Brevet FR2789179A1 — publié le 20000804

Procédé à utiliser dans le contrôle de pièces de détail en matière plastique L'invention concerne un procédé à utiliser dans le contrôle d'un joint entre des pièces de détail qui sont assemblées par soudage. Dans la production d'objets formés en assemblant des pièces de détail en matière plastique de forme voulue, on utilise couramment un soudage sous une forme ou une autre. Etant donné que nombre des pièces de détail en matière plastique en question sont des récipients ou réservoirs qui doivent plus tard conte- nir un liquide, il est tout à fait naturellement exi- gé que le joint entre les pièces de détail en matière plastique soit étanche après soudage. C'est pourquoi il est courant que les récipients ou réservoirs soient contrôlés après l'assemblage, au moyen d'un essai à l'aide d'une dépression ou d'une pression po- sitive, de manière à pouvoir établir si le joint en- tre les pièces de détail en matière plastique est convenable ou non. Toutefois, la pratique montre qu'un tel contrôle de joints soudés au moyen d'une dépression ou d'une pression positive prend du temps et est également onéreux. Par ailleurs, il existe des cas trop nombreux dans lesquels le contrôle n'est pas apte à révéler des fuites éventuelles dans le joint soudé entre des pièces de détail en matière plasti- que. Le producteur court ainsi le risque que des ré- cipients ou réservoirs non convenables soient mis sur le marché, avec les conséquences indésirables que ce- la implique. Le but principal de la présente invention est de fournir un procédé utilisé dans le contrôle de joints entre des pièces de détail en matière plastique qui sont assemblées par soudage, dans lequel l'utilisation ci-dessus d'une dépression ou une pres- 2 2789179 sion positive est remplacée par l'utilisation de la thermographie, de sorte que le rayonnement thermique provenant d'une zone située au tour du joint des piè- ces de détail en matière plastique peut être utilisé comme moyen pour établir si le joint soudé est étan- che ou non. Ainsi, le contrôle devient beaucoup plus économique et, en outre, beaucoup plus fiable pour éviter que des joints non étanches soient approuvés comme étant étanches. Un autre but réside dans le fait qu'il devrait être possible de procéder au contrôle au moment de la production qui est celui qui convient le mieux en ce qui concerne l'objet, l'emplacement de production, l'équipement de soudage, etc. considérés. Il pourrait s'agir d'un contrôle préalable basé sur le rayonnement thermique après chauffage des pièces de détail en matière plastique dans une zone située autour du joint, et de préfé- rence avant l'assemblage des pièces de détail, d'un contrôle après-coup basé sur le rayonnement thermique de la chaleur restante pendant le refroidissement des pièces de détail en matière plastique dans la zone située autour du joint, ou d'un contrôle après-coup effectué une fois terminé le refroidissement de la zone située autour du joint, sur la base du rayonnement thermique provenant de la chaleur qui est fournie une fois le refroidissement terminé. Cela s'obtient par le fait que le rayonnement thermique provenant des pièces de détail en matière plastique est observé dans une zone située autour du joint au moyen d'au moins une caméra, par exemple une caméra in- frarouge numérique, et que le rayonnement thermique observé est comparé au moyen d'un équipement d'ordinateur à au moins une valeur de référence, de manière qu'il soit possi- 3 2789179 ble d'établir si l'assemblage par fusion des deux pièces de détail en matière plastique dans la zone située autour du joint est convenable. D'autres particularités avanta- geuses de l'invention ressortent de la des- cription. Des modes préférés de mise en oeuvre de l'invention vont être exposés dans la partie qui suit de le description et en regard des dessins. Les figures la-d représentent des vues schémati- ques d'un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le rayonnement thermique dans une zone située autour du joint des pièces de détail en matière plastique est observé au moyen d'une caméra infrarouge numérique et dans lequel les pièces de détail en matière plastique sont chauffées à la température convenable pour un assemblage par fusion, au moyen d'un miroir de chaleur, le rayonne- ment thermique étant observé après le chauffage et avant que l'assemblage des pièces de détail en ma- tière plastique ait lieu; la figure 2 représente une vue schématique d'un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le rayonnement thermique dans la zone située autour du joint est observé pendant le refroidisse- ment des pièces de détail en matière plastique après assemblage par fusion; et la figure 3 représente une vue schématique d'un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le rayonnement thermique n'est observé qu'après que les pièces de détail en matière plasti- que aient été refroidies après assemblage par fusion et que de la chaleur nouvelle ait été fournie pour l'observation, au moyen d'au moins une lampe flash. 4 2789179 La présente invention a pour objet un procédé convenant pour être utilisé dans le contrôle d'un joint entre des pièces de détail en matière plastique 1, 2 qui sont assemblées par soudage. Le contrôle du joint soudé est effectué d'une manière telle que le rayonnement thermique provenant des pièces de détail en matière plastique 1, 2 dans la zone située autour du joint est observé au moyen d'au moins une caméra 3, par exemple d'une caméra infrarouge numérique. L'observation du rayonnement thermique est alors transmise de la caméra 3 à un équipement d'ordinateur non représenté qui est programmé de façon que l'observation soit comparée à au moins une valeur de référence. Ainsi, l'équipement d'ordinateur peut dé- terminer si le joint entre les pièces de détail en matière plastique 1, 2 respecte les conditions requi- ses de qualité imposées pour un assemblage par fusion convenable des deux pièces, de sorte que des pièces de détail fabriquées présentant des joints ne conve- nant pas peuvent être retirées. La valeur de réfé- rence peut soit être constituée d'une image de rayon- nement thermique prise avec une caméra 3 corres- pondante, avec des conditions pendant le soudage as- surant un joint convenable entre les pièces de détail en matière plastique 1, 2, soit être constituée d'une répartition de températures préfixée dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2, éventuellement des températures en des points sélectionnés de cel- les-ci, à des instants spécifiques après le chauf- fage. Dans le dernier cas, l'appareil d'ordinateur a été programmé de façon que la répartition de tempéra- tures réelle dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2, éventuellement les températures aux points sélectionnés de celles-ci, est/sont calculées sur la base du rayonnement thermique observé. En ou- 2789179 tre, la répartition de températures préfixée dans les pièces en matière plastique 1, 2, éventuellement les températures aux points sélectionnés de celles-ci, est/sont fournies au moyen de calculs qui donnent S théoriquement l'assurance d'un joint convenable après l'assemblage par fusion. Ces calculs pourraient éga- lement former la base d'essais expérimentaux. Comme indiqué initialement, le contrôle du joint soudé peut avoir lieu à différents instants et des exemples typiques en sont exposés ci-après d'une ma- nière détaillée, en regard des figures. Les figures la-d représentent un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le contrôle se présente sous la forme d'un contrôle préalable pendant lequel le rayonnement thermique provenant des pièces de dé- tail en matière plastique 1, 2 est observé après le chauffage des deux pièces et avant que l'assemblage ait lieu, de façon que les conditions de soudage dans une zone située autour du joint puissent être compa- rées à au moins une valeur de référence idéale qui assure un assemblage par fusion convenable des pièces de détail en matière plastique 1, 2 pendant le sou- dage. La valeur de référence idéale peut se présenter soit sous la forme d'une image précédemment enregis- trée d'un rayonnement thermique provenant de pièces de détail en matière plastique 1, 2 correspondantes, pour lequel le chauffage était convenable, soit sous la forme d'une répartition de températures (théori- que) préfixée dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2, éventuellement des températures pré- fixées de celles-ci en des points sélectionnés de celles-ci. Le rayonnement thermique provenant des pièces de détail en matière plastique 1, 2 est ob- servé au moyen d'au moins une caméra infrarouge numé- rique 3. La caméra 3 enregistre le rayonnement ther- 6 2789179 mique sous forme d'une image en différentes couleurs en fonction de la température respective dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2. Le rayon- nement thermique observé est transmis d'une manière convenable de la caméra 3 à l'équipement d'ordinateur qui a été programmé de façon que le rayonnement ther- mique observé soit comparé à la valeur de référence sélectionnée, laquelle peut être soit l'image précé- demment enregistrée, soit la répartition de tempéra- tures préfixée pertinente dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2 ou les températures aux points sélectionnés de celles-ci. Lorsqu'elle est comparée à la température préfixée pertinente, l'équipement d'ordinateur est agencé d'une manière telle que la répartition de températures réelle ou les températures aux points sélectionnés est/sont calculées sur la base du rayonnement thermique obser- vé. Normalement, il suffira d'une observation unique du rayonnement thermique durant le contrôle préalable des pièces de détail en matière plastique 1, 2, mais cela n'empêche pas que, chaque fois que cela est né- cessaire, plusieurs observations puissent être effec- tuées. Les pièces de détail en matière plastique 1, 2 sont mises au rebut, ou les paramètres thermiques sont ajustés et un nouveau chauffage a lieu, si l'équipement d'ordinateur révèle, pendant la compa- raison, qu'il existe une différence trop grande entre l'observation considérée et une valeur de référence respective. En outre, dans un tel cas, l'équipement d'ordinateur pourrait être programmé de façon à four- nir un avertissement en cas de défaillance du proces- sus, de manière que l'installation de production puisse être mise à l'arrêt en vue des ajustements né- cessaires des paramètres du processus. L'étendue du contrôle de processus et des actions à la suite d'une 7 2789179 détection de défauts éventuels pendant le soudage dé- pendra du produit, de la ligne de production, des exigences du client, du système de contrôle de quali- té, etc.. Par ailleurs, les figures la-d représentent le contrôle préalable cidessus utilisé en liaison avec le soudage d'une tubulure de remplissage 2 sur un ré- servoir d'essence 1 en matière plastique, mais, bien entendu, rien n'empêche que quelque chose qui y corresponde puisse être exécuté pour tous types de soudure et pour la plupart des produits. La tubulure 2 est amenée dans une position située au-dessus du réservoir 1 au moyen par exemple d'un robot indus- triel 5, après quoi ce qu'il est convenu d'appeler un miroir thermique 4 est interposé entre le réservoir 1 et la tubulure 2. La chose suivante devant avoir lieu est que le réservoir 1, la tubulure 2 et le mi- roir thermique 4 sont rapprochés les uns des autres, voir figure lb, et que de la chaleur est fournie au réservoir 1 et à la tubulure 2 jusqu'à ce qu'ils aient atteint la température de fusion requise et l'état de fusion voulu en ce qui concerne la profon- deur, la pénétration et l'aire. Un apport différencié de chaleur peut être utilisé, en fonction de la capa- cité thermique spécifique de la matière plastique et du corps à chauffer, de façon que la température convenable soit atteinte simultanément dans le réser- voir 1 et la tubulure 2. On retire alors le miroir thermique avant de tourner la tubulure 2 et/ou le ré- servoir 1 dans une position dans laquelle le rayonne- ment thermique peut être observé au moyen d'une camé- ra infrarouge numérique 3, voir figure lc. Les images thermiques de la tubulure 2 et du réservoir 1 peuvent être observées séparément ou simultanément, en fonc- tion de l'aspect des pièces de détail. Eventuelle- 8 2789179 ment, un miroir non représenté peut être utilisé pour l'une des pièces et/ou les deux, de façon que seule une rotation limitée, ou pas de rotation, de la pièce ou des pièces soit nécessaire. Si la comparaison qui suit du rayonnement thermique observé avec la valeur de référence respective du système d'ordinateur mon- tre que le réservoir 1 et la tubulure 2 ont atteint la température voulue après le chauffage, la tubulure 2 est amenée sur le réservoir 1 au moyen du robot 5, de façon que le soudage puisse avoir lieu, voir fi- gure ld. La figure 2 représente un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le contrôle du joint soudé a lieu pendant le refroidissement des pièces de détail en matière plastique 1, 2, après soudage. La répartition de températures pendant le refroidissement évolue suivant un motif très spécifi- que lorsque le chauffage a été convenable et que les pièces de détail en matière plastique ont atteint la position et le contact convenables pendant le sou- dage. Cette évolution particulière de la répartition de températures pendant le refroidissement va ainsi permettre que le contrôle après-coup du joint soudé soit basé sur l'observation du rayonnement thermique provenant de la chaleur restant dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2 à l'instant ou aux instants voulus pendant le refroidissement. En outre, le rayonnement thermique observé peut être comparé à au moins une référence d'image qui est réalisée, à l'instant respectif, par le rayonnement thermique de pièces de détail en matière plastique 1, 2 corres- pondantes qui présentent des conditions idéales pen- dant le reste du chauffage et du soudage, ou être comparé à au moins une valeur de référence de répar- titions de températures préfixées dans les pièces de 9 2789179 détail en matière plastique 1, 2, ou des températures préfixées en des points sélectionnés de celles-ci. Dans le dernier cas, l'équipement d'ordinateur est agencé d'une manière telle que la répartition de températures ou les températures aux différents points est/sont calculées sur la base du rayonnement thermique observé à l'instant respectif pendant le refroidissement. Par ailleurs, la figure 2 représente les mêmes ]0 réservoir 1 et tubulure de remplissage 2 que ceux qui sont décrits à la figure 1, mais, ici, les pièces de détail ont été amenées en position et soudées. De plus, la caméra 3 est placée au-dessus de la tubu- lure, de façon que le rayonnement thermique provenant de la chaleur restant dans le réservoir 1 et la tubu- lure 2 puisse être observé à l'instant pertinent. Pour le reste, le présent mode de mise en oeuvre correspond à celui mentionné en liaison avec la des- cription du premier mode de mise en oeuvre. La figure 3 représente un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel le contrôle du joint soudé n'a lieu qu'après le refroidissement des pièces de détail en matière plastique 1, 2. Ici, le contrôle est effectué au moyen de chaleur fournie aux pièces de détail en matière plastique 1, 2 refroi- dies, dans la zone située autour du joint soudé. La chaleur peut être fournie sous forme d'une brève im- pulsion de chaleur ou de lumière, provenant par exem- ple d'au moins une lampe flash 6. L'énergie thermique située sur la surface va alors se diffuser dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2. Toute- fois, des défauts éventuels dans le joint soudé vont empêcher une telle diffusion. Le résultat en est que, sur leur surface, là o le défaut est situé, les piè- ces de détail en matière plastique 1, 2 vont se re- 2789179 froidir plus lentement et rester chaudes plus long- temps. Ainsi, la diffusion de la chaleur fournie après le refroidissement va permettre que le contrôle après-coup du joint soudé puisse être basé sur l'observation du rayonnement thermique provenant de la chaleur apportée aux pièces de détail en matière plastique 1, 2. En outre, le rayonnement thermique observé va être comparé à au moins une référence d'image réalisée au moyen du rayonnement thermique provenant de pièces de détail en matière plastique 1, 2 auxquelles de la chaleur a été fournie d'une ma- nière correspondante après le refroidissement et qui ont été assemblées dans des conditions idéales pen- dant le reste du chauffage et du soudage; ou va être comparé à au moins une valeur de référence de répar- titions de températures préfixées dans les pièces de détail en matière plastique 1, 2, et éventuellement des températures préfixées en des points sélectionnés de celles-ci. Dans le dernier cas, l'équipement d'ordinateur est agencé d'une manière telle que la répartition de températures, éventuellement les tem- pératures aux points sélectionnés, est/sont calculées sur la base du rayonnement thermique qui est observé à l'instant ou aux instants respectifs après le chauffage. Ce type de contrôle est de préférence ef- fectué après que le joint soudé ait été soumis à une charge mécanique convenable. La figure 3 représente par ailleurs les mêmes réservoir d'essence 1 et tubulure de remplissage 2 que ceux qui sont décrits à la figure 1, mais, ici, ils sont refroidis après le soudage. De la chaleur destinée au chauffage après le refroidissement est fournie au moyen de lampes flash 6. En outre, la ca- méra 3 est placée au-dessus de la tubulure 2, de sorte que le rayonnement thermique provenant de la Il 2789179 chaleur fournie au réservoir 1 et à la tubulure 2 peut être observé à l'instant pertinent. Pour le reste, le présent mode de mise en oeuvre corres- pondant correspond à celui mentionné en liaison avec la description du mode de mise en oeuvre mentionné en premier. Ainsi, grâce à la présente invention, il est fourni un procédé de contrôle des joints soudés qui est d'une utilisation rapide et qui peut être exécuté automatiquement dans une ligne de production, sans retards particuliers dans la production. En outre, le présent procédé est souple du fait qu'un ou plusieurs des modes de mise en oeuvre peuvent être utilisés concurremment, en fonction de la manière dont les pièces de détail en matière plastique et/ou l'équipement de production, etc. sont/est réalisés. Ceci signifie des économies importantes dans les coûts du fait que le temps utilisé est bref, qu'il est possible de remédier à des défauts éventuels d'une manière précoce dans la production et que les objets soudés mis en usage n'ont pas à être remplacés en raison de fuites dans le joint soudé. Pas ail- leurs, le contrôle va être très précis, que ce contrôle ait lieu au moyen uniquement d'un seul mode de mise en oeuvre ou de plusieurs en même temps. 12 2789179 REVEND I CATIONS 1. Procédé à utiliser dans le contrôle d'un joint entre des pièces de détail (1, 2) qui sont as- semblées par soudage, caractérisé en ce que le rayon- nement thermique provenant des pièces de détail en matière plastique (1, 2) est observé dans une zone située autour du joint pendant la production, par exemple dans une ligne de production, au moyen d'au moins une caméra (3), par exemple une caméra infra- rouge numérique, et en ce que le rayonnement thermi- que observé est comparé au moyen d'un équipement d'ordinateur à au moins une valeur de référence, de manière qu'il soit possible d'établir si le soudage des pièces de détail en matière plastique (1, 2) se- ra/est convenable. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique est observé après le chauffage et de préférence avant l'assemblage des pièces de détail en matière plasti- que (1, 2). 3. Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique observé est comparé à au moins une référence d'image formée pré- cédemment par rayonnement thermique de pièces de dé- tail en matière plastique (1, 2) correspondantes, avec des conditions idéales pendant le chauffage de celle-ci. 4. Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique observé est comparé à au moins une valeur de référence d'une ré- partition de températures préfixée dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éventuellement de températures préfixées en des points sélectionnés de celles-ci, l'équipement d'ordinateur étant agencé d'une manière telle que la répartition de températu- 13 2789179 res dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éventuellement les températures aux points sélectionnés de celles-ci, puissent être calculées sur la base du rayonnement thermique observé. 5. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique est observé à des instants choisis alors que les pièces de détail en matière plastique (1, 2) sont refroidies après soudage. 6. Procédé suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique observé est comparé à au moins une référence d'image réalisée précédemment à l'instant respectif dans le rayonne- ment thermique provenant de pièces de détail en ma- tière plastique (1, 2) correspondantes, avec des conditions idéales pendant le reste du chauffage et du soudage. 7. Procédé suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique observé est comparé à au moins une valeur de référence de la ré- partition de températures préfixée dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éventuellement de températures préfixées en des points sélectionnés de celles-ci, l'équipement d'ordinateur étant agencé d'une manière telle que la répartition de températu- res dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éventuellement les températures aux points sélectionnés de celles-ci, puissent être calculées sur la base du rayonnement thermique observé à l'instant respectif pendant le refroidissement. 8. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique n'est observé que lorsque les pièces de détail en matière plastique (1, 2) ont été refroidies après le soudage, de la chaleur étant fournie au moyen d'une impulsion de 14 2789179 chaleur ou de lumière, par exemple provenant d'au moins une lampe flash (6), avant que le rayonnement thermique soit observe. 9. Procédé suivant la revendication 8, caracté- risé en ce que le rayonnement thermique observé est comparé à au moins une référence d'image formée pré- cédemment à partir d'un rayonnement thermique prove- nant de la chaleur fournie aux pièces de détail en matière plastique (1, 2) après le refroidissement, avec des conditions idéales pendant le reste du chauffage et du soudage. 10. Procédé suivant la revendication 8, caracté- risé en ce que les valeurs de rayonnement thermique sont comparées à au moins une valeur de référence d'une répartition de températures préfixée dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éven- tuellement de températures préfixées en des points sélectionnés de celles-ci, l'équipement d'ordinateur étant agencé d'une manière telle que la répartition de températures dans les pièces de détail en matière plastique (1, 2), éventuellement les températures aux points sélectionnés de celles-ci, puissent être cal- culées sur la base du rayonnement thermique observé après le chauffage des pièces de détail en matière plastique (1, 2). 11. Procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 8 à 10, caractérisé en ce que les pièces de détail en matière plastique (1, 2) sont soumises à une charge mécanique avant que de la chaleur soit fournie aux pièces de détail en matière plastique (1, 2) après le soudage.