Brevet FR2633396A1 — publié le 19891229

Appareil destiné à l'inspection de la surface intérieure de tubes La présente invention se rapporte à un appareil destiné à l'inspection de la surface intérieure de tubes, utilisable pour déceler des détériorations ou accidents similaires de la surface intérieure d'un tube allongé de petit diamètre comme, par exemple, une gaine de crayon de combustible nucléaire ou d'élément comparable. Un tube de revêtement ou gaine de crayon de combustible nucléaire est constitué par un tube allongé de petit diamètre, le diamètre intérieur étant de l'ordre de 9 mm. Dans la demande du Modèle d'Utilité Japonais n SHO 61- 80718, les inventeurs de la présente demande ont déjà proposé un appareil pour l'inspection visuelle de la surface intérieure d'un tube allongé de petit diamètre. Les figures 2 à 5 des dessins annexés à l'invention montrent que l'appareil comprend un endosco- pe 2 qui constitue un corps introduit à l'intérieur du tube 1 soumis à l'inspection, et des moyens en verre transparent 3 qui supportent un miroir réfléchissant 4 disposé à une distance prédéterminée de l'extrémité avant de l'endoscope 2. L'appareil va être décrit briè- vement ci-dessous. Comme le montrent les figures 2 et 3, l'endos- cope 2 compcrte une voie de transmission d'image 6 au centre d'un tube en acier inoxydable 5 dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 1. La voie de transmission d'image 6,est formée par un faisceau de fibres optiques ou par une combinai- son de plusieurs lentilles. Sur l'extrémité avant de la voie de transmission d'image 6 est disposé un système optique concentrateur 7. Le système optique concentra- teur 7 présente un angle de champ d'observation d'ampli- tude 8. Sur la périphérie extérieure de la voie de transmission d'image 6 est agencé un guide de lumière cylindrique 8 qui est constitué par un faisceau de fi- bres optiques. Le guide de lumière 8 présente une ex- trémité arrière qui est reliée optiquement à une source de lumière (non représentée). Une partie avant du guide de lumière 8 est mise en forme pour constituer une sec- tion d'éclairage 8a destinée à émettre la lumière trans- mise par la source de lumière, axialement à l'intérieur du tube 1. Les moyens en verre transparent 3, de forme cy- lindrique présentent un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur de l'endoscope 2. Les moyens en verre transparent 3 présentent une extrémité montée sur l'extrémité avant de l'endoscope 2, en contact avec celui-ci. Dans l'autre extrémité des moyens en verre transparent 3 est ménagé un évidement conique 3a. L'évi- dement conique 3a est formé de façon à présenter un angle déterminé en fonction du système optique et du système d'éclairage de l'endoscope 2. L'évidement coni- que 3a est à distance de l'extrémité avant de l'endosco- pe 2. Une portion de la surface conique de l'évidement 3a, sauf une portion centrale ou de fond et une portion marginale, est revêtue d'une couche d'argent ou d'une matière apparentée pour former ou parachever un miroir réfléchissant 4. Le miroir réfléchissant 4 est disposé de telle manière à diverger à partir de l'extrémité avant de l'endoscope 2. Un élément de guidage 9, en résine ou une mati- ère apparentée, est monté à demeure sur la surface coni- que 3a du verre transparent 3 qui constitue le miroir réfléchissant 4. Plus spécifiquement, l'élément de gui- dage 9 présente une surface périphérique extérieure 9a en contact avec la surface périphérique intérieure du tube 1, et une section conique 9b complémentaire à la surface conique 3a des moyens en verre transparent 3 qui constituent le miroir réfléchissant 4. La section conique 9b est en contact étroit avec la surface conique 3a des moyens en verre transparent 3. Comme le montre la figure 5, le tube 1 est monté sur la surface supérieure d'une table de fixation 10. Une embase 12 est disposée à une extrémité de la table de fixation 10. A l'intérieur de l'embase 12 est disposé un dispositif d'introduction 11 destiné à introduire l'endoscope 2 et les moyens en verre transparent 3 dans le tube 1. Le dispositif d'introduction 11 est constitué de plusieurs galets d'appui 13, destinés à supporter l'endoscope 2 et les moyens en verre transparent 3, et d'un mécanisme d'entraînement 14 pour introduire l'en- doscope 2 et les moyens en verre transparent 3 dans le tube 1. A l'extrémité de l'embase 12 opposée à la table de fixation 10 est disposée une section l'introduction et de positionnement 15 pour introduire l'endoscope 2 dans le tube 1. L'endoscope 2 présente une extrémité arrière sur laquelle est montée à demeure une caméra de télévision industrielle du commerce 16. La caméra de télévision 16 comporte un système optique de saisie d'image qui est relié à l'extrémité arrière de la voie de transmission d'image 6 dans l'endoscope 2. L'image de la caméra de télévision 16 est envoyée à un dispositif de traitement automatique d'image de surface intérieure 17 qui comprend un magnétoscope 18 d'enregistrement de l'image, un écran témoin ou de contrôle 19 destiné à afficher l'image et un coffret de service 20 servant à commander les instruments 18 et 19. Le traitement prédé- terminé de l'image s'effectue par l'appareil de traite- ment automatique d'image de surface intérieure 17. L'appareil classique d'inspection de surface intérieure de tube a la constitution décrite ci-dessus. Dans ce type d'appareil, lorsque le mécanisme d'entrai- nement 14 du dispositif d'introduction 11 est actionné pour l'introduction des moyens en verre transparent 3 et de l'endoscope 2 dans le tube 1 au niveau de la tête de l'élément de guidage 9, la lumière émise par la section c633396 d'éclairage 8a du guide de lumière 8 dans l'endoscope 2 traverse le verre transparent 3 et elle est réfléchie par le miroir réfléchissant 4, éclairant ainsi avec intensité toute la périphérie de la surface intérieure du tube 1. Une image de toute la périphérie de la sur- face intérieure du tube i est réfléchie par le miroir réfléchissant 4 et parvient au système optique concen- trateur 7 & l'extrémité avant de l'endoscope 2. L'image atteignant le système optique concentrateur 7 est trans- mise à la caméra de télévision 16 par la voie de trans- mission d'image 6. Dans le cas d'un appareil classique comme celui montré sur la figure 2, la partie de la surface périphé- rique intérieure du tube 1 atteignant le système optique concentrateur 7, c'est-à-dire la partie visualisée est le tronçon indiqué par la lettre A qui est constitué par une portion A1 et une portion A2. La portion A1 est la portion réfléchie par le miroir réfléchissant 4 et elle est réfléchie approximativement en ligne droite. La portion A2 est la portion de la surface périphérique intérieure du tube 1 qui est réfléchie directement par la surface périphérique intérieure du tube 1 dans le système optique concentrateur 7. Pour une image dans laquelle la partie A est transmise à la caméra de télévision 16, comme cela est montré à la figure 4, la totalité de l'image A1 réfléchie par le miroir réflé- chissant 4 est projetée sur la région centrale de la caméra de télévision 16, et la totalité de l'image péri- phérique A1 qui est directement réfléchie dans le systè- me optique concentrateur est projetée sur l'extérieur de l'image A1. Dans ces circonstances, lorsqu'on actionne le mécanisme d'entrainement 14 pour faire avancer les moyens en verre transparent 3 et l'endoscope 2 dans le tube 1, toute l'image périphérique de la surface inté- rieure du tube 1 est prélevée en continu sur toute la ?633396 longueur du tube 1 et elle est transmise à la caméra de télévision 16. L'image de la surface intérieure du tube 1 qui est transmise à la caméra de télévision 16 est affichée sur l'écran témoin 19 en temps réel. Une por- tion ou plusieurs portions, défectueuses de la surface' intérieure du tube 1 sont décelées par les opérations de traitement de l'image. Le traitement de l'image est en- registré par le magnétoscope 18. Ainsi, on peut détermi- ner ou évaluer l'existence ou non de détériorations telles que des anomalies ou fissures dans la surface in- térieure du tube 1. Mais dans l'appareil d'inspection de surface intérieure de tube classique, il est difficile d'obtenir un fini parfait de la portion centrale de l'évidement conique 3a du verre transparent 3 avec lequel le miroir réfléchissant 4 est en contact étroit. De plus, on est également confronté au problème de l'effet de halo par suite de la lumière réfléchie au niveau de la portion centrale de l'évidement conique 3A. En outre, étant donné que la surface intérieure du tube présente généra- lement un état de fini spéculaire, les portions défectu- euses de la surface intérieure du tube 1 sont plus facilement détectées si la surface intérieure du tube est éclairée par une source de lumière diffuse. Un but de la présente invention est en consé- quence de fournir un appareil d'inspection de surface intérieure de tube dans lequel des moyens en verre transparent facilitent le traitement de fini de la sur- face intérieure de tubes et évitent l'effet de halo de sorte qu'il est possible de rechercher avec plus de clarté la présence éventuelle de défauts sur la surface intérieure d'un tube. La présente invention propose un appareil desti- né à inspecter la surface intérieure d'un tube compre- nant: - un corps réinsérable à l'intérieur d'un tube ?633396 et comportant un moyen d'éclairage monté sur l'extrémité avant du corps pour émettre de la lumière vers l'avant à partir d'une extrémité avant du corps dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du tube; - un miroir réfléchissant en forme de surface conique disposé de façon à faire face à l'extrémité avant du corps en laissant un espace libre entre le miroir réfléchissant et l'extrémité avant du corps, le miroir réfléchissant divergeant par rapport à l'extrémi- té avant du corps, ledit miroir réfléchissant la lumière provenant du moyen d'éclairage pour éclairer la surface intérieure du tube, formant ainsi une image de la surfa- ce intérieure du tube; - le corps comprenant des moyens à son extrémité avant pour concentrer l'image de la surface intérieure du tube, qui est réfléchie par le miroir réfléchissant et transmettre l'image vers l'extrémité arrière du corps; et - des moyens en verre transparent intercalés entre le miroir réfléchissant et l'extrémité avant du corps, les moyens en verre transparent comportant une surface en contact étroit avec le miroir réfléchissant, la surface du verre transparent comportant une région centrale dans laquelle est ménagée un évidement. Avec un appareil construit comme indiqué ci- dessus, l'évidement dans la région centrale de la surface des moyens en verre transparent contribue à empêcher l'apparition de l'effet de halo provoqué par la lumière réfléchie au niveau de la région centrale des moyens en verre transparent avec laquelle le miroir ré- fléchissant est en contact étroit. En outre, la lumière réfléchie par l'évidement peut éclairer avec intensité la surface intérieure du tube de sorte que le ou les défauts de surface intérieure du tube peuvent être vi- sualisés plus facilement. Ainsi, on peut inspecter plus commodément la surface intérieure du tube. De plus, la facilité de fabrication des moyens en verre transparent constitue un avantage de l'invention. L'évidement dans la surface du verre transparent est avantageusement rempli d'une matière opaque. Cette matière opaque peut contribuer à supprimer l'effet de halo. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réali- sation, donné à titre d'exemple non limitatif. La des- cription se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est une vue transversale d'un ap- pareil d'inspection de surface intérieure de tube selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, mais montrant un appareil classique; - la figure 3 est une vue en élévation frontale de l'endoscope illustré à la figure 2; - la figure 4 est une vue destinée à expliquer la formation d'une image périphérique entière d'une surface intérieure de tube, l'image étant obtenue par l'utilisation de l'appareil illustré à la figure 2; et - la figure 5 est une vue en élévation latérale d'un système complet incorporant l'appareil illustré à la figure 2. La figure 1 montre un appareil d'inspection de surface intérieure de tube selon un mode de réalisation de l'invention. L'appareil diffère de l'appareil montré aux figures 2 à 5 en ce que de nouveaux moyens en verre transparent 30 rempiacent les moyens en verre transpa- rent 3. D'autres caractéristiques et la disposition de l'appareil montré en figure 1 sont identiques à celles montrées aux figures 2 à 5. Les parties constitutives identiques ou similaires à celles de l'appareil illustré aux figures 2 à 5 sont désignées par les mêmes réfé- rences numériques, et la description de ces parties ?633395 constitutives identiques ou similaires sera omise pour éviter un double emploi. Les moyens en verre transparent 30 sont de forme cylindrique, sensiblement de même diamètre que l'endos- cope 2. Le verre transparent 30 a une de ses extrémités montée sur l'extrémité avant de l'endoscope 2, en contact étroit avec celui-ci. L'autre extrémité des moyens en verre transparent 30 est mise en forme de surface conique évidée 30a. La surface évidée 30a comporte une région centrale qui est formée avec un évidement 31 ayant une surface courbe. Une portion de la surface évidée 30a, sauf une portion marginale de celle-ci et une portion de l'évidement 31, est revêtue d'une couche réfléchissante d'argent ou similaire pour former un miroir réfléchissant 32 et lui conférer son fini. A cet égard, il est préférable que la surface, courbe de l'évidement 31 soit légèrement ou convenablement rendue rugueuse. L'appareil d'inspection de surface intérieure de tube selon l'invention est construit comme cela a été décrit ci-dessus. Lorsque l'on utilise l'appareil pour inspecter la surface intérieure du tube 1, les moyens en verre transparent 30 et l'endoscope 2 sont introduits dans le tube 1 au niveau de la tête de l'élément de gui- dage 9 dans un état dans lequel la lumière provenant de la source lumineuse est émise par la section d'éclairage 8a à travers le guide de lumière 8, comme dans l'appa- reil classique. La lumière émise par la section d'éclai- rage 8a du guide de lumière 8 est transmise par le verre transparent 30 et elle est réfléchie par le miroir ré- fléchissant 32 pour éclairer avec intensité toute la surface intérieure du tube 1. La totalité de l'image périphérique de la surface intérieure du tube 1 est réfléchie par le miroir réfléchissant 32 et parvient au système optique concentrateur 7 à l'extrémité avant de l'endoscope 2. L'image est transmise à la caméra de télévision par le système optique concentrateur 7 et par g la voie de transmission d'image 6. Dans le cas de l'appareil selon l'invention, l'évidement 31 présentant une surface courbe, de préfé- rence rendue rugueuse, est pratiqué au centre de la surface évidée 30a des moyens en verre transparent 30. Par conséquent, la lumière est réfléchie de façon diffu- se par l'évilement 31 de sorte qu'il ne se produit pas d'effet de halo. De plus, la lumière réfléchie au niveau de l'évidement 31 permet d'éclairer l'intérieur du tube 1, de sorte que la présence éventuelle de défauts sur la surface intérieure du tube 1 peut être détectée plus facilement. Ainsi, on peut visualiser plus nettement toute l'image périphérique de la surface intérieure du tube 1. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, une portion de la section conique 9b de l'élément de guidage 9 qui fait face vers l'évidement 31 du verre transparent 30, présente une pointe conique. Comme le montre la ligne en pointillés de la figure 1, la portion 9c de la section conique 9b peut être une surface plane perpendiculaire à l'axe du tube 1. De plus, l'évidement 31 peut être rempli de matière opaque, par exemple, de caoutchouc ou silicone de couleur blanche utilisable en tant qu'adhésif. Dans ce cas, on obtient des avantages similaires à ceux du mode de réalisation décrit ci- dessus. a 6 333 9 REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à l'inspection d'une surface intérieure de tube (1) soumis à l'inspection, comprenant un corps (2) insérable à l'intérieur du tube '1) et com- portant un moyen d'éclairage monté sur l'exremité avant du corps pour émettre de la lumière vers l'avant dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du tube (1) caractérisé en ce qu'il comporte également: - un miroir réfléchissant (4) en forme de surfa- ce conique disposé de façon à faire face à l'extrémité avant du corps avec un espace libre laissé entre le mi- roir réfléchissant (4) et l'extrémité avant du corps, le miroir réfléchissant divergeant de l'extrémité avant du corps, ce miroir réfléchissant réfléchissant la lumière du moyen d'éclairage (8a) pour éclairer la surface inté- rieure du tube (1), formant ainsi une image de la surfa- ce intérieure du tube, le corps (2) comprenant des moyens (7) disposés à l'extrémité avant de ce corps pour concentrer l'image de la surface intérieure du tube qui est réfléchie par le miroir réfléchissant (4) et trans- mettre l'image vers l'extrémité arrière du corps; et - des moyens en verre transparent (30) interca- lés entre le miroir réfléchissant (4) et l'extrémité avant du corps, le verre transparent (30) ayant une sur- face en contact étroit avec le miroir réfléchissant (4), la surface du verre transparent (30) ayant une région centrale dans laquelle est ménagé un évidement (31). 2. Appareil (2) selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend de plus une matière opaque remplissant l'évidement (31). 3. Appareil (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évidement (31) est à surface courbe. 4. Appareil selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que la surface courbe de l'évidement (31) est il rugueuse. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un élément de guidage (9) présentant une surface péri- phérique extérieure en contact avec la surface intéri- eure du tube (1) et une section conique complémentaire au miroir réfléchissant (4), cet élément de guidage (9) présentant une portion face à l'évidement (31), cette portion étant une surface plane et perpendiculaire à l'axe du tube (1). 6. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (2) cons- titue un endoscope (2).