Brevet FR2008435A1 — publié le 19700123

î 2008435 La présente invention se rapporte à un procédé servant à déterminer l'emplacement des anomalies dans une structure de bandage pneumatique par détection des variations de gonflage du pneumatique sur une période d'une 5 certaine durée, c'est-à-dire le "fluage", en utilisant un instrument d'analyse à interférométrie holographique. Les techniques permettant de reconstruire des fronts d'ondes optiques complexes en enregistrant photographique-ment" l'image de 1"' interférence entre la lumière co-10 hérente et le front d'onde réfléchi sur un objet éclairé par la lumière cohérente ont fait de grands progrès au cours de ces quelques dernières années sous l'influence du développement des lasers comme source de lumière cohérente relativement intense ej extrêmement cohérente. Un 15 certain nombre de formes de ces enregistrements photographiques ou hologrammes, ont été mis au point» La catégorie la plus courante/ést formée en exposant un côté d'un cliché photographique à la fois à une lumière cohérente provenant d'un laser et à la lumière réfléchie par un ob-20 jet à étudier qui est éclairé par la lumière cohérente. La pellicule enregistre d'une manière effective les formes d'"interférence entre les deux sources et au développement elle ressemble à un réseau de/diffraction. Ensuite, lorsqu'on l'éclairé à l'aide d'une lumière cohérente ou 25 monochromatique, elle diffracte la lumière suivant une image qui reproduit le front d'onde réfléchi original. En conséquence, on peut voir à travers l'hologramme éclairé une image de l'objet original, qui présente toutes les caractéristiques optiques de l'objet original. 30 L'interférométrie holographique utilise des holo grammes pour détecter les variations d'un contour ou dfune position d'un objet entre deux états, en comparant le contour initial et la position initiale de l'objet, tels qu'ils sont enregistrés sur l'hologramme, avec un 35 contour et une position ultérieurs. Ceci peut être obtenu par l'une d'un certain nombre de techniques. Dans le procédé à double exposition, on forme un hologramme en exposant un seul cliché photographique aux diagrammes 69 15538 2 2008435 d'interférence produits par la lumière cohérente de référence et par la lumière réfléchie sur l'objet, à deux moments différents. De cette manière, on forme sur un seul cliché deux hologrammes et en éclairant ce dernier, 5 on peut rendre visibles des images virtuelles de chacun des états de l'objet. Si le contour et la position de l'objet ont été identiques par rapport à la source de lumière et par rapport au cliché photographique pendant les deux exposi-10 tions,.on ne voit qu8une seule image virtuelle. Si les et/ou les contours de l'objet ont différé d'une manière importante dans les deux états, on voit deux images virtuelles séparées. Cependant, si le contour ou la position de l'objet ne s'est modifiée que faiblement par 15 rapport à la longueur d'ondes de la lumière utilisée, entre les deux expositions, on ne voit qu'une seule image, mais l'image contient des lignes de franges ou des régions obscurcies produites par le "diagramme d'interférence entre les deux images. Le réseau des lignes de franges 20 forme une image qui est une fonction du déplacement des points du contour de l'objet entre les deux expositions et on peut effectuer des mesures à la fois qualitatives et quantitatives à partir d'un tel hologramme à double exposition. 25 Une autre technique d1interférométrie holographi que utilise la superposition, à un second moment, de l'image virtuelle d'un objet, prise à un premier moment, et de l'objet lui-même. Ceci est réalisé en formant un hologramme initial de l'objet et ensuite en observant 30 l'objet à travers l'hologramme de sorte que l'image virtuelle de l'objet au premier état coïncide avec l'objet réel, à son second état. A nouveau, toute variation de contour entre les deux observations fait produire des lignes de franges ou des régions obscurcies sur les images 35 superposées. Ces lignes de franges diffèrent légèrement de celles qu'on obtient pendant une analyse par double exposition, mais en fait, leur réseau forme un diagramme qui est fonction du déplacement de points de l'objet en 69 15538 5 2008435 tre les deux états» Ces techniques d-1 interférométrie ont été utilisées, au moins sur me base expérimentale, pour mesurer la déformation de structures subissant une déformation du fait de variations de températures de charge4 5 etc.. Bien qu'il puisse sembler que ces techniques ne puissent s'appliquer à la détection d'imperfections dans les bandages pneumatiques, la Demanderesse a obtenu une technique analytique basée sur 1'interférométrie hologra-10 phique qui s'est montrée extrêmement sensible pour découvrir une diversité étendue d'imperfections auparavant indiscernables sur les bandages pneumatiques„ Le procédé selon la présente invention est non seulement capable de détecter des défauts de pneumatique s 15 qui auparavant n'étaient pas détectés et qui avaient pour résultat de mettre en service des pneumatiques pouvant être dangereux, mais encore il est simple, peu coûteux, et on peut l'adapter facilement pour l'utiliser sur la base d'une production en série, de telle sorte que cent pneu-20 matiques sur cent peuvent être examinés0 Le procédé selon la présente invention utilise le fait qu'après avoir gonflé un bandage pneumatique, la charge ainsi imposée au corps du pneumatique se traduit par des variations de dimensions dans les régions de fai-25 blesse, au bout d'une période d'une certaine durée. Ce "fluage" du corps du pneumatique est une fonction de la pression de gonflage et de la résistance du corps. Le gonflage à une pression normale ne produit presque aucun fluage dans un corps de pneumatique uniforme de résistan-30 ce normale mais cependant toutes les régions qui sont affaiblies par rapport au corps normal répondent aux charges produites par le gonfla^,/régions subsistant pendant une période d'une certaine durée en s'allongeant suivant un taux plus élevé que les régions environnantes 35 du pneumatique. Bien qu'on se soit rendu compte auparavant que les gros défauts du pneumatique peuvent se traduire par des renflements appréciables des sections défectueuses, la Demanderesse a déterminé qu'immédiatement après l'application de forces de gonflage normales, près- 69 15538 4 2008435 que tous les défauts du pneumatique, y compris les défauts internes qui ne peuvent être détectés autrement qu'en disséquant le corps, se traduisent par des défauts d'uni- .ayant , , formite du taux de fluage/pour conséquence des îrregula- 5 rités de contour qui ne peuvent pas être détectées à l'oeil, mais qui peuvent être détectées par interférométrie holo- mé trique. Un premier mode de réalisation de la présente invention se rapporte à la technique consistant à former un 10 hologramme d*une section initiale d'un pneumatique (ou de tout le côté d'un pneumatique) et à superposer ensuite l'image virtuelle de la section, observée à travers l'hologramme développé, à la même section. Cette technique permet d'étudier l'effet du fluage pendant un intervalle 15 de temps continu et à ce point de vue, elle est préférable à la technique de double exposition qui ne permet une analyse du fluage qu'entre deux périodes. Dans la technique par double exposition, on fait deux_expositions d'une section de pneumatique identique à 20 deux moments séparés, la forme géométrique de l'agencement d'exposition étant conservée d'une manière identique entre les deux moments. La technique par double exposition est avantageuse lorsqu'on recherche des défauts particuliers et lorsqu'une détermination préalable a été effectuée en 25 ce qui concerne la pression et les durées nécessaires pour rendre ces défauts visibles au procédé holographique. On a mis encore au point une troisième technique interférométrique. Elle consiste à prendre une simple exposition d'un corps ou d'une section de pneumatique pen-30 dant une période d'une certaine durée, par exemple de dix secondes à une minute. Le milieu photographique enregistre l'intégrale de la lumière reçue pendant la période d'exposition. Tout fluage se produisant pendant cette période se traduit par un diagramme de franges et de régions 35 ombrées qui apparaissent sur l'image virtuelle reconstituée. Le déplacement qui se produit pendant le processus d'exposition ne donne pas une image brouillée, comme on pourrait s'y attendre, sauf dans les régions où le mouvement s'effectue à travers un nombre relativement important 69 15538 5 2008435 de longueurs- d'onde de la lumière utilisée» Dans les régions de mouvement dans lesquelles le nombre de longueurs d'onde est relativement faible, on obtient des lignes de franges qui peuvent être observées. 5 les procédés selon la présente invention se sont montrés particulièrement utiles pour détecter des régions de collage imparfait entre les plis du pneumatique et le caoutchouc de la bande de roulement, ou bien entre les plis eux-mêmes, qui résultaient d'imperfections du 10 procédé de vulcanisation. Les pneumatiques qui présentent un effet de ce type conduisent souvent à des éclatements en service et ont été extrêmement difficiles à détecter par les procédés de la technique antérieure. En plus de la détection des défauts qui pourraient 15 altérer le fonctionnement d'un pneumatique en service, les procédés selon la présente invention sont utiles pour classer les bons pneumatiques en fonction de leurs qualités et comme aides., de conception pour déterminer les ef-fets des diverses matières et des divers procédés sur la 20 construction finale du pneumatique. En conséquence, la présente invention a pour but principal de fournir un procédé pour détecter des anomalies dans les bandages pneumatiques, lequel procédé consiste à gonfler le pneumatique et à comparer son contour 25 à deux moments séparés après le gonflage, par des procédés d'holographie interférométriques. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre faite en regard des dessins annexés 30 qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, La Fig. 1 est une vue en perspective des parties importantes d'un appareil servant à mettre en pratique les 35 procédés préférés selon l'invention; La Figo 2 est une vue schématique représentant les relations géométriques qui existent dans l'appareil servant à mettre en pratique la présente invention, suivant l'appareil de la Fig» 1; 69 15538 6 2008435 La Fig. 3 est une vue d'une section d'un pneumatique, observée à travers un hologramme formé suivant l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention; et La Fig, 4 est une vue d'une section de pneumatique 5 contenant un défaut, observée à travers un hologramme de la section du pneumatique» Les appareils servant à mettre en pratique l'un quelconque des trois modes de réalisation de la présente invention, c'est-à-dire l'analyse par double exposition, 10 l'analyse en temps réel ou l'analyse par exposition intégrée dans le temps, peuvent se présenter sensiblement sous la même forme» Un exemple d'agencement servant à détecter les défauts d'une section de bande de roulement d'un pneumatique par l'une quelconque de ces techniques 15 d'holographie interférométrique est représenté sur les Fig» 1 et 2» Bien que l'agencement représenté ne forme qu'un hologramme d'une petite section de bande de roulement dé pneumatique et par suite n'analyse que cette petite sec-20 tion, une section de la paroi latérale du pneumatique, toute la paroi latérale ou même 'la totalité du pneumatique, peuvent être analysées de la même manière en utilisant une source d'éclairement et un agencement géométrique appropriés. On peut utiliser des agencements de mi-25 roirs afin d'analyser simultanément des sections de pneumatiques se trouvant dans des plans non parallèles» Dans l'agencement représenté sur les Fig. 1 et 2, l'appareil d'holographie est supporté par une table en granit 10 qui peut être pourvue de supports formés par des coussins 30 d'air (non représentés) pour lui donner une stabilité extrêmement poussée. Un bandage pneumatique sans chambre ou "tubeless" 12 qui doit être examiné est fixé à une roue 14 qui est montée d'une manière appropriée sur la table 35 de telle sorte que l'axe de la roue soit dirigé verticalement. Une lumière cohérente utilisée pour la mise en pratique des procédés holographiques est obtenue d'un laser 16 qui peut être du type à ondes continues. Sa lumière de 69 15538 7 2008435 sortie est projetée sur un diviseur de faisceau 17. Un premier faisceau provenant du diviseur traverse un ensemble de filtre spatial 20 et est projeté sur un miroir 22. Le miroir projette une surface de lumière cohérente 5 sur une section de la bande de roulement 24- du pneumatique» Un autre faisceau provenant du diviseur 17 traverse un second ensemble 26 formé par une lentille et une ouverture ponctuelle et il est réfléchi par un miroir 10 28 sur une première surface d'un porte-cliché 30» Le porte-cliché reçoit également la lumière réfléchie sur la surface 24 de la bande de roulement du pneumatique» Le faisceau de lumière projeté sur le porte-cliché par le miroir 28 sera appelé le faisceau de référence, 15 tandis que la lumière réfléchie sur le porte-cliché par la section éclairée de la bande de roulement 24 du pneumatique sera appelée le faisceau objet. Il est en général souhaitable que les longueurs de ces deux faisceaux, entre le diviseur de faisceau et le porte-plaque, soient 20 approximativement égales. Le porte-cliché 30 est supporté par une base indiquée d'une manière générale,en 32,qui est destinée à permettre de régler la position .du porte-cliché par rapport aux autres appareils. Ceci peut être effectué en faisant 25 tourner le porte-cliché ou en réglant sa position le long de l'une ou l'autre de deux lignes mutuellement perpendiculaires dans le plan horizontal. Le porte-cliché 30 peut être de n'importe quel type approprié y compris des types de châssis à liquide dans lesquels un cliché photographi-30 que est plongé dans un bain liquide qui peut être changé de façon à exposer, développer et fixer successivement le cliché photographique sans le déplacer physiquement, de façon à conserver la forme géométrique des conditions d'exposition. 35 Dans la mise en pratique des trois techniques d1in terférométrie holographique, on commence par placer un cliché photographique dans le porte-cliché 30, le laser est mis en action et on effectue line exposition. Dans les 69 15538 8 2008435 procédés à temps réel ou à double exposition, cette exposition initiale est d'une durée qui dépend de la rapidité de l1émulsion photographique et du niveau d1éclairement, et elle est suffisante pour assurer un enregistrement 5 approprié de la configuration d'interférence entre le faisceau de référence et le faisceau objet, sans mouvement appréciable de l'objet. Dans la technique d'exposition par intégration dans le temps, les déplacements de l'objet pendant la période d'exposition sont rendus ap-10 préciables. A la suite de-1'exposition initiale, dans une analyse en temps réel, le cliché est développé et est fixé d'une façon appropriée soit sur place, si le porte-cliché est équipé en conséquence, soit en l'enlevant pour le 15 traiter et en introduisant à nouveau ultérieurement l'hologramme développé dans le porte-cliché. Le laser peut alors être remis en marche, et l'image virtuelle enregistrée par l'exposition initiale peut être vue en effectuant une observation à travers l'hologramme dans la di-20 rection du pne'umatique. Il peut être nécessaire de régler les intensités relatives du faisceau de référence et du faisceau objet pendant le processus d'observation par "rapport à leurs intensités pendant le processus d'exposition. Pour obtenir une coïncidence entre l'image vir-25 tuelle reconstruite du pneumatique, tel qu'il est observé à travers l'hologramme, et la section de pneumatique elle-même, il peut être nécessaire de régler la position du porte-cliché. Lorsque l'image virtuelle et l'image réelle du pneumatique sont superposées à peu près exacte-30 ment, toute modification du contour de la section de pneumatique depuis l'exposition initiale, est rendue apparente. La Fig. 3 représente la section de pneumatique, telle qu'elle est observée à travers l'hologramme initial, 35 avec une superposition exacte, lorsqu'aucun fluage appréciable du pneumatique ne s'est produit0 La section du pneumatique apparaît à peu près complètement normale, et aucune ligne de frange n'est visible au centre de la section éclairée» 69 15538 2008435 La Fig. 4- représente la même section de pneumatique, dans laquelle il dest produit un décollage entre les plis et le caoutcliouc de la bande de roulement au centre de la section. Bien que ce décollage se trouve en dessous de la 5 surface du pneumatique, la force exercée sur ce dernier par la pression de gonflage fait produire un renflement dirigé vers l'extérieur sur une distance très faible. Cependant, ce renflement se traduit par une interférence entre les fronts d'ondes produits par l'image virtuelle 10 et par la section de pneumatique réelle, qui forme des lignes de franges allongées et concentriques 32 visibles sur les images qui coïncident et qui sont observées à travers l'hologramme. Dans la technique par double exposition, le cliché 15 photographique n'est pas enlevé du porte-cliché 30 après l'exposition initiale et il n'est pas développé non plus, mais au contraire, une seconde exposition est effectuée après une période de courte durée, telle que par exemple de trente secondes, sans perturber la forme géométrique de 20 l'ensemble. Après la seconde exposition, le cliché photographique est enlevé et il est développé. L'hologramme résultant est utilisé en éclairant l'un de ses côtés avec une lumière cohérente suivant approximativement le même angle que celui du faisceau de référence incident pendant 25 le processus d'exposition et on l'observe à travers l'autre côté de l'hologramme. On voit une image reconstruite de la section du pneumatique et tout mouvement appréciable de points de la section de pneumatique qui s'est produits entre les deux moments d'exposition se traduit par tin 30 système de franges analogue à celui représenté sur la Fig. Lorsqu'on met en pratique la technique d'exposition par intégration dans le temps, on n'effectue qu'une seule exposition, mais cette exposition présente une durée pro-35 longée et elle sert à détecter le fluage du pneumatique pendant l'exposition. La reconstruction de l'hologramme à exposition intégrée dans le temps ressemble sensiblement à la reconstruction obtenue par les autres techniques. 15538 xu 2008435 Pour mettre en pratique la présente invention, on gonfle le pneumatique de préférence à sa pression de fonctionnement normale, mais cependant, on peut utiliser des pressions plus élevées bien que les durées d1exposition, ou la durée des périodes séparant les expositions, puisse devoir être réduites du fait du fluage global du pneumatique produit par les pressions plus élevées» La Demanderesse a également déterminé que le taux de fluage peut être augmenté localement en chauffant le pneumatique pendant ou entre les expositions, par exemple à l'aide d'une lampe à infrarouge. La vitesse de fluage accrue lorsque le pneumatique est soumis au chauffage peut être le résultat de l'accroissement de pression produit par le chauffage de l'air, mais on estime également qu'il est en liaison avec un effet de chauffage du caoutchouc lui-même. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 15538 il 2008435 REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter des défauts dans un bandage pneumatique, caractérisé en ce qu'il consiste à gonfler le pneumatique, à exposer simultanément un milieu photographique à un faisceau de référence de lumière cohérente 5 et à un faisceau d'objet constitué par la ru mi ère cohéren-"te réfléchie sur au moins une section de la surface du pneumatique, à développer le milieu photographique de façon à former un hologramme de cette section et à superposer l'image virtuelle de la section du pneumatique, obser-10 vée à travers l'hologramme résultant lorsque ce dernier est convenablement éclairé, à une seconde image de la même section de pneumatique, de manière que tout fluage se produisant dans la section de pneumatique entre le moment de l'exposition initiale du milieu photographique et le moment 15 où la seconde image de la section de pneumatique a été produite soit révélé sous la forme d'un réseau de lignes de franges formant un. diagramme qui est une fonction du déplacement de surfaces de la section du pneumatique entre ces moments, ce déplacement étant en rapport avec des 20 défauts dans cette section de pneumatique » 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde image de la même section de pneumatique est produite en temps réel par ladite section de pneumatique. 25 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde image de la même section de pneumatique est due à une seconde exposition du milieu photographique simultanément à un faisceau de référence de lumière cohérente et à un faisceau d'objet constitué par 30 la lumière cohérente réfléchie sur la section de la surface du pneumatique, à un moment ultérieur par rapport à l'exposition initiale du milieu photographique, et avant le développement de ce dernier, de sorte que deux hologrammes sont enregistrés sur le même milieu photo-35 graphique• Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde image de la même section de pneumatique est due au fait que le milieu photographique est 69 15538 2008435 exposé au faisceau de référence et au faisceau objet pendant une période de durée suffisante pour que le déplacement de tous les éléments défectueux du pneumatique se trouvant dans ladite section s'effectue sur une distance 5 suffisante pour enregistrer un diagramme d'interférence continu sur le milieu photographique. 5» Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section de pneumatique est chauffée entre l'exposition initiale du milieu photographique et le mo-10 ment où la seconde image est produite. 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pneumatique est gonflé à sa pression de fonctionnement normale. 7» Procédé pour détecter des défauts dans un bandage 15 pneumatique, caractérisé en ce qu*il consiste à gonfler le pneumatique, à exposer simultanément vin milieu photographique à un faisceau de référence d'une lumière cohérente et à un faisceau d'objet constitué par une lumière cohérente réfléchie sur au moins une section de la surfa-20 ce du pneumatique, pendant une période de durée suffisante pour que tous les défauts de' la section observée, qui affaiblissent le pneumatique, produisent un fluage dans la région des défauts, sur une distance du même ordre que la longueur d'onde de la lumière cohérente, à dévelop-25 per le milieu photographique de façon à former un hologramme de cette section et à observer l'image reconstituée de la section d^>neumatique à travers l'hologramme résultant pendant que ce dernier est éclairé avec une lumière cohérente, de sorte que tous les défauts de la section du 30 pneumatique qui se sont traduits par un fluage appréciable sont révélés par des lignes de franges qui apparaissent sur l'image reconstituée. 80 Procédé suivant la revendication 7} caractérisé en ce que la section du pneumatique est chauffée pendant 35 l'exposition photographique» 9. Procédé suivant la revendication 7* caractérisé en ce que le pneumatique est gonflé à une pression supérieure à la pression de fonctionnement avant ladite exposition.