Brevet FR2684442A1 — publié le 19930604

DISPOSITIF DE RELEVE D'AU MOINS UNE GRANDEUR PHYSIQUE A LA SURFACE D'UNE PIECE. DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif conçu pour effectuer le relevé d'une ou plusieurs grandeurs physiques à la surface d'une pièce à contrôler. L'invention s'applique au contrôle de pièces aussi bien au cours de leur fabrication qu'ultérieure- ment. Parmi les industries concernées par ce type de contrôle, on citera uniquement à titre d'exemple les industries aéronautique, automobile, ferroviaire et nucléaire. Les contrôles qui peuvent être effectués sur les pièces, notamment métalliques, concernent par exemple la recherche de défauts tels que des fissures, la mesure de leur épaisseur, La mesure de leur conductivité et la mesure de l'épaisseur de revêtements tels que de la peinture. Selon la nature du contrôle à effectuer, on utilise des capteurs différents tels que des capteurs à courants de Foucault, des capteurs ultrasonores, des sondes à effet Hall, etc.. Dans L'état actuel de la technique et comme l'illustre notamment le document EP-A-O 117 787, les capteurs qui sont utiLisés pour effectuer de tels contrôles sont portés par un support mécanique lié directement à la pièce à contrôler ou dont le point d'ancrage est situé en un emplacement fixe par rapport à cette pièce. Ainsi, dans le document EP-A-O 117 787, Le capteur se déplace sur une tige rectiligne dont les extrémités sont fixées provisoirement à la pièce par l'intermédiaire de ventouses. Si cette technique actuel le permet bien d'effectuer le contrôle désiré de la pièce, eLle est d'une mise en oeuvre particulièrement lourde, longue et coûteuse. De plus, cette technique n'est pratiquement pas utilisable lorsque la surface de la pièce à contrôler n'est pas une surface développable. Il en est de même lorsque des obstacles sont présents sur cette surface. L'invention a précisément pour objet un dispositif d'un type nouveau, conçu pour permettre le relevé d'une ou plusieurs grandeurs physiques à la surface d'une pièce, sans avoir recours à un support mécanique lourd, coûteux et délicat à mettre en oeuvre, et sans que le caractère non développable de la surface ou la présence d'obstacles sur cette surface n'empêchent l'exécution des relevés. Conformément à L'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de relevé d'au moins une grandeur physique à la surface d'une pièce à contrôler, comprenant au moins un capteur apte à être déplacé le long de ladite surface pour dé Livrer des signaux de contrôle représentatifs de ladite grandeur physique, caractérisé par le fait que le capteur est monté sur un organe déplaçable dépourvu de support mécanique et comportant des moyens de repérage délivrant des signaux de position représentatifs de la position de L'organe déplaçable sur ladite surface, par rapport à une position initiale, le dispositif comprenant de plus des moyens pour affecter à chaque signal de position le signal de contrôLe qui lui correspond. Du fait que l'organe déplaçable repère luimême sa position par rapport à la pièce grâce aux moyens de repérage qui l'équipent, il se comporte approximativement de la même manière qu'une "souris" d'ordinateur, ce qui permet de supprimer le support mécanique lourd et déLicat à mettre en oeuvre qui relie, dans Les dispositifs actuels, l'organe portant le capteur à la pièce ou à un point d'ancrage fixe par rapport à celle-ci. On peut ainsi affecter à chaque signal de position délivré par les moyens de repérage un signal de contrôle correspondant, quelle que soit La forme de la pièce à contrôler et même si des obstacles sont présents sur cette pièce. Il est à noter que la forme de L'organe dépla çable portant le capteur et les moyens de repérage dépend de la forme de la surface de la pièce. Ainsi, la face active de cet organe tournée vers la pièce aura une forme sensiblement plane si la pièce à contrôler présente un grand rayon de courbure, alors qu'elle pourra être circulaire si la pièce à contrôler a la forme d'une tige. Selon un mode de réalisation préféré de l'in- invention, les moyens de repérage comprenn2nt au moins deux groupes de codeurs permettant d'acquérir des coordonnées de position d'au moins deux points de l'organe déplaçable par rapport à ladite position initiale, et des moyens de calcul délivrant des signaux de position à partir desdites coordonnées de position. Dans ce cas, chaque groupe de codeurs peut notamment comprendre deux roues codeuses orthogonales, actionnées par des billes montées dans l'organe déplaçable et aptes à être amenées au contact de la surface de la pièce. Ces deux billes peuvent être disposées symétriquement par rapport au capteur. De préférence, les moyens pour affecter à chaque signal de position le signal de contrôle qui lui correspond comprennent un ordinateur auquel L'organe déplaçable est relié par un câble électrique. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesqueLs : - la figure 1 est une vue illustrant schémati quement l'architecture générale d'un dispositif de relevé d'au moins une grandeur physique réalisé conformément à l'invention ; et - la figure 2 représente la face active d'un organe déplaçable équipant le dispositif de la figure 1, prévue pour être tournée vers la pièce à contrôler. Sur la figure 1, on a repéré par S la surface d'une pièce dont on est en train d'effectuer un contrôle au moyen du dispositif de reLevé conforme à l'invention. Ce contrôle peut avoir pour objectif d'effectuer une cartographie de la surface S de la pièce pour ce qui concerne une ou plusieurs grandeurs physiques. Comme on L'a déjà indiqué, cette cartographie peut notamment concerner la présence éventuelle de défauts tels que des fissures dans la structure de la pièce, sur une partie de la surface S, ou sur la totalité de celle-ci. Conformément à l'invention, il est proposé à cet effet un dispositif de relevé qui comprend un organe 10 apte à être déplacé manuellement par un opérateur sur la partie de la surface S que l'on désire contrôler. Le déplacement de l'organe 10 sur la surface S peut être fait en suivant un trajet quelconque à partir d'une position initiale déterminée par la venue en contact d'une face active de L'organe 10 contre la surface S de la pièce. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, l'organe 10 n'est lié à aucun support mécanique. En d'autres termes, il n'existe pas de liaison mécanique entre cet organe 10 et la pièce à contrôler, ni entre l'organe 10 et un point d'ancrage fixe extérieur à la pièce. Comme l'illustre plus précisément la figure 2, l'extrémité d'un capteur 12 débouche sur la face active de l'organe déplaçable 10 qui est prévue pour être appliquée contre la surface S de la pièce à contrôler. La nature du capteur 12 dépend de la grandeur physique que l'on désire mesurer et, pour certains types de mesure, de la nature du matériau constituant la pièce à contrôler. A titre d'exemples non limitatifs, le capteur 12 peut être un capteur à courants de Foucault, un capteur ultrasonore, ou une sonde à effet Hall. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'organe déplaçable 10 porte un seul capteur 12 dont l'extrémité débouchant sur la face active de l'organe 10 est centrée sur un point P situé au centre de cette face active, qui présente dans ce cas une forme rectangulaire. Il est important de noter dès à présent que la réalisation représentée sur la figure 2 ne constitue qu'un exemple, applicable essentiellement dans le cas où l'on désire mesurer une seule grandeur physique et lorsque la surface S de la pièce à contrôler présente une courbure relativement limitée. En effet, si plusieurs grandeurs physiques doivent être mesurées simultanément, l'organe déplaçable 10 peut être équipé de plusieurs capteurs 12 semblables ou différents, qui débouchent alors sur la face active de L'organe 10 en différents emplacements de celle-ci. Par ailleurs, si la surface S présente une courbure concave ou convexe très importante, on conçoit aisément que la forme de la face active 10 peut ne pas être plane. Par exemple, le contrôle d'une pièce ayant la forme d'une tige cylindrique peut être effectué en donnant à l'organe déplaçable 10 la forme d'un anneau dont la surface intérieure constitue la face active. De façon comparable, il est clair que la forme rectangulaire de L'organe 10 n'est donnée qu'à titre d'exemple, cet organe pouvant selon le cas avoir une forme sensiblement différente (circulaire, ovale, etc.). Comme l'illustre également la figure 2, l'or gane 10 comporte aussi sur sa face active des moyens de repérage conçus pour permettre de connaître les coordonnées instantanées Xp et Yp du point P sur la surface S de la pièce à contrôler, par rapport aux coordonnées initiales de ce point lorsque L'organe 10 est amené en contact avec la surface S de la pièce. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, ces moyens de repérage comprennent deux billes 14A et 14B qui sont montées sur la face active de L'organe 10, en des emplacements symétriques par rapport au point P, de façon à pouvoir tourner librement autour de leur centre. Les points de contact des deux billes 14A et 14B avec la surface S de la pièce à contrôler sont repérés respectivement par les lettres A et B sur la figure 2. Les moyens de repérage comprennent de plus deux roues codeuses orthogonales 16XA et 16YA associées à la bille 14A et deux roues codeuses orthogonales 16XB et 16YB associées à la bille 14B. Lorsque les billes 14A et 14B sont en contact avec la surface S, ces roues codeuses permettent de suivre l'évolution des coordonnées XA et A du point A et XB et YB du point B résultant du déplacement de L'organe 10 sur la surface S à contrôler. Ces coordonnées sont mesurées dans un repère XOY lié à la pièce et contenu dans le plan de la face active de l'organe 10. L'organe déplaçable 10 comporte en outre deux circuits logiques 18X et 18Y émettant, à partir des signaux délivrés par les roues codeuses, des signaux Xp et Yp, représentatifs des coordonnées du point P dans le repère XOY, par rapport à la position occupée initia lement par le point P sur la surface S lorsque L'organe 10 est amené à son contact. De façon plus précise, le circuit logique 18X reçoit les signaux XA et XB délivrés par les roues codeuses 16XA et 16XB et détermine la valeur de Xp en effectuant le calcul De façon comparable, le circuit logique 18Y reçoit les signaux VA et Vs délivrés par les roues codeuses l6VA et 16YB et détermine la valeur de Yp à l'aide de la formule Bien entendu, ces formules seraient différentes si les billes 14A et 14B n'étaient pas disposées symétriquement par rapport au capteur 12 ou si L'organe déplaçable 10 comportait plusieurs capteurs. En se référant à nouveau à la figure 1, on voit que l'organe déplaçable 10 est relié par un premier câbLe électrique 20 à un appareil de mesure physique 22. De façon plus précise, le câble 20 relie L'appareil de mesure physique 22 au capteur 12, de façon à assurer la mise en oeuvre de ce dernier ainsi que le traitement des signaux qu'il délivre, pour transformer ces signaux en un signal 5gap' représentatif de la grandeur physique mesurée par le capteur. Il est à noter que l'appareil de mesure physique 22 est un appareil connu, associé traditionnellement au capteur 12 utilisé dans le dispositif selon l'invention. Aucune description détaillée de cet appareil ne sera donc faite. On indiquera simplement qu'il peut s'agir soit d'un appareil de contrôle spécifique, choisi selon le type de capteur utilisé, soit d'un appareil universel apte à recevoir une carte électronique différente selon le type de capteur utilisé. Le signal Sgp délivré par l'appareil de mesure physique 22 est transmis par un câble électrique 24 à l'une des entrées d'un micro-ordinateur 26. Plus précisément, ce signal Sgp est un signal analogique qui est transformé en un signal numérique à L'entrée du microordinateur 26 par un convertisseur analogique-numérique 28. Par ailleurs, L'organe déplaçable 10 est relié directement à une autre interface d'entrée 36 du microordinateur 26 par un câble électrique multiconducteurs 30. Plus précisément, ce câble électrique 30 comporte trois conducteurs 30a, 30b et 30c (figure 2), raccordés sur l'organe déplaçable 10, respectivement à la sortie des circuits logiques 18X et 18V et à la sortie d'un générateur d'interruptions 32 également monté sur l'organe déplaçable 10.Ce générateur d'interruptions 32, piloté par une horloge 34 embarquée sur l'organe 10, émet à intervalles réguliers des interruptions qui sont transmises au micro-ordinateur 26 en même temps que les signaux de position Xp et Yp représentatifs des coordonnées instantanées du point P dans le repère XOY et que le signal Sgp représentatif de la grandeur physique mesurée par le capteur 12. A chaque fois qu'une interruption est provoquée par le générateur d'interruptions 32, un contrôleur d'interruptions 38 du micro-ordinateur 26 actionne le processeur 40 de ce dernier, en réponse à un programme 42 de gestion d'interruptions, de façon à venir lire les valeurs des signaux de position Xp et Yp du capteur 12 et à affecter à ces valeurs la valeur correspondante du signal 5gap' représentative de la grandeur physique mesurée en cet endroit par ce capteur. Dans le cas où plusieurs capteurs sont embarqués sur l'organe 10, un signal représentatif de la grandeur physique mesurée par chacun des capteurs est affecté aux signaux de position Xp et Vp, qui sont alors calculés séparément pour chacun de ces capteurs. Le dispositif qui vient d'être décrit permet, en utilisant un organe déplaçable dépourvu de tout support mécanique, d'effectuer une ou plusieurs mesures physiques à la surface d'une pièce à contrôler en établissant une cartographie précise de la pièce pour chaque grandeur physique mesurée, puisqu'une valeur de cette grandeur physique est affectée à chacun des signaux de position pris en compte par l'ordinateur, à chaque fois qu'une interruption est provoquée par le générateur d'interruptions 32. Les informations ainsi disponibles peuvent ensuite être exploitées de différentes manières, en ayant recours à des logiciels 44 de traitement des données du signal Sgp représentatif de la grandeur physique mesurée et à des périphériques 46 traditionnels des micro-ordinateurs. En ce qui concerne les logiciels 44 de traitement des données des signaux Sgp représentatifs des mesures physiques effectuées, ils peuvent permettre de reconstituer l'allure de la pièce contrôlée sous forme de cartographie, d'histogramme, etc. selon des techniques parfaitement connues des spécialistes et qui ne font pas partie de l'invention. Ainsi, dans Le cas particulier où la mesure physique effectuée est représentative de la présence de défauts tels que des fissures ou des lacunes dans l'épaisseur de la pièce, le logiciel peut permettre d'imager ces défauts en leur donnant des couleurs différentes de celles du reste de la pièce. L'image ainsi obtenue peut être observée directement sur un écran vidéo 46, et/ou introduite dans une mémoire de stockage périphérique (non représentée). Cette description fait apparaître la grande souplesse d'emploi et La grande simplicité du dispositif conforme à l'invention, qui permet de contrôler des pièces de formes quelconques, présentant éventuellement des obstacles, sans avoir recours à une structure mécanique lourde, coûteuse et difficile à mettre en oeuvre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, comme on l'a déjà indiqué, l'organe déplaçable 10 peut prendre des formes très variées selon l'application considérée et le nombre et la nature des capteurs 12 peuvent être quelconques. Il en est de même des moyens de repérage grâce auxquels les coordonnées des capteurs sont déterminées, dont la nature et le positionnement sur l'organe déplaçable 10 peuvent être sensiblement différents de ceux qui ont été décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de relevé d'au moins une grandeur physique à la surface d'une pièce à contrôler, comprenant au moins un capteur (12) apte à être déplacé le long de ladite surface pour délivrer des signaux de contrôle représentatifs de ladite grandeur physique, caractérisé par le fait que le capteur (12) est monté sur un organe déplaçable (10) dépourvu de support mécanique et comportant des moyens de repérage (14,16) délivrant des signaux de position représentatifs de la position de l'organe déplaçable sur ladite surface, par rapport à une position initiale, Le dispositif comprenant de plus des moyens (26) pour affecter à chaque signal de position le signal de contrôle qui lui correspond. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de repérage comprennent au moins deux groupes de codeurs (14A,14B ; 16XA, l6VA ; 16XB,16YB) permettant d'acquérir des coordonnées de position d'au moins deux points de l'organe déplaçable (10) par rapport à ladite position initiale, et des moyens de calcul (18X,18V) délivrant les signaux de position à partir desdites coordonnées de position. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque groupe de codeurs comprend deux roues codeuses orthogonales (16XA,16XB ; 16va, 16YB), actionnées par des billes (14A,14B) montées dans l'organe déplaçable (10) et aptes à être amenées au contact de ladite surface. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que L'organe déplaçable supporte deux billes (14A,14B) disposées symétriquement par rapport au capteur (12). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens pour affecter à chaque signal de position le signal de contrôle qui lui correspond comprennent un ordinateur (26) auquel l'organe déplaçable est relié par un câble électrique (30).