Dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos, en particular en una línea de colada, y procedimiento relacionado.

Dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos que se mueven en unadirección determinada de alimentación (F) y que emiten radiaciones,

en particular productos (15) que salen de unalínea de colada, que comprende una cámara (12) configurada para adquirir imágenes de forma continua delproducto (15) que se mueve en la dirección de alimentación (F) en al menos dos instantes de tiempo sucesivos, yuna unidad de procesamiento electrónica (11), configurada para efectuar la comparación entre al menos dosimágenes sucesivas adquiridas, utilizando algoritmos matemáticos sobre la base del principio de correlación deimágenes, para determinar el desplazamiento espacial de las imágenes y, por medio de dicho desplazamientoespacial, analizar y determinar las características de movimiento del producto (15) que se mueve en la dirección dealimentación (F), o la dirección transversal a la dirección de alimentación, obteniendo una señal correlacionada conla velocidad del producto en movimiento, caracterizado porque dicha unidad de procesamiento (11) estáconfigurada para analizar dicha señal de velocidad en el dominio de frecuencias, en la dirección de alimentación (F)y también en la dirección transversal a la dirección de alimentación, para identificar:

- la presencia de una componente de frecuencia correspondiente a la frecuencia de oscilación del molde delingotes de la línea de colada y, evaluando la amplitud de dicho componente de frecuencia identificado,identificar de esta manera la presencia de posibles anomalías, en particular debidas a una configuraciónerrónea de la velocidad de colada, una conicidad errónea del cristalizador y/o una pobre eficacia de lalubricación, o anomalías en la dinámica de movimiento del producto colado, y/o

- la presencia de un componente de frecuencia correlacionado con la fricción y/o anomalías en el sistemamecánico, que guía y transporta el producto colado (15).

Dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos, en particular en una línea de colada, y procedimiento relacionado Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo, y al procedimiento relativo, para analizar y determinar las características de movimiento de productos alargados, en particular, aunque no exclusivamente, productos que salen de una línea de colada, por ejemplo planchones o lingotes. La presente invención se puede aplicar, en particular, en la medición de la velocidad, en la detección del movimiento a lo largo de la dirección de alimentación o en la dirección transversal a la dirección de alimentación, en el análisis de movimientos, desplazamientos, vibraciones u oscilaciones, paralelos y ortogonales a la dirección de alimentación, de los productos alargados en movimiento, en particular también debido a fricción o a anomalías en el funcionamiento de la máquina de colada, el molde de lingotes y/o el sistema mecánico que guía y transporta el producto colado.

Antecedentes de la invención Dentro de un proceso de colada de acero, por ejemplo para producir lingotes, existe la necesidad conocida para medir la velocidad a la que el producto sale de la linea de colada.

Para dicho fin, se han propuesto diversas soluciones, pero a menudo han demostrado ser, por diversas razones, no adecuadas y/o no completamente eficaces.

En particular, se conocen procedimientos que implican contacto, por ejemplo sobre la base de rodillos de medición, que son desaconsejables por las altas temperaturas de los productos en la línea de colada, dando lugar a problemas de deslizamiento, dilatación de calor y desgaste que conducen a una reducción en la precisión de las mediciones. En particular, el desgaste de los rodillos provoca imprecisiones en la medición de la velocidad, al igual que la presencia de hojas de escala determina alteraciones en la circunferencia recorrida por los rodillos y, por lo tanto, de nuevo, inexactitudes en la medición.

También se conocen medidores láser de efecto Doppler y, por lo tanto, sin contacto, pero son costosos y complejos y, para velocidades bajas o negativas, necesitan costosos moduladores acústico-ópticos. Los medidores láser de efecto Doppler tampoco tienen la posibilidad de identificar movimientos horizontales y verticales, debido a las vibraciones del lingote, lo que hace que las mediciones de la velocidad sean poco fiables cuando se produzcan tales vibraciones.

Por otra parte, la presencia de hojas de costra u otras irregularidades superficiales en el producto de función hace la medición con tales dispositivos poco fiable y, por lo tanto, desalienta aún más su uso.

El documento WO-A-98/53327 describe un procedimiento para medir sin contacto el movimiento lineal de la superficie de un objeto, que se proporciona para calcular la correlación entre dos imágenes del objeto en movimiento tomadas en momentos sucesivos.

El documento WO-A-2009/008814 describe un dispositivo para medir la velocidad de papel en movimiento, y comprende una fuente de luz, un elemento de adquisición de imágenes y una unidad de control que recibe las imágenes adquiridas y, mediante unos medios de cálculo, calcula la velocidad del papel en movimiento sobre la base de la correlación entre las dos imágenes adquiridas.

El documento WO-A-2007/085704 describe un procedimiento para medir la velocidad de una superficie de un objeto en movimiento que prevé detectar la superficie mediante detectores y construir una matriz de respuesta sobre la base de los datos detectados mediante los cuales se determina la velocidad de la superficie en movimiento.

El documento US-A-3.824.015 describe un procedimiento y un aparato correspondiente para la medición óptica de un producto en movimiento, tal como un producto de metal laminado, que prevé el uso de dos medios para detectar la energía luminosa procedente del producto y montados separados una distancia deseada en una estructura de soporte, que detectan señales de luz de una manera temporalmente retrasada entre sí, para formar una imagen de la superficie del elemento del producto en cada medio de detección, y generar una función de correlación correspondiente de acuerdo con la cual se puede calcular el valor de la velocidad del producto.

El documento JP-A-4 339551 divulga la detección de anomalías de un nivel de superficie del metal colado en un molde de colada continua con un escaso número de medidores de nivel de flujo de vórtice.

El documento EP-A-2.083.209 divulga un sensor de seguridad optoelectrónico para la medición sin contacto de la trayectoria y/o velocidad de un primer objeto respecto a un segundo objeto que se mueve respecto a dicho primer objeto.

El objeto de la presente invención es conseguir un dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos alargados, en particular, que salen de una línea de colada, y perfeccionar un

procedimiento relativo, que permite, sin contacto, y de una manera económica, fiable y precisa, medir la velocidad, detectar el movimiento en la dirección de alimentación o en la dirección transversal a la dirección de alimentación, analizar los movimientos, desplazamientos, vibraciones u oscilaciones, paralelas y ortogonales a la dirección de alimentación de dichos productos alargados en movimiento.

El solicitante ha concebido, ensayado y realizado la presente invención para superar los inconvenientes del estado de la técnica y obtener estos y otros propósitos y ventajas.

Sumario de la invención La presente invención se define y caracteriza en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes de la idea inventiva principal.

De acuerdo con los propósitos anteriormente mencionados, y de acuerdo con una primera característica de la presente invención, un dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos en una dirección determinada de alimentación y que emiten radiaciones, por ejemplo de tipo infrarrojo, en particular productos que salen de una línea de colada, comprende una cámara adecuada para adquirir, de forma continua, imágenes del producto en movimiento en al menos dos instantes de tiempo sucesivos.

Los dos instantes de tiempo cuando se adquieren las imágenes son tales que las dos imágenes tomadas por la cámara se superponen en parte, es decir, una segunda imagen sucesiva contiene al menos parte de lo que fue tomado en una primera imagen anterior.

El dispositivo proporciona una unidad electrónica de procesamiento, ventajosamente integrada en la cámara, adecuada para comparar al menos dos imágenes consecutivas adquiridas, utilizando algoritmos matemáticos basados en el principio de correlación de imágenes, para determinar el desplazamiento espacial o cambio entre las imágenes y, por lo tanto, para obtener información sobre las características de movimiento del producto en movimiento.

Con la presente invención, en particular, es posible medir la velocidad del producto en movimiento en la dirección de alimentación.

Por otra parte, el dispositivo de acuerdo con la presente invención se puede usar, de manera fiable y precisa, para detectar el movimiento en la dirección de alimentación o en la dirección transversal a la dirección de alimentación, y para analizar los movimientos, desplazamientos, vibraciones u oscilaciones, paralelos y transversales u ortogonales a la dirección de alimentación de los productos alargados móviles en cuestión, también debido a la fricción o a anomalías de funcionamiento en la máquina de colada, el molde de lingotes y/o el sistema mecánico que guía y transporta el producto colado.

La presente invención tiene la ventaja de que permite analizar y determinar las características de movimiento sin contacto con el producto, como sucede, por el contrario, con los rodillos de medición conocidos, y por lo tanto no se ve afectada por los problemas que se derivan de dichos rodillos en el estado de la técnica.

Otra ventaja es la gran precisión y velocidad, y la simplicidad de uso de la presente invención.

Por otra parte, a diferencia del estado de la técnica, la presente invención explota, como un fuerte punto innovador, la presencia natural de irregularidades de la superficie o no uniformidades (escala, manchas de óxido, etc.) para analizar y determinar las características del movimiento. De hecho, la unidad de procesamiento está configurada ventajosamente para identificar, entre estas irregularidades de la superficie o no uniformidades, un detalle de referencia en las imágenes adquiridas y para evaluar... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para analizar y determinar las características de movimiento de productos que se mueven en una dirección determinada de alimentación (F) y que emiten radiaciones, en particular productos (15) que salen de una línea de colada, que comprende una cámara (12) configurada para adquirir imágenes de forma continua del producto (15) que se mueve en la dirección de alimentación (F) en al menos dos instantes de tiempo sucesivos, y una unidad de procesamiento electrónica (11) , configurada para efectuar la comparación entre al menos dos imágenes sucesivas adquiridas, utilizando algoritmos matemáticos sobre la base del principio de correlación de imágenes, para determinar el desplazamiento espacial de las imágenes y, por medio de dicho desplazamiento espacial, analizar y determinar las características de movimiento del producto (15) que se mueve en la dirección de alimentación (F) , o la dirección transversal a la dirección de alimentación, obteniendo una señal correlacionada con la velocidad del producto en movimiento, caracterizado porque dicha unidad de procesamiento (11) está configurada para analizar dicha señal de velocidad en el dominio de frecuencias, en la dirección de alimentación (F) y también en la dirección transversal a la dirección de alimentación, para identificar:

- la presencia de una componente de frecuencia correspondiente a la frecuencia de oscilación del molde de lingotes de la línea de colada y, evaluando la amplitud de dicho componente de frecuencia identificado, identificar de esta manera la presencia de posibles anomalías, en particular debidas a una configuración errónea de la velocidad de colada, una conicidad errónea del cristalizador y/o una pobre eficacia de la lubricación, o anomalías en la dinámica de movimiento del producto colado, y/o

- la presencia de un componente de frecuencia correlacionado con la fricción y/o anomalías en el sistema mecánico, que guía y transporta el producto colado (15) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de procesamiento (11) está configurada para realizar dicha comparación sobre la base de la presencia natural de irregularidades de la superficie o no uniformidades en el producto (15) , en el que, entre dichas irregularidades de la superficie o no uniformidades, se identifica un detalle de referencia (P) en las imágenes adquiridas, y se evalúa su desplazamiento espacial, comparando las imágenes relativas por medio de dichos algoritmos matemáticos basados en el principio de correlación de imágenes y, a continuación se analizan y se determinan las características de movimiento del producto (15) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los dos instantes de tiempo en los que se adquieren dichas imágenes son tales que las dos imágenes tomadas por la cámara (12) están al menos parcialmente superpuestas, conteniendo una segunda imagen sucesiva al menos una parte de lo que fue tomado en una primera imagen anterior.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque la unidad de procesamiento (11) está integrada en la cámara (12) .

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara (12) comprende un sistema óptico provisto de una lente (25) del tipo telecéntrico capaz de garantizar la independencia de la medición de la distancia desde el producto (15) .

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara (12) está conformada para determinar un solo campo de visión (60) a través del cual se observan y se adquieren imágenes de una sola porción del producto (15) , que corresponde al área del producto (15) que se mueve en la dirección de de alimentación (F) vista por la cámara (12) y que pasa a través de dicho campo de visión (60) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el campo de visión (60) está configurado de modo que la porción del producto (15) observada por la cámara (12) es de forma rectangular.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios de iluminación auxiliares (29) asociados con la cámara (12) para compensar cualquier posible baja temperatura del producto (15) que se mueve en la dirección de alimentación (F) .

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un generador de impulsos (13) que, para representar un valor calculado de la velocidad del producto (15) disponible fuera de la cámara (12) , genera, en función de la velocidad calculada por la unidad de procesamiento (11) , una secuencia de impulsos con una frecuencia correlacionada con el valor de la velocidad determinada, proporcionándose medios contadores de impulsos (17) para contar dichos impulsos, a partir de los cuales se deriva el valor de la velocidad externamente.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un puerto Profibus, o puerto equivalente, por medio del cual se accede directamente a un valor de la velocidad del producto

(15) calculada por la unidad de procesamiento (11) .

11. Procedimiento para analizar y determinar las características de movimiento de productos (15) que se mueven en una determinada dirección de alimentación (F) y que emiten radiaciones, en particular productos (15) que salen de una línea de colada, que prevé adquirir, de forma continua y en instantes sucesivos de tiempo, una pluralidad de imágenes del producto en movimiento (15) cuyas características de movimiento se van a analizar, y para realizar una comparación entre al menos dos imágenes sucesivas adquiridas, utilizando algoritmos matemáticos basados en el principio de correlación de imágenes, para determinar el desplazamiento espacial de las imágenes y, por medio de dicho desplazamiento espacial, analizar y determinar las características de movimiento del producto (15) que se mueve en la dirección de alimentación (F) , obteniendo una señal correlacionada con la velocidad del producto en movimiento, caracterizado porque se analiza dicha señal de velocidad en el dominio de frecuencias, en la dirección de alimentación (F) y también en la dirección transversal a la dirección de alimentación, para identificar:

- la presencia de un componente de frecuencia correspondiente a la frecuencia de oscilación del molde de lingotes de la línea de colada y, evaluando de la amplitud de dicho componente de frecuencia identificado, identificar de esta manera la presencia de posibles anomalías, en particular, debidas a una configuración errónea de la velocidad de colada, una conicidad errónea del cristalizador y/o una pobre eficacia de la lubricación, y/o - la presencia de un componente de frecuencia correlacionado con la fricción y/o anomalías en el sistema mecánico que guía y transporta el producto colado (15) .

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa de comparación se realiza sobre la base de la presencia natural de irregularidades de la superficie y no uniformidades en el producto (15) , en el que, entre dichas irregularidades de la superficie y no uniformidades, se identifica un detalle de referencia (P) en las imágenes adquiridas, y se evalúa el desplazamiento espacial del mismo, comparando las imágenes relativas por medio de dichos algoritmos matemáticos en base al principio de correlación de imágenes y, a continuación se analizan y se determinan las características de movimiento del producto (15) .