Brevet FR2681430A1 — publié le 19930319

Dispositif de contrôLe non destructif de produits Longs méta L Liques de révolution et procédé pour sa mise en oeuvre. Le dispositif et le procédé qui font l'objet de L'invention concernent Le contrôle non destructif de produits Longs méta L Liques, de révolution et, plus particulièrement, de tubes de révo Lution Ce dispositif et ce procédé s'appliquent à la détection, au défilé, de discontinuités dans la structure du méta L, constituées par exemple par des fissures, internes ou externes, des porosités, des inclusions, des soufflures, des décollements de soudures ou autres. Ce dispositif et ce procédé s'appliquent essentiellement aux méthodes de détection qui consistent à mettre en oeuvre des moyens de détection de discontinuités disposés latéralement par rapport au produit Long qu'on dép Lace d'un mouvement relatif, suivant un axe de défilement, tout en l'entraînant en rotation autour de cet axe, afin d'assurer un contrôLe généra L de toute La section du produit sur toute sa Longueur. Ce dispositif et ce procédé s'appliquent par exemple aux méthodes de détection de discontinuités par ultra-sons ou par courants de Foucau Lt, ou par flux de fuite. L'expérience montre que, si on veut être en mesure de détecter des discontinuités, même de relativement faibles dimensions, avec une relative sécurité, i L est important d'utiliser des moyens de détection de petites dimensions tout en entraînant Le produit en un mouvement de translation se Lon son axe et de rotation autour de son axe à la vitesse vou Lue compatible avec la dimension des moyens de détection Ces moyens de détection ont de préférence par exemple une Largeur, mesurée paral LèLement à L'axe de défilement, pas supérieure à la Longueur de La discontinuité, lorsque celle-ci a une extension longitudinale Par ailleurs, chaque méthode de détection comporte des limites concernant La vitesse relative de déplacement de la paroi du produit Long par rapport au moyen de détection, Limites au-delà desquelles la sécurité de détection des discontinuités n'est plus assurée De plus des perturbations p Lus ou moins importantes sont entraînées par Le passage de L'extrémité avant ou arrière du produit long au voisinage immédiat du moyen de détection, perturbations qui risquent d'être considérées comme correspondant à une discontinuité ou encore qui risquent de -2- masquer une discontinuité. Des perturbations de ce type sont particulièrement importantes Lorsqu'une Liaison par un f Luide, tel que de l'eau, doit être réa Lisée entre Le moyen de détection et la paroi en regard du produit long; c'est le cas de La détection de défauts par ultra-sons On constate a Lors, dans bien des cas, que, à La vitesse de défi Lement uti Lisée, le bord frontal du produit Long crée dans Le fluide de liaison une vague qui provoque, au niveau du moyen de détection, un signal qui, au niveau du moyen d'enregistrement peut être confondu avec une discontinuité du méta L ou encore masquer une telle discontinuité. Pour éviter des erreurs, on admet, dans bien des cas, qu'une zone plus ou moins longue, à chacune des deux extrémités du produit Long, doit être neutralisée, au cours du contrôle en série de produits longs, pour éviter la non-détection de discontinuités inacceptables. On est alors obligé, soit d'effectuer un contrôLe spécial dans des conditions particulières de ces zones d'extrémité, soit de chuter celles-ci sur des longueurs relativement importantes Dans un cas comme dans l'autre ceci entraîne une forte augmentation du coût de ce contrôle. Cette augmentation est particulièrement sensible dans Le cas o, en vue d'accroître la vitesse de défilement sans réduire la sécurité et la sensibilité de détection on met en oeuvre un groupe de moyens de détection disposés côte à côte paral LèLement à L'axe de défi Lement On utilise alors des moyens de détection semblables, de petites dimensions, orientés de La même façon par rapport à la paroi du produit Long, et on détermine Le rapport entre Les vitesses de translation et de rotation du produit long de façon que chacun des moyens de détection effectue en regard de La paroi extérieure du produit long, d'un mouvement relatif, un parcours hélicoïdal adjacent à ce Lui du ou des moyens de détection à côté duquel ou desquels il se trouve Même en acceptant un recouvrement partiel de ces parcours hélicoïdaux, pour accroître La sécurité de détection, on accélère considérablement la vitesse de translation tout en ne dépassant pas La vitesse relative de dép Lacement du moyen de détection en regard de La paroi extérieure du - 3- produit Long. On constate, en mettant ainsi en oeuvre un groupe de moyens de détections identiques, qu'il suffit que Le fonctionnement d'un seu L des moyens de détection de ce groupe soit perturbé par la proximité de L'extrémité avant ou arrière du produit Long pour que cette perturbation se répercute, au niveau du moyen d'enregistrement, sur toute La longueur du produit long correspondant à ce pas d'avance et même au-de Là Pour des raisons de simplicité d'exploitation, on n'utilise en effet qu'une seule piste d'enregistrement pour Les signaux délivrés par l'ensemble des moyens de détection du groupe. IL est de plus nécessaire de tenir compte de La relative imprécision de la détermination des instants du passage des extrémités avant et arrière des produits à contrôler en ajoutant une certaine Longueur de sécurité On constate ainsi, par exemple, en effectuant Le contrôle automatique de tubes métalliques, que La longueur de tube non contrôlée au voisinage des extrémités peut atteindre couramment 100 à 200 mm ou d'avantage et qu'il est donc nécessaire de contrôler ces Longueurs d'extrémité par d'autres moyens ou alors de Les chuter. On a recherché La possibilité de réduire considérablement la longueur de la zone d'extrémité non contrôlée sans avoir à renoncer à l'accroissement des vitesses de défilement résultant de la mise en para LlèLe de plusieurs moyens de détection identiques côte à côte et sans avoir non plus à multiplier Le nombre des voies d'enregistrement. On a cherché plus particulièrement à éviter que les signaux de discontinuités ou de défauts correspondant à des discontinuités ou à des défauts effectifs de produits longs dans des zones voisines des extrémités de ceux-ci, soient masqués par des signaux résultant de perturbations provoquées par le passage des extrémités avant ou arrière du produit long. On a recherché p Lus particulièrement La possibilité de résoudre un tel problème dans Le cas de la détection de discontinuités ou-de défauts dans des produits longs métalliques par des moyens de détection par ultra-sons et p Lus précisément dans des tubes métalliques soudés ou sans soudure de révolution. -4- Le dispositif et Le procédé qui font L'objet de L'invention permettent de résoudre Les problèmes ci-dessus exposés. Ce dispositif et ce procédé s'appliquent, de La façon La p Lus générale à La détection de discontinuités ou défauts de structure présentés par des produits méta L Liques Longs, de révolution, par des méthodes non destructives physiques comportant des moyens d'émission, des moyens d'excitation capables de provoquer des interactions avec ces discontinuités ou défauts et au moins un groupe de moyens de détection de ces interactions disposés Latéralement côte à côte Le Long d'un axe de défilement du produit Long Le dispositif comporte des moyens permettant de déplacer Le produit Long en translation et rotation sur Lui-même d'un mouvement re Latif hélicoïdal, Les moyens de détection constituant Le groupe ayant La même fonction, la même structure et étant disposés pour détecter des défauts d'un même type dans La paroi en regard du produit Long autour de Laque L Le i Ls effectuent ainsi, de façon relative, des parcours adjacents en héLice. Suivant L'invention, dans Le but d'assurer Le contrôLe-des zones d'extrémité avant et arrière du produit Long une caméra CCD (charge coup Led device) dont L'axe optique, orienté transversalement par rapport à L'axe de défilement du tube, est disposé de façon que son champ d'observation soit traversé par L'axe de défilement du produit Long, des moyens électroniques de mémorisation permettant de mettre en mémoire L'emp Lacement exact de chacun des moyens de détection du groupe Le Long de L'axe de défilement, moyens de détection dont Les positions repères par rapport à L'axe de défilement se trouvent dans Le champ d'observation de La caméra CCD Ces positions repères qui correspondent à La Largeur de chacun des moyens de détection mesurée para LLèLement à 3 L'axe de défilement, sont déterminées en pixe Ls sur L'échelle des abscisses para LLèLe à L'axe de défi Lement du champ de La caméra et correspondent pour chaque moyen de détection à son bord Latéra L amont et à son bord Latéra L ava L Les moyens électroniques comportent également des moyens de contrôle du passage à travers Le champ de La caméra CCD de L'extrémité avant puis de L'extrémité arrière du produit Long, passage contrôLé point par point en pixe Ls à chaque instant Le Long de L'éche L Le des abscisses Ainsi des moyens électroniques de commande permettent, au cours du passage de L'extrémité avant du produit Long, dans Le champ de La caméra, de mettre en circuit, de façon indépendante, chacun des moyens de détection en Le re Liant ainsi au moyen d'enregistrement du groupe, au plus tôt à partir de L'instant du franchissement par L'extrémité avant du produit Long du point de L'axe de défilement dont L'abscisse en pixels correspond au bord Latéral ava L de ce moyen de détection, et permettent ensuite, Lorsque L'extrémité arrière du produit Long arrive dans Le champ de La caméra, La mise hors-circuit de chacun de ces moyens de détection, de façon également indépendante au p Lus tard, au moment du franchissement par cette extrémité arrière du point d'abscisse en pixe Ls correspondant au bord Latéra L amont de chacun de ces moyens de détection. Par bord Latéra L amont, on entend Le bord Latéra L du moyen de détection situé côté amont dans Le sens de défilement axia L du produit Long Par bord Latéra L ava L, on entend Le bord Latéra L du moyen de détection situé côté ava L dans Le sens de défilement axia L du produit Long. De préférence, en fonction des caractéristiques particulières des méthodes de détection utilisées, La mise en circuit de chaque moyen de détection est effectuée avec un retard déterminé expérimentalement et exprimée par un déca Lage défini en pixe Ls sur L'axe des abscisses par rapport au point de franchissement par L'extrémité avant du produit Long du point correspondant au bord Latéra L ava L du moyen de détection. De même La mise hors circuit de chaque moyen de détection est effectuée avec une avance déterminée exprimée en pixels par rapport au point de franchissement par L'extrémité arrière du produit Long du point d'abscisse en pixels correspondant au bord Latéra L amont de chaque moyen de détection. De préférence également, on assure La sécurité de suivi des extrémités du produit Long par La caméra CCD en utilisant un moyen d'éclairage orienté de façon à éc Lairer fortement Le côté du produit Long qui est vu au passage dans Le champ de La caméra et on dispose un écran absorbant La Lumière éga Lement dans Le champ de La caméra, au-de Là de L'axe de défilement par rapport à ce L Le-ci. Le groupe de moyens de détection est, de façon particulièrement avantageuse, un groupe de moyens transducteurs à ultra-sons, chacun de 6- ces moyens transducteurs comportant au moins un moyen d'émission d'ultra-sons et/ou au moins un moyen de réception d'ultra-sons combiné ou non avec Le moyen d'émission dans un même transducteur. L'invention concerne également le procédé qui permet La mise en oeuvre du dispositif suivant L'invention De très nombreuses variantes ou adaptations sont possibles qui ne sortent pas du domaine de L'invention. L'exemple et Les figures ci-après décrivent, de façon non limitative, un mode particulier de réalisation du dispositif et du procédé suivant l'invention. La figure 1 est une vue montrant Les conditions de réalisation du dispositif suivant L'invention en ce qui concerne Le contrôLe du défilement du produit Long par caméra CCD. La figure 2 est un schéma des conditions de réalisation des moyens électroniques assurant La mise en oeuvre, suivant L'invention, des moyens de détection des discontinuités de structure des produits Longs. Les figures 3 A et 3 B montrent des enregistrements de signaux émis par un groupe de moyens de détection au voisinage de L'extrémité avant d'un même produit Long comparant les résultats obtenus sans utiliser le dispositif suivant L'invention (figure 3 A) ou en utilisant ce dispositif (figure 3 B). La figure 1 est une vue généra Le montrant La disposition relative de La caméra CCD 1 et du produit Long 2 dans Le cas o ce dernier est un tube métallique et o Le groupe de moyens de détection 3 est un groupe de transducteurs à u Ltra-sons La caméra CCD est de préférence une caméra matricie Lle. Comme le montre cette figure 1 Le tube métallique de révolution défile suivant un axe Xi perpendiculaire au p Lan de cette figure Des moyens de translation non représentés assurent son dép Lacement suivant La flèche F 1 ' Le Long de L'axe X 1-Xl ( voir aussi figure 2) à une vitesse déterminée Des moyens d'entraînement en rotation non représentés -7actionnent les rouleaux tels que 4, 5, 6 qui font tourner le tube suivant La f Lèche F 2 autour de l'axe X 1-X 1, La paroi de ce tube effectuant ainsi un parcours héLicoïdal Un tube luminescent 7 muni d'un réflecteur 8 éclaire Le tube métallique 2 du côté visé par la caméra CCD 1 Un écran opaque 9 placé de l'autre côté de l'axe X 1-X 1 par rapport à la caméra crée un fond sombre comme on le voit sur l'écran de projection 10 relié à la caméra par les moyens électroniques 11 L'écran 9 fait apparaître les extrémités de quatre transducteurs émetteurs récepteurs 21, 22, 23, 24 qui constituent le groupe de moyens de détection 3 mis en oeuvre dans le dispositif et Le procédé suivant L'invention Ces quatre transducteurs sont identiques et orientés para LLèLement en direction de la paroi extérieure 25 du tube 2 pour détection des discontinuités longitudinales, telles que par exemple des fissures Ce groupe de transducteurs 3 est contenu dans un bac 26 contenant de l'eau jusqu'au niveau voulu pour remplir L'intervalle 27 entre les transducteurs et la paroi 25 en regard du tube 2 Les fuites d'eau entre Les bords du bac et la paroi du tube sont limitées par des Lèvres en élastomère indiquées en 28 et compensées par des apports d'eau non représentés. 20. Les moyens électroniques 11 comportent les moyens d'entrée nécessaires pour mémoriser l'emplacement exact des bords Latéraux 31, 32, 33, 34, de chacun des quatre transducteurs 21, 22, 23, 24 le long de l'axe X 1-X 1, dans le champ de la caméra 1 tel qu'on le voit sur l'écran de projection 10 Dans le cas de la présente caméra CCD 1, le groupe de quatre transducteurs 21, 22, 23, 24, ayant chacun une largeur individuelle de 10 mm, occupe une Largeur de 40 mm Dans le cas de la figure 1, la largeur de chaque transducteur correspond à une longueur en pixels de 60 pixels et leur position repérée sur la ligne des abscisses, parallèLe à X 1-X 1 est celle indiquée dans le tableau I ci- dessous: -8- TABLEAU I Bord latéra L repère en bord latéral repère en amont pixels aval pixe Ls 5. Transducteur 21 31 = 200 32 = 260 22 32 = 260 33 = 320 23 33 = 320 34 = 380 "L 24 34 = 380 35 = 440 10. les transducteurs étant côte à côte le bord Latéral aval du précédent est le bord Latéral amont du suivant. Dans le cas d'un tel groupe de moyens de détection, les essais ont montré qu'i L n'est pas nécessaire de décaler La mise en circuit de chacun des transducteurs au-delà du point de franchissement par L'extrémité avant 36 du tube méta L Lique 2 du bord Latéra L aval te L que 32 de chaque transducteur te L que 21 On voit sur L'écran 10 que L'extrémité avant 36 du tube 2 a déjà franchi Le bord latéral ava L 32 du transducteur 21 et on constate que les moyens électroniques 11 ont donc, par L'intermédiaire du câb Le de commande 37 mis en circuit Le transducteur 21 au moment o l 'extrémité avant du tube 36 a atteint sur l'éche L Le des abscisses Le point correspondant à 260 pixe Ls grâce aux moyens de commutation figurés en 39 Ces mêmes moyens électroniques 11 assureront La mise en circuit des transducteurs suivants 22, 23, 24, Lorsque L'extrémité avant 36 du tube 2 atteindra sur l'échelle des abscisses Les points correspondant respectivement à 320, 380 et 440 pixe Ls De La même façon La mise hors circuit des quatres transducteurs sera effectuée à La fin du passage du tube 2 Lorsque L'extrémité arrière de celui-ci atteindra successivement les points correspondant à , 260, 320 et 380 avec mite hors service dans le même ordre des quatre transducteurs sous l'action des moyens de commande 11 par l'intermédiaire des moyens de commutation 39 Comme le montre la figure 2, des moyens électroniques de liaison 40 assurent l'enregistrement des signaux reçus par les moyens de détection, c'est-à-dire les transducteurs sur une seule piste d'enregistrement 41 Cela n'a pas d'inconvénients car le pas d'avance du tube est sensiblement égal ou inférieur à la longueur de 40 mm occupée par les quatre transducteurs. -9- De plus, grâce à La mise en service de chaque transducteur seulement quand i L est en regard de La paroi 25 du tube 2, on n'observe pas de signaux dûs à des perturbations provoquées par le passage des extrémités avant 36 ou arrière du produit Long en regard d'un transducteur On évite ainsi Le risque de création d'un signa L provoqué par une vague créée en avant du bord fronta L du produit Long, au contact de L'eau contenue dans Le bac 26. Les figures 3 A et 3 B montrent, dans Le cas de La figure 3 A, un enregistrement 42, effectué au moyen du dispositif représenté aux figures 1 et 2 avec L'enregistreur 41 mais avec mise en circuit de chaque transducteur avant que L'extrémité fronta Le du tube ait franchi Le point repéré en pixe Ls qui est au niveau du bord Latéra L ava L du transducteur correspondant et qui est indiqué aux figures 3 A et 3 B par Le repère 44 On voit sur La figure 3 A que Les perturbations 45 causées par Le passage de L'extrémité avant 36 du tube se répercutent sur toute une zone de Longueur sensiblement éga Le à La Longueur occupée par Le groupe de transducteurs 21, 22, 23, 24 Dans Le cas de La figure 3 B, on a fait défiler une deuxième fois Le tube 2 en effectuant La mise en circuit de chaque transducteur dans Les conditions conformes au procédé et au dispositif suivant L'invention On constate a Lors que Les perturbations causées par une mise en circuit prématurée ont disparu et que, par contre, un signal 46 parfaitement visib Le demeure Ce signa L 46 correspond effectivement à une courte fissure Longitudina Le qui avait été créée sur La paroi du tube à une distance de L'extrémité frontale d'environ 20 mm Ce signa L était masqué dans Le cas de La figure 3 A par Les perturbations 45 causées par L'extrémité du tube. Dans La pratique industrie L Le, on met en oeuvre de préférence plusieurs groupes de transducteurs à ultra-sons permettant de détecter non seulement Les fissures ou défauts Longitudinaux mais aussi des fissures ou défauts transversaux sous différents ang Les. Comme ce La a été précisé Les moyens de détection peuvent être non seulement des transducteurs à ultra-sons mais aussi des moyens de détection uti Lisés dans des méthodes non destructives physiques permettant de provoquer des interactions entre des discontinuités existant dans La paroi du produit Long et des moyens d'excitation -10- adaptés, te Ls que par exemp Le des champs éLectro-magnétiques. Pour réaliser Le dispositif et mettre en oeuvre Le procédé suivant L'invention, il suffit de pouvoir réaliser un groupe de moyens de détection comprenant des moyens de détection disposés latéralement par rapport à l'axe de défilement et côte à côte, La Longueur de chacun de ces moyens étant relativement courte pour pouvoir détecter des discontinuités de petites dimensions. -11- REVENDICATIONS 1) Dispositif concernant le contrôle de défauts présentés par des produits métalliques longs de révolution, par des méthodes non destructives physiques, comportant des moyens d'émission, des moyens d'excitation capables de provoquer des interactions avec ces défauts et au moins un groupe de moyens de détection de ces interactions, disposés latéralement, côte à côte, le long d'un axe de défilement du produit long entraîné par des moyens de translation et rotation d'un mouvement héLicoïdal relatif le Long de cet axe, les moyens de détection constituant le groupe ayant même fonction, même structure et étant disposés pour la détection des défauts de même type dans la paroi en regard du produit long autour de laquelle ils effectuent de façon relative des parcours adjacents en hélice caractérisé en ce que dans Le but d'assurer le contrôle des zones d'extrémité avant ( 36) et arrière du produit long ( 2) une caméra CCD ( 1) dont l'axe optique est transversal par rapport à L'axe (X 1-X 1) de défilement du produit long qui traverse ainsi son champ d'observation, est reliée à des moyens électroniques ( 11) de mémorisation permettant de mettre en mémoire l'emplacement de chacun des moyens de détection ( 21, 22, 23, 24) du groupe ( 3) le Long de L'axe de défilement (X 1-X 1), les positions repères de ces moyens de détection Le Long de L'axe de défilement (X 1- X 1) étant dans Le champ d'observation de la caméra ( 1) et correspondant pour chaque moyen de détection à ses bords latéraux amont et aval, positions repères exprimées en pixels sur l'échelle des absisses parallèle à l'axe de défilement (X 1-X 1) dans le champ de la caméra CCD ( 1) et en ce que les moyens électroniques ( 11) comportent des moyens de contrôLe du passage à travers le champ ( 10) de la caméra CCD ( 1) de l'extrémité avant ( 36) puis arrière du produit long ( 2) et des moyens de commande ( 11, 37, 39) permettant la mise en circuit de façon indépendante de chacun des moyens de détection ( 21, 22, 23, 24) en le reliant au moyen d'enregistrement ( 41) du groupe ( 3), au plus tôt à l'instant o l'extrémité avant ( 36) du produit long ( 2) franchit le point de l'axe de défilement (X 1-X 1) dont l'abscisse en pixels correspond au bord Latéral aval ( 32, 33, 34, 35) du moyen de détection ( 21, 22, 23, 24), les moyens de commande ( 11, 37, 39) permettant ensuite la mise hors-circuit de chacun des moyens de détection, au plus tard lorsque l'extrémité arrière du produit long ( 2) franchit le point - 12- d'abscisse en pixe Ls correspondant au bord latéral ava L ( 31, 32, 33, 34) de chacun des moyens de détection ( 21, 22, 23, 24). 2) Dispositif suivant revendication I caractérisé en ce que les moyens de commande ( 11, 37, 39) sont ajustés de façon que la mise en circuit de chacun des moyens de détection ( 21, 22, 23, 24) est effectuée avec un retard déterminé exprimé par un déca Lage défini exprimé en pixe Ls sur L'axe des abscisses par rapport au point de franchissement par L'extrémité avant ( 36) du produit Long du point correspondant au bord Latéra L ava L du moyen de détection et en ce que La mise hors circuit de chacun des moyens de détection est effectuée avec une avance déterminée exprimée en pixe Ls par rapport au point de franchissement par L'extrémité arrière du produit Long du point correspondant au bord Latéra L amont de chacun des moyens de détection. 15. 3) Dispositif suivant revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un moyen d'éclairage ( 7, 8) est disposé de façon à éclairer fortement le côté du produit Long ( 2) qui est vu au passage dans Le champ ( 10) de La caméra CCD ( 1) et en ce qu'on place un écran absorbant La Lumière ( 9) dans ce même champ ( 10) au-delà de l'axe de défilement (X 1-X 1) par rapport à La caméra CCD ( 1). 4) Dispositif suivant L'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le groupe de moyens de détection est un groupe de moyens transducteurs à ultra-sons ( 3), chacun de ces moyens transducteurs comportant au moins un moyen d'émission d'ultra-sons et/ou au moins un moyen de réception d'ultra-sons combiné ou non avec le moyen d'émission dans un même transducteur. 5) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que Le groupe de moyens de détection comprend des moyens aptes à détecter Les interactions entre Les défauts d'un produit Long avec des courants de Foucau Lt ou avec des f Lux magnétiques. 6) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le produit long est un tube ( 2) métallique. 7) Procédé de détection de défauts dans des produits longs métalliques 13- de révolution caractérisé en ce qu'i L met en oeuvre un dispositif suivant L'une des revendications 1 à 6.