la disposizione dei gruppi di acquisizione ottica 10 possono variare a seconda delle specifiche applicazioni e non sono limitativi della presente invenzione. It is understood that the number and arrangement of the optical acquisition groups 10 can vary according to the specific applications and are not restrictive of the present invention.
Con riferimento alla figura 4, il sensore ottico 13 ? configurato per acquisire una pluralit? di immagini 22 ad una frequenza di acquisizione in funzione della velocit? di avanzamento dell?oggetto metallico 9 in modo da sincronizzare l?acquisizione della pluralit? di immagini 22 con l?avanzamento dell?oggetto metallico 9. In altre parole, il sensore ottico 13 ? configurato per acquisire almeno una immagine 22 di ciascuna porzione della superficie 8 dell?oggetto metallico 9. With reference to figure 4, the optical sensor 13 is configured to acquire a plurality? of images 22 to a frequency of acquisition in function of the speed? of advancement of the metallic object 9 in order to synchronize the acquisition of the plurality? of images 22 with the advancement of the metallic object 9. In other words, the optical sensor 13 ? configured to acquire at least one image 22 of each portion of the surface 8 of the metal object 9.
L?unit? di controllo 14 ? configurata per combinare la pluralit? di immagini (blocco 23) in modo da determinare una pluralit? di parametri di conformazione della superficie 8, e per convertire i parametri di conformazione determinati in una immagine digitale 24 monocromatica a diversi livelli di tonalit? formata una pluralit? di elementi unitari, ciascuno dei quali presenta un rispettivo livello di tonalit?. The unit control 14 ? configured to combine the plurality? of images (block 23) in order to determine a plurality? of conformation parameters of the surface 8, and to convert the determined conformation parameters into a monochrome digital image 24 at different tonal levels? formed a plurality? of unitary elements, each of which has a respective level of tone.
Nella fattispecie qui descritta ed illustrata, non limitativa della presente invenzione, l?unit? di controllo 14 ? configurata per determinare l?immagine digitale 24 a livelli di grigi, in cui ciascun elemento unitario presenta un rispettivo livello di grigio. In the case described and illustrated here, which does not limit the present invention, the unit? control 14 ? configured to determine the digital image 24 in gray levels, in which each unitary element has a respective gray level.
In particolare, ciascun elemento unitario dell?immagine digitale 24 ? un pixel. In particular, each unitary element of the digital image 24 ? a pixel.
L?unit? di controllo 14 ? inoltre configurata per calcolare la distanza (blocco 25) di un determinato punto della superficie 8 dal sensore ottico 13 in funzione del livello di tonalit? dell?elemento unitario corrispondente a detto punto della superficie 8. The unit control 14 ? furthermore configured to calculate the distance (block 25) of a specific point of the surface 8 from the optical sensor 13 as a function of the tonal level? of the unitary element corresponding to said point of the surface 8.
In pratica, elementi unitari di tonalit? pi? chiare rappresentano distanze maggiori, mentre elementi unitari di tonalit? pi? scure rappresentano distanze minori. In practice, unitary elements of tonality? more clear represent greater distances, while unitary elements of tonality? more dark ones represent smaller distances.
Dato che il sensore ottico 13 ? fisso durante le fasi di acquisizione delle immagini 22, l?unit? di controllo 14 ? configurata per rilevare irregolarit? della superficie 8 per mezzo delle distanze calcolate. Given that the optical sensor 13 ? fixed during the image acquisition phases 22, the unit? control 14 ? configured to detect irregularities? of the surface 8 by means of the calculated distances.
Inoltre, con riferimento alle figure 1 e 2, il sistema ottico 7 comprende una interfaccia utente 20, la quale ? collegata all?unit? di controllo 14, ? provvista di uno schermo 21, ed ? configurata per mostrare sullo schermo 21 l?immagine digitale 24 della superficie 8 convertita dall?unit? di controllo 14. Furthermore, with reference to figures 1 and 2, the optical system 7 comprises a user interface 20, which ? connected to the unit? of control 14, ? equipped with a screen 21, and ? configured to show on the screen 21 the digital image 24 of the surface 8 converted by the unit? control 14.
Con riferimento alla figura 5, l?unit? di controllo 14 comprende un modulo di rilevamento automatico 30 di difetti nell?oggetto metallico 9, il quale ? configurato per rilevare difetti nell?oggetto metallico 9 in maniera automatica. With reference to figure 5, the unit? control 14 comprises an automatic detection module 30 of defects in the metal object 9, which ? configured to detect defects in the metal object 9 automatically.
In accordo con una forma di attuazione della presente invenzione, il modulo di rilevamento automatico 30 ? configurato per assegnare a ciascuna immagine digitale 24 della superficie 8 un parametro di qualit? (blocco 26) indicativo della presenza di difetti nell?oggetto metallico 9, in funzione dell?immagine digitale 24 convertita e in funzione delle distanze calcolate (blocco 25). In accordance with one embodiment of the present invention, the automatic sensing module 30 is configured to assign to each digital image 24 of the surface 8 a quality parameter? (block 26) indicative of the presence of defects in the metallic object 9, as a function of the converted digital image 24 and as a function of the calculated distances (block 25).
In accordo con una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il modulo di rilevamento automatico 30 comprende un algoritmo di intelligenza artificiale configurato per essere allenato a rilevare cricche nella superficie 8 ricevendo in ingresso le distanze calcolate (blocco 25) e l?immagine digitale 24. In accordance with a further embodiment of the present invention, the automatic detection module 30 comprises an artificial intelligence algorithm configured to be trained to detect cracks in the surface 8 by receiving the calculated distances (block 25) and the digital image 24 as input.
Detto algoritmo di intelligenza artificiale impiega reti neurali convoluzionali pre-allenate per il rilevamento e la classificazione dei difetti nell?oggetto metallico 9. Said artificial intelligence algorithm employs pre-trained convolutional neural networks for the detection and classification of defects in the metal object 9.
In particolare, le reti neurali sono del tipo alexnet o resnet. In particular, neural networks are of the alexnet or resnet type.
In maggior dettaglio, l?algoritmo di intelligenza artificiale pu? impiegare la rete neurale ?pretrained_dl_classifier_alexnet.hdl?, la quale ? caratterizzata da kernel di convoluzione nei primi layer di convoluzione, che sono pi? grandi rispetto a layer di reti neurali con performance comparabili e che sono vantaggiosi per l?estrazione di determinate caratteristiche dall?immagine digitale 24; e/o la rete neurale ?pretrained_dl_classifier_compact?, la quale ? progettata per ottimizzare l?utilizzo di memoria dell?unit? di controllo 14 e del tempo di calcolo; e/o la rete neurale ?pretrained_dl_classifier_enhanced?, la quale presenta un numero maggiore di layer nascosti rispetto alla rete neurale ?pretrained_dl_classifier_compact? e, di conseguenza, ? maggiormente indicata per compiti complessi; e/o la rete neurale ?Pretrained_dl_classifier_resnet?, la quale ? predisposta per implementazioni complesse, ed ? internamente pi? robusta. In more detail, the artificial intelligence algorithm can to employ the neural network ?pretrained_dl_classifier_alexnet.hdl?, which ? characterized by convolution kernels in the first convolution layers, which are more? large compared to neural network layers with comparable performance and which are advantageous for the extraction of certain characteristics from the digital image 24; and/or the neural network ?pretrained_dl_classifier_compact?, which ? designed to optimize the memory usage of the unit? of control 14 and of the calculation time; and/or the neural network ?pretrained_dl_classifier_enhanced?, which has a greater number of hidden layers than the neural network ?pretrained_dl_classifier_compact? and, consequently, ? more suitable for complex tasks; and/or the neural network ?Pretrained_dl_classifier_resnet?, which ? prepared for complex implementations, and ? internally more robust.
In particolare, dette reti neurali sono pre-allenate per riconoscere una pluralit? di caratteristiche di un?immagine digitale e sono configurate per essere allenate a rilevare difetti della superficie 8 dell?oggetto metallico 9. In particular, these neural networks are pre-trained to recognize a plurality of of characteristics of a digital image and are configured to be trained to detect defects on the surface 8 of the metal object 9.
In maggior dettaglio, l?allenamento dell?algoritmo di intelligenza artificiale prevede di fornire in ingresso al modulo di rilevamento automatico 30 una pluralit? di immagini digitali 24 della superficie 8 e di assegnare manualmente un parametro di qualit? a ciascuna immagine digitale 24 in funzione dei difetti della superficie 8. In greater detail, the training of the artificial intelligence algorithm envisages supplying the automatic detection module 30 with a plurality of of digital images 24 of the surface 8 and to manually assign a quality parameter? to each digital image 24 according to the defects of the surface 8.
Il modulo di rilevamento automatico 30 ? configurato per acquisire la capacit? di riconoscere la conformazione di detti difetti ed assegnare un parametro di qualit? a ciascuna superficie 8 tramite detto allenamento. The Autodetect Module 30 ? configured to acquire the ability? to recognize the conformation of said defects and assign a quality parameter? to each surface 8 through said training.
Inoltre, il modulo di rilevamento automatico 30 ? configurato per confrontare il parametro di qualit? assegnato con un parametro di riferimento (blocco 27). In addition, the automatic detection module 30 ? configured to compare the quality parameter? assigned with a reference parameter (block 27).
Nel caso in cui il parametro di qualit? assegnato risulti inferiore al parametro di riferimento, l?unit? di controllo 14 ? configurata per fornire un segnale di avviso (blocco 28) indicativo della qualit? insufficiente dell?oggetto metallico 9 e per fornire un segnale di modifica (blocco 29) indicativo delle proposte di modifica dei parametri del processo di colata. In the event that the quality parameter? assigned is lower than the reference parameter, the? unit? control 14 ? configured to provide a warning signal (block 28) indicative of the quality? of the metallic object 9 and to supply a modification signal (block 29) indicative of the modification proposals of the parameters of the casting process.
In accordo ad una forma di attuazione, detto segnale di modifica ? impiegato per modificare in retrazione i parametri del processo di colata in modo da incrementare la qualit? degli oggetti metallici 9 realizzati in processi di colata successivi. According to one embodiment, said modification signal ? employed to modify the parameters of the casting process in retraction in order to increase the quality? of the metal objects 9 made in successive casting processes.
Nel caso in cui il parametro di qualit? assegnato risulti superiore al parametro di riferimento, l?unit? di controllo 14 ? configurata per procedere con l?analisi di una immagine digitale 24 successiva. In the event that the quality parameter? assigned is higher than the reference parameter, the? unit? check 14 ? configured to proceed with the analysis of a subsequent digital image 24.
In particolare, il dispositivo di controllo 6 della stazione di colata 2 (figura 1) ? in comunicazione con l?unit? di controllo 14 ed ? configurato per controllare i parametri del processo di colata in funzione dei difetti rilevati dall?unit? di controllo 14. In particular, the control device 6 of the casting station 2 (figure 1) is in communication with the unit? of control 14 and ? configured to control the parameters of the casting process according to the defects detected by the unit? control 14.
In maggior dettaglio, l?unit? di controllo 14 ? configurata per trasmettere al dispositivo di controllo 6 il segnale di avviso (blocco 28) indicativo della qualit? insufficiente dell?oggetto metallico 9 ed il segnale di modifica (blocco 29) indicativo delle proposte di modifica dei parametri del processo di colata. In greater detail, the unit? control 14 ? configured to transmit to the control device 6 the warning signal (block 28) indicative of the quality? insufficient of the metallic object 9 and the modification signal (block 29) indicative of the modification proposals of the casting process parameters.
Il dispositivo di controllo 6 ? configurato per modificare in retroazione i parametri del processo di colata in funzione del segnale di avviso (blocco 28) ricevuto e del segnale di modifica (blocco 29) ricevuto. The control device 6 ? configured to modify the parameters of the casting process in feedback according to the warning signal (block 28) received and the modification signal (block 29) received.
In accordo con una forma di attuazione, l?unit? di controllo 14 comprende un blocco filtro che ha la funzione di filtro di smorzamento, il quale ? configurato per essere applicato alle immagini digitali 24 in modo da smorzare le vibrazioni determinate dall?avanzamento dell?oggetto metallico 9 lungo l?asse principale A1 nella fase di colata. According to one embodiment, the unit? control 14 comprises a filter block which has the function of a damping filter, which ? configured to be applied to the digital images 24 so as to dampen the vibrations caused by the advancement of the metal object 9 along the main axis A1 in the casting phase.
In particolare, il blocco filtro ? configurato per ricevere in ingresso l?immagine digitale 24, elaborare l?immagine digitale 24 e fornire in uscita un?immagine digitale 24 nitida, ovvero senza vibrazioni. In tale forma di attuazione, detta immagine digitale 24 nitida ? fornita in ingresso al modulo di rilevamento automatico 30 di difetti. In particular, the filter block ? configured to receive the 24 digital image as input, process the 24 digital image and output a sharp 24 digital image, i.e. without vibrations. In this embodiment, said 24 sharp digital image is? supplied as input to the automatic defect detection module 30.
In una forma preferita di attuazione, la direzione di propagazione delle vibrazioni ? perpendicolare alla direzione di avanzamento D ed ? impostata nel blocco filtro. In a preferred embodiment, the direction of propagation of the vibrations is perpendicular to the feed direction D and ? set in the filter block.
In un?altra forma preferita di attuazione, la direzione di propagazione delle vibrazioni ? parallela alla direzione di avanzamento D ed ? impostata nel blocco filtro. In another preferred embodiment, the direction of propagation of the vibrations is parallel to the feed direction D and ? set in the filter block.
In una forma preferita di attuazione, l?unit? di controllo 14 ? configurata per analizzare le immagini digitali 24 e rilevare una direzione di propagazione delle vibrazioni. In a preferred embodiment, the unit? control 14 ? configured to analyze the digital images 24 and detect a direction of propagation of the vibrations.
Inoltre, il blocco filtro ? configurato per calcolare una prima funzione data dalla derivata prima di una funzione Gaussiana lungo la direzione trasversale, preferibilmente perpendicolare, alla direzione di propagazione delle vibrazioni. Also, the filter block ? configured to calculate a first function given by the first derivative of a Gaussian function along the transversal direction, preferably perpendicular, to the direction of propagation of the vibrations.
Inoltre, il blocco filtro ? configurato per ricevere in ingresso un?immagine digitale 24 della superficie 8, ed effettuare una convoluzione tra la detta prima funzione e l?immagine digitale 24 ricevuta in ingresso, in modo da evidenziare una pluralit? di caratteristiche dell?immagine digitale 24. Also, the filter block ? configured to receive a digital image 24 of the surface 8 as input, and carry out a convolution between said first function and the digital image 24 received as input, so as to highlight a plurality? of characteristics of the digital image 24.
In altre parole, il blocco filtro riceve in ingresso l?immagine digitale 24 ed effettua una convoluzione tra detta immagine digitale 24 e la derivata prima della funziona gaussiana lungo la direzione trasversale, preferibilmente perpendicolare, alla direzione di propagazione delle vibrazioni. Attraverso detta convoluzione il blocco filtro evidenzia una pluralit? di caratteristiche dell?immagine digitale 24. In other words, the filter block receives the digital image 24 as input and performs a convolution between said digital image 24 and the first derivative of the Gaussian function along the transversal direction, preferably perpendicular, to the direction of propagation of the vibrations. Through this convolution the filter block shows a plurality? of characteristics of the digital image 24.
Inoltre, il blocco filtro ? configurato per regolare il livello di smorzamento delle vibrazioni. In particolare, ? possibile variare il valore di ? della funzione Gaussiana, il quale definisce il livello di smorzamento delle vibrazioni applicato all?immagine digitale 24 in ingresso. Also, the filter block ? configured to adjust the level of vibration damping. In particular, ? possible to change the value of ? of the Gaussian function, which defines the level of vibration damping applied to the input digital image 24.
In particolare, il valore di ? ? compreso tra 1 e 10 e preferibilmente il valore di ? ? pari a 5. In particular, the value of ? ? between 1 and 10 and preferably the value of ? ? equal to 5.
In accordo con una forma di attuazione, l?unit? di controllo 14 ? configurata per pre-processare l?immagine digitale 24 fornita in ingresso al blocco filtro. According to one embodiment, the unit? check 14 ? configured to pre-process the digital image 24 supplied as input to the filter block.
Per fare in modo che il blocco filtro elabori solo la superficie 8 dell?oggetto metallico 9, l?unit? di controllo 14 ? configurata per eliminare automaticamente i margini laterali dell?immagine digitale 24 acquisita, riducendola alla sola porzione corrispondente alla superficie 8 dell?oggetto metallico 9. To make the filter block process only the surface 8 of the metal object 9, the unit? check 14 ? configured to automatically eliminate the lateral margins of the acquired digital image 24, reducing it only to the portion corresponding to the surface 8 of the metal object 9.
In particolare, l?unit? di controllo 14 associa ad ogni particolare distanza uno specifico valore di grigio, e seleziona gli elementi unitari (pixel) dell?immagine digitale 24 in ingresso compresi in uno specifico intervallo di valori di grigio. In particular, the unit? control 14 associates a specific gray value to each particular distance, and selects the unitary elements (pixels) of the input digital image 24 included in a specific range of gray values.
In maggior dettaglio, l?unit? di controllo 14 ? configurata per selezionare unicamente gli elementi unitari che presentano un rispettivo valore di grigio compreso all?interno di un intervallo di valori di grigio corrispondenti alla distanza della superficie 8 dal sensore ottico 13. In greater detail, the unit? control 14 ? configured to select only the unitary elements which have a respective gray value included within a range of gray values corresponding to the distance of the surface 8 from the optical sensor 13.
In questo modo, ? possibile eliminare dall?immagine digitale 24 gli elementi unitari che presentano valori di grigio esterni a detto intervallo di valori di grigio e che, di conseguenza, non appartengono alla superficie 8 dell?oggetto metallico 9. In this way, ? It is possible to eliminate from the digital image 24 the unitary elements which have gray values outside said range of gray values and which, consequently, do not belong to the surface 8 of the metal object 9.
Con riferimento alla figura 6, ? mostrato un esempio di un?immagine digitale 24 di una superficie 8 analizzata dal sistema ottico 7. L?immagine digitale 24 ? formata una pluralit? di elementi unitari, ciascuno dei quali presenta una rispettiva intensit? di grigio. Referring to figure 6, ? shown is an example of a digital image 24 of a surface 8 analyzed by the optical system 7. The digital image 24 ? formed a plurality? of unitary elements, each of which has a respective intensity? of grey.
In uso e con riferimento alle figure 1 e 2, durante il processo di colata, l?oggetto metallico 9 avanza all?interno dello stampo 3 nella direzione di avanzamento D ad una velocit? di avanzamento. In use and with reference to figures 1 and 2, during the casting process, the metal object 9 advances inside the mold 3 in the advancement direction D at a speed of 100%. of progress.
Il dispositivo di irraggiamento 11 irradia il fascio luminoso 12 la superficie 8 in modo che la porzione di superficie 8 irradiata si estenda per l?intera lunghezza della dimensione d2 dell?oggetto metallico 9. The irradiation device 11 irradiates the light beam 12 on the surface 8 so that the irradiated surface portion 8 extends along the entire length of the dimension d2 of the metal object 9.
Simultaneamente, il sensore ottico 13 acquisisce almeno una immagine 22 di ciascuna porzione della superficie 8 irradiata ad una frequenza di acquisizione in funzione della velocit? di avanzamento dell?oggetto metallico 9. Simultaneously, the optical sensor 13 acquires at least one image 22 of each portion of the irradiated surface 8 at an acquisition frequency as a function of the speed? metal object advancement 9.
Le immagini 22 acquisite sono trasmesse all?unit? di controllo 14, la quale elabora dette immagini 22 e in modo da determinare una pluralit? di parametri di conformazione della superficie 8. Are the captured images 22 transmitted to the unit? of control 14, which processes said images 22 and so as to determine a plurality? of surface conformation parameters 8.
Detti parametri di conformazione della superficie 8 sono trasmessi all?interfaccia utente 20 e sono visualizzati in tempo reale sullo schermo 21. Said conformation parameters of the surface 8 are transmitted to the user interface 20 and are displayed in real time on the screen 21.
Con riferimento alla figura 4, l?unit? di controllo 14 combina la pluralit? di immagini (blocco 23) in modo da determinare una pluralit? di parametri di conformazione della superficie 8 e converte detti parametri di conformazione della superficie 8 in una immagine digitale 24 monocromatica a diversi livelli di tonalit? formata da una pluralit? di elementi unitari, ciascuno dei quali presenta un rispettivo livello di tonalit? e calcola la profondit? di un determinato punto della superficie 8 in funzione del livello di tonalit? dell?elemento unitario corrispondente a detto punto della superficie 8. With reference to figure 4, the unit? control 14 combines the plurality? of images (block 23) in order to determine a plurality? of conformation parameters of the surface 8 and converts said conformation parameters of the surface 8 into a monochromatic digital image 24 at different tonal levels? formed by a plurality of unitary elements, each of which has a respective level of tonality? and calculate the depth? of a determined point of the surface 8 in function of the level of tonality? of the unitary element corresponding to said point of the surface 8.
Con riferimento alla figura 5, il modulo di rilevamento automatico 30 assegna a ciascuna immagine digitale 24 della superficie 8 un parametro di qualit? (blocco 26) indicativo della presenza di difetti nell?oggetto metallico 9 in funzione dell?immagine digitale 24 convertita e in funzione delle distanze calcolate (blocco 25), e confronta il parametro di qualit? assegnato con un parametro di riferimento (blocco 27). With reference to figure 5, the automatic detection module 30 assigns to each digital image 24 of the surface 8 a quality parameter? (block 26) indicative of the presence of defects in the metallic object 9 as a function of the converted digital image 24 and as a function of the calculated distances (block 25), and compares the quality parameter? assigned with a reference parameter (block 27).
Nel caso in cui il parametro di qualit? assegnato risulti inferiore al parametro di riferimento, il modulo di rilevamento automatico 30 fornisce il segnale di avviso (blocco 28) indicativo della qualit? insufficiente dell?oggetto metallico 9 fornisce il segnale di modifica (blocco 29) indicativo delle proposte di modifica dei parametri del processo di colata. In the event that the quality parameter? assigned is lower than the reference parameter, the automatic detection module 30 supplies the warning signal (block 28) indicative of the quality? of the metallic object 9 supplies the modification signal (block 29) indicative of the modification proposals of the parameters of the casting process.
Nel caso in cui il parametro di qualit? assegnato risulti superiore al parametro di riferimento, il modulo di rilevamento automatico 30 procede con l?analisi di una immagine digitale 24 successiva. In the event that the quality parameter? assigned is higher than the reference parameter, the automatic detection module 30 proceeds with the analysis of a subsequent digital image 24.
? evidente infine che alla presente invenzione possono essere apportate varianti rispetto alle forme di attuazione descritte senza peraltro uscire dall?ambito di protezione delle rivendicazioni allegate. ? finally, it is evident that variations can be made to the present invention with respect to the embodiments described without however departing from the scope of protection of the attached claims.
Claims (20)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT102021000015773A IT202100015773A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING A SURFACE |
Applications Claiming Priority (1)
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| IT102021000015773A IT202100015773A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING A SURFACE |
Publications (1)
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ID=77989866
Family Applications (1)
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| IT102021000015773A IT202100015773A1 (en) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING A SURFACE |
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- 2021-06-16 IT IT102021000015773A patent/IT202100015773A1/en unknown
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