Brevet FR2879292A1 — publié le 20060616

La présente invention concerne un procédé de contrôle non destructif manuel d'une zone d'une paroi d'une pièce. Pour de nombreux équipements industriels comportant des pièces généralement métalliques, il est connu d'effectuer des contrôles non destructifs des pièces avant ou après assemblage ou après un certain temps d'utilisation ou de fonctionnement. Le contrôle non destructif permet d'évaluer les paramètres physiques des pièces métalliques ainsi examinées et peut indiquer la position et la taille de défauts, comme par exemple des amorces de fissures ou des fissures, ou la profondeur de ces défauts. Le contrôle non destructif est couramment utilisé dans une multitude de domaines, comme par exemple dans le domaine nucléaire, et pour des pièces de toutes formes, comme par exemple des pièces planes, des viroles, des pièces tubulaires, et également dans le domaine de la fabrication de structures soudées où l'assurance de la qualité des soudures est un souci constant. En effet, les contrôles non destructifs permettent de vérifier la conformité des pièces et/ou des zones soudées de façon continue en examinant une surface et aussi bien une zone du métal de base se trouvant au-dessous de la soudure ou une zone sous-jacente de la soudure et également une zone du métal de base recouverte par une couche d'un revêtement par exemple de protection. Le contrôle non destructif d'une pièce est le plus souvent réalisé de façon manuelle par un opérateur, soit par l'utilisation d'ultrasons, soit par l'utilisation de courants de Foucault, soit au moyen d'une caméra photothermique ou avec des outils de mesure dimensionnelle. Le contrôle par ultrasons permet de détecter des discontinuités en dirigeant un faisceau d'ondes ultrasoniques à travers le métal selon une trajectoire prédéterminée. Cette méthode permet de détecter, localiser et dimensionner aussi bien des défauts de surface que des défauts internes. Pour cela, un opérateur déplace sur la paroi de la pièce à examiner, un traducteur ultrasonore qui contient un cristal en quartz ou en un autre matériau piézo-électrique. Au cours du déplacement du traducteur par l'opérateur sur la paroi métallique, ce traducteur transmet au métal des vibrations mécaniques de même fréquence que le cristal. Ces ondes vibratoires se propagent à travers le matériau jusqu'à ce qu'elles rencontrent une discontinuité ou une variation de densité. A ces endroits, une partie des ultrasons est réfléchie et le son est collecté, amplifié et affiché sous la forme d'une courbe ou d'une image sur un appareil de lecture auxiliaire, comme par exemple un oscilloscope. Ce procédé permet de détecter, localiser et dimensionner aussi bien les défauts débouchant que des défauts internes, y compris des défauts trop petits pour être décelés par d'autres méthodes. Le contrôle par courants de Foucault consiste à propager par induction à l'intérieur de la pièce à contrôler, ces courants de Foucault à l'aide d'un capteur, généralement constitué d'un ou de plusieurs bobinages placés à proximité de la pièce à examiner, en regard d'une de ses surfaces, ledit capteur étant excité par un signal alternatif. Les courants de Foucault générés dans la pièce au cours du déplacement du capteur sur la paroi métallique, produisent des champs magnétiques qui se couplent au bobinage excitateur et ces courants de Foucault induisent des tensions dans les bobinages du capteur. Ces tensions sont visualisées par exemple sous la forme de courbes ou d'images sur un appareil récepteur, comme par exemple un oscilloscope. Dans les deux méthodes de contrôle par ultrasons ou par courants de Foucault, les variations du signal affiché sur l'appareil de lecture permettent à l'opérateur de détecter des défauts dans la pièce examinée et de les repérer par la position du traducteur ou du capteur sur la paroi de la pièce examinée. Une autre méthode couramment utilisée consiste à effectuer un examen photographique d'une pièce par balayage d'une surface de cette pièce par un moyen d'apport de chaleur dans au moins une zone de chauffage qui est déplacée à la surface de ladite pièce et à capter avec au moins un détecteur le flux rayonné par la surface de la pièce. Le détecteur est positionné à une certaine distance de la surface de la pièce et déplacé conjointement avec la position de la zone de chauffage de façon à élaborer, grâce au détecteur pour chaque position, un signal représentatif du flux thermique rayonné ou de l'élévation de température dans la zone de détection. Le déplacement du détecteur associé au générateur de flux thermique est, de préférence, maintenu à une distance constante de la pièce à examiner par exemple par un support en contact avec ladite pièce. Les signaux produits par le détecteur pendant le balayage par le moyen d'apport de chaleur, sont représentatifs de l'élévation de température à la surface de la pièce, dans une zone de détection dont la position varie simultanément avec la position de la zone de chauffage. Une détermination sans contact de l'élévation de température dans la zone de détection est ainsi réalisée. Les signaux produits par le détecteur pendant le balayage de la surface de la pièce par le moyen de chaleur permettent de déterminer la présence de défauts sur ou en-dessous de la surface de cette pièce, comme par exemple des amorces de fissures ou des fissures. L'exploitation des signaux permet en particulier de fournir une image des défauts situés sur ou sous la surface de la pièce examinée. D'une manière générale et pour toutes les méthodes couramment utilisées pour effectuer un contrôle non destructif manuel d'une paroi métallique d'une pièce, un opérateur doit assurer le déplacement d'un détecteur le long de la surface de la pièce à examiner suivant un parcours prédéterminé en veillant à ne pas repasser plusieurs fois au même endroit ou au contraire à ne pas omettre une portion de cette surface. L'opérateur doit de plus détecter d'éventuelles indications de défauts, comme par exemple des fissures, par l'examen visuel du signal de réponse du détecteur visualisé sur un appareil de lecture auxiliaire, du type oscilloscope, placé à proximité de la pièce à examiner. Mais, dans certains cas, il n'est pas toujours facile pour l'opérateur de placer l'appareil de visualisation à proximité de la zone de surface contrôlée compte tenu de l'environnement dans lequel la pièce est disposée. Ainsi, l'opérateur doit effectuer des mouvements continuels de la tête entre l'appareil de visualisation et la pièce sur laquelle il déplace le détecteur et aussi manoeuvrer les différents boutons de réglage de cet appareil. L'opérateur est donc amené à procéder à des réglages de l'appareil de visualisation lorsqu'il décèle une indication de fissures et doit en général, procéder à l'enregistrement du signal visualisé sur l'appareil et noter l'emplacement correspondant à l'indication de fissures dans la zone de la paroi examinée. Une difficulté supplémentaire pour l'opérateur réside dans le fait que l'emplacement de cette zone peut être difficile d'accès et peut être situé dans un local contaminé ou sous rayonnements, comme par exemple dans une centrale nucléaire. L'ensemble de ces difficultés pour l'opérateur peut nuire à la fiabilité des contrôles effectués et à celle des preuves d'indication de défauts ce qui peut entraîner des conséquences graves. L'invention a donc pour objet un procédé de contrôle non destructif d'une zone d'une paroi d'une pièce, dans lequel un opérateur: - pose sur la zone de la paroi de ladite pièce un détecteur de contrôle, - effectue un réglage préalable des paramètres de visualisation 15 d'un signal délivré par le détecteur sur la zone à examiner, - déplace le détecteur sur ladite zone, - réalise un examen visuel du signal délivré par le détecteur sur un appareil de lecture auxiliaire, caractérisé en ce que: - on affiche en temps réel sur un appareil unique de contrôle visuel porté par l'opérateur dans son champ visuel, le signal délivré par le détecteur durant sont déplacement sur la zone examinée de la paroi en superposition avec la vue directe de ladite zone et en ce que - l'opérateur, notamment en cas de détection d'au moins un défaut dans ladite zone, règle par commande vocale les paramètres de visualisation dans ledit appareil de contrôle visuel du signal de ce défaut délivré par le détecteur pour optimiser lesdits paramètres. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la superposition du signal délivré par le détecteur avec la vue directe de la zone examinée est réalisée sensiblement dans un même plan, - la superposition du signal délivré par le détecteur avec la vue de la zone examinée est réglable jusqu'à l'infini, - l'affichage du signal délivré par le détecteur est reporté jusqu'à l'infini, - l'opérateur commande vocalement l'enregistrement du signal détecté du défaut et la position du détecteur dans la zone examinée de la paroi de la pièce, - l'opérateur commande vocalement l'ajustement de la superposition relative du signal délivré par le détecteur et de la vue directe de la zone examinée, et -l'appareil unique de contrôle visuel comprend un casque ou une paire de lunettes à vision binoculaire. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la F' . 1 est une vue schématique en perspective d'un poste de travail d'un opérateur effectuant un contrôle non destructif manuel d'une paroi métallique d'une pièce en mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention, et - la Fig. 2 représente l'image vue par l'opérateur grâce au procédé conforme à l'invention. Le procédé selon l'invention mettant en oeuvre la réalité 20 augmentée permet à un opérateur 10 d'effectuer un contrôle non destructif manuel d'une pièce métallique 1, ainsi que montré à la Fig. 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure, la pièce métallique 1 se compose de deux éléments la et 1 b de forme tubulaire reliés entre eux par un cordon de soudure 2. L'opérateur 10 effectue un contrôle non destructif manuel de la pièce 1 et plus particulièrement de la zone du métal de base se trouvant au-dessous ou à proximité du cordon de soudure 2. En effet, et dans cet exemple de réalisation, les contraintes engendrées dans le métal au moment de la soudure entre les deux éléments 1 a et lb peuvent créer des amorces de fissures et, après un certain temps d'utilisation, des fissures ce qui peut nuire à la qualité et à la tenue de l'assemblage ainsi réalisé. D'une manière générale, le procédé selon l'invention ne s'applique pas uniquement au contrôle d'un cordon de soudure, mais, au contrôle de toutes pièces métalliques ou composites sur lesquelles il est nécessaire d'effectuer un contrôle non destructif pour vérifier si ces pièces ne présentent pas de défauts tels que des amorces de fissures ou des fissures au voisinage de la surface de ces pièces ou à l'intérieur desdites pièces. Pour cela, l'opérateur 10 utilise un appareil 11 qu'il déplace sur la surface de la pièce 1 à examiner et qui sera dénommée par la suite suivant le terme générique détecteur 11. En effet, le détecteur 11 peut être un traducteur à ultrasons ou un capteur à courants de Foucault ou tout autre appareil de mesure, appliqué sur la paroi métallique de la pièce 1 ou une caméra photothermique à infrarouge en combinaison avec des moyens de chauffage de cette zone. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le 15 détecteur 11 est constitué par un traducteur à ultrasons ou un capteur à courants de Foucault en contact avec la paroi métallique à contrôler. Ainsi que montré à la Fig. 1, pour effectuer le contrôle non destructif de la pièce 1, l'opérateur 10 utilise le détecteur 11 qui, dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure, est appliqué sur la paroi de la pièce métallique 1 et qui est déplacé sur cette paroi par cet opérateur 10. Le détecteur 11 est relié par un câble 12 de transmission du signal émis par ce détecteur 11 à un appareil de lecture auxiliaire 13, comme par exemple un oscilloscope, qui est relié à un calculateur 14 de type micro ordinateur par un câble 15 de transmission des informations. L'opérateur 10 porte sur son visage et dans son champ visuel, un appareil unique de contrôle visuel 16 constitué par un casque ou une paire de lunettes qui peut être de forme ou de taille variée. Dans ce qui suit, cet appareil sera dénommé paire de lunettes dans un but de simplification. Cette paire de lunettes 16 de type multimédia est à vision binoculaire et comporte notamment des prismes transparents lui permettant de percevoir des images de l'environnement dans lequel il se trouve. La paire de lunettes 16 est reliée par un câble 17 de transmission des informations au calculateur 14. L'opérateur 10 est aussi équipé d'un microphone 18 relié à un calculateur 14 par un câble 19 et lui permettant d'effectuer la commande vocale de plusieurs fonctions, comme on le verra ultérieurement. Les câbles 15, 17 et 19 peuvent être remplacés par un système de transmission sans fils. Pour réaliser le contrôle non destructif de la pièce 1 afin de déterminer si elle comporte des amorces de fissures ou des fissures ou d'une manière générale des défauts, l'opérateur 10 après avoir mis en service l'appareil de lecture auxiliaire 13 et le calculateur 14, pose sur la paroi métallique de la pièce 1 le détecteur 11. Ce détecteur 11 transmet de façon classique par l'intermédiaire du câble 12, des informations de l'état du métal composant la pièce 1 et qui s'affichent sur l'appareil de lecture 13 sous forme alphanumérique ou graphique. Le détecteur 11 transmet donc un signal, qui dans l'exemple représenté sur les figures, se présente sous la forme d'une courbe sinusoïdale A. Ce signal peut aussi être représenté sous la forme d'une image. L'opérateur 10 déplace le détecteur 11 sur la paroi de la pièce 1 et effectue un réglage préalable des paramètres de visualisation du signal délivré par ce détecteur 11 pour obtenir sur l'appareil 13 la courbe A qu'il souhaite. Ensuite, l'opérateur 10 s'équipe de la paire de lunettes 16 et du microphone 18 reliés au calculateur 14 par les câbles, respectivement 17 et 19 et il peut commencer l'examen d'une zone déterminée de la paroi de la pièce 1 à contrôler par déplacement du détecteur 11 sur cette paroi. Le signal délivré par le détecteur 11 durant son déplacement est transmis à l'appareil de lecture 13 et s'affiche en continu sur l'écran sous la forme de la courbe A. Simultanément, le signal est envoyé au calculateur 13 qui le transmet à la paire de lunettes 16 portée par l'opérateur 10. Grâce à cette paire de lunettes 16, la courbe A représentative du signal délivré par le détecteur 11 au cours de son déplacement sur la paroi de la pièce 1 par la main 10a de l'opérateur 10, vient se superposer en temps réel sensiblement dans le même plan à la vue directe de la zone contrôlée de la paroi de ladite pièce 1, ainsi que montré à la Fig. 2. Lors du déplacement du détecteur 11, l'opérateur 10 voit sensiblement dans un même plan et en superposition sa main 10a, le capteur 11 et la courbe A. L'opérateur 10 peut alterner la superposition sensiblement dans un même plan du signal délivré par le détecteur 11, c'est à dire de la courbe A ou d'une image, et de la vue directe de la zone examinée, avec une vision a l'infini de ce signal. L'opérateur 10 peut également, par un réglage approprié de la paire de lunettes 16 régler jusqu'à l'infini la superposition du signal délivré par le détecteur 11 avec la vue directe de la zone examinée de la pièce 1. Dès que cette courbe 1 montre un pic Al représentatif d'un défaut, comme par exemple d'une fissure, dans le métal de la pièce 1, l'opérateur voit simultanément la position de sa main 10a et donc du capteur 11 avec la courbe A ce qui lui permet de repérer immédiatement la position de ce défaut sur la paroi de la pièce 1. Par l'intermédiaire du microphone 18, l'opérateur peut dès la détection d'un défaut, commander vocalement le réglage des paramètres de visualisation de la courbe A pour optimiser ces paramètres afin d'avoir la visualisation du signal le plus représentatif, sans avoir à détourner son attention. Les principaux paramètres visés par la commande vocale sont 20 notamment: - le réglage du gain du signal, - le déplacement des portes de détection, - la modification de l'échelle temporelle de visualisation du signal, l'enregistrement d'une capture d'écran pour mémoriser les para- 25 mètres d'un défaut détecté, - le changement des vitesses de propagation, - la changement de la gamme de fréquence, - le changement du type d'onde. L'opérateur 10 peut également commander vocalement d'autres fonctions, comme par exemple l'ajustement de la superposition sensiblement dans le même plan du signal délivré par le détecteur 11, c'est à dire de la courbe A et de la vue directe de la zone examinée de la pièce 1. Ce réglage est effectué 15 au niveau de la paire de lunettes 16. L'opérateur 10 peut aussi commander vocalement l'enregistrement du signal détecté du défaut et la position du détecteur 11 sur cette zone. Le procédé selon l'invention mettant en oeuvre la réalité augmentée procure à l'opérateur une meilleure compréhension de son intervention en associant simultanément les indications de défauts détectés et notamment de fissures à un emplacement déterminé sur une paroi métallique d'une pièce à contrôler. Cette superposition de la vue directe de la pièce et du signal représentatif de l'état du métal de cette pièce dans la zone contrôlée évite à l'opérateur d'avoir à déplacer continuellement son regard entre un appareil de lecture auxiliaire placé à proximité de la pièce et la pièce elle-même ce qui lui permet de mieux se concentrer sur le déplacement du détecteur afin de ne pas repasser plusieurs fois sur le même endroit ou au contraire à ne pas omettre une portion de la zone contrôlée, augmentant ainsi la fiabilité du contrôle. L'attention de l'opérateur est également renforcée par l'utilisation de la commande vocale, notamment pour le réglage de l'image du signal lors d'une détection d'un défaut. La fatigue de l'opérateur peut être diminuée par la vision à l'infini des courbes ou des images et une vision directe de la zone examinée de la pièce. Il peut également profiter de la paire de lunettes pour renvoyer à l'infini uniquement la visualisation des courbes ou des images. Le calculateur peut être intégré dans l'appareil de contrôle visuel et l'ensemble de l'équipement peut être porté directement par l'opérateur ce qui facilite son déplacement dans des zones peux accessibles. Grâce au procédé selon l'invention, l'opérateur peut effectuer un contrôle non destructif de pièces situées dans des zones difficiles d'accès ou dans des locaux contaminés ou sous rayonnements comme par exemple dans une centrale nucléaire et le temps d'intervention est réduit du fait qu'il n'a pas de mouvement incessant de la tête à effectuer entre un écran de visualisation et la pièce à contrôler. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle non destructif d'une zone d'une paroi d'une pièce (1), dans lequel un opérateur (10) : - pose sur la zone de la paroi de ladite pièce (1) un détecteur de contrôle (11), - effectue un réglage préalable des paramètres de visualisation d'un signal délivré par le détecteur (11) sur la zone à examiner, - déplace le détecteur (11) sur ladite zone, - réalise un examen visuel du signal délivré par le détecteur (11) sur un appareil de lecture auxiliaire (13), caractérisé en ce que: on affiche en temps réel sur un appareil unique de contrôle visuel (16) porté par l'opérateur (10) dans son champ visuel le signal délivré par le détecteur (11) durant son déplacement sur la zone examinée de la paroi de la pièce (1) en superposition avec la vue directe de ladite zone et en ce que, - l'opérateur (10), notamment en cas de détection d'au moins un défaut dans ladite zone, règle par commande vocale les paramètres de visualisation dans ledit appareil de contrôle visuel (16) du signal de ce défaut délivré par le détecteur (11) pour optimiser lesdits paramètres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la superposition du signal délivré par le détecteur (11) avec la vue directe de la zone examinée est réalisée sensiblement dans un même plan. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la superposition du signal délivré par le détecteur (11) avec la vue directe de la zone examinée est réglable jusqu'à l'infini. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'affichage du signal délivré par le détecteur (11) est reporté jusqu'à l'infini. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'opérateur commande vocalement l'enregistrement du signal détecté du défaut et la position du détecteur (11) dans la zone examinée de la paroi de la pièce (1). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opérateur (10) commande vocalement l'ajustement de la superposition relative du signal délivré par le détecteur (11) et de la vue directe de la zone examinée. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil unique de contrôle visuel (16) comprend un casque ou une paire de lunettes à vision binoculaire.