ITUD20100026A1 - Dispositivo per l'analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti, in particolare in una linea di colata, e relativo procedimento - Google Patents

Description

Descrizione

“DISPOSITIVO PER L’ANALISI E LA DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DI MOVIMENTO DI PRODOTTI, IN PARTICOLARE IN UNA LINEA DI COLATA, E RELATIVO PROCEDIMENTOâ€

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo, ed al relativo procedimento, per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche del movimento di prodotti oblunghi, in particolare, anche se non esclusivamente, di prodotti uscenti da una linea di colata, ad esempio bramme o billette. Il presente trovato può essere applicato, in particolare, nella misura della velocità, nella rilevazione del movimento lungo la direzione di avanzamento, nell’analisi di movimenti, spostamenti, vibrazioni od oscillazioni, sia paralleli, sia ortogonali alla direzione di avanzamento, dei prodotti oblunghi in movimento.

STATO DELLA TECNICA

E’ nota la necessità, nell’ambito di un processo di colata dell’ acciaio, ad esempio per produrre billette, di misurare la velocità di uscita del prodotto dalla colata.

A tal fine, sono state proposte varie soluzioni che, però, si sono spesso rivelate, per svariati motivi, inadatte e/o non completamente efficaci.

In particolare, sono noti metodi con contatto, ad esempio basati su rulli di misura, che tuttavia sono sconsigliati date le elevate temperature in gioco dei prodotti in linea di colata, dando luogo a problemi di scivolamento, dilatazione termica ed usura che portano a ridurre l’accuratezza delle misurazioni. In particolare, l’usura dei rulli provoca inesattezze nella misura della velocità, così come la presenza di fogli di scaglia determina alterazioni nella circonferenza percorsa dai rulli e quindi, ancora, inesattezze nella misura.

Sono anche noti misuratori laser ad effetto Doppler, quindi senza contatto, che tuttavia sono costosi e complessi e che, per velocità basse o negative, necessitano di costosi modulatori acusto-ottici. Tali misuratori laser ad effetto Doppler, inoltre, non hanno la possibilità di individuare movimenti orizzontali e verticali, dovuti a vibrazioni della billetta, il che rende le misure di velocità inaffidabili quando si verifichino tali fenomeni vibrazionali.

Inoltre, la presenza di fogli di scaglia, o di altre irregolarità superficiali, sul prodotto colato rende la misura con tali dispositivi inaffidabile, e pertanto ne sconsiglia ulteriormente l’utilizzo.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche del movimento di prodotti oblunghi, in particolare uscenti da una linea di colata, e mettere a punto un relativo procedimento, che permetta, senza contatto, in modo economico, affidabile ed accurato, la misura della velocità, la rilevazione del movimento lungo la direzione di avanzamento, l’analisi dei movimenti, spostamenti, vibrazioni od oscillazioni, sia paralleli, sia ortogonali alla direzione di avanzamento di detti prodotti oblunghi in movimento.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le relative rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell’idea di soluzione principale. In accordo con i suddetti scopi e secondo un primo aspetto del presente trovato, un dispositivo per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche del movimento di prodotti lungo una determinata direzione di avanzamento ed emittenti radiazioni, ad esempio del tipo radiazioni infrarosse, in particolare prodotti uscenti da una linea di colata, comprende una telecamera atta ad acquisire, in continuità, immagini del prodotto in movimento in almeno due istanti temporali successivi.

I due istanti di tempo in cui si acquisiscono dette immagini sono tali per cui le due immagini riprese dalla telecamera risultano essere parzialmente sovrapponibili, cioà ̈ una seconda immagine successiva contiene almeno una parte di quanto inquadrato in una prima immagine antecedente.

Il dispositivo prevede un gruppo di elaborazione elettronico, vantaggiosamente integrato nella telecamera, mediante il quale effettuare il confronto tra almeno due immagini consecutive acquisite, tramite l’utilizzo di algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, per determinare lo spostamento, o “shift†, spaziale tra le immagini e, quindi, ottenere informazioni sulle caratteristiche di movimento del prodotto in movimento.

Con il presente trovato, in particolare, à ̈ possibile misurare la velocità del prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento.

Inoltre, il dispositivo del presente trovato può essere impiegato, in modo affidabile ed accurato, anche per la rilevazione del movimento lungo la direzione di avanzamento e l’analisi dei movimenti, spostamenti, vibrazioni od oscillazioni, sia paralleli e sia trasversali, od ortogonali, alla direzione di avanzamento dei prodotti oblunghi in movimento di cui si discute.

Il presente trovato ha il vantaggio di consentire l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento evitando il contatto con il prodotto, come avviene invece con i rulli di misura noti, svincolandosi, quindi dalle problematiche che ne derivano nella tecnica nota.

Altro vantaggio à ̈ l’elevata precisione e rapidità, nonché la semplicità d’uso del presente trovato.

Inoltre, al contrario della tecnica nota, il presente trovato sfrutta, come punto di forza innovativo, la naturale presenza di irregolarità o disuniformità superficiali (scaglia, macchie di ossido, etc...) per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento. Infatti, tra queste irregolarità o disuniformità, viene vantaggiosamente individuato un particolare di riferimento nelle immagini acquisite e di esso viene valutato lo spostamento spaziale, confrontando le due immagini successive con il principio della correlazione e, quindi, vengono ricavate le caratteristiche di movimento del prodotto.

Di conseguenza, maggiore à ̈ la presenza di irregolarità, maggiore à ̈ l’affidabilità della misura secondo il trovato, pur essendo sufficiente, per il corretto funzionamento dello stesso, l’irregolarità di emissione superficiale tipica di un prodotto colato, all’uscita della camera di raffreddamento secondario della macchina di colata continua.

Ulteriore vantaggio à ̈ che, con il presente trovato, à ̈ possibile apprezzare e valutare eventuali spostamenti del prodotto di colata in direzione trasversale, generalmente ortogonale, a quella di avanzamento, utilizzando questo effetto anche in ambito di diagnostica di corretto andamento del processo di colata. Vantaggiosamente, con il presente trovato à ̈ possibile discernere, in ambito diagnostico, eventuali problemi di funzionamento della linea di colata. Vantaggiosamente, ciò viene fatto analizzando il contenuto armonico del segnale ottenuto dal dispositivo del presente trovato.

In particolare, analizzando nel dominio delle frequenze il segnale di velocità ottenuto dal dispositivo del presente trovato, à ̈ possibile individuare la presenza di una componente in frequenza corrispondente alla frequenza di oscillazione della lingottiera dell’ associata macchina di colata e, valutandone l’ampiezza, identificare, così, la presenza di eventuali anomalie dovute ad errata impostazione della velocità di colaggio, errata conicità del cristallizzatore e/o scarsa efficacia della lubrificazione.

Inoltre, la rilevazione ottenibile con il presente trovato à ̈ molto rapida e ciò rende possibile valutare eventuali problemi dovuti ad anomale situazioni di ritiro del materiale colato, ad eventuali fenomeni di “sticking†dell’acciaio in lingottiera, ed in genere ad anomalie nel raffreddamento primario.

In forme realizzative del trovato, la telecamera comprende, in particolare, un sensore, ad esempio di tipo CCD oppure CMOS, ed un sistema ottico provvisto di un obiettivo di tipo telecentrico che garantisce l’indipendenza dell’ingrandimento dell’immagine focalizzata sul sensore della telecamera dalla distanza dall’oggetto, purché l’oggetto, ovvero il prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento, rimanga nell’intervallo di distanza ottimale per il funzionamento di detto obiettivo.

Il vantaggio nell’ utilizzo di un obiettivo telecentrico à ̈ che rende l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento indipendente da spostamenti trasversali alla direzione di avanzamento da parte del prodotto di colata in movimento, tipo billetta. Infatti, che esso si sposti sia lungo l’altezza, sia lungo la profondità, il fattore di ingrandimento dell’ immagine raccolta dalla telecamera rispetto all’ oggetto osservato à ̈ sempre costante, rimanendo il prodotto in movimento sempre parallelo a sé stesso.

In forme di realizzazione preferenziale, la telecamera à ̈ conformata per determinare un voluto campo visivo attraverso il quale osservare una voluta porzione del prodotto in movimento.

In forme di realizzazione, la porzione del prodotto osservata dalla telecamera, ovvero l’area del prodotto in movimento, vista dal dispositivo di misura attraverso il suo campo visivo, à ̈ di dimensioni inferiori, come altezza e larghezza, rispetto alle dimensioni locali del prodotto in transito. Ciò ha il vantaggio di ridurre i tempi di calcolo, in quanto i punti da considerare nelle immagini acquisite sono in numero inferiore rispetto a tutti i punti possibili presenti nell’area locale del prodotto in movimento, ma, comunque, in numero sufficiente ad effettuare la correlazione e quindi l’analisi in modo affidabile. In forme di realizzazione, l’area osservata dalla telecamera attraverso il campo visivo à ̈ di forma rettangolare, ad esempio avente dimensioni di 48x36mm. In altre forme di realizzazione, la forma dell’area osservata può essere circolare, od altro.

Nell’ambito del presente trovato, à ̈ importante che il prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento abbia una temperatura sufficientemente alta da risultare luminosa e quindi visibile alla telecamera.

In alcune soluzioni del trovato, à ̈ possibile prevedere mezzi di illuminazione ausiliaria, ad esempio tipo mezzi di illuminazione a led, associati alla telecamera, nel caso in cui la temperatura del prodotto in movimento non sia tale da produrre l'emissione di radiazioni, tipo infrarosse, sufficienti da essere rilevate dalla telecamera, per sopperire così all’eventuale bassa temperatura del prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento. In questo modo, à ̈ possibile effettuare l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento anche di prodotti non emittenti, od emittenti debolmente, ad esempio prodotti freddi.

In particolare, in forme di realizzazione, il dispositivo del presente trovato rende disponibile all’ esterno il risultato della misura della velocità del prodotto in movimento, ad esempio billetta, od altro materiale colato, tramite un treno di impulsi, in modo analogo e confrontabile con quanto reso possibile tradizionalmente da un encoder incrementale.

Vantaggiosamente, il conteggio degli impulsi permette, inoltre, di conoscere la quantità di materiale transitato di fronte al dispositivo di misura.

Di conseguenza, in forme realizzative, il dispositivo del presente trovato può divenire anche un misuratore di lunghezza e può sostituire, con prestazioni migliorate, ad esempio gli encoder normalmente montati sulle vie a rulli che trascinano la billetta.

In forme di realizzazione, la misura della velocità à ̈ resa disponibile verso l’estemo, in particolare, grazie alla misura della frequenza di impulsi generati con frequenza correlata al valore di velocità misurato.

In alternativa, l’informazione di velocità e lunghezza à ̈ leggibile direttamente mediante mezzi di interfaccia dati, ad esempio una porta Profibus, od equivalente porta.

In alcune forme di realizzazione, il dispositivo di misura comprende una struttura che alloggia la telecamera, la quale garantisce robustezza e protezione, adatta quindi all’installazione in ambienti industriali gravosi.

In alcune forme di realizzazione, oltre che l’interfaccia di comunicazione opzionale Profibus, può essere prevista, ai fini della diagnostica, una porta Fast Ethernet.

Secondo un altro aspetto del presente trovato, un procedimento per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti in movimento lungo una determinata direzione di avanzamento ed emittenti radiazioni, ad esempio del tipo radiazioni infrarosse, in particolare prodotti uscenti da una linea di colata prevede di acquisire in continuità ed in tempi successivi una pluralità di immagini, in alcune forme di realizzazione di base possono essere sufficienti anche due acquisizioni, del prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento di cui si vuole misurare la velocità.

Dal confronto tra almeno due immagini successive acquisite, mediante l’utilizzo di algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, viene determinato lo spostamento spaziale tra le immagini e, quindi, effettuata l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento del prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento. Il presente trovato à ̈ utilizzabile specificatamente per l’impiego negli impianti di colata per l’acciaio, ma può essere utilizzato anche in applicazioni similari, ogni qual volta si desideri analizzare le caratteristiche di movimento, ad esempio conoscere con precisione la velocità, di un prodotto che emette o diffonde radiazioni, ad esempio infrarosse, non necessariamente in movimento lungo la direzione di avanzamento, purché la sua luminosità e disuniformità superficiale sa tale da poter essere vista dalla telecamera.

Vantaggiosamente, con il presente trovato la velocità à ̈ misurabile in entrambi i versi della direzione di avanzamento del prodotto in movimento. Inoltre, con il presente trovato non vi sono limiti inferiori sul valore assoluto della velocità del prodotto in movimento lungo la direzione di avanzamento, che può, quindi, anche fermarsi davanti alla telecamera per invertire la direzione di movimento.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 à ̈ una rappresentazione schematica di un dispositivo per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti oblunghi secondo il presente trovato;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista laterale del dispositivo di fig. 1 ;

- la fig. 3 Ã ̈ una vista frontale del dispositivo di fig. 1 ;

- la fig. 4 Ã ̈ una vista posteriore del dispositivo di fig. 1 ;

- la fig. 5 Ã ̈ una vista laterale di una variante di dispositivo secondo il presente trovato;

- la fig. 6 à ̈ una vista laterale di un’altra variante di dispositivo secondo il presente trovato;

- la fig. 7 à ̈ una vista laterale di un’ulteriore variante di dispositivo secondo il presente trovato;

- la fig. 8 Ã ̈ una rappresentazione schematica laterale del campo visivo del dispositivo secondo il presente trovato;

- la fig. 9 à ̈ una rappresentazione schematica in pianta dall’alto del campo visivo del dispositivo secondo il presente trovato;

- la fig. 10 rappresenta due immagini acquisite in istanti di tempo successivi mediante il dispositivo secondo il presente trovato;

- le figg. 11 e 12 sono grafici del contenuto armonico del segnale di velocità per la diagnosi di un processo di colata ottenibili mediante il dispositivo per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti oblunghi secondo il presente trovato.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figg. 1, 2, 3 e 4, à ̈ rappresentato un dispositivo 10 per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento, ovvero della cinematica, di prodotti 15 (figg. 8 e 9) uscenti da una linea di colata dell’acciaio, ad esempio una billetta 15. Si tenga presente, tuttavia, che il riferimento numerico 15 non deve essere inteso come limitante per la fattispecie del prodotto oblungo di cui si desidera analizzare le caratteristiche di movimento. Infatti, lo stesso dispositivo 10 può essere impiegato, con le medesime finalità, anche per altri prodotti oblunghi in movimento ed emittenti radiazioni, nel caso di specie di tipo infrarosse, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

Il dispositivo di misura 10 comprende una telecamera 12 posta in cooperazione, vantaggiosamente lungo un comune asse ottico, con un obiettivo 25 od analogo sistema ottico.

In forme di realizzazione, l’obiettivo 25 à ̈ un obiettivo telecentrico, composto da due ottiche 25a, 25b differenti poste in serie, tra le quali à ̈ disposto un diaframma. L’utilizzo di un obiettivo 25 di tipo telecentrico permette di rendere indipendente l’acquisizione delle immagini dalla distanza tra dispositivo 10 e billetta 15.

La telecamera 12 à ̈ atta ad acquisire una pluralità di immagini in almeno due istanti di tempo successivi della billetta 15 in movimento lungo una determinata direzione di avanzamento, indicata con la freccia F in fig. 9.

I due istanti di tempo in cui si rilevano le immagini sono tali per cui le due immagini riprese dalla telecamera 12 risultano essere parzialmente sovrapponibili, cioà ̈ una seconda immagine successiva contiene almeno una parte di quanto inquadrato in una prima immagine antecedente, come si vede chiaramente nella allegata fig. 10.

In alcune forme di realizzazione, la telecamera 12 à ̈ preferibilmente del tipo cosiddetto “smart-camera†ed à ̈ provvista di un sensore, ad esempio di tipo CCD oppure CMOS, nella fattispecie sensibile alle radiazioni infrarosse provenienti dalla billetta 15, o prodotto in genere. I segnali elettrici del sensore sono processati da un elaboratore 11 elettronico integrato nella telecamera 12. Vantaggiosamente, l’elaboratore 11 à ̈ un personal computer PC integrato nella telecamera 12, in cui à ̈ installato un sistema operativo di tipo “embedded†, ad esempio Windows XP Embedded O.S., che permette di disporre di tutti i vantaggi legati all’utilizzo di un sistema standard (gestione files, porte standard, etc...).

La telecamera 12 fotografa in tempi successivi la billetta 15 di cui si vuole misurare analizzare le caratteristiche di movimento.

L’elaboratore 11, dal confronto tra due immagini successive, mediante l’utilizzo di algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, determina lo spostamento spaziale tra due immagini e, quindi, effettua l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento della billetta 15, ad esempio ne misura la velocità e ne valuta movimenti e spostamenti trasversali alla direzione di avanzamento F.

In particolare, in alcune forme di realizzazione, il valore di velocità viene reso disponibile all’esterno come treno d’impulsi prodotti da un generatore di impulsi 13 (fig. 1) nella telecamera 12, i quali impulsi sono generati con frequenza correlata al dato di velocità calcolato dall’elaboratore 11. Il conteggio degli impulsi, mediante un contatore 17 esterno (fig. 2), permette di conoscere la quantità di materiale transitato, e quindi la misura della lunghezza della billetta 15, mentre la frequenza degli impulsi fornisce all’esterno la misura della velocità di avanzamento della billetta 15 stessa.

Nella fattispecie realizzativa illustrata nelle figure allegate, la telecamera 12 Ã ̈ alloggiata in un contenitore 14 in alluminio, od altro materiale, metallico o non metallico, adatto allo scopo.

Poiché l’ambiente in cui il dispositivo 10 à ̈ installato à ̈ aggressivo, in particolare come temperatura, il contenitore 14 à ̈ vantaggiosamente raffreddato ad acqua, utilizzando una camicia di raffreddamento, i cui attacchi (ingresso ed uscita) sono indicati con il riferimento numerico 16 nelle figg. 1, 2 e 4.

Il contenitore 14 presenta frontalmente una finestra 18 in vetro (figg. 1, 2 e 3), di dimensioni leggermente superiori al campo visivo associato alla telecamera 12, la quale rappresenta, in sostanza, l’occhio con cui il dispositivo di misura 10 osserva la billetta 15, od il prodotto in genere. Un pannello 20 (figg. 1 e 2) fissa la finestra 18 ad una flangia anteriore 22 del contenitore 16 ed à ̈ removibile per sostituire facilmente il vetro della finestra 18.

Un cilindro cavo, od assimilabile elemento tubolare, 24, chiamato “tromboncino†in gergo tecnico, à ̈ posto davanti alla finestra 18.

Tale cilindro cavo 24 à ̈ alimentato al suo interno con aria compressa, che entra attraverso un attacco di ingresso indicato con il riferimento 26. Inoltre, il cilindro cavo 24 presenta fori 27 di passaggio per l’aria (figg. 1 e 2).

Il cilindro cavo 24 ha la duplice funzione di evitare che la radiazione infrarossa proveniente da zone della billetta 15 estranee all’area di misura possano raggiungere la telecamera 12 e riscaldarla e di mantenere pulito il percorso ottico tra billetta 15 e finestra 18, grazie all’aria compressa che viene fornita. Per facilitare la pulizia della finestra 18, il cilindro cavo 24 à ̈ agevolmente removibile svitando una vite con pomello 28 che lo fissa alla flangia anteriore 22, ed estraendolo dall’alto.

Nella forma di realizzazione della fig. 1, il cilindro cavo 24 presenta un’estremità 23 sagomata inclinata verso l’alto rispetto al normale posizionamento del dispositivo 10. Ciò ha il vantaggio di limitare l’accumulo di polvere all’interno del cilindro cavo 24. Infatti, in alcune installazioni del trovato, il dispositivo 10 può essere posizionato inclinato e ciò comporterebbe un incremento di accumulo di polvere, detriti od altro nel cilindro cavo 24, nel caso in cui la sua estremità sia conformata retta. L’estremità inclinata 23 ovvia a tale problema, rappresentando, in sostanza, una barriera all’ingresso della polvere.

L’azione di rilevazione della telecamera 12 può essere coadiuvata, ad esempio nel caso di billette, od altri prodotti di colata, “freddi†, da mezzi di di illuminazione specificatamente progettati per illuminare il prodotto in movimento e compensare il fatto che non emette, od emette debolmente, radiazioni infrarosse. In particolare, in forme di realizzazione, il dispositivo 10 comprende mezzi di illuminazione ausiliaria, nella fattispecie led 29 di illuminazione posizionati tra l’obiettivo 25 ed il vetro 18, mediante i quali illuminare in modo supplementare la billetta 15, od altro prodotto in movimento da analizzare, per sopperire all’eventuale ridotta emissione di radiazioni infrarosse.

Inferiormente sul contenitore 14 come nelle figg. 1 e 2, oppure lateralmente, à ̈ previsto un primo connettore 30 che consente l’alimentazione elettrica del dispositivo 10 ed il collegamento dei segnali di I/O, inclusa l’uscita che fornisce il treno di impulsi rappresentante la misura della velocità/lunghezza. In particolare, il primo connettore 30, nel caso di specie a 9 poli maschio, prevede l’alimentazione 24Vdc, l’uscita encoder incrementale in quadratura, standard elettrico RS422 (ENC), ingressi digitali, uscite digitali e Fast Ethernet.

L’uscita ENC rappresenta il risultato della misura effettuata dal dispositivo 10 ed essendo di tipo encoder incrementale in quadratura consente di rilevare anche la direzione del movimento.

E’ sufficiente collegare l’uscita ENC ad una scheda in grado di contare gli impulsi prodotti dal generatore 13 o misurarne la frequenza.

In forme di realizzazione, il conteggio degli impulsi rappresenta la lunghezza del materiale e, quindi, il dispositivo 10 può vantaggiosamente anche sostituire direttamente gli encoder montati sulla via a rulli di trascinamento delle billette.

In forme realizzative, la frequenza degli impulsi prodotti dal generatore 13 rappresenta la modalità con la quale viene resa disponibile all’ esterno del dispositivo 10 la velocità della billetta 15.

Ad esempio, se la billetta 15 si muove ad una velocità di 20 mm/s e la risoluzione dell’uscita ENC à ̈ 0,1 mm/impulso, il valore di 20 mm/s corrisponde a 200 impulsi/s. Il conteggio degli impulsi porterà ad un valore che incrementerà di 200 unità ad ogni secondo. Ad esempio, dopo 2 secondi, il contatore raggiungerà quota 400, indicando che sono transitati 40 mm di materiale davanti al dispositivo 10.

Per la misura della frequenza, si possono utilizzare schede apposite che forniscono direttamente il valore della frequenza, oppure il suddetto contatore 17 che viene letto e riazzerato ciclicamente, ad esempio ogni secondo. Nel citato esempio, risulterà che, al termine di ogni secondo, il risultato del conteggio sarà 200, ad indicare che la velocità à ̈ pari a 20 mm/s.

Inoltre, può essere previsto opzionalmente anche un secondo connettore 32 Profibus (porta Profibus-DP) che permette di leggere direttamente il risultato della misura, senza la misurazione della frequenza degli impulsi. Un blocchetto di conversione 31 provvede alla conversione da linea di segnale seriale standard a Profibus.

II secondo connettore 32 consente di accedere dall’esterno, ad esempio tramite un PLC direttamente ai seguenti dati: velocità, lunghezza della billetta, indice di qualità della misura etc... ed allarmi. Posteriormente, il contenitore 14 può prevedere led di segnalazione di stato 34, ad esempio ad indicare se il dispositivo 10 à ̈ acceso o spento, se funziona normalmente, se à ̈ presente un allarme di temperatura, se à ̈ presente il prodotto da misurare od altro.

Inoltre, il contenitore 14 à ̈ provvisto posteriormente di un pannello 36 di protezione (fig. 4), rimuovendo il quale e svitando viti di fissaggio 38 che fissano detto pannello 36 ad una flangia posteriore 40, à ̈ possibile accedere all’interno del dispositivo 10.

La fig. 5 illustra una variante di realizzazione in cui sono previste staffe ad omega 42 che permettono di fissare il dispositivo 10 in modo semplice su una base di appoggio. Le staffe ad omega 42 sono fissate tramite viti 44 al lato inferiore del contenitore 14.

La fig. 6 illustra una variante di realizzazione in cui sono à ̈ previsto un supporto 46 di fissaggio orientabile, fissato mediante viti 48 alle pareti laterali del contenitore 14. Il supporto 46 à ̈ provvisto di due asole curvilinee 55, di cui solamente una visibile nei disegni, che permettono di regolare ed impostare il puntamento del dispositivo 10 in modo fine, in direzione sia orizzontale, utilizzando dadi di serraggio 50 sulla base 52, sia verticale utilizzando viti di bloccaggio 54.

La fig. 7 illustra una soluzione in cui il contenitore 12 Ã ̈ protetto da un carter 56 contro le radiazioni calde della billetta 15 e lo sporco. Il carter 56 Ã ̈ provvisto di maniglie 58 per una facile asportazione.

Il dispositivo 10 viene normalmente installato a lato della linea di colata, facendo in modo che la sua direzione di puntamento sia il più possibile ortogonale, preferibilmente entro ±3°, alla direzione di movimento del materiale.

Per ottenere la massima affidabilità di misura à ̈ preferibile che il dispositivo 10 sia posto a distanza opportuna dalla billetta 15, e che sia puntato correttamente.

La telecamera 12 presente nel contenitore 14 à ̈ conformata per determinare un unico campo visivo 60, attraverso il quale detta telecamera 12 à ̈ atta ad osservare una porzione di superficie della billetta 15, di forma rettangolare, ad esempio di dimensioni in larghezza e altezza di 48x36 mm, vantaggiosamente di dimensioni ridotte rispetto all’area locale della billetta 15 in transito, e profondità correlata alla distanza tra dispositivo di misura 10 e billetta 15 (figg.

8 e 9).

In forme di realizzazione, Γ immagine à ̈ a fuoco se la distanza fra il lato anteriore del dispositivo 10 e la superficie della billetta 15 à ̈ inclusa in un determinato intervallo correlato con le caratteristiche dell’obiettivo della telecamera 12, ad esempio tra 50 e 200 mm (in fig. 8 viene indicato il valore esemplificativo di 150 mm). Affinché il dispositivo 10 operi correttamente, à ̈ preferibile che la distanza sia mantenuta nell’intervallo di valori voluto e, quindi, la superficie della billetta 15 non si deve allontanare od avvicinare eccessivamente.

L’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento della billetta 15 può essere eseguita con riferimento a qualsiasi superficie della stessa che attraversi il campo visivo 60. Infatti, il campo visivo 60 determinato dalla telecamera 12 à ̈ tale per cui, la misura delle caratteristiche di movimento della billetta 15 con il dispositivo 10 à ̈ fattibile dovunque sia la superfìcie da osservare della billetta 15, compresa nelle dimensioni in altezza e larghezza del campo visivo 60 stesso, ovvero il dispositivo 10 à ̈ atto ad effettuare l’analisi di una qualsiasi voluta superficie della billetta 15 in una qualsiasi posizione inclusa nel campo visivo 60.

II contenitore 14, come detto, à ̈ raffreddabile ad acqua e dispone anche del carter 56 di protezione. Tuttavia, à ̈ vantaggioso prevedere comunque una schermatura 62 aggiuntiva, in prossimità della billetta 15, affinché il forte calore irradiato dalla billetta 15 non raggiunga il dispositivo 10.

Tale schermatura 62, ad esempio costituita dal muro della via a rulli che trasporta la billetta 15, presenta un’apertura 64, ad esempio realizzata mediante cannello, attraverso la quale il dispositivo 10 può vedere la billetta 15. In forme realizzative, le dimensioni minime dell’apertura 64 sono pari alle dimensioni del campo visivo 60 di visione della telecamera (48x36 mm).

E’ tuttavia conveniente che l’apertura 64 sia di dimensioni maggiori, ad esempio 60x50 mm, altrimenti il puntamento diverrebbe troppo difficoltoso (figg- 8 e 9).

Con riferimento alla fig. 10, si riportano due immagini A, B successive rilevate dalla telecamera 12 del dispositivo 10 di una billetta 15 che si muove nel verso indicato dalla freccia F.

Come si vede chiaramente, le immagini A, B sono almeno parzialmente sovrapponibili, in quanto l’immagine B comprende almeno in parte quanto inquadrato nell’immagine A, sì da poter selezionare un particolare P comune e presente in entrambe le immagini A, B. In particolare, si individua il medesimo particolare P, che appare in posizioni SA, SBleggermente differenti in due immagini A, B acquisite in tempi successivi ÃŒA, ΪΒ· Le immagini successive A, B vengono correlate e lo spostamento del prodotto 15 viene calcolato sulla base dello spostamento del particolare P, appositamente scelto, tra le due immagini A, B da P(tA, SA) a Ρ(tB, SB). In forme di realizzazione, il particolare P viene scelto tra i dettagli naturalmente presenti sulla superficie del prodotto, a causa della scaglia o della disuniformità della temperatura superficiale.

Le figg. 11 e 12 illustrano come il presente trovato possa essere utilizzato a fini diagnostici del processo di colata, effettuando l’analisi di Fourier (Fast Fourier Transform, FFT) nel dominio delle frequenze del segnale di velocità (fig. 11 velocità misurata 58,6 mm/s, fig. 12 velocità misurata 63,01 mm/s) ottenuto dal dispositivo 10. Dall’analisi dei grafici, à ̈ possibile individuare la presenza di una componente in frequenza, evidenziata dalle frecce in ciascuna delle due figure, corrispondente alla frequenza di oscillazione della lingottiera e, valutandone l’ampiezza, identificare, così, la presenza di eventuali anomalie.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti in movimento lungo una determinata direzione di avanzamento (F) ed emittenti radiazioni, in particolare di prodotti (15) uscenti da una linea di colata, caratterizzato dal fatto che comprende una telecamera (12) atta ad acquisire in continuità immagini del prodotto (15) in movimento lungo la direzione di avanzamento (F) in almeno due istanti temporali successivi ed un gruppo di elaborazione (11) elettronico, mediante il quale effettuare il confronto tra almeno due immagini consecutive acquisite, tramite l’utilizzo di algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, per determinare lo spostamento spaziale tra le immagini e, quindi, effettuare l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento del prodotto (15) in movimento lungo la direzione di avanzamento (F).
2. 2. Dispositivo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i due istanti di tempo in cui si acquisiscono dette immagini sono tali per cui le due immagini riprese dalla telecamera (12) risultano essere parzialmente sovrapponibili, una seconda immagine successiva contenendo almeno una parte di quanto inquadrato in una prima immagine antecedente.
3. 3. Dispositivo come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il gruppo di elaborazione (11) Ã ̈ integrato nella telecamera (12).
4. 4. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la telecamera (12) comprende un sistema ottico provvisto di un obiettivo (25) di tipo telecentrico atto a garantire l’indipendenza della misura della distanza dal prodotto (15).
5. 5. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la telecamera (12) à ̈ conformata per determinare un unico campo visivo (60) attraverso il quale osservare ed acquisire immagini di un’unica porzione del prodotto (15), corrispondente all’area del prodotto (15) in movimento lungo la direzione di avanzamento (F) vista dalla telecamera (12) e che attraversa detto campo visivo (60).
6. 6. Dispositivo come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il campo visivo (60) Ã ̈ conformato in modo tale che la porzione del prodotto (15) osservata dalla telecamera (12) Ã ̈ di forma rettangolare.
7. 7. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di illuminazione ausiliaria (29) associati alla telecamera (12) per sopperire all’eventuale bassa temperatura del prodotto (15) in movimento lungo la direzione di avanzamento (F).
8. 8. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un generatore (13) di impulsi il quale, per rendere disponibile all’esterno della telecamera (12) un valore di velocità calcolato del prodotto (15), genera, in funzione della velocità calcolata dal gruppo di elaborazione (11), una sequenza di impulsi con frequenza correlata al valore della velocità determinato, mezzi contatori (17) di impulsi essendo previsti per il conteggio di detti impulsi, da cui derivare esternamente il valore di velocità.
9. 9. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende ima porta Profibus, od equivalente porta, mediante la quale accedere direttamente ad un valore di velocità del prodotto (15) calcolato dal gruppo di elaborazione (11).
10. 10. Procedimento per l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento di prodotti (15) in movimento lungo una determinata direzione di avanzamento (F) ed emittenti radiazioni, in particolare prodotti (15) uscenti da una linea di colata, caratterizzato dal fatto che prevede di acquisire in continuità ed in istanti di tempo successivi una pluralità di immagini del prodotto (15) in movimento di cui si vuole analizzare le caratteristiche di movimento e di effettuare un confronto tra almeno due immagini successive acquisite, mediante l’utilizzo di algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, per determinare lo spostamento spaziale tra le immagini e, quindi, effettuare l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento del prodotto (15) in movimento lungo la direzione di avanzamento (F).
11. 11. Procedimento come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la fase di confronto à ̈ effettuata sulla base della naturale presenza di irregolarità o disuniformità superficiali sul prodotto (15), in cui, tra dette irregolarità o disuniformità superficiali, viene individuato un particolare (P) di riferimento nelle immagini acquisite e di esso viene valutato lo spostamento spaziale, confrontando le relative immagini mediante detti algoritmi matematici basati sul principio di correlazione d’immagine, e, quindi, viene eseguita l’analisi e la determinazione delle caratteristiche di movimento del prodotto (15).
12. 12. Procedimento come nella rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detta analisi e determinazione delle caratteristiche di movimento prevede di determinare, mediante detto spostamento spaziale, un segnale correlato alla velocità del prodotto in movimento.
13. 13. Procedimento come nella rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di analizzare nel dominio delle frequenze detto segnale di velocità, in modo da individuare la presenza di una componente in frequenza corrispondente alla frequenza di oscillazione della lingottiera della linea di colata e, valutando l’ampiezza di detta componente di frequenza individuata, identificare, così, la presenza di eventuali anomalie, in particolare dovute ad errata impostazione della velocità di colaggio, errata conicità del cristallizzatore e/o scarsa efficacia della lubrificazione,