LU84092A1 - INSTALLATION FOR MEASURING THE DEGREE OF WEAR OF CONTAINER COATINGS - Google Patents

Description

Installation de mesure du degré d'usure de revêtements de récipients.Installation for measuring the degree of wear on container linings.

La présente invention concerne une installation de mesure du degré 5 d’usure de revêtements de récipients, notamment de récipients difficilement accessibles tels que les convertisseurs d’aciérie.The present invention relates to an installation for measuring the degree of wear of container linings, in particular of hard-to-reach containers such as steel converters.

La connaissance du degré d'usure des revêtements réfractaires d'engins métallurgiques est souhaitable pour l'évidente raison que le ; 10 métallurgiste devrait être en mesure de décider s'il est nécessaire d'arrêter une campagne d'élaboration pour refaire le revêtement d'usure ou s'il est possible de poursuivre la campagne sans risquer l'endommagement du revêtement permanent voire de la carcasse du récipient .Knowledge of the degree of wear of the refractory linings of metallurgical machines is desirable for the obvious reason that; 10 metallurgist should be able to decide if it is necessary to stop a production campaign to redo the wear coating or if it is possible to continue the campaign without risking damage to the permanent coating or even the carcass of the container.

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Etant donné que certains procédés d'élaboration de l'acier conduisent à une usure locale du revêtement, les procédés de mesure de l'usure qui ne couvrent pas la totalité du revêtement en présence, tels que les procédés qui prévoient de noyer des capsules radioac-20 tives dans certaines parties du revêtement et de suivre 1'intensité du rayonnement émis, ne peuvent donner entière satisfaction, à moins que l’on ne connaisse d’avance les endroits préférentiels d'usure. Ceci n'étant pas toujours le cas, on a cherché â développer d'autres moyens de détermination de l'usure, capables de couvrir des plages 25 plus étendues.Since certain methods of steelmaking lead to local wear of the coating, the methods of measuring the wear which do not cover the entire coating present, such as the methods which plan to drown radioac capsules -20 tives in certain parts of the coating and to follow the intensity of the radiation emitted, cannot give complete satisfaction, unless the preferred places of wear are known in advance. This is not always the case, and attempts have been made to develop other means for determining wear, capable of covering wider areas.

Ainsi il est connu d'utiliser à ces fins des caméras thermovisuelles qui enregistrent l'émission de rayons infrarouges à partir de corps chauds et qui construisent une image thermo-géométrique dont on peut , tirer des conclusions sur la répartition de la chaleur et donc du - 2 - degré de perméabilité thermique local d'une surface. Il s'agit là d'un moyen de mesure relative, tandis qu'il serait plus souhaitable de disposer d'un moyen de mesure directe.Thus it is known to use for these purposes thermovisual cameras which record the emission of infrared rays from hot bodies and which construct a thermo-geometric image from which one can draw conclusions on the distribution of heat and therefore of the - 2 - degree of local thermal permeability of a surface. This is a relative measure, while it would be more desirable to have a direct measure.

5 II existe des dispositifs de mesure qui mettent en oeuvre des caméras-laser que l'on dirige sur la surface à scruter. Ces caméras émettent un rayon laser et enregistrent le rayon réfléchi que l'on compare à un rayon de référence à fréquence constante. Or ces dispositifs qui opèrent donc suivant un principe d'interfêromêtrie et 10 d'analyse des fréquences, sont très sensibles vis-à-vis de changements de la température et de la présence de poussières. Ces dispositifs sont également très onéreux en raison de l'instrumentation compliquée nécessaire à l'analyse des fréquences.5 There are measurement devices which use laser cameras which are directed onto the surface to be scanned. These cameras emit a laser beam and record the reflected ray which is compared to a reference ray at constant frequency. However, these devices, which therefore operate according to a principle of intermetrometry and frequency analysis, are very sensitive to changes in temperature and the presence of dust. These devices are also very expensive due to the complicated instrumentation necessary for frequency analysis.

15 Le but de la présente invention était de proposer une installation de mesure basée sur la technologie du laser, exempte des désavantages qui inhérent aux systèmes connus, tout en se distinguant par des moyens mis en oeuvre relativement simples et moins onéreux que les moyens connus.The object of the present invention was to provide a measurement installation based on laser technology, free from the disadvantages inherent in known systems, while being distinguished by relatively simple means which are less expensive than known means.

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Ce but est atteint par l'installation suivant l'invention qui prévoit d'utiliser la technique du laser pulsé d'une part et qui met à profit d'autre part les progrès qui ont été faits dans le domaine de la robotique industrielle qui met à la disposition de l'homme de . 25 l'art des outils mécaniques capables d'exécuter des mouvements commandés et ceci avec une précision de l'ordre de dizaines de millimètres pour ce qui est des positionnements à réaliser. L'installation suivant l'invention est remarquable en ce qu'une pince formant l'extrémité d'un membre artioulé qui comporte au moins deux axes de 30 rotation et qui est doté d'un système de commande de mouvement et de positionnement, contient un bloc de mesure qui se compose d'au moins une paire de têtes de oonduits optiques, dont l'un est relié à un émetteur de laser pulsé et l'autre à un récepteur et qu’il est prévu un système de mesure du temps écoulé entre l'émission d'une pulsa-35 tion et l'enregistrement de la même pulsation réfléchie après impact sur un point donné dudit revêtement.This object is achieved by the installation according to the invention which plans to use the pulsed laser technique on the one hand and which takes advantage on the other hand of the progress which has been made in the field of industrial robotics which puts available to man's. 25 the art of mechanical tools capable of executing controlled movements and this with an accuracy of the order of tens of millimeters in terms of the positions to be produced. The installation according to the invention is remarkable in that a clamp forming the end of a hinged member which comprises at least two axes of rotation and which is provided with a movement and positioning control system, contains a measuring block which consists of at least one pair of optical duct heads, one of which is connected to a pulsed laser transmitter and the other to a receiver and that a time measurement system is provided elapsed between the emission of a pulsation and the recording of the same reflected pulsation after impact on a given point of said coating.

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Un grand avantage offert par l'invention réside dans le fait que l'organe de mesure proprement dit se résume à des extrémités de fibres optiques, faoiles à protéger et à loger dans la pince d'une robotique laquelle peut facilement être exéoutêe de manière à rësi- 5 ster à la chaleur qui règne dans les alentours immédiats d'engins métallurgiques tels que convertisseurs â soufflage d'oxygène, fours électriques, poches de traitement et/ou de. transport de métaux liquides et autres.A great advantage offered by the invention resides in the fact that the actual measurement member is summed up at the ends of optical fibers, which are to be protected and housed in the clamp of a robot which can easily be carried out so as to withstand the heat prevailing in the immediate vicinity of metallurgical devices such as oxygen-blowing converters, electric ovens, treatment and / or bladder pockets. transport of liquid metals and others.

, 10 Quant aux fibres optiques qui sont disponibles en grandes longueur, elles permettent de disposer les instruments sensibles o.à d. l'émetteur, le récepteur, le système de mesure du temps et le processeur à une distance suffisante d'éventuelles sources de perturbations., 10 As for the optical fibers which are available in great lengths, they allow the sensitive instruments to be arranged, i.e. the transmitter, the receiver, the time measurement system and the processor at a sufficient distance from possible sources of disturbance.

15 Pour ce qui est de la représentativité de la mesure effectuée, il est bien ententu que l'on peut se contenter suivant l'invention ’ d'une paire de conduits optiques émettant et recevant un rayon de laser pulsé à une cadence définie et d'effectuer un déplacement de la pince suivant un * chemin déterminé, pour aboutir à un balayage 20 couvrant une plage représentative de la surface à scruter. Si l'on ohoisit par contre d'effectuer une mesure multiple, en mettant en oeuvre un bloe de mesure comportant une multitude de paires de conduits optiques qui peuvent viser toute une plage, composée du nombre correspondant de points d'impact et qui effectuent tour â tour la , 25 routine de l'émission et de la réception d'une pulsation, on peut évidemment simplifier resp. aooélêrer la routine de déplacement de la pince et de son membre porteur.With regard to the representativeness of the measurement carried out, it is clearly understood that, according to the invention, one can be satisfied with a pair of optical conduits emitting and receiving a laser beam pulsed at a defined rate and d 'Move the clamp along a determined path, to result in a scan 20 covering a range representative of the surface to be scanned. If, on the other hand, one chooses to carry out a multiple measurement, by implementing a measurement bloe comprising a multitude of pairs of optical conduits which can target a whole range, composed of the corresponding number of impact points and which perform the tour In turn, the routine of transmitting and receiving a pulse, one can obviously simplify resp. ease the routine of moving the clamp and its carrying member.

Dans ce eas il est bien entendu qu'il faut prévoir un multiplexage 30 optique qui travaille cependant à des cadences de l'ordre de microsecondes en sollicitant tour à tour toutes les paires de conduits optiques faisant partie du bloo.In this eas, it is clearly understood that an optical multiplexing 30 must be provided, which however works at rates of the order of microseconds by requesting in turn all the pairs of optical conduits forming part of the bloo.

De plus amples renseignements concernant l'installation et son fonc-35 tionnement sont fournis par la voie du dessin où la fig. 1 reprë-sente de manière schématisée une forme d'exécution possible du système de mesure suivant l'invention.Further information concerning the installation and its operation is provided by means of the drawing in which FIG. 1 shows schematically a possible embodiment of the measurement system according to the invention.

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On a représenté un oonvertisseur d'aciérie 0 qui est mobile autour de son axe A et dont l’état d'usure du réfractaire 2 est à déterminer. Au dessus du convertisseur on distingue la robotique industrielle 10, dont la forme représentée comprend essentiellement la pince 5 11 qui contient le bloc de mesure; pour des raisons de commodité on montre en guise du bloc et de la resp. des paires de conduits optique une ligne 20. La pince 11 est mobile autour d'un axe 12 et par l'intermédiaire du bras 16, autour d'un axe 13, si bien que la pince et le bloc peuvent pivoter dans 2 sens perpendiculaires l'un par * 10 rapport ä l'autre. L'ensemble 10 est maintenu par un chariot 17 à roues 14 qui permettent un déplacement sur des rails 15.There is shown a steelworks converter 0 which is movable about its axis A and the state of wear of the refractory 2 of which is to be determined. Above the converter, there is industrial robotics 10, the shape of which essentially comprises the clamp 5 11 which contains the measuring block; for convenience, we show as a block and resp. pairs of optical conduits a line 20. The clamp 11 is movable around an axis 12 and through the arm 16, around an axis 13, so that the clamp and the block can pivot in 2 perpendicular directions one by * 10 with respect to the other. The assembly 10 is held by a carriage 17 with wheels 14 which allow movement on rails 15.

„ La ligne 20 qui représente au moins une paire de conduits optiques aboutit à un multiplexeur optique 30 qui est relié à une unité 40.„Line 20 which represents at least one pair of optical conduits leads to an optical multiplexer 30 which is connected to a unit 40.

15 Cette dernière comporte un générateur 41 de laser pulsé, un récepteur 42 de l'impulsion réfléchie, ainsi qu'un système de mesure 43 du temps écoulé entre l'émission et la réception.The latter comprises a generator 41 of pulsed laser, a receiver 42 of the reflected pulse, as well as a system 43 for measuring the time elapsed between transmission and reception.

Une unité 50 de commande de la robotique 10 est reliée à celle-ci 20 par l'intermédiaire de la ligne 21 qui sert à transmettre les commandes de positionnement de la pince 11 par rapport aux axes 12 et 13.A robotics control unit 50 is connected to the latter 20 via the line 21 which serves to transmit the commands for positioning the clamp 11 relative to the axes 12 and 13.

Les unités 40 et 50 se trouvent reliées chacune à un proolsseur-·. 25 collecteur de données 60 qui transmet à ees unités les consignes de fonctionnement et qui recueillit et traite les résultats de mesure fournis par le système 43 ainsi que les coordonnées géométriques de la position de la pince 11, fournies par l'unité 50. Le processeur 60 comporte utilement les moyens courants de visualisation des don-30 nées traitées et d'intervention pour l'opérateur.The units 40 and 50 are each connected to a processor. 25 data collector 60 which transmits to the units the operating instructions and which collects and processes the measurement results supplied by the system 43 as well as the geometric coordinates of the position of the clamp 11, supplied by the unit 50. The processor 60 usefully comprises the common means of viewing the processed data and of intervention for the operator.

Il est bien entendu que le dispositif de mesure doit être étalonné avant toute nouvelle série de mesures. Pour cela il suffit de choisir certains points de référence qui sont situés le plus près 35 possible des surfaces à scruter et qui ne change pas de position de manière incontrôlable. Un tel point de référence R peut, p.ex être situé sur l'anneau-porteur 1 du oonvertisseur.It is understood that the measuring device must be calibrated before any new series of measurements. For this, it suffices to choose certain reference points which are situated as close as possible to the surfaces to be scanned and which does not change position uncontrollably. Such a reference point R can, for example, be located on the carrier ring 1 of the converter.

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Claims (4)

1. Installation de mesure du degré d’usure de revêtements, notamment dans des rëeipients difficilement accessibles tels que les eon- 5 vertisseurs d’aciérie, caractérisée en ce qu’une pince formant l'extrémité d'un membre articulé qui comporte au moins deux axes de rotation et qui est doté d'un système de commandes de mouvement et de positionnement, contient un bloc de mesure qui se compose d'au moins une paire de têtes de conduits optiques, dont . 10 l'un est relié à un émetteur de laser pulsé et l'autre ä un récepteur et qu'il est prévu un système de mesure du temps écoulé entre l'émission d'une pulsation et l'enregistrement de la même pulsation réfléchie après impact sur un point donné dudit revêtement. 151. Installation for measuring the degree of wear of coatings, in particular in difficult-to-access receptacles such as steel mills, characterized in that a clamp forming the end of an articulated member which comprises at least two axes of rotation and which is fitted with a movement and positioning control system, contains a measuring block which consists of at least one pair of optical conduit heads, of which. 10 one is connected to a pulsed laser transmitter and the other to a receiver and that a system is provided for measuring the time elapsed between the emission of a pulse and the recording of the same reflected pulse after impact on a given point of said coating. 15 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la pince et le membre articulé font partie d'une robotique industrielle connue en soi.2. Installation according to claim 1, characterized in that the clamp and the articulated member are part of industrial robotics known per se. 3. Installation suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les conduits optiques sont des fibres optiques conventionnelles, dont les têtes comportent un collecteur sous la forme d'une lentille. J253. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the optical conduits are conventional optical fibers, the heads of which comprise a collector in the form of a lens. D25 4. Installation suivant les revendications 1-3, caractérisée en ce que le système de mesure du temps est relié à un processeur-collecteur de données qui est doté d’un système d'enregistrement des résultats de mesure et des coordonnées correspondantes de la position géométriques de la pince.4. Installation according to claims 1-3, characterized in that the time measurement system is connected to a data processor-collector which is provided with a system for recording the measurement results and the corresponding coordinates of the position. geometric of the pliers.