Brevet FR2669430A1 — publié le 19920522

TETE DE CONTROLE PAR ULTRASONS DE PIECES DE GALBE QUELCONQUE DESCRIPTION L'invention concerne une tête de contrôle équipée de sondes ultrasonores fonctionnant par réflexion et permettant de contrôler des pièces présentant un galbe quelconque, généralement non uniforme, telles que des panneaux en matériau composite. Dans le document FR-A-2 642 523, il est décrit une tête de contrôle dans laquelle des transducteurs ultrasonores alignais sont logés dans chacune des dents d'une. barrette déformable en forme de peigne. Cette barrette déformable comporte de plus une branche de liaison pourvue d'une face active tournée vers la pièce à contrôler et sur laquelle affleurent les extrémités des transducteurs. Des patins de contact, répartis le long de la branche de liaison et faisant saillie sur une faible distance à partir de la face active de celle-ci, permettent de maintenir constante la distance séparant l'extrémité de chacun des transducteurs de la surface de la pièce, quel que soit le galbe de cette dernière. En outre, les déformations de la barrette en forme de peigne sont telles que les axes des transducteurs demeurent en permanence perpendiculaires à la surface de la pièce. La tête de contrôle décrite dans ce document permet donc à chacun des transducteurs de se trouver en permanence dans les meilleures conditions pour contrôler une pièce dont le galbe évolue, en un temps sensiblement réduit par rapport à une tête de contrôle ne comprenant qu'un seul transducteur. Cependant, la tête de contrôle décrite dans le document FR-A-2 642 523 peut ne pas détecter des dé fauts dont la taille est petite par rapport à l'entraxe minimum existant entre deux transducteurs consécutifs quelconques portés par la barrette. Cet entraxe minimum est obtenu en miniaturisant autant que possible les transducteurs ultrasonores et en usinant des méplats sur leurs faces latérales adjacentes. On comprend qu'un défaut de taille réduite par rapport à cet entraxe minimum peut ne pas être détecté par les transducteurs s'il se trouve situé entre deux transducteurs consécutifs lors du déplacement relatif entre la tête de contrôle et la pièce. L'invention a précisément pour objet une tête de contrôle par ultrasons présentant les mêmes avantages que la tête de contrôle décrite dans le document FR-A-2 642 523, mais dont la structure est perfectionnée de telle sorte que cette tête de contrôle puisse détecter des défauts présentant une taille réduite par rapport à la dimension des capteurs. Selon l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'une tête de contrôle par ultrasons de pièces de galbe quelconque comprenant : - une barrette déformable comportant une branche de liaison dont une face active, prévue pour être tournée vers la pièce, présente une courbure variable selon une direction longitudinale par rapport à la barrette, et des dents faisant saillie sur la branche de liaison, à l'opposé de ladite face active ; - des transducteurs ultrasonores fonctionnant par réflexion, logés dans les dents de la barrette et traversant la branche de liaison de telle sorte qu'un axe de chaque transducteur soit perpendiculaire à ladite face active, quelle que soit la courbure de cette dernière ; et - des patins de contact répartis le long de la branche de liaison de façon à faire saillie sur une distance donnée, à partir de ladite face active ; la tête de contrôle étant caractérisée par le fait que les axes de deux transducteurs consécutifs quelconques sont décalés selon une direction transversale par rapport à la barrette, et séparés d'une distance inférieure à l'épaisseur de chaque transducteur selon ladite direction longitudinale, à l'intersection desdits axes avec la face active de la branche de liaison. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un transducteur ultrasonore est logé dans chacune des dents. Au contraire, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, au moins deux transducteurs ultrasonores sont logés dans chacune des dents. Ces deux modes de réalisation de l'invention vont à présent être décrits plus en détail, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures annexées, dans lesquelles - la figure 1 est une vue en perspective représentant, vue de dessous, une tête de contrôle conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective représentant, vue de dessus, la barrette déformable de la tête de contrôle illustrée sur la figure 1, ainsi que les transducteurs ultrasonores et les patins de contact associés à cette barrette ; - la figure 3 est une vue de dessus représentant une partie de la barrette et des patins de contact de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue comparable à la figure 3 illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, la tête de contrôle selon l'invention est désignée de façon générale par la référence 10. Cette tête de contrôle 10 comprend une barrette déformable 12 et un ensemble rotulant 14 supportant la barrette 12 et permettant son montage sur un porteur (non représenté). La barrette déformable 12, dont la structure sera décrite plus en détail par la suite, supporte une série de transducteurs ultrasonores 18. Chacun de ces transducteurs 18 permet d'effectuer indépendamment des autres, une mesure par réflexion. A cet effet, chaque transducteur est relié à un circuit électronique classique (non représenté) qui ne fait pas partie de l'invention, par des conducteurs électriques 16, au travers d'un système de multiplexage (non représenté) permettant à chacun des transducteurs d'effectuer à tour de rôle le contrôle de la zone de la pièce située en vis-à-vis de ce transducteur. La structure des transducteurs 18 ne fait pas partie de l'invention. On rappellera cependant que chacun des transducteurs comprend une pastille piézoélectrique émettrice d'ultrasons, derrière laquelle est placé un élément amortisseur et devant laquelle est placé un relais. Un transducteur ultrasonore ainsi constitué présente une configuration cylindrique et son axe doit être orienté selon une direction approximativement perpendiculaire à la surface de la pièce à contrôler, afin que l'écho des ultrasons émis par la pastille piézoélectrique et réfléchi par la pièce revienne sur ce transducteur. Afin de réduire l'encombrement de chacun des transducteurs 18 selon une direction longitudinale par rapport à la barrette 12, des méplats 18a parallèles entre eux sont usinés de part et d'autre de chacun des transducteurs, perpendiculairement à cette direction longitudinale. Il est à noter que les transducteurs 18 peuvent présenter, selon le type de contrôle à réaliser, des caractéristiques identiques ou au contraire différentes d'un transducteur à l'autre. Comme l'illustre mieux la figure 2, la barrette 12 supportant les transducteurs 18 présente approximativement la forme d'un peigne parallélépipédique qui est réalisé en un matériau élastique. La face 12a de la barrette tournée vers la pièce à contrôler, que l'on appelle face active, présente au repos une cambrure ou courbure déterminée, par exemple de rayon infini (c'est-à-dire plane), selon une direction longitudinale par rapport à la barrette, c'est-à-dire à l'intersection de cette face active avec tout plan parallèle aux faces latérales de la barrette. La face active 12a est formée sur une branche de liaison 12b de la barrette 12, sur laquelle font saillie, à l'opposé de cette face active, des dents 12c (figure 2). Cette configuration autorise une déformation élastique de la barrette hors de sa position de repos ayant pour effet de donner à sa face active 12a une courbure variable selon ladite direction longitudinale. Cette courbure s'adapte à la courbure de la pièce à contrôler, comme on le verra ultérieurement. La déformation de la barrette peut se faire dans une gamme de courbures déterminée, par exemple entre une courbure au repos de rayon infini et une courbure de déformation maximale de rayon voisin de 300mm, dans le sens concave. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, chacune des dents 12c de la barrette supporte l'un des transducteurs 18, qui traverse également la branche de liaison 12b. Le montage de chaque transducteur est tel que l'axe de ce transducteur soit orienté en permanence perpendiculairement à la face active 12a de la branche de liaison 12b et que la face d'extrémité 18b de chacun des transducteurs affleure cette face active. Chacun des transducteurs ultrasonores 18 est fixé de préférence de façon démontable, par exemple au moyen de deux vis 19 (figures 2 et 3), dans une encoche 12d formée à cet effet dans la dent 12c correspondante. Conformément à l'invention, les transducteurs 18 consécutifs, c'est-à-dire dans ce cas les transducteurs montés dans deux dents 12c consécutives de la barrette 12, sont décalées selon une direction orientée transversalement par rapport à la barrette, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire aux faces latérales de la barrette. Ce décalage est supérieur à l'encombrement maximum de chacun des transducteurs ultrasonores 18 selon cette direction transversale, ce qui permet de donner à la distance d (figure 3) séparant les axes de ces transducteurs successifs, à l'intersection de ces axes avec la face active 12a, une valeur inférieure à l'épaisseur de chacun de ces transducteurs selon ladite direction longitudinale. Cette caractéristique permet, lors d'un déplacement relatif F (figure 3) entre la barrette déformable 12 et la pièce selon la direction transversale, d'augmenter à volonté la définition de La tête de contrôle, c'est-à-dire de détecter des défauts de dimensions aussi petites que souhaitées, en réduisant la distance d. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, les transducteurs ultrasonores 18 sont disposés selon trois rangées, les axes des transducteurs de chaque rangée étant disposés dans un même plan orienté selon la direction longitudinale par rapport à la barrette 12. Deux transducteurs consécutifs quelconques d'une même rangée sont séparés par deux dents 12c de la barrette 12, alors que deux transducteurs consécutifs quelconques de la barrette appartiennent à deux rangées différentes. Dans d'autres variantes de réalisation (non représentées), le nombre de rangées formées par les transducteurs 18 peut être de 2 ou supérieur à 3. Ce nombre de rangées reste cependant limité, afin que la largeur de la barrette 12 n'excède pas une valeur limite au-delà de laquelle la perpendicularité de chacun des transducteurs par rapport à la surface de la pièce ne pourrait plus être assurée sur toute la largeur de la barrette. Cette valeur limite dépend de l'évolution du galbe de la pièce dans la direction transversale de déplacement matérialisée par la flèche F sur la figure 3. Dans la pratique, le matériau constituant la barrette est choisi afin de donner à celle-ci l'élasticité souhaitée. Avantageusement, on utilise à cet effet une matière plastique par exemple à base de silicone. Les dents 12c sont obtenues en formant des encoches transversales 12e dans le bloc parallèlépipédique constituant la barrette. Comme l'illustrent les figures 1 et 2, la barrette déformable 12 est équipée de patins de contact 22, 24 uniformément répartis sur la longueur de cette barrette. Les patins 22 et 24 sont aptes à venir en appui sur la surface de la pièce à contrôler, de façon à donner à la face act-ive 12a de La barrette une courbure comparable à la courbure de cette surface, quelle que soit cette courbure à l'intérieur de La gamme de courbures acceptables pour la barrette. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures, ces patins de contact comprennent deux patins d'extrémité 22, en forme de U, qui sont montés par emboî- tement sur chacune des extrémités de la barrette 12. De plus, deux patins latéraux 24 à section en forme de secteur circulaire sont montés au centre de chacune des faces latérales de la barrette 12, avec leurs faces cylindriques tournées vers l'extérieur et leurs axes orientés peprendiculairement à la face active 12a de la barrette. Les patins 22 et 24 sont fixés de façon interchangeable sur la barrette 12 et ils font saillie au-delå de la face active 12a de cette dernière sur une même distance. Cette distance, limitée à quelques millimètres, est avantageusement réglable. Lorsque la tête de contrôle 10 est appliquée contre la surface d'une pièce à contrôler, la venue en appui de tous les patins 22, 24 sur cette surface signifie que l'axe de chacun des transducteurs est sensiblement perpendiculaire à la partie de la surface qui se trouve en face de ce transducteur et que La distance entre l'extrémité 18b de chacun des transducteurs et cette surface est pratiquement la même pour chacun des transducteurs. De plus, l'extrémité 18b des transducteurs est suffisamment proche de la surface de la pièce pour que les distances séparant les points d'intersection des axes des transducteurs avec la surface de la pièce puissent être considérées comme sensiblement constantes ou invariables, quel que soit le galbe de la pièce. L'ensemble rotulant 14 supportant la barrette 12 présente une structure identique à celle de l'ensemble rotulant de la tête de contrôle décrite dans le document FR-A-2 642 523. Pour une description détaillée de cet ensemble, on se reportera donc utilement à ce document. Pour la bonne compréhension de l'invention, il est simplement rappelé ici que l'ensemble rotulant 14 comprend un support 26, prévu pour être fixe à l'extrémité d'un porteur (non représenté), une pièce intermédiaire 28 et un cadre 30. La pièce intermédiaire 28 est montée dans le support 26 de façon à disposer d'un degré de liberté de rotation autour d'un axe d'articulation perpendiculaire à un axe longitudinal de l'extrémité du porteur et contenu dans le plan longitudinal médian de la barrette 12. Des ressorts de rappel 32 maintiennent normalement la pièce intermédiaire 28 dans une position centrale de repos par rapport au support 26. Le cadre 30 est lui-même monté pivotant sur la pièce intermédiaire 28 autour d'un axe d'articulation orthogonal à l'axe d'articulation de la pièce 28 sur le support 26 et à l'axe longitudinal d'extrémité du porteur. Ces trois axes se coupent en un même point qui est situé à proximité immédiate de la surface de la pièce sur laquelle les patins 22 et 24 sont en appui. La barrette 12 est elle-même montée dans le cadre 30 par deux axes 34 parallèles à l'axe d'articulation du cadre 30 sur la pièce intermédiaire 2X et traversant les extrémités de la barrette à proximité immédiate de la face active de cette dernière. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, sur lequel les organes comparables à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes références, augmentées de 100. Dans ce deuxième mode de réalisation, chacune des dents 112c de la barrette 112 supporte plusieurs transducteurs 118 dont la disposition relative est par ailleurs identique à celle des transducteurs 18 dans le premier mode de réalisation. Dans l'exemple représenté précisément sur la figure 4, chacune des dents 112b supporte trois transducteurs consécutifs 118 dont les axes sont ici encore décalés selon une direction transversale par rapport à la barrette, de façon à être séparés d'une distance d inférieure à l'épaisseur de chacun des transducteurs selon une direction longitudinale par rapport à la barrette. Les flancs des dents 112c peuvent dans ce cas soit être orientés en oblique, parallèlement aux axes des trois transducteurs montés dans chaque dent (figure 4), soit présenter des formes en escaliers. Par rapport au premier mode de réalisation, le mode de réalisation de la figure 4 a pour avantage que l'épaisseur des dents 112b est plus grande, ce qui confère à la barrette une meilleure solidité. En revanche, une telle barrette ne peut pas être utilisée lorsque la courbure de la pièce est trop importante. En effet, les axes des transducteurs 118 montés dans une même dent de la barrette restent parallèles entre eux quelle que soit la courbure de la branche de liaison de la barrette, de sorte qu'il n'est pratiquement pas possible d'assurer la perpendicularité de l'axe de chacun des transducteurs par rapport à la surface de la pièce. Ce défaut peut cependant être réduit en ne plaçant chacune des dents de la barrette que . deux transducteurs consécutifs, c'est-à-dire en réduisant à deux le nombre de rangées de transducteurs montées sur la barrette 112. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, on a vu que les transducteurs peuvent être alignés pour former deux rangées ou plus. Les formes données aux flancs des dents peuvent en outre être modifiées, par exemple pour améliorer la résistance de la barrette. On peut également donner à chacune des dents une largeur transversale inférieure à la largeur de la barrette, lorsque chaque dent ne contient qu'un seul transducteur. REVENDICATIONS 1. Tête de contrôle par ultrasons de pièces de galbe quelconque, comprenant : - une barrette déformable (12, 112) comportant une branche de liaison (12b) dont une face active (12a), prévue pour être tournée vers la pièce, présente une courbure variable selon une direction longitudinale par rapport à la barrette, et des dents (12c) faisant saillie sur la branche de liaison, à l'opposé de ladite face active ; - des transducteurs ultrasonores (18, 118) fonctionnant par réflexion, logés dans les dents (12c) de la barrette et traver-sant la branche de liaison (12b) de telle sorte qu'un axe de chaque transducteur soit perpendiculaire à ladite face active (12a), quelle que soit la courbure de cette dernière ; et - des patins de contact (22, 24) repartis le long de la branche de liaison (12b), de façon à faire saillie sur une distance donnée, à partir de ladite face active (12a) ; la tête de contrôle étant caractérisée par le fait que les axes de deux transducteurs consécutifs quelconques sont décalés selon une direction transversale par rapport à la barrette, et séparés d'une distance (d) inférieure à l'épaisseur de chaque transducteur selon ladite direction longitudinale, à l'intersection desdits axes avec la face active (12a) de la branche de liaison. 2. Tête de contrôle selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un transducteur ultrasonore (18) est logé dans chacune des dents (12c). 3. Tête de contrôle selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins deux transducteurs ultrasonores (118) sont logés dans chacune des dents (112c). 4. Tête de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les transducteurs ultrasonores (18, 118) sont alignés selon au moins deux rangées, les axes des transducteurs de chaque rangée étant disposés dans un plan orienté selon ladite direction longitudinale, deux transducteurs consécutifs quelconques appartenant à deux rangées différentes.