專利名稱：檢驗用于澆鑄熔融金屬的添加劑的流量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢驗用于澆鑄熔融金屬的添加劑的流量的方法。
背景技術：
在鑄造領域，已知通過鑄型的模來生產一系列的鑄型或無箱鑄型，該 鑄型或無箱鑄型沿澆注機的方向軸向移位，該澆注機能夠澆注熔融金屬。 用于接納所述熔融金屬的外澆口 /澆口杯通過供應通道連接于將要填充的空腔。
根據最終材料的希望的特征，在熔融金屬被澆注到外澆口的同時，有 時需要注入添加劑，以在澆鑄金屬凝固期間為澆鑄金屬提供特定的冶金特 性。例如，如果要求限制碳化物的形成，已知可使用一種稱為孕育劑的基 于硅^l失的添加劑。這種方法稱為"二次孕育"。
在這一點上，提供了一種能夠在外澆口上方分配添加劑的裝置。例如， 該裝置可以是能夠按量配給添加劑且然后將之向傾斜的供應管傳送的蝸 桿，該供應管的下游端安置在外澆口上方并靠近熔融金屬流。
在第一方案中，所述添加劑被連續(xù)分配，從而該添加劑不僅注入外澆 口，而且在無箱鑄型移位時還注入到無箱鑄型的表面上。除了與高的添加 劑消耗相關的成本之外，該方案在總體上還污染構成無箱鑄型的沙子和設 備的才幾械元件。
同樣已知通過不連續(xù)的方式注入添加劑。在這一點上，當外澆口停在 與澆注機豎直對齊的位置時，蝸桿開始運轉，以注入添加劑。接著，進行 澆鑄本身。
一旦澆鑄完成，添加劑的供應就停止。
在上述過程期間，可能地由于熔融金屬被噴射到供應管的下游端，而
存在供應管被堵塞的危險。因此，需要檢驗添加劑被恰當地加入到外澆口， 以便為熔融金屬提供所需的特性。
為此，法國專利FR-A-2 820 063描述了 一種用于檢驗此添加劑的流動 的工藝，其中，首先，在添加劑的理論路徑上選擇一目標區(qū)，該目標區(qū)設 置在供應添加劑的裝置的下游。接著，利用光學的方式特別是^f吏用CCD 型照相機來檢測所述目標區(qū)中的添加劑的實際通過(情況)。最后，如果
照相機沒有檢測到理論上應當出現在目標區(qū)的添加劑，則產生報警信號以 通知操作者。
這種已知的方案通常是完全令人滿意的。但是，本發(fā)明的目的是，特 別針對澆鑄添加劑的流率的特定值，改進現有技術檢驗方法的精度。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明提供了一種在將熔融金屬注入外澆口中時檢驗要分配的 免鑄添加劑的流量的方法，其中，從設置在外澆口上方的供應裝置特別是 管狀供應裝置分配添加劑，在設置在供應裝置下游的所述添加劑的理論路 徑上選擇目標區(qū)，使用至少一個照相機利用光學的方式檢測目標區(qū)中的添 加劑的實際通過(情況)，并且在必要時產生報警信號；
該方法的特征在于，由所述或各個照相機產生目標區(qū)的至少一個圖像， 其中，對所迷圖像施加的膝光時間足夠短，以識別出現在所述或各個圖像 上的所述添加劑的顆粒密度，且如果識別出的顆粒密度低于預定值，則產 生報警信號。
本發(fā)明的其他特征如下
. 每個圖像的膝光時間在O.l毫秒(ms)到0.5ms的范圍內；
每個圖像的曝光時間約為0.2ms;
添加劑以小于10克/秒(g/s)，優(yōu)選小于9g/s的低流率分配； . 所述或各個照相機是CMOS類型；
.在將熔融金屬澆鑄到外澆口的整個過程中產生多個圖像，且對 于所述圖像中的至少 一 個，如果識別出的添加劑的顆粒密度低于所述預定值，則產生報警信號；
兩個相繼的圖像由持續(xù)時間在40ms到80ms的范圍內的間隔分 隔開；
. 將添加劑直接注入所述熔融金屬流中；
使用至少一個第一照相機，當從上方看時，該第一照相機沿平 行于添加劑顆粒流的主軸線方向觀察，以及使用至少一個第二 照相機，該第二照相機沿著相對于第一照相機的方向偏置一角 度的方向觀察；
第一照相機的方向和第二照相機的方向以范圍在10°到30°之 間，特別是大約20。的角度相互偏置。


參考僅作為非限制性示例給出的附圖來描述本發(fā)明，其中
圖l是說明本發(fā)明的方法的第一實施例的側視圖2和圖3是說明通過執(zhí)行本發(fā)明的方法而獲得的兩個圖像的前視以及
圖4是說明本發(fā)明的方法的第二實施例的俯視圖。
具體實施例方式
圖1示出實施本發(fā)明的方法的一般環(huán)境。該圖示出多個并置的無箱鑄 型，各個鑄型具有附圖標記2。每對無箱鑄型在其公共平面中限定了外澆 o 4。
外澆口 4能夠接納從澆注機8注入的熔融金屬流。從澆注機8流出的 金屬流的流率通過已知的方法由塞棒(未示出)或任何其他系統控制。在 澆鑄操作過程中，有時需要向熔融金屬6添加例如孕育劑的添加劑。
為此，設有用于分配所述添加劑的裝置，該裝置包括按量配給和傳送 裝置，例如阿基米德螺桿IO，該按量配給和傳送裝置通過相對于水平面傾 斜地延伸的供應管12而延長。管12的下游端部和外澆口 4之間的添加劑
沿其前進的理論路徑由箭頭F表示。
才艮據FR-A-2 820 063的教導，選擇目標區(qū)，該目標區(qū)整體由附圖標記 Z表示，并從供應管12的下游端部延伸到金屬流6流動的區(qū)域附近。此區(qū) 域Z對應于添加劑朝外澆口 4前進的理論路徑。
圖l還示出允許執(zhí)行本發(fā)明的方法的光學裝置。首先，此裝置包括例 如CMOS類型(互補金屬氧化物半導體)的照相機14。照相機14連接到 與例如視覺類型的報警器18相關聯的圖像分析系統16。
照相機14與分配裝置10、 12位于金屬流6的相同側，該分配裝置與 照相機基本沿豎直方向對齊。照相機14的觀察方向20指向添加劑的理論 路徑中的目標區(qū)Z。
澆鑄的方法如下進行。
一旦無箱鑄型的隊列停止使得外澆口 4沿豎直方向與澆注機8對齊， 則螺桿10#>啟動，以開始朝所述外澆口 4分配添加劑。同時，熔融金屬6 開始從澆注機8流出，可以理解，在外澆口 4接納金屬流6之前，添加劑 的首批顆粒必須達到外澆口 4,從而為進入外澆口的熔融金屬提供所需的 特性。
供應管12定位成使得， 一旦熔融金屬6流動，添加劑就直接注入所述 熔融金屬流中。此措施是有利的，因為它允許所述金屬流夾帶添加劑，以 便添加劑瞬時熔化。相比之下，如果添加劑被直接分配到外澆口中，則該 添加劑在熔化之前會浮動一段時間，這將導致形成多片成團的添加劑，該 成團的添加劑將保持在外澆口的頂部， 一直到澆鑄結束。
為了檢驗添加劑恰當地進入外澆口 4中，照相機14能夠檢測所述照相 機和熔融金屬流6之間的添加劑的顆粒引起的反差(eontraste)，所述金 屬流6形成亮的均勻的背景。這種被稱為輪廓線檢測的檢測以本身已知的 方式進行。
根椐本發(fā)明，在使用電子快門的所述照相機14中使用本身已知的被稱 為快門加速(shutterisation)的技術。在這些情況下，可由該照相機產生 的每個圖像的膝光時間顯著地短于常規(guī)的曝光時間。因此，如果正常的膝
光時間是40ms的量級，根據本發(fā)明的曝光時間的值在O.lms到0.5ms,即 100微秒(fis)到500fis的范圍內。作為本發(fā)明的膝光時間的典型值而給 出的示例為200fis。
圖2和圖3示出由照相機14利用上文解釋的本發(fā)明的過程而產生的兩 個圖像。這些附圖示出目標區(qū)Z和流經此區(qū)域Z的熔融金屬流6。如果曝 光時間非常短，則添加劑顆粒在三維空間中的位置被固定，從而能夠辨別 圖2和圖3的圖像上的顆粒。
在這些圖像上，附圖標記為P的添加劑的顆粒以十字的形式示意性地 表示。然后，能夠以簡單并精確的方式識別目標區(qū)Z中所述顆粒P的密度， 即識別所述區(qū)域Z中出現顆粒P的表面區(qū)域；此表面區(qū)域與熔融金屬流6 形成對比。
明顯地，使用照相機14和分析系統16識別的顆粒密度代表在某一給 定時刻實際出現在區(qū)域Z的添加劑的量。
為了檢驗流量是否符合要求，必須對上文定義的顆粒密度P預先確定 閾值。在這一點上，進行標準的澆鑄，其中利用視覺來驗證在熔融金屬流 中出現了添加劑。如上面說明的，然后可以在標準的澆鑄期間識別出現在 區(qū)域Z中的顆粒P的密度，從而獲得所述閾值，并在必要時應用一定量的 公差。
接著， 一旦已確定所述閾值，則在整個澆鑄階段期間，產生類似于圖 2和圖3的不同圖〗象，該階段的持續(xù)時間通常在5秒(s)到20s的范圍內。 這些不同的圖像以規(guī)則的間隔被拍攝；該間隔的值通常在40ms至U 80ms 的范圍內。因此這會產生數百個圖像，其中每一個都代表在給定時刻目標 區(qū)中出現的添加劑。
如果所測量的顆粒P的密度低于上述確定的閾值，并且在經過相當數 量的所述圖像后，圖像分析系統16啟動報警器18以通知操作者。圖2的 圖像不會導致報警器的啟動，因為目標區(qū)Z中出現的顆粒P的密度足夠地 高。相比之下，在圖3的圖像上測量的顆粒P的密度較低且低于閾值，因 此將觸發(fā)報警器。
本發(fā)明能夠實現上迷目的。
實際上申請人針對的是相對低的添加劑流率的情況，在FR-A-2 820 063中描述的方案對于精度只有很少的限制。
因此，使用現有技術中提到的對于各個圖像具有40ms的典型曝光時 間的CCD照相機，添加劑的顆粒形成黑線，在使用該照相機產生的圖像 上該黑線難以識別。在這樣的情況下，對于上述慢的流率，特別是低于大 約10g/s的流率，這些線的出現會導致對實際出現在目標區(qū)的添加劑量的 錯誤測定。
相比之下，通過本發(fā)明，非常顯著地減少各個圖像的曝光時間允許特 別是在低的顆粒流率下很清楚地看到添加劑的各個顆粒。在此情況下，能 夠準確地識別目標區(qū)中顆粒的密度，然后將該密度與閾值相比較。這保證 能夠特別可靠地測定實際出現在熔融金屬流中的添加劑的量。
本發(fā)明并不局限于所描述和示出的示例。
在此方面，圖4示出除了參考前述附圖而描述的照相機14之外還使用 了附加的照相機14，的變型。在作為俯視圖的圖4中，可以看到熔融金屬流 6、供應管12和添加劑的顆粒P的流。
在此變型中，當從上方看時，第一照相機14的觀察方向20平行于供 應管12的主軸線A延伸，所述觀察方向也對應于添加劑的流的軸線。相 比之下，第二照相機14，的觀察方向20，，盡管仍然朝向熔融金屬流6，但 相對于第一方向20以由a表示的角度有角度地偏置。此角度oc典型地在 10。到30。的范圍內，特別地接近20。。
圖4的布置的有利之處在于，第二照相機14，能夠提供另外一個觀察角 度，該觀察角度相對于第一照相機14提供的觀察角度偏置。操作者從而能 夠獲得整個澆鑄操作的深入的觀察。
通過圖4的實施例，能夠檢測到某些特定的情況，在這些情況下添加 劑沒有注入金屬流中而是直接注入外澆口或者甚至注入到外澆口的一側， 即注入到鑄型的沙上，在那里添加劑完全不起作用。
在此情況下，由笫一照相機14產生的圖像指示不低于閾值的添加劑顆
粒密度。但是，任何異常都將被第二照相機M，檢測到，該第二照相機"， 產生圖像，其中添加劑的顆粒不存在，這意味著操作者將被警示。
權利要求
1. 一種在將熔融金屬澆鑄到外澆口(4)中時檢驗要分配的澆鑄添加劑的流量的方法，其中，從設置在外澆口(4)上方的供應裝置(12)特別是管狀供應裝置分配添加劑，在設置在供應裝置(12)下游的所述添加劑的理論路徑上選擇目標區(qū)(Z)，利用至少一個照相機(14、14’)以光學的方式檢測目標區(qū)(Z)中添加劑的實際通過情況，并且在必要時產生報警信號；該方法的特征在于，利用所述或各個照相機(14、14’)產生目標區(qū)(Z)的至少一個圖像，其中，對所述圖像施加的曝光時間足夠短，以識別出現在所述或各個圖像上的所述添加劑的顆粒(P)的密度，且如果識別出的顆粒密度低于預定值，則產生報警信號。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每個圖像的曝光時間 在0.1ms到0.5ms的范圍內。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，每個圖像的曝光時間 大約為0.2ms。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，添加劑以 小于10g/s、優(yōu)選小于9g/s的低流率分配。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述或各 個照相機(14、 14，)是CMOS類型。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在將熔融 金屬澆鑄到外澆口 (4)的整個過程產生多個圖像，且對于所述圖像中的至 少一個，如果識別出的添加劑的顆粒密度低于所述預定值，則產生才艮警信號。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，兩個相繼 的圖像由持續(xù)時間在40ms到80ms的范圍內的間隔分隔開。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將添加劑 直接注入所述熔融金屬流(6)中。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用至少 一個笫一照相機(14)，當從上面看時，該第一照相機沿平行于添加劑顆 粒流的主軸線(A)方向(20)觀察，以及使用至少一個第二照相機(14，)， 該第二照相機沿著相對于第一照相機的方向偏置的一角度的方向(20，)觀察。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，第一照相 機(14)的方向(20)和第二照相機(14，)的方向(20，)以范圍在10°到 30°內，特別是大約2(T的角度相互偏置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢驗用于澆鑄熔融金屬的添加劑的流量的方法。根據該方法，從設置在外澆口(4)上方的供應裝置(12)分配添加劑，在設置在供應裝置(12)下游的所述添加劑的理論路徑上選擇目標區(qū)(Z)，且使用至少一個照相機(14)以光學的方式檢測目標區(qū)(Z)中添加劑的實際通過情況。利用所述或各個照相機(14)產生目標區(qū)(Z)的至少一個圖像，其中，對所述圖像施加的曝光時間足夠短，以識別出現在所述或各個圖像上的所述添加劑的顆粒的密度，且如果測量出的顆粒密度低于預定值，則產生報警信號。
文檔編號B22D11/108GK101378863SQ200780004123
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權日2006年2月3日
發(fā)明者N·莫切林, P·西莫南 申請人:斯特研究和技術實施公司