Brevet FR2756632A1 — publié le 19980605

La présente invention concerne un procédé de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle appliqué sur une tôle, et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention s'applique en particulier au contrôle de l'assemblage de tôles collées ou soudo-collées dans l'industrie automobile. Habituellement, pour assembler deux tôles par collage, on applique un cordon de colle sur une première tôle puis on applique la seconde tôle sur le cordon de colle. Le contrôle de la qualité du collage se fait généralement de la façon suivante. Avant l'assemblage de la seconde tôle, on contrôle visuellement l'intégrité du cordon de colle appliqué sur la première tôle. Ce contrôle peut être effectué à l'oeil nu ou à l'aide d'une caméra. Après l'assemblage des deux tôles, on contrôle l'intégrité et l'adhérence du cordon de colle sur les tôles par un procédé destructif appliqué à des assemblages de tôles prélevés en tant qu'échantillons à la sortie de l'unité de production. La destruction des assemblages prélevés diminue la productivité de l'unité de production. L'invention a pour but de proposer un procédé de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle appliqué sur une tôle qui soit non destructif, fiable et précis. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle appliqué sur une première face d'assemblage d'une tôle, caractérisé en ce que - on envoie une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face de la tôle, au droit du cordon de colle, - on mesure un paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie par l'ensemble tôle-cordon de colle, - on compare la valeur de ce paramètre à un seuil prédéterminé discriminant la présence ou non d'un défaut d'intégrité ou d'adhérence du cordon de colle. Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé: - dans le cas de deux tôles assemblées entre elles à l'aide d'au moins un cordon de colle, on contrôle l'intégrité et l'adhérence du cordon de colle sur la face d'assemblage d'une des tôles, en mettant en oeuvre le procédé tel que défini ci-dessus; - le paramètre est proportionnel ou égal à l'énergie de l'onde ultrasonore réfléchie mesurée dans une fenêtre temporelle de mesure de longueur prédéterminée; - la fenêtre de mesure est placée dans le temps à un intervalle prédéterminé d'une fenêtre temporelle de synchronisation coïncidant avec un pic d'amplitude de l'onde ultrasonore réfléchie sensiblement indépendant de la présence ou non d'un défaut du cordon de colle - l'onde ultrasonore réfléchie est convertie en signal d'amplitude variable en fonction du temps et proportionnelle à une valeur maximale prédéterminée: - le paramètre est calculé en intégrant la valeur du carré de l'amplitude du signal dans la fenêtre de mesure - l'amplitude du signal est un pourcentage de la valeur maximale prédéterminée ; - on détermine le seuil discriminant au moyen d'un étalon comportant un cordon de colle étalon appliqué sur une première face d'assemblage d'une tôle étalon, l'étalon comportant une première zone d'adhérence du cordon étalon, et une seconde zone d'interruption de ce cordon étalon, en appliquant une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face de la tôle étalon au droit de la première zone, afin de mesurer une première valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie, en appliquant une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face de la tôle étalon, au droit de la seconde zone, afin de mesurer une seconde valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie, et en prenant une valeur intermédiaire entre ces deux valeurs d'étalonnage, par exemple en calculant leur moyenne - la fréquence des ondes ultrasonores est comprise entre 2 et 30 MHz. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini cidessus, caractérisée en ce qu'elle comprend - un ensemble à traducteur ultrasonore formant émetteur et récepteur d'ondes ultrasonores convertissant un signal électrique d'entrée en une onde ultrasonore émise et l'onde ultrasonore réfléchie en un signal électrique de sortie, - une unité de traitement du signal de sortie de l'ensemble à traducteur, et - des moyens d'indication de franchissement du seuil prédéterminé et de présence ou non de défaut. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation pour le contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle pour l'assemblage de deux tôles ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, dans laquelle le traducteur de l'installation est placé au droit d'une zone du cordon de colle sans défaut; - la figure 3 est une vue schématique du signal électrique d'entrée du traducteur - la figure 4 est une vue schématique du signal électrique de sortie du traducteur, lorsque ce dernier est placé dans la position illustrée à la figure 2; - la figure 5 est une vue similaire à la figure 1, dans laquelle le traducteur de l'installation est placé au droit d'une zone du cordon de colle comportant un défaut ; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 4, lorsque le traducteur est placé dans la position illustrée à la figure 5 - la figure 7 est une vue schématique d'un étalon pour la détermination du seuil discriminant. On a représenté sur la figure 1 deux tôles, supérieure T1 et inférieure T2, reliées entre elles par un cordon de colle 10. Ces tôles Tl, T2 constituent, par exemple, un élément de carrosserie de véhicule automobile. Les tôles T1,T2 comportent deux faces d'assemblage respectives FA en vis-à-vis, sur lesquelles est appliqué le cordon de colle 10, et deux faces FB opposées aux précédentes. Ces tôles sont par exemple en métal ou en tout autre matériau habituellement utilisé pour la fabrication de tôles. On a également représenté sur la figure 1 une installation 12 pour le contrôle de l'intégrité et de l'adhérence du cordon de colle 10 sur l'une des tôles T1, T2. L'installation 12 comprend un ensemble 14 à traducteur ultrasonore formant émetteur et récepteur d'ondes ultrasonores, convertissant, d'une part, un signal électrique d'entrée en une onde ultrasonore émise, et, d'autre part, l'onde ultrasonore réfléchie par un obstacle en un signal électrique de sortie. L'installation 12 comprend de plus une unité 16 de traitement du signal de sortie de l'ensemble 14 à traducteur et des moyens 18 d'indication de présence ou non de défaut du cordon de colle 10, reliés à l'unité 16. Un milieu de couplage ultrasonique 20, de type connu, est interposé entre l'ensemble 14 à traducteur et une des tôles collées, par exemple la tôle supérieure T1. Lorsque les tôles Tl,T2 constituent un élément de carrosserie de véhicule automobile, on utilisera par exemple, et si nécessaire, comme milieu de couplage un liquide (huile) compatible avec la cataphorèse. On a illustré sur la figure 1 deux défauts 22,24 du cordon de colle 10 susceptibles d'être détectés par l'installation 12. Le premier défaut 22 (défaut d'intégrité du cordon) du cordon correspond à une interruption indésirable du cordon de colle 10. Le second défaut 24 (défaut d'adhérence du cordon) du cordon correspond à la formation d'une poche d'air entre une des tôles T1,T2 et le cordon de colle 10. On décrira ci-dessous le procédé selon l'invention de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence du cordon de colle 10 interposé entre les deux tôles T1,T2. Ce procédé permet de dépister les défauts de contact entre l'une des tôles T1,T2, au choix, et le cordon de colle 10. Dans ce qui suit, on décrira le dépistage de défaut de contact du cordon de colle 10 avec la tôle supérieure T1. Initialement, on place le traducteur 14 au droit du cordon de colle 10, au contact de la face FB de la tôle T1, par l'intermédiaire du milieu de couplage 20, comme cela est représenté sur les figures 1,2 et 5. De façon classique, l'ensemble 14 à traducteur reçoit un signal électrique d'entrée sous forme d'impulsions 26 de Dirac, schématisé sur la figure 3. Sur cette figure, on a représenté l'amplitude I des impulsions 26 (ordonnées) en fonction du temps t (abscisses). L'ensemble 14 à traducteur convertit chaque impulsion 26 de Dirac en une impulsion d'onde ultrasonore émise à travers l'obstacle constitué par les deux tôles T1,T2 et le cordon de colle 10. Après l'émission de l'impulsion d'onde ultrasonore, l'ensemble 14 à traducteur reçoit l'onde ultrasonore réfléchie par l'obstacle et convertit cette onde réfléchie en signal électrique de sortie destiné à être traité par l'unité 16. De préférence, la fréquence des ondes ultrasonores est comprise entre 2 et 30 MHz. On notera que la forme de l'onde ultrasonore réfléchie est imposée essentiellement par l'interface entre la tôle supérieure T1, au contact de laquelle est disposé l'ensemble 14 à traducteur, et le cordon de colle 10. Par contre, l'interface entre ce cordon de colle 10 et la tôle inférieure T2, éloignée de l'ensemble 14 à traducteur, a des effets négligeables sur la forme de l'onde ultrasonore réfléchie. Pour dépister un défaut du cordon de colle 10, au point d'application de l'onde ultrasonore, on mesure un paramètre caractéristique de l'onde ultrasonore réfléchie puis on compare la valeur de ce paramètre à un seuil prédéterminé discriminant la présence ou non du défaut. Sur les figures 4 et 6, on a représenté l'amplitude A du signal de sortie de l'ensemble 14 à traducteur (ordonnées) en fonction du temps t (abscisses). On notera que le signal illustré sur les figures 4 et 6 est obtenu pour une seule impulsion de Dirac 26 telle qu'illustrée sur la figure 3. De préférence, l'amplitude A du signal de sortie est proportionnelle à une valeur maximale prédéterminée, par exemple égale à un pourcentage de cette valeur maximale. Le paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie que l'on veut comparer à un seuil prédéterminé est, de préférence, proportionnel ou égal à l'énergie de l'onde ultrasonore réfléchie mesurée dans une fenêtre temporelle 28, de longueur prédéterminée, comme cela est illustré sur les figures 4 et 6. La fenêtre de mesure 28 est placée dans le temps à un intervalle prédéterminé d'une fenêtre temporelle 30 de synchronisation. La fenêtre de synchronisation coïncide avec un pic d'amplitude 32 de l'onde ultrasonore réfléchie qui est sensiblement indépendant de la présence ou non d'un défaut d'intégrité ou d'adhérence du cordon de colle. Le paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie est calculé par l'unité de traitement 16 en intégrant la valeur du carré de l'amplitude du signal de sortie dans la fenêtre de mesure 28. Le signal de sortie illustré sur la figure 4 correspond au cas où les ondes ultrasonores sont envoyées sur la face FB de la tôle T1, au droit d'une zone du cordon de colle 10 ne comportant pas de défaut, comme cela est représenté sur la figure 2. Le signal de sortie illustré sur la figure 6 correspond au cas où les ondes ultrasonores sont envoyées sur la face FB de la tôle T1, au droit d'une zone du cordon de colle 10 comportant un défaut 24, comme cela est représenté sur la figure 5. On notera que l'amplitude du signal dans la fenêtre de mesure 28 est plus important dans le cas de la présence du défaut 24 qu'en l'absence de défaut. Toutefois, la comparaison des énergies des signaux dans la fenêtre de mesure 28 permet une meilleure discrimination que la comparaison des amplitudes des signaux. Si l'énergie du signal de sortie mesuré dans la fenêtre de mesure 28 est supérieure au seuil prédéterminé, les moyens 18 indiquent le franchissement de ce seuil et la présence d'un défaut du cordon 10 au droit de l'ensemble 14 à traducteur. Dans le cas contraire, les moyens 18 indiquent l'absence de défaut. Les moyens 18 comprennent par exemple un avertisseur sonore ou lumineux qui est activé en cas de présence de défaut. Pour déterminer le seuil discriminant, on utilise un étalon 32 tel qu'illustré sur la figure 7. L'étalon 32 comporte un cordon de colle étalon 10E disposé entre les deux faces d'assemblage de deux tôles étalons TE1,TE2. L'étalon 32 présente une première zone Z1 d'adhérence du cordon étalon 10E et une seconde zone Z2 d'interruption de ce cordon 10E. La seconde zone Z2 est délimitée, par exemple, par deux cales 34,36, espacées entre elles, s'étendant entre les deux tôles étalons TEl,TE2. Bien entendu, les tôles étalons et le cordon de colle étalon sont analogues aux tôles T1, T2 et au cordon 10 décrits précédemment. On notera que les faces opposées des tôles étalons sont désignées par les mêmes références FA, FOB que celles des tôles T1,T2. Au moyen de l'ensemble 14 à traducteur, on envoie une impulsion d'onde ultrasonore sur la face FB d'une des tôles étalons TE1,TE2, au droit de la première zone Z1, et on mesure une première valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie. Toujours au moyen de l'ensemble 14 à traducteur, on envoie une impulsion d'onde ultrasonore sur la face FB d'une des tôles étalons TE1,TE2, au droit de la seconde zone Z2, et on mesure une seconde valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie. Les mesures des deux valeurs d'étalonnage sont effectuées par l'unité de traitement 16 qui détermine le seuil discriminant en calculant une valeur intermédiaire entre ces deux valeurs, par exemple leur moyenne. Le procédé de contrôle décrit ci-dessus permet de contrôler l'intégrité et l'adhérence du cordon de colle 10 sur la face d'assemblage FA d'une des tôles T1,T2 sur laquelle est appliqué ce cordon. Pour s'assurer de l'intégrité et de la bonne adhérence du cordon de colle 10 sur les deux tôles T1,T2, on procède par exemple de la façon suivante. Dans un premier temps, on contrôle l'intégrité du cordon de colle 10 déposé sur la tôle inférieure T2 avant d'assembler la tôle supérieure T1. Ce contrôle peut être effectué par des procédés classiques, notamment visuels, ou par le procédé selon l'invention. Puis, après assemblage des deux tôles inférieure T1 et supérieure T2, on contrôle l'intégrité et l'adhérence du cordon de colle sur la tôle supérieure T2 en mettant en oeuvre le procédé non destructif selon l'invention. L'invention comporte de nombreux avantages. En particulier, elle permet un contrôle non destructif d'un assemblage de tôles collées ou soudocollées. La totalité du cordon de colle peut être contrô- lée en déplaçant l'ensemble 14 à traducteur de façon continue ou discontinue le long de ce cordon de colle, au contact de l'une ou/et de l'autre des tôles collées. Si le cordon de colle 10 comporte un défaut, les moyens d'indication de défaut sont activés tant que l'ensemble 14 à traducteur est au droit de ce défaut, ce qui permet de déterminer la longueur du défaut en dépla çant l'ensemble 14 à traducteur le long du cordon de colle. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle (10) applique sur une première face d'assemblage (FA) d'une tôle (T1), caractérisé en ce que - on envoie une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face (FB) de la tôle (T1), au droit du cordon de colle (10), - on mesure un paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie par l'ensemble tôle (T1)-cordon de colle (10), - on compare la valeur de ce paramètre à un seuil prédéterminé discriminant la présence ou non d'un défaut d'intégrité ou d'adhérence du cordon de colle (10). 2. Procédé de contrôle de l'intégrité et de l'adhérence d'un cordon de colle (10) appliqué entre des faces d'assemblage (FA) respectives de deux tôles (T1, T2), caractérisé en ce qu'on contrôle l'intégrité et l'adhérence du cordon de colle (10) sur la face d'assemblage (FA) d'une des tôles (T1,T2), en mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le paramètre est proportionnel ou égal à l'énergie de l'onde ultrasonore réfléchie mesurée dans une fenêtre temporelle de mesure (28) de longueur prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fenêtre de mesure (28) est placée dans le temps à un intervalle prédéterminé d'une fenêtre temporelle de synchronisation (30) coïncidant avec un pic d'amplitude (32) de l'onde ultrasonore réfléchie sensiblement indépendant de la présence ou non d'un défaut du cordon de colle (10). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onde ultrasonore réfléchie est convertie en signal d'amplitude (A) variable en fonction du temps (t) et proportionnelle à une valeur maximale prédéterminée. 6. Procédé selon les revendications 3 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le paramètre est calculé en intégrant la valeur du carré de l'amplitude du signal dans la fenêtre de mesure (28). 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'amplitude (A) du signal est un pourcentage de la valeur maximale prédéterminée. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on détermine le seuil discriminant - au moyen d'un étalon (32) comportant un cordon de colle étalon (10E) appliqué sur une première face d'assemblage (FA) d'une tôle étalon (TE1,TE2), l'étalon (32) comportant une première zone (Z1) d'adhérence du cordon étalon (10E), et une seconde zone (Z2) d'interruption de ce cordon étalon (10E), - en appliquant une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face (FB) de la tôle étalon (TE1,TE2) au droit de la première zone (Z1), afin de mesurer une première valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie, - en appliquant une impulsion d'onde ultrasonore sur la seconde face (FB) de la tôle étalon (TE1,TE2), au droit de la seconde zone (Z2), afin de mesurer une seconde valeur d'étalonnage du paramètre de l'onde ultrasonore réfléchie, et - en prenant une valeur intermédiaire entre ces deux valeurs d'étalonnage, par exemple en calculant leur moyenne. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence des ondes ultrasonores est comprise entre 2 et 30 MHz. 10. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend - un ensemble (14) à traducteur ultrasonore formant émetteur et récepteur d'ondes ultrasonores convertissant un signal électrique d'entrée en une onde ultrasonore émise et l'onde ultrasonore réfléchie en un signal électrique de sortie, - une unité (16) de traitement du signal de sortie de l'ensemble (14) à traducteur, et - des moyens (18) d'indication de franchissement du seuil prédéterminé et de présence ou non de défaut.