Brevet FR2696006A1 — publié le 19940325

Dispositif de contrôle de qualité d'un aainaae du type polvéthylène La présente invention porte sur un dispositif de contrôle de qualité d'un gainage du type polyéthylène, à partir d'une détection d'éventuels défauts dans le gainage. Un tel contrôle est effectué sur tous les gainages d'isolation Il est particulièrement sévère sur le gainage du type polyéthylène des liaisons sous-marines Il est notamment réalisé impérativement, avant la pose d'une telle10 liaison ou après toute réparation, sur les parties surmoulées du gainage et les zones d'interface de ces parties surmoulées. De manière connue, une liaison sous-marine est constituée de câbles de ligne raccordés directement les uns aux autres dans des boites de jonction ou à travers des répéteurs Ces répéteurs sont en boîtiers et équipés de deux câbles d'accès, eux-mêmes raccordés aux câbles de lignes dans les boites de jonction ou analogues et couramment appelées boites d'extrémité Les boîtiers de répéteurs et20 les boîtes de jonction sont individuellement protégées par des gaines surmoulées en polyéthylène, assurant avec les gaines des câbles concernés, la continuité du gainage de là liaison, pour son étanchéité et son isolation électrique vis-à- vis de l'eau de mer.25 Les gaines de ces câbles de ligne et d'accès aux répéteurs, également en polyéthylène, sont extrudées et sont contrôlées avant l'utilisation de ces câbles Ces contrôles sont souvent effectués par des tests électriques, en faisant passer un courant dans les câbles Ils donnent lieu à des30 claquages à travers la gaine, lors de défauts dans celle-ci. Ces contrôles sont donc de type destructif. Les gaines surmoulées sur les boîtiers de répéteurs sont contrôlés dès que ces répéteurs sont équipés de leurs câbles d'accès, comme le sont les gaines surmoulées sur les35 boîtes de jonction dès le raccordement des câbles concernés. Les contrôles de ces gaines surmoulées et de leurs interfaces avec les gaines des câbles sont effectués jusqu'à présent aux rayons X, pour mettre en évidence de possibles inclusions métalliques dans ces gaines ou aux interfaces. Ce mode de contrôle aux rayons X est particulièrement dangeureux pour les opérateurs et exige des opérateurs hautement qualifiés Il est coûteux et est long à mettre en oeuvre Il est en outre insensible à des défauts non métalliques, tels que "trous" ou bulles d'air par exemple,10 qui peuvent comme les inclusions métalliques donner lieu à des claquages, lors de test électriques avant la pose ou la mise en service de la liaison. On connaît par ailleurs, indépendamment de ces contrôles de qualité d'un gainage en polyéthylène, des méthodes d'étude et d'analyse de la composition de matériaux, qui sont réalisées par infrarouges Ces méthodes sont cependant mal adaptées au contrôle individuel de qualité d'un gainage en polyéthylène. La présente invention a pour but de permettre un contrôle non destructif de qualité d'un gainage du type polyéthylène, d'une part évitant les inconvénients des contrôles par rayons X et détectant avec une précision nettement accrue de possibles défauts quelle que la nature de ces défauts, et d'autre part étant aussi bien applicable25 au contrôle de la qualité d'un gainage surmoulé sur un boîtier d'équipements ou de jonction de câbles qu'à celui des gaines des câbles. Elle a pour objet un dispositif de contrôle de qualité d'un gainage du type polyéthylène, recouvrant un élément de nature différente et formant avec lui un échantillon, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve transparente à la lumière contenant un bain d'indice de réfraction proche dudit polyéthylène, dans lequel est monté ledit échantillon, et, montés de part et d'autre de ladite cuve et dudit35 échantillon, d'une part, un ensemble d'éclairage dudit échantillon à l'aide d'un faisceau lumineux d'angle d'ouverture limité sur lequel est interposé un dépoli à lobes de diffusion étroits et, d'autre part, un ensemble de détection infrarouge recevant ledit faisceau lumineux. Elle présente en outre au moins l'une des caractéris- tiques additionnelles suivantes: ledit ensemble de détection comporte un filtre sélectif d'entrée dans le proche infrarouge, une caméra infrarouge à barrette CCD et avantageusement une imprimante couplée à ladite caméra,10 ledit ensemble d'éclairage comporte une source lumineuse, une fente et des moyens optiques, délivrant ledit faisceau sur une longueur dite utile à contrôler dudit échantillon à travers ledit dépoli, l'angle d'ouverture est de préférence de 19 et le dépoli un filtre dit de Marata, ledit bain est de l'huile de vaseline. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description de modes de réalisation donnés à titre d'exemples et illustrés dans les20 dessins ciannexés Dans ces dessins: la figure 1 représente schématiquement un mode préféré de réalisation du dispositif de contrôle selon la présente invention, la figure 2 représente schématiquement une variante de réalisation de ce dispositif selon la figure 1. Les dispositifs illustrés dans ces figures 1 et 2 assurent le contrôle de la qualité d'un gainage en polyéthylène, ainsi que des éventuels interfaces avec un autre gainage, également en polyéthylène Ce gainage peut30 être celui d'un câble ou de préférence celui surmoulé sur une boîte de jonction de deux câbles ou sur un boîtier de répéteur. L'élément gainé de polyéthylène dont la qualité est à contrôler est appelé ci-après échantillon ce contrôle est basé sur la transparence du polyéthylène aux radiations infrarouges. Dans les figures 1 et 2 cet échantillon 1 est montré en coupe et formé d'une gaine 2 à contrôler qui recouvre un élément métallique 3 Pour ce contrôle, l'échantillon est monté dans un bain 4 contenu dans une cuve en verre 5 Ce bain est choisi d'indice de réfraction proche de celui du polyéthylène, il est en particulier constitué par de l'huile de vaseline L'échantillon plongé dans ce bain est porté par deux des parois opposées de la cuve qu'il traverse de manière étanche et dans laquelle il est rotatif sur lui-même10 et peut être entraîné en translation, selon le type d'échantillon concerné. En se référant à la figure 1, le dispositif comporte, outre la cuve 5 et le bain 4 qu'elle contient, un ensemble d'éclairage constitué par une source de lumière large15 spectre 6, une optique d'éclairage 7 à obturateur associé 7 A, une fente 8, un diaphragme 9 et un dépoli à lobes de diffusion étroits 10 L'ensemble d'éclairage est monté d'un côté de la cuve et en regard de l'échantillon 1 dans un boîtier dit d'éclairage 11, sur lequel le dépoli forme la.20 face d'éclairage Il délivre un faisceau lumineux 12 d'éclairage de l'échantillon, d'angle d'ouverture limité, noté a, qui éclaire l'échantillon sur toute sa hauteur et, ceci sur la longueur dite utile à contrôler de cet échantillon. Le dispositif comporte également en regard de l'échantillon mais de l'autre côté de la cuve 5, un filtre infrarouge 15, une caméra infrarouge de détection 16, et un système d'impression 17 couplée à cette caméra, formant un ensemble 18 de détection et d'impression d'image Le filtre30 et la caméra fonctionnent de préférence dans le proche infrarouge, auquel correspond la meilleure bande de transmission du polyéthylène Cette caméra est avantageusement une barrette 16 A, à éléments de couplage de charge et dite du type CCD, qui est couplée à un objectif35 d'entrée 16 B Le filtre est monté sur une plaque limitant l'observation et la détection d'image, sensiblement à la dimension transversale maximale de cet échantillon et à sa longueur utile à contrôler. Le système d'impression est avantageusement une imprimante thermique. Dans l'ensemble d'éclairage monté dans le boîtier 11, l'optique d'éclairage forme une image de la source 6 sur la longueur de la fente 8, qui assure ainsi le rôle de source linéaire étroite et délivre un faisceau d'éclairage 12 alors divergent L'angle d'ouverture de celui- ci centré sur la10 largeur de la fente source 8 et limité par le diaphragme 9 permet l'adaptation de l'incidence des rayons du faisceau 12 qui rentrent dans le bain et l'échantillon pour l'obtention d'une diffusion limitée de lumière dans ceux-ci Le choix d'une telle diffusion limitée de lumière dans le15 polyéthylène réduit les pertes de résolution et permet une mise en évidence de petits défauts sans pour autant assurer une analyse structurelle de la composition du bain et du polyéthylène éclairés. Le bain 4 permet d'uniformiser l'épaisseur de polyéthylène traversée par le faisceau 12, en limitant les phénomènes de réfraction au niveau des dioptres formés par la surface extérieure du gainage Le dépoli 10 à lobes de diffusion étroits assure lui-même une diffusion de lumière la plus proche possible de cette diffusion limitée dans le25 polyéthylène. Les expérimentations effectuées par la demanderesse ont mis en évidence que cet angle d'ouverture limité doit rester inférieur à une trentaine de degrés et est de préférence de 19 avec un dépoli à lobes étroits dit du type30 dépoli ou filtre de Marata La résolution atteinte dans ces conditions permet de détecter de petits défauts, de l'ordre de 091 mm. Dans la variante selon la figure 2, les éléments identiques à ceux de la figure 1 ont été désignés sous leurs références précédentes Les modifications apportées sont uniquement relatives au système d'éclairage et sont seules précisées ci-après. Ces modifications consistent essentiellement dans le remplacement de l'optique d'éclairage interposée selon la figure 1 entre la source 6 et la fente 8 par des optiques de collimation et de localisation 21 et 22, ici interposées entre la fente 8 et le diaphragme 9 et traitant le faisceau lumineux reçu de la source à travers la fente 7 Le faisceau d'éclairage 23, est toujours d'angle d'ouverture limité mais10 est convergent dans cette variante. Le système d'éclairage ainsi modifié permet une plus grande concentration de la lumière transversant le polyéthylène sur l'objectif de la caméra, il est par contre plus encombrant que celui de la figure 1.15 Ce dispositif optique de contrôle selon l'invention permet une détection très précise de la qualité d'un gainage, avec un excellent contraste près du bord interne de celui-ci Il est peu encombrant et de réglages relativement simples Il permet de déterminer les dimensions des défauts20 et de déduire leur nature telle que trou d'air, ou inclusion métallique, par exemple Il est sans danger pour l'opérateur et n'exige aucune qualification spécifique particulière des opérateurs Un contrôle complet du gainage est obtenu par rotation de l'échantillon dans le bain et, selon25 l'échantillon, par translation de celui-ci Un contrôle complet du gainage d'un câble peut en variante être obtenu sans rotation du câble, à l'aide de deux dispositifs optiques, ou plus, qui sont montés l'un après l'autre sur le câble et sont décalés angulairement l'un relativement au30 suivant. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de contrôle de qualité d'un gainage du type polyéthylène, recouvrant un élément de nature différente et formant avec lui un échantillon ( 1), caractérisé en ce qu'il 5 comporte une cuve ( 5) transparente à la lumière contenant un bain ( 4) d'indice de réfraction proche dudit polyéthylène, dans lequel est monté ledit échantillon ( 1), et, montés de part et d'autre de ladite cuve et dudit échantillon, d'une part, un ensemble d'éclairage ( 6-9; 21, 22) dudit10 échantillon à l'aide d'un faisceau lumineux d'angle d'ouverture limité (a) sur lequel est interposé un dépoli à lobes de diffusion étroits ( 10) et, d'autre part, un ensemble de détection infrarouge ( 15, 16) recevant ledit faisceau lumineux.15 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de détection comporte un filtre sélectif d'entrée dans le proche infrarouge ( 15) et une caméra infrarouge ( 16) à barrette CCD. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce- qu'il comporte en outre un moyen d'impression d'image ( 17), couplé à ladite caméra. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit ensemble d'éclairage comporte une source lumineuse ( 6), une fente ( 8) et des moyens25 optiques ( 7; 21, 22), délivrant ledit faisceau sur une longueur dite utile à contrôler dudit échantillon ( 1) à travers ledit dépoli ( 10). 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit angle d'ouverture est limité par un diaphragme et choisi de l'ordre de 190. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dépoli est un filtre dit de Marata. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit bain est constitué par de l'huile de vaseline. 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