FR2485719A1 - Procede et dispositif de mesure de l'epaisseur de la paroi d'un tube - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE MESURE DE L'EPAISSEUR DE LA PAROI D'UN TUBE. UN DISPOSITIF DESTINE A MESURER L'EPAISSEUR DE LA PAROI D'UN TUBE EN MOUVEMENT 20 EN PLUSIEURS POINTS D'UNE SECTION DE CE TUBE COMPREND PLUSIEURS INSTRUMENTS DE MESURE PAR RAYONNEMENT QUI EMETTENT ET DETECTENT DES FAISCEAUX RESPECTIFS 1-3, 2-3, 3-3 QUI PASSENT DANS DES SECTIONS DU TUBE A, B, C SEPAREES D'UNE CERTAINE DISTANCE AXIALE. LES SIGNAUX DE SORTIE DES INSTRUMENTS DE MESURE SONT RETARDES DE FACON APPROPRIEE POUR QU'UN DISPOSITIF DE CALCUL PRINCIPAL 110 PUISSE DETERMINER L'EPAISSEUR DE LA PAROI EN PLUSIEURS POINTS D'UNE MEME SECTION DU TUBE. APPLICATION AU CONTROLE DE FABRICATION DES TUBES D'ACIER SANS SOUDURE.

Description

La présente invention concerne un perfectionnement à l'invention décrite

dans la demande de brevet FR 80 204 05 déposée par les demanderesses le 23 septembre 1980. On se réferera à cette demande en ce qui concerne les détails de l'invention antérieure. L'invention antérieure laissait la porte ouverte

à des perfectionnements ultérieurs.

Tout d'abord, la configuration de l'équipement de mesure peut, dans certains cas, ne pas avoir l'encombrement réduit qui est souhaitable. Cette configuration comprend en effet plusieurs ensembles d'instruments de mesure, chacun d'eux comprenant la source de rayonnement et le détecteur

et, plus précisément, le nombre de ces ensembles d'instru-

ments n'est pas inférieur au nombre de points de mesure

(voir la description de la demande précédente), du fait

qu'on doit produire le même nombre de faisceaux de rayonne-

ment destinés à passer par ces points.

De façon générale, les instruments utilisant des rayonnements radioactifs doivent être équipés d'un blindage de forte épaisseur, d'environ 5 à 10 cm. Dans le cas o on

utilise des rayons X, ces instruments comportent habituel-

lement une source de rayonnement aussi massive ou plus massive que celles qui sont utilisées pour les rayonnements radioactifs. Comme dans l'invention précédente, plusieurs ensembles de tels instruments comprenant les sources de rayonnement avec leurs enceintes (ou leurs blindages) doivent être disposés dans une zone circulaire relativement étroite qui entoure un tube à examiner. Par conséquent, dans le cas o on a un grand nombre de points de mesure, l'équipement de l'invention antérieure peut présenter une grande complexité dans la disposition des instruments,

conduisant à des conditions très peu pratiques pour l'assem-

blage ou la maintenance, en particulier pour l'utilisati-on dans des conditions compatibles avec le fonctionnement

d'une chaîne de production.

Secondement, l'invention antérieure n'est pas

encore absolument parfaite en ce qui concerne les possibi-

lités d'application à des tubes dont les diamètres peuvent changer fréquemment. En effet, dans la plupart des cas, on doit retirer plusieurs instruments de mesure montés de façon fixe autour d'un tube, et changer les positions de

ces instruments, lorsque le diamètre du tube est changé.

Par exemple, la figure I.1.1 montre en traits

continus une configuration d'équipement de mesure qui com-

porte sept faisceaux de rayonnement (c'est-à-dire sept

points de mesure), autour d'un tube 20S de diamètre rela-

tivement faible. Lorsqu'on remplace le tube par un autre tube 20L qui a un diamètre relativement grand, comme représenté en pointillés, les sept points de mesure se déplacent vers l'extérieur et, par conséquent, les sept ensembles d'instruments de mesure doivent changer de place, d'une manière qui est représentée de façon caractéristique en pointillés pour deux des sept ensembles. Le changement

des positions de ces instruments n'est pas un travail- par-

ticulièrement facile. En outre, il peut éventuellement arriver que les instruments butent en partie les uns contre les autres, comme l'indique la référence Z sur la figure

I.1.1. (Sur cette figure, la référence 2 désigne une encein-

te de source de rayonnement et la référence 4 désigne un

détecteur de rayonnement.) Pour éviter ceci, il est néces-

saire qu'il y ait une distance suffisamment longue entre la source de rayonnement et le détecteur de chaque ensemble d'instruments de mesure. Il en résulte que l'équipement

nécessite un espace important et que la source de rayonne-

ment doit avoir une capacité élevée, et donc un blindage volumineux. Troisièmement, l'invention antérieure porte sur un cas dans lequel on peut déterminer aisément ou on

connaît au préalable la valeur k du rapport entre la lon-

gueur réelle du chemin de transit, S, du faisceau de rayonnement qui traverse une paroi de tube en passant par un point de mesure, et l'épaisseur de la paroi, x, en ce point, ou une approximation appropriée de cette valeur (voir la figure 3A de la demande de brevet précitée). Si

les plages prévues des variations ou des défauts d'unifor-

mité des surfaces extérieure et intérieure d'un tube mesuré

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sont faibles, cette exigence peut être satisfaite Il peut cependant y avoir d'autres cas dans lesquels cette valeur k = S/x n'est pas connue au préalable et ne peut pas non plus être déterminée aisément et dans lesquels il est impossible d'obtenir une approximation appropriée de cette

valeur. Il est souhaitable de disposer d'un moyen de résou-

dre ce problème.

Pour obtenir une valeur de k ou la relation entre

la longueur de chemin de transit d'un faisceau de rayonne-

ment et l'épaisseur de la paroi du tube, on doit effectuer le calcul suivant (voir la figure I.1.2) C-h2 - R2 h2 i 2 2 1(R0 sin O) - R 2 (R0 sin)...2(I.1)

VI2 2 2

=VR1- (R0 sin 0)2 _ ( - x) - (R0 in@ R2 2 RJsinin çj)2 (I.2) jIans ces relations et sur la figure I.1.2, x est une épaisseur radiale dans la direction d'une ligne radiale OA qui passe par le centre de la section de tube et par un point de mesure B; 1 est une ligne qui représente un faisceau de rayonnement; g est-une épaisseur oblique de la

paroi du tube le long de la ligne 1 (c'est-à-dire la lon-

gueur de la partie de la ligne 1 qui est interceptée par les surfaces extérieure et intérieure du tube); R1 et R2 sont respectivement les rayons extérieur et intérieur du tube; R0 est le rayon d'un cercle passant par le point de mesure B et dont le centre se trouve au centre O de la section de tube; et h est la hauteur de la perpendiculaire abaissée du centre O vers la ligne 1. Les valeurs de 0 et R0 sont connues. La valeur de 3 peut être déterminée par l'équation (I.1), à condition qu'on connaisse Ro1 et R2ou

par l'équation (I.2), à condition qu'on connaisse R1 et x.

Dans le cas o les défauts d'uniformité de la surface exté-

rieure comme de la surface intérieure d'un tube sont

négligeables, on peut déterminer la valeur de k, c'est-à-

dire le rapport entre X et x. Cependant, dans le cas con-

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traire, on ne peut généralement pas déterminer cette valeur. Quatrièmement, le fait d'empêcher une déviation radiale d'un tube peut encore améliorer la précision de la mesure dans l'invention antérieure. Dans le cas d'un tube qui est au repos pendant la mesure, ceci ne soulève aucun problème notable. Cependant, dans le cas d'un tube qui se

déplace à grande vitesse, comme par exemple dans un proces-

sus réel de fabrication de tubes d'acier sans soudure, et

en particulier lorsqu'on doit effectuer une mesure compati-

ble avec la vitesse de fonctionnement de l'installation de fabrication, toute déviation ou vibration radiale peut entraîner des déviations dans les positions relatives des faisceaux de rayonnement et des points de mesure sur le tube, ce qui conduit à des erreurs non négligeables dans

la mesure.

Une telle déviation radi.ale d'un tube est produi-

te par exemple par une sorte de mouvement aléatoire du convoyeur qui fait avancer le tube, par une courbure du tube et par le fait qu'il s'écarte d'une forme exactement circulaire.

Il est possible de détecter les déviations hori-

zontales et verticales de l'axe d'un tube en mouvement au moyen d'un capteur photoélectrique ou d'un capteur d'image en mouvement, par exemple, et de décaler dynamiquement la

position de l'équipement de mesure afin de suivre la dévia-

tion de la position du tube. Ceci nécessite cependant un dispositif coûteux. Il est également possible d'apporter des corrections aux résultats mesurés, conformément à la déviation détectée de l'axe du tube. On ne peut cependant

pas effectuer ceci sans un dispositif coûteux ou un program-

me d'ordinateur complexe. La figure I.1.3 montre un exemple de la relation entre la déviation S de l'axe du tube dans

une direction (en abscisse, en millimètres) et la correc-

tion correspondante ú qu'il faut apporter à la valeur de sortie mesurée. Cette relation est obtenue par simulation sur ordinateur en supposant que le diamètre extérieur du tube est de 300 mm, que son épaisseur de paroi est de 9,93 mm et que l'épaisseur du faisceau de rayonnement est

de 10 mm. On suppose en outre que la disposition de l'équi-

pement et la direction de déviation du tube correspondent à ce que montre la figure I.1.4, sur laquelle les références MP1 à MP3 désignent les points de mesure et S désigne la déviation. Sur la figure I.1.3, les lignes (, et indiquent les corrections nécessaires aux points respectifs MP1, MP2 et MP3. La précision exigée sur l'épaisseur de paroi mesurée correspond à une valeur ne dépassant guère 0,1 mm environ. Si on considère le fait que la'déviation de l'axe du tube peut en outre se manifester selon divers modes autres que celui qui est représenté sur les figures

I.1.3 et-I.1.4, on peut dire qu'il est pratiquement impos-

sible de réaliser une correction appropriée de cette dévia-

tion. Il est souhaitable de disposer de quelque autre moyen

d' amélioration.

La présente invention est destinée à apporter des

perfectionnements à l'invention antérieure en ce qui con-

cerne les problèmes ci-dessus.

Selon une première caractéristique de l'inven-

tion, on peut parvenir à l'un des perfectionnements en utilisant un mouvement relatif entre l'élément de tube et

l'équipement de mesure, avec un seul ensemble d'instru-

ments de mesure, pour relever un ensemble de données con-

cernant l'intensité détectée du faisceau de rayonnement, avec certains intervalles de temps déterminés en fonction de la vitesse et du mode de ce mouvement relatif, de

façon à mesurer une épaisseur de paroi à une certaine posi-

tion sur le tube d'une manière tout à fait similaire à celle correspondant à l'accomplissement de la mesure avec des données obtenues simultanément à partir de plusieurs

instruments de mesure, tous disposés dans une zone circu-

laire étroite autour de l'élément de tube. Ce mouvement

relatif peut s'effectuer de façon continue ou pas-à-pas.

De plus, le nombre d'ensembles d'instruments de mesure pour un tube peut être égal à un ou supérieur à un (pour autant que la caractéristique de l'invention qui consiste à utiliser un plus petit nombre d'ensembles de mesure que

dans l'invention antérieure ne soit pas perdue).

Plus précisément, on peut parvenir à ceci (comme

il ressortira ultérieurement de la description d'un premier

mode de réalisation de l'invention) en utilisant un mouve-

ment relatif du tube par rapport à l'équipement de mesure

dans une direction parallèle à l'axe du tube. Un tel mouve-

ment se produisant selon un mode continu existe générale-

ment de façon naturelle pour un produit tubulaire tel qu'un tube d'acier sans soudure qui est mesuré pendant qu'il se déplace dans sa direction axiale. Les instruments de mesure sont placés dans ce cas dans des positions réparties dans la direction de l'axe du tube. Selon une variante, dans le cas d'un produit tubulaire qui est destiné à être mesuré dans un état arrêté, une structure correspondant à un assemblage des instruments de mesure peut se déplacer (pas à pas ou de façon continue) dans cette direction au

moyen d'un certain mécanisme d'entraînement.

On peut également parvenir à ce résultat (comme

il ressortira ultérieurement de la description, d'un second

mode de réalisation de l'invention), en utilisant un mou-

vement de rotation relatif entre le tube et l'équipement

de mesure, autour de l'axe du tube. Dans un cas relative-

ment habituel, c'est ici l'équipement de mesure qui tourne

autour du tube, lequel ne tourne pas. Cependant, la con-

figuration inverse est également utilisable. Toutefois, un mouvement de rotation du tube est dans la plupart des cas réels un mouvement continu, tandis que l'équipement associé à un mécanisme d'entraînement approprié peut donner lieu à divers modes de mouvement relatif qui peuvent correspondre à des mouvements continus ou pas à pas aussi bien dans le cas o le tube tourne continuellement que dans le cas o

il ne tourne pas.

Un tel mode de réalisation avec un mouvementde rotation relatif de l'équipement de mesure est susceptible d'apporter des perfectionnements aux premier et second

modes de réalisation mentionnés précédemment.

Une seconde caractéristique de l'invention est destinée à mettre en oeuvre un autre des perfectionnements

qu'on a envisagé en troisièmement ci-dessus, ce perfection-

nement consistant plus particulièrement à réaliser des opé-

rations arithmétiques qui ne font pas intervenir la valeur

de k, avec k - S/x, en désignant par S la longueur du che-

min de transit du faisceau de rayonnement et par x l'épais-

seur de la paroi dans une direction radiale d'un tube.

On parvient à-ceci en utilisant des opérations arithmétiques qui donnent les longueurs des chemins de transit des faisceaux de rayonnement dans la paroi du tube, c'est-à-dire qui donnent des sortes d'épaisseur obliques de la paroi du tube, mesurées dans les directions des faisceaux de rayonnement, et en disposant l'équipement de

mesure de façon que les points de mesure forment un poly-

gone régulier ayant un nombre impair de cotés et soient - situés aux sommets de ce polygone. De plus, le nombre des cotés contenu dans une partie courte ou une partie longue du périmètre du polygone qui est intercepté par une paire

de points de mesure par lesquels un faisceau de rayonne-

ment doit passer simultanément, est constant pendant une opération destinée à l'obtention d'un ensemble de données

de mesure.

Ceci est basé sur un principe selon lequel une épaisseur de paroi le long d'une ligne radiale passant par un point de mesure est pratiquement proportionnelle à la 2- moyenne des longueurs des deux chemins de transit de faisceaux de rayonnement passant par le point de mesure, si les angles entre l'un des chemins et la ligne radiale, et entre l'autre chemin et la ligne sont identiques l'un à l'autre et sont maintenus à une valeur prédéterminée. Si tous les points de mesure sont disposés de façon à former un polygone régulier comme ci-dessus, et si le centre du polygone coïncide avec un centre de directions radiales pour lesquelles les épaisseurs radiales de la paroi du tube doivent être définies, la condition d'angles indiquée ci-dessus peut être satisfaite. Tous les sommets de ce polygone doivent naturellement se trouver dans la section

de la paroi de tube qui est examinée.

On doit ici considérer de la manière suivante la forme de la section de tube, les définitions de cette forme et de son centre, ainsi que la définition de l'épaisseur de paroi d'un tube dont la surface présente un certain défaut d'uniformité. En ce qui concerne la forme de la section de tube à laquelle l'invention s'applique, c'est à l'origine une forme circulaire, mais ce pourrait tout aussi bien être un polygone régulier (un cercle est un polygone régulier dont

le nombre de côtés est infini).

En ce qui concerne la définition d'une section de tube transversale ou d'une section mesurée, il s'agit d'une section de tube qui est contenue dans un plan qui contient tous les points de mesure ou tous les axes des faisceaux de

rayonnement, à toutes les positions de chacun d'entre eux.

La section mesurée est généralement pratiquement perpendi-

culaire à l'axe du tube, mais ce n'est pas obligatoire.

Dans le cas o une section mesurée doit être placée-dans une partie courbée d'un tube, elle doit être placée de préférence-de façon que sa forme soit aussi proche que possible d'une forme parfaitement circulaire (ou d'une forme correspondant à un polygone régulier parfait). On peut faire en sorte que la forme de la section du tube auquel l'invention est applicable soit dans une certaine

mesure pratiquement circulaire (ou corresponde pratique-

ment à un polygone régulier).

Plus précisément, en se référant à la figure I.2 qui montre une section mesurée d'un tube ayant une

surface extérieure OLO et une surface intérieure OLI, pré-

sentant toutes- deux certains défauts d'uniformité, on voit que la configuration de la section mesurée doit être suffisamment circulaire pour qu'on puisse générer au moins un cercle véritable ILC dans la section mesurée, sans que

ce cercle présente une discontinuité notable. (On doit -

prendre la même précaution dans le cas d'une section mesu-

rée de forme polygonale.) Une section de tube déformée, telle que celle qui est représentée sur la figure I.3, ne constitue pas un objet approprié auquel l'invention puisse

être appliquée. (Dans ce cas, lorsqu'on utilise des coor-

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données polaires r = r (@) avec leur origine en un certain point O dans le plan de la section mesurée, une fonction qui représente la courbe définie par la surface extérieure

ou intérieure de la section doit avoir des valeurs multi-

ples dans une certaine partie de la section. L'invention ne

peut pas être appliquée à une telle partie. Sur la figure -

I.3, la coordonnée r de, la surface extérieure de la section de tube est bivalente, du fait qu'elle a deux valeurs de distances entre 0 et un point OPO-1 et entre O et un autre point OPO-2, à @ = 91 par exemple.) Cependant, un objet quasi-tubulaire comme par exemple celui qui est représenté sur la figure I.4,dont la configuration en coupe présente

une discontinuité partielle étroite BSN, et un objet tubu-

laire tel que celui qui est représenté sur la figure I.5,

comportant de petites saillies PPR ou de petites dépres-

sions PDP à la périphérie de sa section,sont des objets

auxquels l'invention peut être appliquée.

En ce qui concerne la définition du centre d'une section de tube pour laquelle une certaine déformation est tolérée, on considère que le centre est un point central des directions radiales dans lesquelles on doit définir les épaisseurs radiales de la paroi du tube. Un tel point central peut être défini de n'importe quelle manière appropriée. On peut par exemple définir le point central comme étant soit le centre de masse de la section, soit une intersection de deux lignes pratiquement diamétrales DCL-1 et DCL-2 (figure I.6), chacune d'elles étant une

ligne centrale-située entre des paires de lignes tangen-

tes parallèles (par exemple des lignes de faisceaux de rayonnement) venant en contact avec la surface extérieure

du tube, ces lignes centrales étant orientées selon cer-

taines directions, mutuellement différentes et déterminées arbitrairement. D'autre part, dans le cas o une structure

mécanique destinée à supporter ou à faire avancer l'élé-

ment de tube, interdisant pratiquement un déplacement radial de la position du tube, définit un certain contour que traverse le tube, on peut définir le centre de cet

élément de tube comme étant le centre d'un tel contour.

En résumé, n'importe quel procédé de définition est utili-

sable, s'il est approprié et à condition qu'il ne soit pas changé au cours du déroulement de la mesure (le fait de changer la définition, pour changer la position du centre, conduit à des résultats de mesure différents pour le même

objet à mesurer).

Après avoir donné certaines définitions relatives à la position du centre, on va définir relativement à ces

définitions l'épaisseur de paroi d'un tube présentant cer-

tains défauts d'uniformité de surface. On considérera dans ce but la figure I.7. Une épaisseur de paroi de tube à un point de mesure MP1 doit être définie en tant qu'épaisseur de paroi X1 apparaissant le long d'une ligne droite qui passe à la fois par le point de mesure MP1 et par le centre O, tel qu'il est défini. Le point de mesure MP1 est un

point qui fait partie d'une section mesurée et qui se trou-

ve dans une partie dont on doit mesurer l'épaisseur de paroi, et deux faisceaux de rayonnement 3A et 3B, ou davantage, passent par le point de mesure MP1. En pratique,

on peut représenter une épaisseur de paroi X1 par une mesu-

re qui est proportionnelle à une moyenne d'épaisseurs obliques de la paroi du.tube, dans le sens ci-dessus. On peut considérer qu'une telle épaisseur de paroi est une épaisseur moyenne dans une partie couverte par les segments des contours extérieur et intérieur de la section mesurée qui sont interceptés par les deux faisceaux de rayonnement 3A et 3B, ces segments ayant des longueurs respectives qui sont désignées par W1 et W2 sur la figure I.7. Ce qui précède s'applique dans le cas dans lequel on peut faire l'hypothèse selon laquelle chacun des contours interceptés est un arc de cercle. En outre, dans un tel

cas, on doit pouvoir considérer que la paroi du tube pré-

sente cette épaisseur moyenne en tout point dans cette par-

tie, comme si les deux contours étaient concentriques.

Une troisième caractéristique de l'invention

permet de bénéficier d'un autre perfectionnement, mention-

né en quatrièmement ci-dessus, qui concerne les moyens per-

mettant d'éviter les déviations radiales d'un tube en cours 11. de mesure et de parvenir à une précision de mesure plus élevée. Conformément à l'invention, on parvient à ceci

à l'aide de moyens de support qui sont destinés à immobili-

ser la surface du tube. Ces moyens comprennent des rouleaux destinés à serrer l'élément de tube, de part et d'autre de celui-ci, des moyens de commande destinés à régler une force de serrage que les rouleaux appliquent à la surface du tube, et des moyens d'entraînement destinés à faire tourner les rouleaux afin de faire avancer le tube dans la

direction longitudinale.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre de modes de réalisation et en

se référant aux dessins annexés sur lesquels:

La figure I.1.1 montre un exemple d'une configu-

ration de faisceaux de rayonnement dans laquelle un change-

ment de position est nécessaire.

La figure I.1.2 est une représentation schémati-

que destinée à l'explication de la relation entre l'épais-

seur oblique et l'épaisseur radiale d'un tube.

La figure I.1.3 montre un exemple d'une correc-

tion nécessaire pour une mesure dans le cas d'un tube

examiné manifestant des déviations radiales qui se produi-

sent dans l'art antérieur.

- La figure I.1.4 montre un exemple de telles dévia-

tions d'un tube.

La figure I.2 montre un exemple de la forme d'une

section de tube comportant des surfaces de tube qui mani-

festent des défauts d'uniformité.

La figure 1.3 montre un exemple d'une section de tube de forme trop irrégulière pour que l'invention soit applicable. Les figures I.4 et I.5 montrent des exemples de sections de tube ayant des formes irrégulières mais

auxquelles l'invention peut être appliquée.

La figure I.6 montre un exemple d'une section de tube dont les diamètres sont déterminés par un détecteur photoélectrique de position de bord (les lignes en trait continu représentent les faisceaux lumineux et les lignes

en traits mixtes représentent les axes de la section).

La figure I.7 montre une partie mesurée d'une

section de paroi de tube, avec deux faisceaux de rayonne-

ment se coupant à l'intérieur. La figure II.1 est une représentation schématique

d'une configuration des.instruments de mesure et d'un cir-

cuit de calcul associé, montrant un exemple du premier mode

de réalisation de l'invention.

La figure II.2 montre trois sections transversa-

les A, B et C du tube de la figure II.1, avec des

faisceaux de rayonnement respectifs.

La figure II.3 montre la figure formée par les trois faisceaux de rayonnement de la figure II.2, cette

figure étant vue dans la direction longitudinale du tube.

La figure II.4 montre deux sections transversales A et B d'un tube qui est mesuré, avec respectivement cinq

et trois faisceaux de rayonnement.

La figure II.5 montre la figure qui est formée par les huit faisceaux de rayonnement de la figure II.4,

vue dans la direction longitudinale du tube.

La figure II.6 montre un exemple d'un circuit de retard qui est destiné à Jetre utilisé dans le circuit de

la figure II.1.

La figure III.1 est une représentation schémati-

que de l'équipement de mesure montrant un exemple du second mode de réalisation de l'invention, avec un seul

faisceau de rayonnement tournant.

La figure III.2 montre un exemple d'une autre configuration des positions du faisceau de rayonnement qui nécessite un changement de distance entre le faisceau

et son certre de rotation, dans le second mode de réalisa-

tion. Les figures III.3 à III.5 montrent un exemple de trois des huit positions (apparaissant au cours du temps) d'un seul faisceau de rayonnement tournant, ces positions formant conjointement la configuration qui est représentée

sur la figure III.2.

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La figure III.6 montre un exemple d'un mécanisme de génération d'un mouvement de rotation qui est destiné à

Etre utilisé dans le second mode de réalisation.

Les figures III.7 et III.8 montrent les positions d'un faisceau de rayonnement tournant sur une section de tube. La figure III.9 est une représentation agrandie

d'une partie de la figure III.8.

La figure III.10 montre une modification du second mode de réalisation de l'invention, comportant deux ensembles d'instruments de mesure sur un seul châssis tournant. La figure III.11 montre un exemple d'un ensemble de positions d'un faisceau de rayonnement (apparaissant au

cours du temps), dans le cas de l'utilisation de l'équipe-

ment de la figure III.10.

La figure IV.1 est une représentation schémati-

que d'un exemple d'une configuration de positions d'un

faisceau de rayonnement, dans le troisième mode de réalisa-

tion de l'invention.

La figure IV.2 est similaire à la figure IV.1 mais montre une forme caractéristique d'une section de tube. La figure IV.3 est une représentation agrandie

d'une partie de la figure IV.2.

La figure IV.4 est similaire à la figure IV.3 mais montre une position légèrement différente du point de mesure. La figure IV.5 est similaire à la figure IV.1

mais montre les contours de trois parties mesurées.

Les figures IV.6 à IV.10 montrent des variations

de la configuration des positions du faisceau de rayonne-

ment qu'on peut utiliser dans le troisième mode de réalisa-

tion de l'invention.

Les figures IV.11 à IV.13 sont similaires aux figures IV.6 à IV.10, mais concernent des sections de tube polygonales. La figure IV.14 représente une modification du

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troisième mode de réalisation, dans laquelle un autre dispo-

sitif de détection de position de bord sans contact (qui est ici du type photoélectrique) est disposé autour d'une section de tube, en compagnie de l'équipement de mesure d'épaisseur par rayonnement. La figure IV.15 montreune autre modification du troisième mode de réalisation dans laquelle un ensemble d'instruments de mesure par rayonnement et un dispositif de détection de position de bord sans contact (qui est ici du type photoélectrique) sont montés sur un seul châssis tournant. Les figures V.1 et V.2 montrent un mode de réalisation d'un dispositif qui est destiné à éviter une déviation radiale d'un tube, conformément à l'invention (la figure V.1 est une vue de côté et la figure V.2 est

une vue de face d'une cage à rouleaux presseurs).

La figure V.3 représente un autre mode de réalisa-

tion pratique d'une cage à rouleaux presseurs de la figure

V.2, également en vue de face.

Les figures V.4a et V.4.b représentent une modi-

fication de la forme et de la disposition des rouleaux

presseurs des figures V.2 ou V.3.

La figure II.1 est une représentation schémati-

que d'une configuration des instruments de mesure avec un circuit de calcul associé qui montre un premier mode de réalisation de l'invention (c'est-à-dire la mise en oeuvre

de la première caractéristique de perfectionnement, mention-

née précédemment, qu'apporte l'invention, cette caractéris-

tique utilisant un mouvement relatif du tube dans sa direction longitudinale). Ce premier mode de réalisation est appliqué à un cas dans lequel le nombre de faisceaux de rayonnement est de trois, c'est-à-dire que l'équipement

comprend trois ensembles d'instruments, chacun d'eux com-

prenant une source de rayonnement et un détecteur de rayon-

nement.

Sur cette figure, les caractères de référence (1-1), (1-2), (1-3) et (1-4) désignent respectivement une

source de rayonnement, son enceinte, un faisceau de rayonne-

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ment et un détecteur d'un premier système de faisceau de rayonnement, tandis que les références (2-1), (2-2), (2-3),

(2-4) et (3-1), (3-2), (3-3), (3-4) désignent les mêmes élé-

ments appartenant respectivement à des second et troisième systèmes de faisceau de rayonnement. La référence 20 désigne un tube à mesurer. On suppose ici que le tube 20 se déplace avec une vitesse v dans la direction de la flèche en blanc mais ne tourne pas. Les instruments de mesure sont répartis de façon que les plans contenant les axes respectifs des faisceaux de rayonnement soient à des distances l1 (entre

le premier et le second) et 12 (entre le second et le troi-

sième) dans la direction de l'axe du tube, comme on le voit

sur la figure II.1. Les faisceaux de rayonnement sont con-

tenus dans les sections transversales respectives A, B et C du tube, comme le montre la figure II.1, pour donner une figure telle que celle représentée sur la figure I1.3 lorsqu'on les voit ensemble dans la direction de l'axe du tube. La figure que représente la figure II.3 est tout à fait similaire à celle des faisceaux de rayonnement dans la demande de brevet précitée (voir la figure 3 de la demande de brevet précitée). La répartition longitudinale des instruments de mesure conformément à l'invention facilite le travail de montage de ces instruments autour du tube et

leur maintenance.

Les instruments de mesure disposés de la manière représentée sur la figure II.1 produisent des signaux de sortie respectifs Idl' Id2 et Id3 à partir des détecteurs (1-4), (2-4) et (3-4). On doit considérer que ces signaux de sortie varient légèrement lorsque l'équipement change

de position par rapport à l'élément de tube. (Les détec-

teurs peuvent être des détecteurs numériques ou des détec-

teurs analogiques et les signaux de sortie peuvent être des signaux instantanés ou des signaux quantifiés.) Ces,

signaux de sortie des détecteurs représentent les intensi-

tés des faisceaux de rayonnement qui sont transmis à tra-

vers l'élément de tube dans les différentes sections respectives A, B et C, mais non dans une seule section. Par conséquent, l'équipement comporte des moyens permettant de

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déduire des signaux de sortie des détecteurs un ensemble de valeurs associées d'intensités de faisceau de rayonnement qui soient adaptées au calcul d'une épaisseur de paroi du tube. Dans le mode de réalisation qui est représenté sur la figure II.1, ces moyens comprennent: un capteur de mouve- ment relatif du tube, 106, qui peut être par exemple un arbre d'un rouleau d'entraînement destiné à faire avancer le tube 20 dans la direction de la flèche en blanc (sur le dessin), ou peut être un xouJeau fou qui tourne en étant- en contact avec la surface du tube, sans glisser, afin de

détecter la vitesse du tube v ou une longueur longitu-

dinale du tube qui est passée devant le capteur pendant une durée égale à l'unité; un codeur 107 qui est associé au capteur 106 de façon à produire un signal de sortie numérique P qui est proportionnel à la vitesse du tube v et qui, plus précisément, peut être un train d'impulsions contenant un nombre d'impulsions par unité de temps proportionnel à la vitesse du tube qui est détectée par le capteur 106; des premier et second circuits de retard 109 et 108 qui sont connectés de façon à recevoir les signaux de sortie respectifs Idl et Id2 des deux détecteurs de rayonnement (1-4) et (2-4), dans le cas o l'équipement est disposé de la manière qui est représenté sur la figure II.1, et qui sont également connectés de façon à recevoir le signal de sortie P du codeur; et un dispositif de calcul principal 110. Le premier circuit de

retard 109 produit un signal de sortie idd1 qui est iden-

tique au signal de sortie du détecteur de rayonnement, Idl' du premier système de faisceau de rayonnement, mais

11+1 2

qui est retardé d'une durée t1 = v, en désignant par 1 une distance dans la direction de l'axe du tube entre

les sections transversales A et B, par 12 une autre dis-

tance dans la même direction entre la même section B et'la

section C et par v la vitesse du tube dans la même direc-

tion. Le second circuit de retard 108 produit un signal de sortie Idd2 qui est identique au signal de sortie du détecteur de rayonnement, Id2' du second système de faisceau de rayonnement, mais qui est retardé d'une durée

t2 ' 12/v. Le dispositif de calcul principal 110 est connec-

té de façon à recevoir les signaux de sortie retardés Iddl et Idd2 ainsi que le signal de sortie non retardé Id3 du détecteur de rayonnement du troisième système de faisceau

de rayonnement.

Ainsi, les signaux d'entrée du dispositif de calcul principal 110 sont les signaux Iddl' Idd2 et Id3'

qui représentent l'ensemble de valeurs associées des inten-

sités des faisceaux de rayonnement qui sont obtenues dans une seule section transversale du tube (la section étant

animée de ce mouvement relatif).

Le procédé de calcul de l'épaisseur de paroi du tube qui utilise ces signaux d'entrée peut être tout à fait similaire à celui mentionné dans la demande de brevet antérieure, et on ne le décrira donc pas. Bien que le mode

de réalisation ci-dessus soit décrit et représenté en con-

sidérant un exemple dans lequel il y a trois systèmes de faisceau de rayonnement, le nombre de ces systèmes n'est

pas limité à trois et diverses modifications sont possi-

bles. On peut par exemple réaliser une modification

du premier mode de réalisation en employant une configura-

tion de faisceaux de rayonnement telle que celle qui est représentée sur la figure II.4, dans le cas o il y a huit points de mesure avec huit systèmes de faisceau de

rayonnement qui sont disposés dans deux sections transver-

sales A et B du tube. La partie A de la partie II.4 montre la section A, dans laquelle se trouvent cinq des faisceaux, tandis que la partie B montre l'autre section, B, dans laquelle se trouvent les faisceaux restants. Ces faisceaux donnent une figure telle que celle qui est représentée sur la figure II.5 lorsqu'on les observe ensemble dans la direction de l'axe du tube. On utilise des circuits de retard pour retarder les signaux de sortie des détecteurs de rayonnement des systèmes de faisceau de rayonnement qui se trouvent dans la section amont, parmi les deux sections A et B, et le retard à une durée t = l/v,_ en désignant par

2485 7 1 9

1 la distance entre les sections A et B, dans la direction de l'axe du tube. Les autres détails sont similaires à ceux

qui résultent de la figure II.1 et.de la description asso-

ciée qui précède.

La figure II.6 montre un exemple d'une configura- tion du circuit de retard qu'on peut utiliser dans le mode

de réalisation de l'invention considéré ci-dessus. La réfé-

rence Id désigne l'un ou l'autre des signaux de sortie de détecteur de rayonnement à retarder, et on suppose ici que ces signaux de sortie sont des signaux analogiques. Le

signal Id est transformé par un convertisseur analogique-

numérique 115 en une variable numérique à plusieurs bits (au nombre de q). Plusieurs registres à décalage 116a,

116b,..., 116n sont branchés à la borne de sortie du con-

vertisseur analogique-numérique 115. Le nombre d'ensembles de registres à décalage est identique au nombre q des bits

de chaque variable numérique produite en sortie du conver-

tisseur analogique-numérique 115. (Si on utilise la repré-

sentation en décimal codé en binaire et si le calcul

nécessite une résolution correspondant à R chiffres déci-

maux en sortie du convertisseur analogique-numérique, le signal de sortie doit avoir 4R bits en code binaire (c'est-à-dire q - 4R). Dans ces conditions, 4R ensembles de registres à décalage série 116a, 116b,..., 116n sont

connectés à la borne de sortie du convertisseur analogi-

que-numérique 115.) Chacun des registres à décalage est également connecté de façon à recevoir le signal de sortie P du codeur 107, en tant qu'impulsions de décalage CL. Le signal de sortie P est un train d'impulsions et le nombre

d'impulsions contenues dans le train qui apparaissent pen-

dant une durée unité est proportionnel à la vitesse du tube v qui est détectée par le capteur 106. Le nombre de bits que comporte chaque registre à décalage doit être déterminé

conformément à la résolution exigée pour la durée de retard.

Wa résolution sur la durée de retard peut être considérée comme proportionnelle à un écart maximal admissible d'une valeur v x t (c'est-àdire'le produit de la vitesse du tube par la durée de retard) par rapport à la distance réelle 1 dans la direction de l'axe du tube entre les deux sections transversales qui font intervenir les systèmes de faisceau de rayonnement concernés.] L'intervalle entre les impulsions de décalage CL doit être déterminé conformément au nombre m de bits (c'est-à-dire de cellules binaires) du registre à

décalage et à la valeur prévue de la vitesse du tube, v.

Plus précisément, on doit déterminer cet intervalle de façon que le nombre d'impulsions de décalage CL produites pendant le déplacement axial du tube sur une longueur égale à la distance entre deux sections transversales associées (sections A et C pour le premier circuit de retard, et sections B et C pour le second circuit de retard) soit égal au nombre de bits m du registre à décalage. Si on désire que la résolution sur la durée de retard ne soit pas supérieure à une durée au cours de laquelle le tube se déplace d'une distance 1 dans sa direction axiale, le

nombre de bits m (c'est-à-dire le nombre de cellules binai-

res) du registre à décalage est donné par la relation m 6 l/Al

dans laquelle 1 désigne la distance spécifiée ci-dessus.

Pour le second circuit de retard 108 du mode de réalisa-

tion qui est représenté sur la figure II.1, le nombre m est donné par la relation:

12 12

Ra dans laquelle DR désigne le diamètre d'un rouleau du capteur 106 qui vient en contact avec la surface du tube, et n désigne le nombre d'impulsions générées par le

codeur 107 pendant que ce rouleau fait un tour complet.

Pour le premier circuit de retard 109 qui est représenté

sur la'figure II.1, le nombre m est donné par la rela-

tion: l 1 l 1

1 + 2 1 +12

m Ir DR n > 1 R

Le signal de sortie du convertisseur analogique-

numérique 115 peut être un ensemble de signaux (en nombre égal à q) produits de façon pratiquement simultanée et acheminés par des lignes respectives qui sont connectées aux bornes d'entrée des registres à décalage respectifs 116a, 116b,..., 116n. Chaque registre à décalage comporte un élément d'entrée qui est intercalé entre sa borne d'entrée de signal et sa première cellule binaire, de façon qu'un signal d'entrée ne soit dirigé de la borne d'entrée de signal vers la première cellule binaire que lorsqu'une impulsion de décalage CL a été appliquée. Ainsi, un seul

ensemble de données à q bits du signal de sortie du conver-

tisseur est enregistré exactement dans une combinaison des premières cellules binaires (cellules du côté d'entrée) des registres à décalage. Ensuite, cet ensemble unique de données à q bits est décalé d'un rang de cellules binaires dans les registres à décalage, chaque fois qu'une nouvelle impulsion de décalage CL arrive aux registres. Du fait que

l'intervalle entre les impulsions de décalage CL est déter-

miné de la manière indiquée en relation avec le nombre de

bits m du registre à décalage (et en fait en fonction éga-

lement de la vitesse du tube, v), l'ensemble unique de données à q bits a été entièrement décalé sur la totalité des m rangs de cellules binaires des registres à décalage, de façon à apparaître du côté de sortie des registres à décalage, lorsque le tube s'est déplacé d'une longueur égale à la distance entre les deux sections transversales associées, cette longueur étant de l1 + 12 pour le premier circuit de retard 109 et de 12 pour le second circuit de retard 108, sur la figure II.1. Ainsi, ces circuits 109 et 108 retardent leurs signaux d'entrée (c'est-à-dire Idl et d2) de durées respectives

1 +1 12

- = + 2 et 22 = v Sur la figure II.6, la référence v 2 v Idd désigne le signal de sortie retardé Iddl ou Idd2, qui

est un signal à q bits en code binaire, devant être appli-

qué au dispositif de calcul principal 110. En ce qui con-

cerne l'autre signal de sortie Id3' dans le cas o il est

analogique, il est transmis au dispositif 110 par un con-

vertisseur analogique-numérique (ce convertisseur n'est

pas représenté, ou bien on peut considérer qu'il fait par-

tie du dispositif 110).

2 4 8 Z7 1 9

La figure III.1 est une représentation schématique

de l'équipement de mesure qui montre un second mode de réa-

lisation de l'invention (une autre façon de mettre en oeuvre la première caractéristique de perfectionnement mentionnée précédemment, qu'apporte l'invention, en utilisant un mouve- ment de rotation relatif de l'instrument de mesure autour du tube). On voit ici une enceinte de source de rayonnement, 2, avec une source 1 et un détecteur de rayonnement 4 qui sont montés sur un châssis 205, lui-même monté sur un mécanisme de support (non représenté), de façon à tourner autour du tube 20. Un point O désigne un axe central de la rotation du système de faisceau de rayonnement comprenant la source 1, un faisceau de rayonnement 3 et le détecteur 4, avec l'enceinte 2 et le châssis 205. Cet axe central représenté par le point O doit coïncider l'axe du tube 20. Dans ces conditions, on peut maintenir constant, dans toutes les positions du faisceau de rayonnement en rotation, un angle O entre le faisceau de rayonnement et une ligne qui relie le centre d'un cercle enveloppant les points de mesure à

une intersection entre ce cercle et le faisceau de rayonne-

ment. Les points Ai et Aii ou Aiii et Aiv sont des paires de tels, points de mesure par lesquels passe le faisceau de rayonnement. Il est préférable que le mécanisme de support sur lequel le châssis est monté soit capable de déplacer

également le châssis dans une direction transversale pra-

tiquement perpendiculaire au faisceau de rayonnement comme

à l'axe du tube. (On décrira ceci ultérieurement en rela-

tion avec la figure III.4. Ceci correspond au cas dans lequel il est nécessaire de changer l'angle 0.) Le mouvement de rotation du système de faisceau

de rayonnement peut être un mouvement pas à pas ou continu.

On supposera que le mouvement de rotation 1 s'effectue pas à-pas. Lorsque le châssis 205 est au repos

dans une première position, représentée par les lignes con-

tinues sur la figure III.1, avec le faisceau de rayonnement

3 passant par les points Ai et Aii, le détecteur de rayon-

nement 4 produit un premier signal de sortie qui indique

24 8 5 7 1 9

l'intensité du faisceau de rayonnement qui est transmis dans ces conditions. On fait ensuite tourner le châssis 205

avec l'instrument de mesure autour du centre O et on l'arrê-

te à une seconde position, représentée en pointillés sur la figure III.1, dans laquelle le faisceau de rayonnement

passe par d'autres points Aiii et Ai.v Le détecteur 4 pro-

duit alors un second signal de sortie indiquant l'intensité

du faisceau de rayonnement qui est transmis dans ces condi-

tions. Des opérations similaires se déroulent successive-

ment, pour produire un ensemble de ces signaux de sortie de détecteur pour tous les points de mesure, qui sont disposés

de façon circulaire. En faisant tourner neuf fois la direc-

tion du faisceau de rayonnement, avec un angle de 400 cha-

que fois, on obtient une mesure à neuf points de mesure (similaire à celle qui est représentée sur la figure 4 de la demande de brevet précitée). Ainsi, un seul système de faisceau de rayonnement mobile permet d'effectuer en fait des mesures similaires à celles de plusieurs systèmes fixes disposés autour du tube. (Ce qui précède s'applique aux cas correspondant à un nombre quelconque de points de mesure et

dans lesquels aucun changement de l'angle O n'est nécessai-

re, conformément à ce qui est représenté par exemple sur les figures 3 à 6 de la demande de brevet précitée.) Dans le cas o un changement quelconque de

l'angle O est nécessaire (comme il est représenté par exem-

ple sur les figures 7 et 8 de la demande de brevet précitée),

la mesure s'effectue de la manière suivante.

On supposera que le nombre de points de mesure

est de huit et que ces points sont répartis de façon circu-

laire à intervalles réguliers, de la manière qui est repré-

sentée sur la figure III.2 (qui est tout à fait similaire à la figure 8 de la demande de brevet précitée, mais sur laquelle les références xl à x8 de la demande de brevet, précitée sont remplacées ici par les références A1 à A8), sur laquelle les valeurs exigées de cet angle a sont 22,50

et 00. Pour la mesure à O _ 22,50, le châssis 205 est posi-

tionné de façon que le faisceau de rayonnement 3 se trouve à une première distance h du centre 0, comme le montre la figure III.3 (h = R sin G, en désignant par R0 le rayon du cercle qui relie les points de mesure A1 à A8; et dans ce cas: h - R sin 22,50). Avec ce réglage, l'équipement de mesure effectue les opérations d'émission et de détection du faisceau de rayonnement à une première position qui passe par les points de mesure A6 et Al. Ensuite, après avoir fait

tourner l'équipement de 900 autour du point 0, les opéra-

tions d'émission et de détection sont effectuées à une seconde position du faisceau de rayonnement qui passe par

les points A et A7 (figure III.2). Ensuite, après une nou-

velle rotation de 450, ces opérations sont effectuées à une troisième position du faisceau qui passe par les points A3 et A6. Ensuite, on fait à nouveau tourner le faisceau de

450 et les opérations d'émission et de détection s'effec-

tuent à une quatrième position du faisceau qui passe par les points A1 et A4* A ce moment, la position du faisceau de rayonnement et de l'équipement de mesure est celle qui

est représentée en trait continu sur la figure III.4.

Ensuite, on déplace le châssis 205 dans la direction trans-

versale (perpendiculaire à la fois au faisceau de rayonne-

ment et à l'axe du tube), afin que le faisceau de rayonne-

ment se trouve à une seconde distance du centre 0 (dans ce cas, la seconde distance est égale à zéro), comme il est représenté en pointillés sur la figure III.4. Ensuite, on

fait à nouveau tourner le châssis de 22,50 autour du cen-

tre 0, pour l'amener dans une position qui est représentée en trait continu sur la figure III.5. L'émission et la détection du rayonnement ont lieu avec le faisceau de rayonnement à une cinquième position passant par les points A8 et A4. Ensuite, les opérations suivantes se déroulent successivement: nouvelle rotation du châssis de 450 autour du centre 0, détection de l'intensité du faisceau de rayonnement à une sixième position passant par les points A7 et A3, nouvelle rotation du châssis de 450, détection du faisceau à une septième position passant par les points A6 et A2, nouvelle rotation de 450 et détection du faisceau à

une huitième position passant par les points A5 et Al.

(Dans cet exemple, la rotation du châssis s'effectue en

sens inverse d'horloge. On suppose qu'il n'y a aucune rota-

tion du tube.) Le cas considéré ci-dessus est celui dans lequel

le mouvement de rotation s'effectue pas à pas. Une modifica-

tion décrite ci-dessous permet d'avoir un mouvement continu. Le mouvement de rotation de l'équipement de mesure peut être produit par un mécanisme tel que celui qui est représenté sur la figure III.6. Sur cette figure, le châssis 205 est monté de biais par l'intermédiaire de bras 206a, 206b, 206c sur une couronne dentée tournante 211, qui est supportée de façon tournante par une pièce circulaire fixe, non représentée. La source de rayonnement 1 avec l'enceinte 2 et le détecteur 4 sont montés sur le châssis de la manière indiquée. La couronne dentée 211 engrène avec un pignon d'entraînement 212 qui est accouplé à un 'moteur 213 auquel est associé un dispositif de réduction de vitesse. Lorsque le moteur est en fonctionnement continu, le système de faisceau de rayonnement tourne de façon continue autour du

tube 20.

Pendant que le système de faisceau de rayonnement tourne (c'est-à-dire pendant que le faisceau de rayonnement tourne) autour du centre, le détecteur reçoit le faisceau

de rayonnement et détecte son intensité de façon continue.

Le signal de sortie du détecteur est intégré sur un inter-

valle de temps prédéterminé TQ au cours duquel le faisceau de rayonnement tourne d'un angle prédéterminé cd. de

façon à permettre d'obtenir un signal de sortie effectif.

En réalité, le détecteur peut être un compteur de rayonne-

ment. Ses signaux de sortie sont alors totalisés, au lieu

d'être intégrés. En répétant une telle opération dans plu-

sieurs intervalles répartis sur une période d'un cycle qui

correspond à la durée que met le système de faisceau de-

rayonnement pour effectuer un tour complet autour de l'axe du tube, on peut obtenir un ensemble de données de sortie

effectives.

Plus précisément, un mouvement de rotation conti-

nu de l'équipement fait tourner par exemple le faisceau de rayonnement en partant d'une première position <D à un instant pour atteindre une seconde position AI au bout de la durée de l'intervalle de temps TQ, et pour atteindre une troisième position Q après une autre durée correspondant

à l'intervalle de temps TQS et ainsi de suite, comme le mon-

tre la figure III.7. Une première donnée de sortie effective relative à l'intensité détectée du faisceau de rayonnement est obtenue par la détection pendant le premier intervalle de temps TQ (c'est-à-dire pendant que le faisceau tourne de la position Q à la position Q). Une seconde donnée de sortie effective peut être obtenue à partir de la détection pendant l'intervalle de temps TQ suivant (pendant que le faisceau tourne de la position @ à la position) ou à partir de la détection pendant un certain autre intervalle de temps T suivant, en laissant une certaine séparation Q

entre cet intervalle et le premier intervalle de temps TQ.

En ce qui concerne la répartition de ces inter-

valles de temps TQ, on suppose qu'un point de mesure se trouve au centre d'une zone continue de la section de la paroi du tube qui a été balayée précisément par le faisceau de rayonnement mobile pendant chacun des intervalles de temps TQ. Ces intervalles de temps sont répartis de façon que tous ces points de mesure puissent être répartis à des

positions désirées ou prédéterminées.

En considérant un exemple plus concret pour faire comprendre clairement ceci, et en supposant que la vitesse de rotation ' M du châssissoit de 20 p/mn (c'est-à-dire 1 tour en 3 secondes), cette vitesse étant observée à partir d'un point fixé ju tube, et que l'intervalle de temps TQ So2 de 0, 1 s, le faisceau de rayonnement tourne alors d'un angle Q = WRM TQ = 120 pendant chaque intervalle de temps T (c'est-à-dire que chaque angle entre les lignes @ et ou O et O ou les lignes semblables sur la figure III.7 doit être de 120). Si on suppose en outre que l'angle O est de 600 et que le faisceau de rayonnement se trouve à sa première position à un instant initial, ce faisceau arrive à sa seconde position Q après l'intervalle de temps TQ - 0,1 s et, poursuivant sa rotation, il arrive à une quatrième position G (figure III.8) après une durée

x TQ = 1 s a partir de l'instant initial, et à une cin-

quième position 6 au bout de 11 x TQ 1,1 s, puis à une sixième position @ au bout de 20 x TQ= 2 s et à une septième position au bout de 21 x TQ= 2, 1 s. On peut alors obtenir une valeur x00 de l'épaisseur moyenne de la paroi du tube dans une première région de section BOO qui est définie par les lignes (J, O, ( et (, une autre valeur x10 de cette épaisseur dans une seconde région de section B10 qui est définie par les lignes 6, 3 ,

Q et D, et encore une autre valeur x20 de cette épais-

seur dans une troisième région de section B20 qui est défi-

nie par les lignes (O@) (2, (O et. On obtient ces valeurs d'épaisseur par un procédé similaire à celui de la

demande de brevet précitée, faisant intervenir les équa-

tions (1) à (6) qui sont indiquées dans cette demande.

Cependant, il faut considérer ici que Il, I2, I3, I, I20

et I30 désignent les données de sortie respectives obte-

nues par intégration ou par totalisation du signal de sor-

tie du détecteur, comme mentionné précédemment, et que

x1, x2 et x3 sont représentées par x10, x20 et x00.

S'il faut prendre en considération la résolution sur une position du point de mesure dans ce qui précède, on peut représenter cette résolution par une distance W le long du cercle de rayon R. entre une intersection de la ligne D avec la ligne et une autre intersection de la ligne D avec la ligne (, comme il est représenté sur la figure III.9. La valeur de la résolution W est alors donnée par

W = R - R

O 30 -15 O

dans le cas de l'exemple ci-dessus.

- Le faisceau de rayonnement peut tourner avec une vitesse angulaire relative constante pendant qu'il effec-

tue un tour complet autour du tube. On peut ainsi également déduire un autre ensemble de données relatives de sortie à partir des signaux de sortie de détecteur obtenus pendant

que le faisceau de rayonnement tourne de la seconde posi-

tion D vers la troisième position ., de la cinquième position 6j vers une position 6, avec l angle i Q entre ces deux positions, et-de la septième position D vers une position @, avec également l'angle( Q entre ces deux positions, d'une manière similaire à celle envisagée ci-dessus, pour donner les épaisseurs moyennes de la paroi du tube dans ces parties. On peut en outre obtenir de façon similaire des ensembles suivants de données effectives de sortie, pour obtenir les épaisseurs moyennes dans les différentes parties. Ainsi, l'exemple ci-dessus (G = 609, W=_ 20 t/mn, t/s, T = 0,1 s) offre une configuration qui permet de mesurer les épaisseurs de paroi tout autour d'une section radiale d'un tube, avec une résolution qui

correspond à 1/30 du périmètre total de la section radiale.

Bien qu'on utilise ci-dessus 9 = 600 et une com-

binaison de trois points de mesure, on peut utiliser de

façon similaire diverses variantes dans lesquelles le nom-

bre n de points de mesure dans une combinaison peut être n'importe quel nombre supérieur ou égal à trois, avec par exemple 9 =n. L'épaisseur du faisceau de rayonnement ne

doit pas être trop faible.

La figure III.10 montre une autre version modi-

fiée du second mode de réalisation de l'invention. Cette version comprend deux ensembles d'instruments de mesure par rayonnement, chacun d'eux comprenant une source et un détecteur de rayonnement, et les deux ensembles sont montés sur un seul châssis qui tourne autour d'un tube mesuré. Les instruments produisent deux faisceaux de rayonnement faisant un certain angle entre eux. Lorsqu'on fait tourner le châssis, les paires de faisceaux de rayonnement prennent les positions qui sont représentées en a, b et c sur la figure III.11. En combinant ces positions (a, b et c), on peut obtenir la configuration qui est représentée sur la partie d de la figure III.11. Cette configuration est en fait très similaire à celle de la figure III.2. On peut également utiliser une autre version modifiée dans laquelle le nombre de faisceaux de rayonnement produits par

l'équipement monté sur un seul châssis tournant est supé-

rieur à deux.

2 4 8 5 7 1 9

Dans les exemples précédents relatifs au fonction-

nement du second mode de réalisation, on suppose pour la simplicité de l'explication que le tube ne se déplace pas

en direction longitudinale pendant la détection des intensi-

tés transmises des faisceaux de rayonnement. Si le tube se déplace, l'équipement de ce mode de réalisation doit de préférence comporter uncapteur de mouvement relatif (tel que l'élément 106 sur la figure II.1) et des circuits de retard, branchés dans les connexions électriques entre le

détecteur de rayonnement et le dispositif de calcul arith-

métique principal associé, et très similaires aux circuits de retard 109 et 108 de la figure II.1, pour le premier mode de réalisation. Chacun de ces circuits de retard peut avoir la configuration qu'on a décriteen relation avec la figure II.6. Selon une variante (utilisable si on dispose

d'umcapteur de mouvement relatif), le mécanisme de généra-

tion de mouvement de rotation (tel que celui qui est repré-

senté sur la figure III.6) peut comporter en outre un dis-

positif de déplacement axial, non représenté mais qui peut être réalisé aisément, qui déplace l'instrument de mesure en direction longitudinale à une vitesse qui est régulée par des moyens de commande supplémentaires de façon que le signal de sortie du capteur indiquant le mouvement axial

relatif s'annule pratiquement.

Il est également préférable que l'instrument du second mode de réalisation comporte en outre un autre capteur de mouvement relatif, fonctionnant d'une manière similaire à celle de l'élément 106 sur la figure II.1, mais qui détecte un mouvement de rotation relatif (du

tube par rapport à l'instrument) dans la direction péri-

phérique. Dans ces conditions, on peut utiliser l'instru-

ment même dans le cas o il doit effectuer une rotation en vue de la mesure pendant que le tube tourne. Ainsi, le mouvement relatif est dans ce cas une différence entre

les mouvements du tube et de l'instrument de mesure.

* La figure IV.1 est une représentation schémati-

que d'une configuration de-système de faisceau de rayonne-

ment relative au troisième mode de réalisation de l'irven-

tion, appliqué à un cas dans lequel on doit mesurer l'épais-

seur d'une paroi d'un tube 20, représenté sur la figure IV.2, dans trois parties GB1,. GB2 et GB3, qu'on peut tout aussi bien appeler "parties de mesure". On détermine un centre O de la section mesurée du tube, conformément à une certaine

définition, comme mentionné précédemment.

La configuration du système de mesure qui est représentée sur la figure IV.1, comportant trois faisceaux de rayonnement 3A, 3B et 3C, peut à première vue sembler identique à celles qui sont représentées dans la demande de brevet précitée. Elle en diffère cependant par les points suivants: (i) Les points de mesure MP1, MP2 et MP3 forment un polygone régulier et sont placés à ses sommets (sur la figure IV.1, le polygone est un triangle). De plus, dans la demande de brevet précitée, une telle disposition des

points de mesure est préférable, mais non essentielle.

(ii) L'équipement de mesure est disposé dans une position telle que le centre 0' de ce polygone coïncide ou coîncide pratiquement avec le centre O de la section de tube, au sens mentionné ci-dessus, et telle qu'un cercle vrai ILC passant par tous les points de mesure soit situé entre les contours extérieur et intérieur de la section mesurée du tube, au moins dans chaque partie de mesure GEl, GB2 ou GB3. Plus précisément,l'équipement doit être disposé de façon que la distance 00' entre les centres O et O' de la section de tube et du polygone du système de mesure satisfasse la relation 00'/Rlm "< 1, dans laquelle R désigne une valeur moyenne prévue du rayon extérieur lm du tube, et de façon qu'un rayon R de ce cercle vrai soit suffisamment inférieur à Rlm et suffisamment supérieur à

une valeur moyenne prévue R2m du rayon intérieur du tube.

Cette dernière exigence sur la valeur de R peut de préfé-

rence être satisfaite en prenant par exemple pour R une valeur pratiquement égale à une moyenne de Rlm et R2m' c'est-à-dire: Ro 2 (Rlm + R2m)(IV. 1) ou lm m.(IV. 2)

ou Ro = V Rlm. R2m...............

ouR R R uR m.I R (IV. 3)

ouR lm 2m................

En particulier, du point de vue de la résolution pour les emplacements ccrrespondant à des inégalités de la surface du tube (ou pour les emplacements correspondant à

des inégalités de l'épaisseur de la paroi du tube) qui doi-

vent être détectés par les paires de faisceaux de rayonne-

ment, il est préférable ne fixer la valeur de Ro (c'est-à-

dire la position radiale des points de mesure) de façon à satisfaire pratiquement l'une quelconque des conditions ci-dessus. La question de la résolution est examinée

ci-dessous en relation a-;ec les figures IV.3 et IV.4.

La figure IV.3 est une représentation partielle agrandie qui montre la région de la partie GB1 de la figure IV.2. Sur la figure IV._, la référence Wlml désigne une longueur d'un arc CAO1 intercepté par les deux faisceaux de rayonnement sur un celcle CLO dont le centre se trouve au point 0 et dont le raycn est Rlm; et W2ml désigne une longueur d'un arc intérieur CAI1 qui est intercepté par les mêmes rayons sur un autre cercle CLI dont le centre se

trouve au point 0 et dcnz le rayon est R2m. (Pour simpli-

fier l'explication, on su.posera par la suite que les centres 0 et O' coïncident exactement l'un avec l'autre.) 11 iet j21 désignent les angles respectifs des arcs CAO1 et CAI1, vus du point O. Les longueurs ci-dessus sont données par W1 = 11R et iLa résolution au point de mesure MP1 peut être donnée par l'angle ç qui est le plus grand des angles yl1 et t21' ou par une longueur W1 = YlRo. Dans le cas de la figure IV.3, elle est donnée par W21 ou W, = 21.Ro, du fait qu'on a ici 21 >,11' Dans le cas de la figure IV.4, qui est un cas similaire à celui de la figure IV.3, mais différent en ce qui concerne la valeur du rayon Ro, on a la relation fi11> 21' et la résoluzion est alors donnée par I11 ou

W1 =1.Ro. Comme on le constate simplement, il est pré-

férable de fixer la valeur de R de façon à avoir o y11 = 421' ce qui donne la meilleure résolution, et résulte pratiquement de la condition précitée pour R par rapport

Rlm et R2m.

On dispose ainsi les faisceaux de rayonnement 3A, 3B et 3C du système de mesure conformément aux conditions

ci-dessus dans le troisième mode de réalisation.

La figure IV.5 montre les trois faisceaux de rayonnement d'un tel système de mesure, ainsi que trois parties de la section mesurée du tube. Chacune des trois parties du tube (GB1, GB2 et GB3) est représentée ici par une partie de section définie par un contour circulaire extérieur et par un contour circulaire intérieur. Chaque contour circulaire consiste en une partie d'un cercle tel que ceux désignés par CLO ou CLI sur la figure IV. 3 et la figure IV.4. Ainsi, les parties de section de la figure IV.5 sont des approximations respectives des parties de tube réelles. On peut également dire que la technique de ce mode de réalisation est applicable au cas dans lequel

une telle approximation est raisonnable ou tolérable.

Sur la figure IV.5, lb12' %2bl2' 52b23' 3b23' 3b31 et lb31 désignent respectivement les longueurs du chemin de transit du faisceau de rayonnement 3A dans la partie de mesure GB1 et la partie GB2, du faisceau 3C dans la partie GB2 et dans la partie GB3, et du faisceau 3B dans la partie GB3 et dans la partie GB1. Les quantités qui sont obtenues par détection de l'intensité transmise du faisceau de rayonnement sont les valeurs de d12, d23 et d31, avec: lb12 + 2b12 =d12 2b23 + 33b23 = d23.... (IV.4) 3b31 + 'lb31 = d31 L'expression (IV.4) comprend trois équations et six inconnues, ce qui fait qu'on ne peut pas la résoudre telle qu'elle est. Cependant, dans la technique de ce mode de réalisation, on dispose des conditions supplémentaires

24857'19

- 2 4 8 5 7 1 9

suivantes. (i) Du fait que le triangle formé par les points de mesure MB1, MB2 et MB3 (c'est-à-dire le triangle formé par les trois faisceaux de rayonnement ou les axes des faisceaux) est un triangle équilatéral, les deux angles 9lb12 et 9lb31 sont mutuellement identiques et ces angles 91b12 et glb31 sont les-angles entre la ligne radiale qui part du centre O et passe par un point de mesure MB1 et un premier faisceau de rayonnement 3A passant par le point de mesure MB1, et entre la même ligne radiale et l'autre faisceau de rayonnement 3B passant par le même point de mesure MB1. Une relation similaire s'applique également

aux autres parties de mesure.

(ii) On réalise une approximation pratique des contours extérieur et intérieur, dans chaque partie de mesure, grâace au positionnement indiqué précédemment du système de mesure, si bien que les cercles des contours sont mutuellement concentriques. Ainsi, les deux chemins

de transit des faisceaux de rayonnement qui sont inter-

ceptés par les cercles dans une seule partie de mesure sont symétriques par rapport à la ligne radiale qui passe par le centre O et par le point de mesure qui se trouve

dans cette partie.

Les conditions (i) et (ii) ci-dessus permettent d'écrire les relations:

1b12 lb21 1 -

2b12 =2b23 --2...(IV.5) 3b31 33b23 Y3 3

Les équations (IV.4) et (IV.5) ci-dessus permet-

tent d'obtenir les équations simultanées

3 1 + 12

2 + 3 = d23..... (IV.6)

3 + 31 = &31

et ce système comprend trois équations avec trois inconnues

et on peut donc le résoudre à coup sûr.

Bien que ce qui précède concerne le cas de trois points de mesure, la technique peut être appliquée de façon similaire à divers autres cas ayant divers nombres de

points de mesure, de façon à permettre l'obtention d'équa-

tions sûrement résolvables. La façon de les résoudre est tout à fait similaire à celle qui est indiquée dans la demande de brevet précitée. A titre d'exemple, si dans le cas ci-dessus les équations (IV.6) sont représentées sous forme matricielle de la manière suivante O 1 1 t2 d23... . (IV.7) 1 0 1 _33 d318 et si on résout les équations (IV.7), on obtient 1 1 2 (d12 d23 + d31) ,d....(V 2 2 (d23 d31 + d12).(IV.8) 3 = 2 ( d31 - d12 + d23) On obtient ainsi les longueurs de chemin de transit des faisceaux de rayonnement (t', 2 et3 3) dans la paroi du tube, mais ces valeurs représentent les épaisseurs de paroi du tube mesurées dans les directions des faisceaux de rayonnement, et non les épaisseurs de

paroi dans les directions radiales du tube.

Les valeurs ainsi obtenues de l'épaisseur de paroi du tube (constituant une sorte d'épaisseur oblique) sont parfaitement utilisables pour examiner la qualité de produits tubulaires, comme par exemple pour examiner tout

défaut d'uniformité de l'épaisseur de la paroi.

Si les valeurs de l'épaisseur radiale de la

paroi du tube sont exigées, on peut les obtenir, en utili-

sant les conditions suivantes: (i) Le rayon extérieur (ou le diamètre extérieur) d'un produit tubulaire est pratiquement égal à sa valeur nominale, qui est connue au préalable ou grâce à des moyens appropriés. Dans la fabrication d'un produit tubulaire

réel, tel que des tubes d'acier sans soudure, il est rela-

tivement facile de faire en sorte que la surface extérieure du produit ait réellement une forme de révolution, avec une précision élevée, bien qu'il soit relativement difficile d'obtenir une uniformité précise de l'épaisseur de paroi du produit. Par exemple, une norme industrielle japonaise (JIS) n0 3439 de 1979 spécifie dans son tableau 7, portant sur les erreurs admissibles sur le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi de tubes d'acier sans soudure pour les

applications dans les puits de pétrole, que l'erreur admis-

sible sur le diamètre extérieur de tels tubes est-de -0,8 mm pour des diamètres inférieurs ou égaux à 101,6 mm et de +0,75 % pour les diamètres supérieurs ou égaux à 114,3 mm, tandis que l'erreur admissible sur l'épaisseur

de paroi est de -12,5 % pour les deux cas.

(ii) Les valeurs de t et x sont liées par la relation qu'indique l'équation (I.2). (Ici, g représente chacune des valeurs 31', et 9 et x représente une épaisseur radiale correspondante.) L'équation (I.2) permet d'écrire l'équation suivante x2 _ 2R 1x - 2 + (A-) O..... (IV.9) avec: A = 2 2 1 (Ro sin)2..... (IV.10)

et les valeurs de R et O sont connues.

o La condition (i) ci-dessus permet de considérer que la valeur de R est connue. La valeur de A indiquée en (IV.10) ci-desssus est alors également connue. Ainsi, en résolvant l'équation (IV.9), on obtient la relation suivante pour la valeur cherchée de x x = R, - VR21.(I) On peut donc ainsi obtenir également la valeur

d'une épaisseur radiale d'une paroi de tube.

On va considérer d'autres exemples pour les cas

24 8 5 719

da-s lesquels il y a plus de trois points de mesure, dans

le mode de réalisation consideré.

Dans le cas o il y a cinq points de mesure, leur disposition peut être celle qui est représentée sur la fêlure IV.6 ou sur la figure IV.7. Les points MP1 à MP5 sc-rt les points de mesure et ils sont placés aux sommets dcrn pentagone régulier. En désignant par Z, 53 54 et = les épaisseurs obliques aux points de mesure respectifs,

ez en désignant par d12, d23, d34, d45, et d51 les intensi-

tés transmises détectées (multipliées par un coefficient) des faisceaux de rayonnement respectifs qui passent par les pcints MP1 et MP2, MP2 et MP3, et ainsi de suite, on obtient l'équation suivante 1 0 0 0 1 d12 O 1 0 0 2d23 O O 1 1 0 3 d34.... (IV.12) 0 O O 1 1 4 d45 --1 0 0 0 1 d

- 5 5

La résolution de l'équation (IV.12) permet d'obtenir les valeurs de à % 5' On peut alors déterminer également les

valeurs des épaisseurs radiales correspondantes, en utili-

san: la valeur connue de G (on a ici G - 2 - =R pour le 2x5 - TO

cas de la figure IV.6 et g = ipour la figure IV.7).

Les figures IV.8a à IV.10 montrent des configura-

G:cns - sept, six et huit points de mesure. (Les figures -I';.9 et IV.10 sont des exemples d'une combinaison de deux pclygones). On peut obtenir les valeurs de et de x

d'-:ne manière similaire à celle mentionnée pour les confi-

g=rations à trois ou cinq points de mesure.

On peut également obtenir des équations similai-

res darns divers cas utilisant un certain nombre de points de mesure (pas moins de trois). On a ainsi:

2485719;

1 1 0 0 0... ...... 0 0

0 1 1 0 0......... 0 0

0 0 1 1 0......... 0 0

o o o. ... 0 o o 5................ ... .. (Iv.13)

.. '...0................DTD: 0 0 0 0 0 1 1

1 0 0 0 0 0 1

en désignant par X un vecteur colonne formé par des et par un vecteur colonne défini par les valeurs des intensités des faisceaux de rayonnement détectées, multipliées par un coefficient. Une valeur de 9 est donnée dans ce cas par la relation: G = 1 ( 2. i) - (n-2i)Yr (IV.14)

2 n 2n....

dans laquelle n désigne le nombre de points de mesure et i

est un entier qui est déterminé en fonction de la configu-

ration des faisceaux de rayonnement (plus précisément i est le nombre de cotés contenus dans le plus petit des pourtours du polygone qui sont interceptés par deux points de mesure

se trouvant sur un seul faisceau de rayonnement).

On peut mesurer de façon similaire un tube ayant

une section polygonale. La figure IV.11 en montre un exem-

ple pour une section en forme de triangle équilatéral avec un pourtour extérieur formé par un triangle ABC et un pourtour intérieur formé par un triangle A' B' C'. On supposera que trois points de mesure se trouvent en MP1, MP2 et MP3 sur le pourtour d'un triangle équilatéral A"

B" C" qui est généré à l'intérieur de la section de tube.

Les points MP1, MP2 et MP3 sont ici les pieds des perpen-

diculaires abaissées du centre O du triangle A" B" C" sur

ses cStés. Les références (B-1-2), (B-2-3) et (B-3-1) dési-

gnent trois faisceaux de rayonnement et les références -

x1, x2 et x3 désignent les épaisseurs à examiner. En dési-

gnant par ' 2 et 3 les épaisseurs obliques dans les

directions des faisceaux de rayonnement aux points de mesu-

re respectifs et par d12, d23 et d31 les valeurs obtenues par la détection des intensités transmises des faisceaux de rayonnement, d'une manière similaire à ce qui précède, on peut écrire les équations suivantes: 1+ 2 d123 2 + 3 d23. (IV.15)

3 + = d 31..

En résolvant l'équation (IV.15), on obtient les valeurs de l' a2 et f3 et les valeurs de x1, x2 et x3 sont alors

données par xi =.i cos 9 (on a ici O = 30 ).

Les figures IV.12a et IV.12b montrent d'autres exemples relatifs à une section de tube pentagonale qui peut contenir un pourtour en forme de pentagone régulier A"B"C"D"E". Cinq points de mesure MP1 à MP5 forment un

pentagone régulier. On peut procéder d'une manière simi-

laire à celle considérée ci-dessus, et obtenir les épais-

seurs de paroi. Une procédure similaire s'applique au cas de n'importe quelle autre section de tube polygonale qui contient une ligne définissant un polygone régulier. (Un cercle est une sorte de polygone régulier ayant un nombre infini de sommets.) En outre, même dans le cas d'une section de tube

polygonale ne contenant pas une ligne définissant un poly-

gone régulier, on peut appliquer le procédé de mesure ci-dessus, si on utilise une légère modification. Par exemple, dans un cas correspondant à un triangle, tel que celui représenté sur la figure IV.13, on- peut appliquer les équations suivantes: 1 i O x1 d2 oslb12 cos02b12

_ _ _ _1

0 x d cos223 cos 2 23 1s2b23 c 3b23 o x, d31 C 4ob31 3b31l dans lesquelles 9lbl2' etc, désignent les angles qui sont

indiqués sur la figure. On peut ainsi obtenir les épais-

24 8 5 7 1 9

seurs de paroi. Cependant, pour les sections de tube polygo-

nales ne comportant pas une ligne correspondant à un polygo-

ne régulier et ayant un grand nombre de côtés, l'opération peut devenir un peu compliquée, à cause de l'uniformité des angles 0 et de leur processus de mesure.

Dans les descriptions précédentes du troisième

mode de réalisation, on considère que chaque faisceau de rayonnement est une ligne. Cependant, si on le remplace par un faisceau ayant une largeur ou une épaisseur réelle, on peut obtenir le même résultat, avec la seule exception consistant en ce que la résolution est élargie conformément à l'épaisseur du faisceau de rayonnement, en comparaison de ce qu'on a indiqué précédemment en relation avec les figures

IV.3 et IV.4.

La figure IV.14 montre une variante du troisième mode de réalisation de l'invention. Elle est caractérisée par l'utilisation de dispositifs de détection de position de type photoélectrique pour détecter l'extérieur d'un tube 20, en association avec des faisceaux de rayonnement

similaires aux cas précédents. Les dispositifs photoélec-

triques sont au nombre de trois et chacun d'eux comprend un projecteur de lumière (1-1), (1-2) ou (1-3) et un récepteur de lumière (FDA-2), (FDA-1), et (FDA-1). Le projecteur produit un faisceau lumineux (F-1), (F-2) ou

(F-3) qui est dirigé vers le récepteur. Chacun de ces dis-

positifs fonctionne en se déplaçant dans une direction radiale du tube, de façon à détecter41'endroit auquel le

faisceau lumineux est en contact avec la surface extérieu-

re du tube. (CP1, CP2 et CP3 désignent de tels points de contact.) Les dispositifs photoélectriques sont disposés de façon que chaque faisceau lumineux soit perpendiculaire à une ligne radiale passant par un point de mesure et par le centre 0. Les positions des faisceaux lumineux

lorsqu'ils sont en contact avec la surface du tube indi-

quent des rayons extérieurs respectifs (c'est-à-dire des

distances de 0 à CP1, CP2 et CP3) dans les trois direc-

tions radiales passant par les points de mesure MP1, MP2

24 8 5 71 9

et MP3. Les résultats peuvent être utilisés en tant que valeurs du rayon extérieur R1 dans l'équation (IV.10). Un dispositif photoélectrique permet d'effectuer une détection de position très rapide, grâce à sa caractéristique générale de fonctionnement rapide. Ainsi, cette variante facilite le raccourcissement des durées de mesure, avec une précision accrue, et elle permet également de simplifier le processus de mesure dans le cas de sections de tube qui ne peuvent pas

être considérées comme suffisamment circulaires. Si l'élé-

ment de tube est lumineux par lui-même (par exemple à cause

de sa température élevée), les projecteurs de lumière envi-

sagés ci-dessus peuvent être supprimés, en utilisant des

récepteurs de lumière directionnels.

Dans le troisième mode de réalisation, les diver-

ses positions des faisceaux de rayonnement autour d'un tube peuvent être obtenues par plusieurs ensembles de sources et de détecteurs de rayonnement, fixes par rapport à l'élément de tube, ou par un seul ensemble d'une source et d'un détecteur de rayonnement tournant autour de l'élément de tube, comme on l'a indiqué pour le second mode de

réalisation de l'invention.

2 4 8 5 71 9

La figure IV.15 montre une autre version modifiée

du troisième mode de réalisation de l'invention. Elle com-

prend un ensemble formé par l'instrument à rayonnement et par un autre instrument de détection de position de bord sans contact (par exemple du type photoélectrique). Le pre- mier instrument consiste en une source de rayonnement 1 qui produit un faisceau de rayonnement 3 et en un détecteur associé 4. Le second instrument comprend un projecteur de

lumière 1 qui produit un faisceau lumineux F et un récep-

teur de lumière FDA. L'instrument à rayonnement comme l'instrument photoélectrique sont montés sur un seul châssis 305 qui tourne autour d'un tube 20 à examiner, avec les instruments positionnés sur ce châssis de façon que le faisceau lumineux F soit perpendiculaire à une ligne radiale allant du centre 0 de la rotation du châssis

jusqu'au point d'intersection entre le faisceau de rayon-

nement 3 et un cercle ILC (le cercle passant par tous les points de mesure MPi, MPii, etc). Le point 0 représente

également le centre supposé du tube. L'instrument photo-

électrique est mobile dans la direction parallèle à cette ligne radiale, de façon à détecter les points de contact tangentiel CPi, CPii, etc, c'est-à-dire à déterminer les rayons extérieurs du tube, à l'extérieur des points de mesure respectifs. L'instrument à rayonnement détecte les épaisseurs obliques aux points de mesure. Lorsque le châssis fait un tour, les instruments produisent toutes les données nécessaires à l'obtention des épaisseurs

radiales aux points de mesure.

Les figures V.1 et V.2 montrent un mode de réalisation de moyens de support destinés à stabiliser la surface d'un tube en cours de mesure, c'est-à-dire de

moyens destinés à la mise en oeuvre de la troisième carac-

téristique de l'invention.

La figure V.1 montre la configuration générale de ce mode de réalisation. La référence 403 désigne un dispositif de mesure d'épaisseur de la paroi d'un tube et chacune des références 404, 404a, 405 et 405a désigne une cage de rouleaux presseurs. Un tube 401 est entratné 24a5719 dans la direction de la flèche et il traverse le dispositif de mesure 403. Les cages de rouleaux presseurs comprennent un mécanisme destiné à stabiliser la surface du tube. Le

nombre des cages peut ne pas être toujours égal à quatre.

La figure V.2 est une vue de face montrant la

configuration fondamentale de la cage de rouleaux presseurs.

Elle comprend un bâti 441 et une paire de rouleaux presseurs 442 et 442a dont les arbres sont montés de façon pivotante

dans le bâti. Chaque rouleau presseur a une forme présen-

tant un rétrécissement dans le milieu. Le tube est inter-

calé entre les deux rouleaux presseurs de la paire (verti-

calement sur la figure V.2) de façon à permettre de réduire au minimum la déviation de l'axe du tube. La configuration

verticale de la paire de rouleaux presseurs qui est repré-

sentée sur la figure V.2 ne constitue pas la seule possi-

bilité, et ces rouleaux peuvent être disposés dans n'impor-

te quelles autres directions, par exemple horizontale ou oblique. De plus, plusieurs des cages de rouleaux presseurs faisant partie d'un équipement peuvent avoir plusieurs directions des paires de rouleaux presseurs. Par exemple, dans l'équipement de la figure V.1, les cages de rouleaux

presseurs 404 et 405 peuvent maintenir le tube verticale-

ment, tandis que les cages 404a et 405a peuvent le mainte-

nir horizontalement. Une telle configuration est plus

efficace. La figure V.3 est une vue de face montrant une variante de la cage de

rouleaux presseurs. Elle comprend

un Servo-cylindre hydraulique 406, des cylindres pneumati-

ques 407 et 407a, des montants 408 et 408a, des boîtes à engrenages 409 et 409a, des moteurs 410 et 410a, des paliers 411, 411a, 411b et 411c pour les rouleaux presseurs

442 et 442a, une traverse 412 et une transmission de puis-

sance flexible 413. La traverse 412 est accouplée de façon coulissante aux montants 408 et 408a-de façon à pouvoir

être déplacée verticalement, en étant entraînée par le mou-

vement du cylindre hydraulique 406. Les cylindres pneumati-

ques 407 et 407a sont montés sur la traverse 412. Les

extrémités inférieures des pistons des cylindres pneumati-

2 4 8 5 7 1 9

ques 407 et 407a sont accouplées aux corps des paliers 411 et 411a du rouleau presseur supérieur 442. L'arbre de ce

rouleau presseur 442 est accouplé au moteur 410 par l'in-

termédiaire de la transmission flexible 413 et de la boîte à engrenages 409. L'arbre de l'autre rouleau presseur 442a (rouleau inférieur) est accouplé par la boîte à engrenages

409a au moteur 410a.

Ainsi, le rouleau presseur supérieur 442 peut se déplacer verticalement, sous l'effet d'un mouvement du cylindre hydraulique 406 qui lui est transmis par les cylindres pneumatiques 407 et 407a, afin d'appuyer sur la

surface du tube 401 avec une certaine force, en associa-

tion avec le rouleau presseur inférieur 442a. Un tel méca-

nisme de transmission du mouvement vertical à deux étages, résultant de l'utilisation des cylindres hydraulique et pneumatiques 406 et 407, 407a, décrits ci-dessus, permet d'effectuer un réglage plus fin et plus efficace de la pression qui est appliquée à la surface du tube 401, en

comparaison d'un autre mécanisme comportant une transmis-

sion à un seul étage. La rotation du moteur 410 fait tourner le rouleau supérieur 442 et la rotation du moteur

410a fait tourner le rouleau inférieur 442a.

La force de pression que les rouleaux presseurs 442 et 442a appliquent à la surface du tube doit pouvoir être réglée de façon fine et précise, du fait que le tube 401 peut être un objet à haute température qui vient juste d'être soumis à un laminage à chaud et qui peut ne pas avoir encore retrouvé ses propriétés physiques ordinaires à la température normale. Ainsi, une force de pression excessivement élevée appliquée à cet objet peut entraîner une déformation inadmissible de la section du tube pressé, tandis qu'une valeur trop faible de cette même force peut donner un effet insuffisant pour stabiliser le tube en

position, c'est-à-dire peut permettre une déviation radia-

le du tube. Les expériences effectuées par les inventeurs sur l'effet de cette force de pression, en faisant varier sa valeur dans les plages indiquées dans le tableau V.1 ont indiqué que l'optimum se situe dans une plage comprise approximativement entre 2200 N et 3000 N.

Tableau V.1

Diamètre Epaisseur de Plage de la force extérieur paroi de pression (mm) (mm) (N)

177,8 9,19 2100 à 2800

244,5 10,03 2100 à 2900

273,00 11,43 2200 à 3100

339,7 13,06 2400 à 3400

Grâce à l'action des cylindres pneumatiques 407 et 407a, le rouleau supérieur 442 de la figure V.3 peut appliquer au tube,de façon régulière, une force de pression dans une plage comprise entre 2200 N et 3000 N, pour le

maintenir en position.

Le mécanisme destiné à entraîner le rouleau supérieur 442 comme le rouleau inférieur 442a est prévu de

façon à éviter de créer des défauts à la surface du tube.

De tels défauts pourraient apparaître si les rouleaux 442 et 442a avaient uniquement pour fonction de presser le

tube. Les moteurs fonctionnent en synchronisme.

On va maintenant retourner à la figure V.1. Le

produit tubulaire 401 est entraîné dans sa direction lon-

gitudinale à partir par exemple d'un laminoir (non repré-

senté). Le produit 401 arrive au dispositif de mesure

d'épaisseur de paroi 403 en traversant les cages de rou-

leaux presseurs 405a et4O5 qui ont pour fonction de le

stabiliser. La position des cages de rouleaux est naturel-

lement fixée de façon à diriger le produit tubulaire vers une position prédéterminée dans le dispositif de mesure 403. La partie du tube 401 qui a traversé le dispositif de mesure 403 est stabilisée par les cages de rouleaux

404a et 404.

L'équipement de la figure V.1 doit de préférence

comporter un capteur photoélectrique ou un dispositif ana-

logue (non représenté) destiné à détecter l'extrémité avant du produit tubulaire 401, lorsqu'elle s'approche du

dispositif de mesure 403. Ensuite, sous l'effet de l'indi-

cation du capteur, un dispositif de commande entre en action de façon à déplacer les cylindres hydraulique et pneumatiques afin de générer la force de pression du rouleau

presseur sur la surface du tube. Un autre capteur photoélec-

trique doit de préférence être placé de façon à détecter l'extrémité arrière du produit tubulaire 401, lorsqu'elle est passée devant le dispositif de mesure 403. Sous l'effet d'un signal de sortie de ce capteur, le dispositif de commande supprime cette force de pression. Les valeurs du diamètre extérieur du tube à mesurer peuvent être comprises dans une plage étendue, allant par exemple de 177,8 mm à 406,4 mm, mais elles peuvent être déterminées avant que la mesure soit effectuée dans l'équipement. La position du cylindre hydraulique 406 de la figure V.3 peut donc être réglée préalablement de façon à convenir à une taille de

tube, en faisant par exemple en sorte que le rouleau supé-

rieur 442 soit dans une position dans laquelle il fait face au côté supérieur du tube 401, à une distance prédéterminée qui est par exemple de 50 mm. On peut ainsi minimiser, pour n'importe quelle taille de tube, le temps qui s'écoule pendant le mouvement de réglage de la position des rouleaux

presseurs, une fois que le produit s'est approché du dispo-

sitif de mesure.

On trouvera ci-après un exemple quantitatif de l'effet de ce mode de réalisation sur la diminution de la

déviation radiale d'un tube mesuré.

Dans ce mode de réalisation, la déviation radiale résiduelle du tube ou l'erreur de centrage du tube dans la

position de mesure résulte de plusieurs facteurs. Le pre-

mier d'entre-eux est une courbure de l'axe du tube. Elle

est habituellement inférieure à -0,5 mm par mètre de dis-

tance longitudinale. On peut donc considérer que le premier facteur correspond à une première erreur E1t- 0,5 mm, qui peut faire l'objet d'une disposition appropriée des cages de rouleaux. Un second facteur consiste en une erreur de positionnement au montage des rouleaux presseurs et on constate expérimentalement que cette erreur est inférieure à +0,1 mm. On supposera donc que ce facteur produise une seconde erreur i2= -+O,1 mm. Un troisième facteur consiste en une déviation du centre de la surface d'un rouleau presseur et un jeu dans un palier. On supposera qu'il produise une troisième erreur ú3 = fo,1 mm. Un quatrième facteur consiste en une irrégularité de la forme du contour du rouleau presseur, c'est-à-dire en une erreur de l'angle de conicité de ce rouleau. L'erreur sur l'angle ne dépasse pas +0,1 . On supposera donc qu'il existe une quatrième

erreur ú4 = f0,0017, du fait que tg 0,10 =-0,0017. Un cin-

* quième facteur résulte de la dilatation et de la contrac-

tion thermiques du bâti d'un rouleau presseur. Ceci peut se produire dans le cas ou l'équipement est utilisé dans un travail à chaud, à cause de la chaleur qui est rayonnée

à partir d'une surface chaude d'un tube traversant l'équi-

pement. En supposant un coefficient de dilatation de 0,116 x 10 14, une variation de température du bâti de 600C et une largeur du bâti de 300 mm, et en multipliant ces grandeurs ensemble, on obtient 0,116 x 10 14 x 60 x

300 = 0,208 mm. On supposera donc qu'il existe une cinquiè-

me erreur E5 0,208. La déviation radiale d'un tube dans une cage de rouleaux presseurs peut être représentée par la valeur quadratique moyenne des erreurs ci-dessus, allant de la première à la cinquième, c'est-à-dire

-+V 2 S + r2 + E2 + ú2 + ú5 = _0,56 mm.

Les cages de rouleaux presseurs sont placées du coté avant comme du c8té arrière du dispositif de mesure. La déviation radiale d'un tube dans le dispositif de mesure, ou l'erreur de centrage ú dans ce dispositif, peut ainsi s'exprimer de la façon suivante

E = + V0,79 mm.

Dans le cas o une précision de 0,1 mm est exigée pour

une épaisseur de paroi mesurée, la déviation radiale maxi-

male admissible d'un tube est d'environ -l,0 mm, ce qui

apparaît également sur la figure I.1.3. Ainsi, la configu-

ration ci-dessus offre un moyen efficace pour éviter la

déviation radiale d'un tube, avec une précision appropriée.

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En ce qui concerne la forme du rouleau presseur

considéré ci-dessus, diverses autres solutions sont utilisa-

bles. Par exemple, comme le montre la vue de face de la figure V.4a et la vue en plan de la figure V.4b, on peut tout aussi bien utiliser deux paires de rouleaux plats usuels 142a à 142d. Une paire d'entre eux a pour fonction de stabiliser l'objet tubulaire 401 verticalement, tandis que l'autre paire le stabilise horizontalement. Dans ce cas,

chaque rouleau nécessite un mécanisme d'entraînement.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de mesure de l'épaisseur de la paroi d'un tube, dans lequel un faisceau de rayonnement, au moins, est transmis à travers un tube selon plus de deux directions, de façon qu'un seul faisceau de rayonnement passe par chaque paire parmi au moins trois paires de points formées à partir d'au moins trois points de mesure disposés

dans la paroi du tube, ce dispositif détectant les intensi-

tés du ou des faisceaux de rayonnement après passage par les paires de points de mesure et traitant les valeurs détectées

de façon à déterminer les épaisseurs de la paroi, caracté-

risé en ce que, grâce à l'utilisation d'un mouvement relatif

de l'élément de tube par rapport à la structure du disposi-

tif, un seul exemplaire de l'instrument de mesure destiné à produire et à détecter un seul faisceau de rayonnement

permet de recueillir, au cours du temps, les données rela-

tives aux intensités du faisceau de rayonnement transmis à plusieurs positions relatives par rapport à l'élément de tube.

2. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le mouvement relatif du tube s'effectue dans une direction parallèle à l'axe du tube; plusieurs

instruments de mesure sont placés à des positions répar-

ties dans cette direction; et le dispositif comporte des circuits qui appliquent des retards aux signaux de sortie

relatifs aux intensités détectées des faisceaux de rayon-

nement, lorsque ces signaux sont appliqués à un dispositif de calcul principal destiné à les traiter pour déterminer les épaisseurs de paroi, et ces retards sont déterminés

en fonction de la vitesse du mouvement relatif.

3. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mouvement rela-

tif du tube par rapport au dispositif est un mouvement de

rotation autour de l'axe du tube, ou comporte un tel mou-

vement de rotation; et un seul exemplaire de l'instrument de mesure destiné à produire et à détecter un seul faisceau de rayonnement est utilisé pour recueillir un

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ensemble de données indiquant les intensités du faisceau de rayonnement transmis à plusieurs positions relatives (par rapport à l'élément de tube) qui correspondent à plusieurs

paires de points de mesure.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le mouvement rela-

tif s'effectue pas à pas et ence que les traitements arithmétiques destinés à déterminer les épaisseurs de paroi

utilisent les valeurs des intensités de faisceau de rayonne-

ment qui sont détectées pendant que ce mouvement relatif est interrompu.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le mouvement rela-

tif s'effectue de façon continue, même pendant là détection du faisceau de rayonnement produisant les signaux de sortie destinés aux traitements arithmétiques qui déterminent les épaisseurs de paroi, et en ce que ces signaux de sortie

sont intégrés sur un intervalle de temps prédéterminé.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5, caractérisé en ce que le mouvement relatif est produit par un mouvement de l'élément de tube, tandis

que l'instrument de mesure est fixe.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5, caractérisé en ce que l'instrument de mesure

est monté sur un mécanisme mobile.

8. Dispositif selon la revendication 7, caracté-

risé en ce que le mouvement relatif est un mouvement diffé-

rentiel entre l'instrument de mesure et le tube, tous deux

se déplaçant de manière que l'un suive l'autre.

9. Procédé de mesure de l'épaisseur de la paroi d'un tube, dans lequel on fait en sorte qu'au moins un faisceau de rayonnement soit transmis à travers un tube selon plus de deux directions, de façon qu'un seul faisceau de rayonnement passe par chaque paire de points parmi au moins trois paires formées à partir d'au moins trois points de mesure disposés dans la paroi du tube; dans lequel on détecte les intensités du ou des faisceaux de rayonnement, après leur passage par les paires de points de mesure; et dans lequel on traite les valeurs détectées pour déterminer les épaisseurs de la paroi; caractérisé en ce qu'on utilise une configuration de points de mesure formant un polygone

régulier ayant un nombre de côtés impair, avec une configu-

ration telle que le nombre des côtés contenu dans la partie la plus courte ou la partie la plus longue d'un pourtour du polygone intercepté par une paire de points de mesure par

lesquels un faisceau de rayonnement doit passer simultané-

ment, soit constant pendant une opération destinée à l'obtention d'un ensemble de données de mesure; et en ce qu'on détermine des épaisseurs obliques de la paroi du tube

dans les directions des faisceaux de rayonnement.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on détermine en outre dès épaisseurs radiales de la paroi du tube dans des directions allant du centre du polygone aux points de mesure, en utilisant les valeurs

des épaisseurs obliques.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 9 ou 10, caractérisé en ce qu'on mesure les diamètres extérieurs du tube par des moyens de mesure sans contact, autrement que par détection de faisceaux de rayonnement, ceci produisant des signaux de sortie destinés à être

traités pour déterminer les épaisseurs de paroi.

12. Dispositif de mesure de l'épaisseur de la paroi d'un tube dans lequel un faisceau de rayonnement, au moins, est transmis à travers un tube selon plus de deux directions, de façon qu'un seul faisceau de rayonnement

passe par chaque paire de points parmi au moins trois pai-

res formées à partir d'au moins trois points de mesure placés dans la paroi du tube, ce dispositif détectant les intensités du ou des faisceaux de rayonnement après passage par les paires de points de mesure et traitant les valeurs

détectées pour déterminer les épaisseurs de paroi, caracté-

risé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à empêcher

les déviations radiales du tube et qui comprend des rou-

leaux qui pressent le tube, des moyens de commande qui règlent la force de pression des rouleaux sur la surface du tube et des moyens qui entraînent les rouleaux de façon à

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déplacer le tube dans sa direction longitudinale.

13. Dispositif selon la revendication 12, carac-

térisé en ce que les rouleaux sont associés par paires et chacun d'eux a une forme qui présente un rétrécissement dans le milieu.

14. Dispositif selon la revendication 12, carac-

térisé en ce que les rouleaux comprennent deux paires de rouleaux cylindriques et l'une des paires presse le tube

verticalement, tandis que l'autre paire le presse horizon-

talement.

15. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 12, 13 ou 14, caractérisé en ce que la force de pression est située dans une plage comprise entre 2200 N et 3000 N. Par Procuration:

des Sociétés dites: FUJI ELECTRIC CO. LTD.

KAWASAKI STEEL CORP0 TIO19

Le Mandataire: Cabinet FLECHNER