Brevet FR2562238A1 — publié le 19851004

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour le contrôle de position de pièces se trouvant à l'intérieur d'un champ de l'objet dans une cellule blindée, très radio-active, d'une installation nucléaire, en particulier une grande cellule d'une installa- tion de retraitement du combustible nucléaire irradié, que l'on appellera ci-après cellule chaude. De tels contrôles de position servent au mesurage de modifications de position de certaines pièces de l'ins- tallation, en particulier des modifications de position dues au vieillissement, par rapport à un système station- naire de référence. On aborde ici des périodes de temps d'environ 25 ans et plus. De tels systèmes ne doivent pas absolument fonctionner totalement automatiquement. Au contraire on peut utiliser ici également des procédés ou respectivement dispositifs interactifs (entre utilisateur et appareil). Il est cependant essentiel que les procédés et dispositifs soient conçus de façon qu'une personne n'ait pas à pénétrer dans la cellule chaude. Les cellules chaudes, dans lesquelles se passe le processus de retraitement, ont par exemple des dimensions de 100 x 25 x 20 m. Si l'on fixe, par exemple, une précision de mesure pour la détermination locale de la pièce de cons- truction donnant tout le champ de l'objet de 1 mm, cela signifie que l'on doit traiter jusqu'à 4 milliards de points de mesure. Etant donné un tel nombre, on peut reconnaître que des exigences importantes sont imposées aux procédés et dispositifs appropriés au contrôle de position- nement du type indiqué. Par exemple, les procédés et dis- positifs appropriés au contrôle de position dans des cellules chaudes doivent répondre aux conditions qui suivent: - haute précision de mesure, ou respectivement pouvoir de résolution (par exemple + 1 mm) - champ important de mesure ou respectivement de vision (100 x 20 m) - besoin aussi minime que possible de mémoire - reproductibilité à long terme des conditions de mesure (possibilité de comparaison de données éloignées les unes des autres dans le temps) - possibilité de commande à distance aussi peu d'utilisation que possible de matériel dans la cellule chaude - manipulation aussi simple que possible. La présente invention traite le problème du déve- loppement d'un procédé et d'un dispositif de la sorte ci- dessus répondant le mieux possible aux conditions indiquées. Cette tâche est résolue, du point de vue procédé, par le fait que le champ de l'objet est représenté en succession et en secteurs au moyen de deux systèmes optiques de production de l'image qui sont disposés mobiles dans l'espace. On représente ainsi à chaque fois deux secteurs ou coupes différents du champ de l'objet, par paires, et de façon que, par représentation par paires de l'image, chaque secteur ou coupe du champ de l'objet soit reproduit préci- sément par l'un des deux systèmes de représentation de l'image sur un support d'enregistrement affecté, en propre, à chaque système de représentation de l'image. Et,de plus, de façon que par représentation par paires, chaque emplace- ment soit détecté aussi bien par les deux système de représentation qu'également au moins un point de l'image par représenta- tion, c'est-à-dire soit mesuré. A partir des lieux mesurés, on peut alors détecter, en considérant l'échelle de mesure de la représentation, les positions du point objet et les comparer aux positions d'un point objet détecté de manière analogue, mais cependant plus tôt dans le temps. Du point de vue dispositif, la tâche ci-dessus est résolue par le fait qu'au moins deux systèmes optiques de représentation sont prévus, mobiles l'un par rapport à l'autre et pouvant être ajustés selon le champ de l'objet. Le champ de vision de chaque système de représentation n'a que la grandeur d'un secteur du champ de l'objet. De plus, à chaque système optique de représentation est affecté son propre support d'enregistrement ou respectivement son propre système d'enregistrement. De plus, le dispositif selon l'invention présente un système de positionnement, qui est conçu pour une modification successive des positions des deux systèmes de représentation; en plus, un premier système de mesure détecte chaque position du système de représentation et un second système de mesure détecte la position d'au moins un point de l'image par représentation d'un secteur du champ de l'objet. Enfin, on prévoit de plus un système d'évaluation, o les positions des systèmes de représentation et de chaque point de l'image obtenues par les systèmes de mesure sont évaluées pour obtenir les positions des points objets. Selon l'invention, par conséquent, on a sélectionné parmi le grand nombre de procédés et dispositifs possibles pour le contrôle de position, un système fonctionnant par les longueurs d'onde optiques, o des images prises selon le principe de la photographie sont comparées. On est ainsi assuré d'un besoin minime de mémoire. Le procédé selon l'invention applique les principes connus de photogrammétrie mais non pas rapportés à des coordonnées absolues mais à des coordonnées relatives. De ce fait, il n'est pas nécessaire de prendre soin que, lors d'une comparaison de reproductions éloignées dans le temps, le point de référence à la précision nécessaire de mesure soit dans tous les cas le même. La présente invention garantit une reproductibilité à long terme des conditions de mesure, c'est-à-dire une possibilité de comparaison de données éloignées dans le temps. La possibilité d'utilisation à distance est également obtenue, puisque l'utilisation à distance de caméras dans des cellules chaudes estdéjà connue, à la base, de la publication du brevet allemand NO 31 38 484 de la deman- deresse, même si cela est dans un autre but. La condition d'une manipulation aussi simple que possible est également remplie, car il est seulement indispensable que les caméras de prise de vue soient disposées à l'intérieur de la cellule chaude, le reste pouvant cependant être disposé à l'extérieur, et déjà pourcette raison, on obtient une possibilité d'utilisation comparativement facile. Et de plus, la détection technique de toutes les positions des points d'image et des systèmes de représentation est également possible, de nos jours, avec des moyens très O10 simples. Par l'utilisation selon l'invention de deux systèmes séparés et mobiles dans l'espace de représentation, ayant chacun son support d'enregistrement qui lui est affecté, on est assuré, même avec les moyens les plus simples, d'un pouvoir élevé de résolution pour un champ de mesure de même dimension. Comme systèmes de représentation, on peut utiliser, dans ce cas, des caméras de télévision standards traditionnelles. De telles caméras de télévision standards présentent cependant l'inconvénient de n'avoir qu'une résolution au maximum de 500 x 700 points avec pour suite que dans le cas d'une résolution nécessaire de 1 mm par point de l'image avec une reproduction, on ne peut considérer qu'un champ de l'objet d'environ 500 x 700 mm. Comme avec le mesurage relatif, au moins deux lieux de mesure doivent se trouver dans la même image, mais que par ailleurs des lieux de mesure éloignés doivent pouvoir être détectés en même temps, il ne suffit généralement pas d'un si petit champ de l'objet ou respectivement d'un si petit champ de mesure ou champ de vision. Un agrandissement du champ de vision d'un facteur de 10 serait souhaitable. Mais les systèmes de représentation de l'image ayant un nombre de points de l'image de 5.000 x 7.000 sont, du moins actuellement, impossibles à fabriquer d'un point de vue économiquement favorable. Ce problème est résolu par l'utilisation indiquée d'au moins deux systèmes de représentation disposés mobiles dans l'espace, au moins l'un par rapport à l'autre. Ainsi, on peut détecter en même temps même des points de mesure éloignés l'un de l'autre dans le champ de l'objet, sans que pour cela l'échelle de mesure de la représentation et ainsi le pouvoir de résolution ne soient rendus moins bons. Avec les deux systèmes de- représentation, on simule-quasiment une reproduction instantanée d'un système de représentation surdimensionné à un pouvoir supérieur, par le fait que le champ de l'objet est représenté, par secteurs, au moyen de systèmes ayant des pouvoirs de résolution plus petits. Des conditions particulièrement simples de repré- sentation sont obtenues par le fait que les deux systèmes de représentation ne sont déplacés qu'à l'intérieur d'un plan, en particulier lorsque l'on réduit le champ de l'objet à un champ d'observation essentiellement plat, ce qui est possible, en règle générale, avec les cellules chaudes. Par l'utilisation d'un ordinateur de commande, le contrôle de position selon l'invention peut être accompli profondément automatiquement, ne nécessitant, pour le marquage de points souhaités de l'image, que l'action interactive d'un opérateur. Un tel ordinateur de commande est également particulièrement adapté à une comparaison automatique des coordonnées des points objets, obtenues selon l'invention, en deux points dans le-temps éloignés l'un de l'autre. Par principe, il est possible de placer les deux systèmes de représentation stationnaires sur un support commun et de déplacer ce support, dans son ensemble, pour une exploration par paires successives du champ de l'objet. Cependant, de préférence, seul un système de représentation est stationnaire, de façon que seulement l'un ou les autres systèmes de représentation aient à être déplacés. Cela présente de plus l'avantage que seule la position de l'un ou des autres systèmes de représentation doit être mesurée par reproduction ou prise. Pour un traitement rapide des données et un maniement facile de l'ensemble, les systèmes de représenta- tion de l'image sont avantageusement construits selon le principe de caméras de télévision. La même chose est valable pour les systèmes d'enregistrement qui sont cons- truits selon le principe des écrans de télévision, par exemple des tubes de Braun. De préférence, le contrôle de position selon l'in- vention ne se compose que de deux systèmes de représentation de l'image et d'un nombre correspondant de systèmes d'enre- gistrement. Ainsi, la dépense technique est réduite à un minimum et cela même vis-à-vis de l'utilisation d'un système surdimensionné de reproduction de l'image avec pouvoir de résolution comparable. Mais, par principe, on peut utiliser également trois systèmes de représentation ou plus, avec un nombre correspondant de supports d'enregistrement. De ce fait, le pouvoir de résolution peut être augmenté de manière correspondante. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparal- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure unique montre un exemple de réalisation du dispositif de contrôle de position selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure, un tableau plat mécanique de positionnement 30 est disposé stationnaire à l'intérieur d'une cellule chaude 10. Sur le tableau de positionnement 30 est disposée stationnaire une première caméra 40 à semi-conducteur et une seconde caméra 42 à semi-conducteur est disposée mobile. Pour déplacer la seconde caméra à semi-conducteur 42, le tableau de positionnement 30 présente des rails de guidage disposés orthogonaux l'un à l'autre 32 et 34. La figure représentée ne montre que deux de ces rails de guidage. Mais, en principe, on peut également prévoir plusieurs de ces rails de guidage. Il n'est pas indispensable qu'ils soient orthogonaux l'un à l'autre. Les deux caméras à semi-conducteur 40 et 42 servent à pouvoir établir des modifications de position de pièces isolées de l'installation. Dans ce but, les deux caméras à semi-conducteur 40 et 42 ou respectivement le tableau mécanique de positionnement 30 sont disposés à une distance appropriée des pièces de l'installation à surveiller. L'ensemble des pièces à surveiller sera ci-après appelé champ de l'objet. Comme on l'a déjà indiqué ci-dessus, le champ de vision de chaque caméra à semi-conducteur 40 ou respective- ment 42 n'est suffisamment grand que pour pouvoir détecter un secteur du champ de l'objet. Par la mobilité relative des deux caméras à semiconducteur 40 et 42 l'une par rapport à l'autre, on simule quasiment une caméra d'obser- vation, qui peut détecter tout le champ de l'objet et ainsi qui présente le pouvoir de résolution des deux caméras à semi-conducteur qui sont en réalité utilisées. Le fort pouvoir de résolution de cette "caméra géante" simulée est obtenu par le fait que l'ensemble du champ de l'objet n'est pas représenté par une seule reproduction ou prise mais par plusieurs reproductions accomplies par paires les unes après les autres. Des essais de la demanderesse ont indiqué qu'en tant que caméra à semiconducteur, la caméra, par exemple, de la société SONY pouvait être prise en considération, qui ne pèse que 115 g, et qui présente des dimensions de 44 x 29 x 67 mm et qui malgré tout offre une résolution de 380 x 490 points de l'image. Les grandeurs d'un point de l'image sur la pastille CCD (dispositif à couplage de charge) atteint 0,023 x 0,013 mm. Cela a pour suite que la précision de positionnement des deux caméras à semi- conducteur 40 et 42, l'une par rapport à l'autre, sur le tableau de positionnement 30, doit être précise à environ 0,010 mm si l'on ne veut pas annuler, par des imprécisions mécaniques, la haute résolution des points de l'image. Mais de telles précisions de positionnement mécanique peuvent être simplement obtenues de nos jours, par exemple par le fait que la seconde caméra 42 est déplacée au moyen. d'un entraînement micrométrique mécanique (non représenté) à l'intérieur des rails de guidage 32 ou 34. Les signaux à la sortie des deux caméras à semi- conducteur 40 et 42 sont appliqués, par des conduites 44 et 46, aux entrées de commande d'un moniteur double 48qui se compose d'un premier moniteur 50, qui est relié, côté entrée, à la sortie de signaux de la première caméra à semi-conducteur 40 et d'un second moniteur 52 qui d'une manière correspondante, est affecté à la seconde camera à semi-conducteur 42. Le secteur du champ de l'objet pris par la première caméra à semiconducteur 42 est représenté sur le premier moniteur 50, et celui pris par la seconde caméra à semi-conducteur 42 est représenté sur le second moniteur 52. Le double moniteur 48 est relié, par deux conduites de signaux 56 et 58, à une unité à photostyle ou respectivement une unité à manche à balai 54. En parti- culier, dans ce but, un premier photostyle 60 est relié au premier moniteur 50 et un second photostyle 62 est relié au second moniteur 52. Les photostyles servent, d'une manière connue, à marquer des points souhaités sur le moniteur et à établir la position de ces points sur l'écran de l'image. Les entrées de commande, non représentées sur la figure, de l'entraînement micrométrique pour le déplacement sur X-Y de la seconde caméra à semi-conducteur 42, du moniteur double 48 et de l'unité à photostyle 54 sont reliées, par des conduites de signaux/circulation de données 72, 74 76, 78 et 80, pour la circulation des données, à un ordinateur de commande 70. L'ordinateur de commande reçoit ainsi d'une part chaque position des caméras à semi- conducteur 40 et 42 (pour la première caméra 40, la position est constante) et les positions des deux points de mesure marqués, sur les deux moniteurs 50 et 52, par l'unité à photostyle 54. Comme dans l'ordinateur de commande 70 est également mémorisée l'échelle de mesure de la représentation, dans l'exemple représenté de réalisation, elle est constante, on peut calculer l'emplacement réel du point de l'objet affecté à chaque point marqué de l'image et ainsi les dis- tances des points de l'objet les uns par rapport aux autres par un simple calcul géométrique-optique, à partir des données ci-dessus. Dans ce but, on utilise des procédés connus en photogrammétrie. Dans l'ensemble, le contrôle de position est accompli comme suit par le dispositif représenté. Les deux caméras à semi-conducteur 40 et 42 sont placées de façon que chaque caméra (avec une échelle connue de représentation) ait, "dans le collimateur", un lieu de mesure, c'est-àdire un point du champ de l'objet. L'utilisateur se trouvant dans l'espace externe 20 applique alors au premier moniteur , au moyen du premier photostyle 60, la position du lieu de mesure, visé par la première caméra 42 et au second moniteur 52, au moyen du second photostyle 62, la position du lieu de mesure visé par la seconde caméra 42. De plus, dans l'ordinateur 70 est mémorisé un numéro de lieu de mesure affecté de manière fixe, à chaque lieu de mesure, par exemple pour les deux premiers lieux de mesure, les numéros A et B, et de plus les positions des caméras 40 et 42 affectées aux images aux lieux de mesure A et B, sur le tableau de positionnement 30. L'ordinateur de commande détermine alors à partir des coordonnées, un vecteur qui va du lieu A au lieu B. Donc, par processus de mesure, les trois coordonnées dans l'espace affectées à chaque lieu ou emplacement de mesure, dans ce cas, c'est-à-dire les coordonnées aaa et bbb, le vecteur de liaison AB et l'échelle valable de mesure de la représentation sont mémorisés. Ensuite, les positions B et C des deux caméras sont "visées" et traitées également. Tout le champ de l'objet est ainsi détecté. En tant que résultat, on obtient un champ de vecteurs qui est indépendant de la position des deux caméras. L'obtention de tels champs de vecteurs est connue en photogrammétrie, mais non pas l'enregistrement en succession d'un champ de l'objet par reproduction par paires de deux secteurs du champ de l'objet. Il faut mentionner ici que la technique représentée de reproduction n'a rien à faire avec la technique, également connue en photo- grammétrie, de représentation de stéréo-photogrammétrie. Dans le cas d'une répétition de la mesure, on procède exactement comme on l'a décrit précédemment et on compare alors les champs vectoriels l'un à l'autre. Des modifications locales, c'est-à-dire des déplacements relatifs, de chaque pièce de l'installation à l'intérieur de la cellule chaude peuvent facilement être reconnues automatiquement par une telle comparaison des champs vectoriels. Une telle comparaison est avantageusement accomplie par l'ordinateur de commande 70 déjà nommé; si des modifications globales complètes doivent de plus également être reconnues, par exemple des déplacements de toute la cellule chaude, il faut dans ce cas également mémoriser un point absolu de référence. RE V E N D I C A T I ON S 1.- Procédé pour le contrôle de position de pièces d'installation se trouvant à l'intérieur d'un champ de l'objet, dans une cellule blindée, très radio-active, d'une installation nucléaire, en particulier une grande cellule d'une installation de retraitement du combustible nucléaire irradié, comme on l'appellera ci-après cellule chaude, caractérisé en ce que le champ de l'objet est représenté par secteurs, les uns après les autres, par déplacement, dans l'espace, d'au moins deux systèmes optiques de représentation de l'image (40, 42) ainsi à chaque fois deux secteurs différents du champ de l'objet sont représentés par paires et ainsi par représentation par paires chaque secteur du champ de l'objet est enregistré au moyen d'un système de représentation de l'image qui lui est précisément affecté (40, 42) sur le support d'enregis- trement (50% 52) affecté au système de représentation (40, 42) et chaque emplacement ainsi que les deux systèmes de représentation (40, 42) et également au moins un point de l'image sont mesurés et les positions des points de l'objet, obtenues à partir des données mesurées en considérant chaque échelle de mesure de la représentation, sont comparées à des posi- tions des mêmes points de l'objet obtenues d'une manière identique, mais cependant plus tôt dans le temps. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux systèmes de représentation (40, 42) ne sont déplacés que dans un plan commun (30). 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on choisit, comme champ de l'objet, un champ essentiellement plat. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise, pour le système de représentation, deux caméras (40, 42) construites selon le principe des caméras de télé- vision, pour les supports d'enregistrement, deux écrans (50, 52), pour la mesure des points de l'image sur les écrans (50, 52), des photostyles (60, 62) et pour l'évalua- tion commune des positions des systèmes de représentation, des points de l'image et de l'échelle de la représentation, un ordinateur de commande (70). 5.- Dispositif pour le contrôle de position de pièces d'installation se trouvant à l'intérieur d'un champ de l'objet dans une cellule blindée, très radio-active d'une installation nucléaire, en particulier une grande cellule d'une installation de retraitement du combustible nucléaire irradié, appelée ci-après cellule chaude, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par au moins deux systèmes optiques de représentation de l'image (40, 42), disposés mobiles l'un par rapport à l'autre et pouvant être ajustés sur le champ.de l'objet, le champ de vision de chaque système de représenta- tion (40, 42) n'ayant que la grandeur d'un secteur du champ de l'objet et à chaque système (40, 42) étant affecté son propre dispositif d'enregistrement (50, 52), un dispositif de positionnement (30, 32, 34, 70), qui est établi pour la modification successive de la position du système de représentation (40, 42), un premier dispositif de mesure pour détecter chaque position des systèmes de représentation (40, 42), un second dispositif de mesure (54) pour détecter la position d'au moins un point de l'image par représenta- tion de chaque secteur du champ de l'objet et: un dispositif d'évaluation (70) pour le traitement commun, par représentation de l'image, des positions détectées des systèmes de représentation (40, 42) et des points de l'image et obtenir, par suite, les positions des points de l'objet. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système d'évaluation (70) présente un dispositif de comparaison pour une comparaison automatique des positions des points de l'objet obtenusen différents points dans le temps. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un système (40) de représentation est maintenu stationnaire. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les systèmes de représentation (40, 42) sont maintenus déplaçables dans un plan relativement l'un à l'autre. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les systèmes de représentation (40, 42) sont disposés sur un support commun (30). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que chaque système de représentation (40, 42) est construit selon le principe d'une caméra de télévision et les dispositifs d'enregistre- ment (50, 52) sont construits selon le principe d'un écran detélévision. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le second système de mesure présente un photostyle (60, 62). - 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que le système d'évaluation(70) est un ordinateur de commande relié aux sorties des premier et second dispositifs de mesure (60,62).