Brevet FR2885214A1 — publié le 20061103

I.DOMAINE DE L'INVENTION: On désignera dans tout ce qui suit par 'STRUCTURE' toutes les structures mécaniques utilisées en mer comme les navires, les plate formes pétrolières, les sous-marins. L'invention est un dispositif métrologique permettant d'effectuer de manière systématique, rapide, fiable et économique certains types de mesures sur ces structures dans le but principal de déterminer si elles sont en bon état. II.ETAT DE LA. TECHNIQUE CONNUE LA PLUS PROCHE DE L'INVENTION: Il est connu que les inspecteurs mandatés pour expertiser l'état fonctionnel des structures emploient des appareils de métrologie et des procédures de contrôle qui pourraient être grandement améliorés: 1) au plan technique: l'importance des structures à examiner est telle que les inspecteurs ne peuvent les explorer complètement. Ils limitent souvent leurs investigations à quelques relevés d'épaisseur du matériau constituant la structure dans des zones ponctuelles réputées sensibles, au moyen d'appareils à main. L'inspecteur doit souvent se hisser à hauteur du point de mesure au moyen d'échafaudages, ce qui est compliqué, coûteux, lent et risqué. Certaines zones peu accessibles ou masquées échappent au contrôle, notamment des parties de ballasts ou doubles fonds, généralement recouverts par une couche de vase/boues. Quand les opérations d'inspection sont confiées à des robots munis de capteurs se déplaçant dans la structure, ces derniers ne peuvent pas se déplacer de manière automatique vers tous les points à contrôler, et leur mise en oeuvre est difficile, lente et imprécise. -- - 2 - 2) au plan économique: une expertise par les méthodes en usage est longue donc chère. La structure doit être accessible pendant la durée du contrôle ce qui la rend temporairement inexploitable. III.MOYENS ET BUTS DE L'INVENTION: Pour remédier aux lacunes des moyens actuels, les solutions apportées et les objectifs particuliers assignés à l'invention ont été d'automatiser les opérations de contrôle par la fixation sur la structure d'ensembles électroniques désignés dans ce qui suit par 'CAPTEURS', en autant de points que nécessaire, reliés à un réseau de communication parcourant la structure, désigné ci-après par 'INTRANET'. Ces capteurs sont implantés en tous les points importants de la structure, de manière à ce qu'aucune zone à risque reste sans surveillance. Les capteurs mesurent au voisinage de chaque point où ils sont fixés un ensemble de grandeurs physiques selon revendications et transmettent ces mesures par le réseau intranet à un calculateur local, qui traite les mesures, les archive en base de donnée, et les transmet vers un autre calculateur distant via un second réseau de communication externe à la structure, désigné ci-après par 'INTERNET'. Des alarmes peuvent être déclenchées par le calculateur local ou le calculateur distant, si certaines mesures dépassent les normes admises ou varient anormalement. Les archives des mesures consécutives d'une structure, conservées par les deux calculateurs, permettent une traçabilité de son état dans le temps. Ces moyens donnent accès à un opérateur, qu'il soit situé dans la structure ou à distance d'elle, à une connaissance instantanée et exhaustive de son état, même lorsque celle ci est en cours d'opérations. Cette nouvelle possibilité d'inspection instantanée à distance, par exemple d'un navire à la mer, est innovante en regard de l'état actuel des procédures de contrôle en usage dans le domaine maritime. L'invention donne naissance à une nouvelle procédure de - 3 - contrôle de l'état des structures plus sûre, plus exhaustive, plus rapide, plus économique et une meilleure traçabilité de l'état des structures. IV. DESCRIPTION D'UNE REALISATION PREFEREE DE L'INVENTION: D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: figure 1: un schéma de principe d'un dispositif selon 15 l'invention. Selon une réalisation préférée représentée en figure 1, l'invention comprend un ensemble de capteurs (101) fixés à la structure à contrôler (100) en autant de points que nécessaire, mesurant en leur point de fixation une ou de plusieurs grandeurs physiques, parmi les types préférentiels connus listés ci-dessous: - jauge de contrainte, mesurant la contraintes dans le matériau de la structure. - capteur piézoélectrique mesurant la déformation de la pièce de structure - accéléromètre mesurant la vibration de la structure 30 - thermomètre mesurant la température de la structure - sondeur d'épaisseur ultrasonore mesurant l'épaisseur de la structure - caméra CCD donnant l'image de l'état de surface de la structure - Ph-mètre mesurant l'acidité du milieu dans laquelle la structure peut être immergée - Impédance mètre permettant de mesurer la conductivité de la pièce de structure - 4 - - détecteur de fissures ultrasonores ou à courants de Foucault mesurant la continuité du matériau constituant la structure. - détecteur d'humidité - Système de positionnement DGPS donnant les positions centimétriques relatives et absolues de points de référence de la structure, ceci permettant notamment de calculer la déformation de la structure. L'invention comporte par ailleurs un ensemble de moyens de transmission de données intranet (102), faisant partie de l'état de l'art connu tant du point de vue physique (câbles et/ou fibres optiques et / ou ondes infrarouges ou hertziennes et leurs interfaces et modems électroniques) que logique. Chaque capteur (101) est relié à un boîtier électronique d'interface (103) , qui transforme les signaux bruts des capteurs (101) en mesures digitales et qui transmet ces mesures via l'intranet (102) vers des moyens de calcul locaux (104). Le boîtier (103) émet en sus des mesures précitées le numéro du capteur d'où elles proviennent. Les boîtiers (103) contiennent en outre un circuit de contrôle interne qui leur permet de recevoir des commandes du calculateur (104) (par exemple commande de réveil ou de mise en sommeil, demandes de mesures, commande d'autotest), et de répondre à ces commandes par les actions correspondantes au sein du boîtier (103) avec émission des messages et des données correspondantes en retour vers le calculateur (104). Le calculateur (104) peut, grâce à ce moyen, piloter et interroger chaque boîtier (103) de l'intranet et en connaître l'état de fonctionnement à tout instant. Les moyens de calcul (104) sont de type connus, par exemple de type PC. Les fonctions assurées par le logiciel et le matériel 35 associés à ces moyens (104) sont: - recevoir, dater et enregistrer les mesures que les boîtiers d'interface (103) transmettent via l'intranet. -5 - - organiser et archiver ces mesures, y compris l'instant de prise de mesure et le numéro du capteur d'où elles proviennent, dans une base de données. - présenter le contenu de la base de données à un opérateur de manière ergonomique (relevés de mesures synthétiques, tracés d'évolution temporelle d'une ou plusieurs mesures, histogrammes de valeurs, images optiques de la structure délivrées par les capteurs CCD). Cette visualisation permettant en particulier une simplification du travail d'expertise et d'accélérer la recherche des zones susceptibles de contenir un point faible de la structure. - comparer a tout moment les mesures relevées in situ avec une mesure de consigne ou une mesure antérieure archivée dans la base de données du calculateur (104) afin de déclencher une alarme si certaines mesures sont hors normes ou ont varié anormalement par rapport à leur référence. - transmettre toutes ces données y compris les alarmes vers d'autres moyens de calcul distants (105) via un second réseau de communication internet (106), pour permettre à un inspecteur ou un logiciel de les exploiter à distance. - piloter comme décrit plus haut, via l'intranet les boîtiers d'interface (103) pour leur envoyer des commandes et en recevoir des données et des compte-rendus. - se mettre en communication spontanément via l'internet (106) avec le calculateur distant (105) pour lui transmettre des données y compris des alarmes et en recevoir des commandes, ou inversement être appelé par le calculateur distant (105) via l'internet et répondre à ses requêtes (par exemple interrogation distante de la base de données ou exécution d'opérations de télémaintenance). 20 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de structures marines à l'aide d'un ensemble de capteurs (101) fixés sur la structure à contrôler en autant de points (107) 5 de mesure que nécessaire, caractérisé en ce que les capteurs (101) sont prévus pour la mesure en leur point de fixation à la structure d'une ou de plusieurs grandeurs physiques concernant l'état de la structure, le dispositif comporte un réseau (102) de communication parcourant la structure, les capteurs (101) étant reliés au réseau (102) de communication parcourant la structure pour la transmission des mesures à au moins un calculateur local (104), le calculateur local (104) assurant des fonctions de traitement et d'archivage des mesures dans une base de données, ainsi qu'une fonction de présentation du contenu de la base de données à un opérateur, le calculateur local (104) étant apte à transmettre les mesures, via un second réseau (106) de communication externe à la structure, à au moins un autre calculateur distant (105). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capteur (101) est relié à un boîtier électronique (103) d'interface, apte à transformer les signaux bruts des capteurs (101) en mesures digitales et à transmettre au calculateur local (104) via le réseau (102) de communication parcourant la structure, en sus des mesures, le numéro du capteur d'où ces mesures proviennent, le calculateur local (104) étant apte à archiver les mesures avec le numéro du capteur dans la base de données. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les boîtiers (103) contiennent un circuit de contrôle interne pour recevoir des commandes du calculateur local (104), répondre à ces commandes par les actions correspondantes au sein du boîtier (103) avec émission des messages et des données correspondantes en retour vers le calculateur local (104), le calculateur local (104) comportant un moyen de pilotage et d'interrogation de chaque boîtier (103). s 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les commandes du calculateur local comprennent des demandes de mesures, une commande de réveil ou de mise en sommeil ou une commande d'autotest. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 o précédentes, caractérisé en ce que les capteurs sont choisis parmi les types suivants: - jauge de contrainte, pour la mesure de contraintes dans le matériau de la structure, - capteur piézoélectrique, pour la mesure de la déformation d'une 15 pièce de structure, - accéléromètre pour la mesure de la vibration de la structure, - therrnomètre pour la mesure de la température de la structure, - sondeur d'épaisseur ultrasonore pour la mesure de l'épaisseur de la structure, - caméra CCD pour donner l'image de l'état de surface de la structure, - impédancemètre pour mesurer la conductivité d'une pièce de structure, - détecteur de fissures ultrasonores ou à courants de Foucault, pour 25 la mesure de la continuité du matériau constituant la structure, - détecteur d'humidité, - système de positionnement DGPS, pour donner les positions centimétriques relatives et absolues de points de référence de la structure. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calculateur local (104) assure une fonction de comparaison des mesures relevées in situ avec une mesure de consigne, des consignes ou au moins une mesure antérieure conservé(es) 2885214 8 dans la base de données, afin de déclencher au moins une alarme si certaines mesures sont hors normes ou ont varié anormalement par rapport à une référence. 7. Procédé de contrôle automatisé de l'état de structures marines 5 utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs (101) fixés à la structure délivrent des mesures d'une ou de plusieurs grandeurs physiques concernant l'état de la structure en leur point de fixation, le calculateur local (104) collecte les mesures délivrées par les capteurs (101), et les enregistre avec leur date et leur origine dans une base de données, le calculateur local (104) présente le contenu de la base de données à un opérateur et transmet les mesures au calculateur distant (105). 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le calculateur local (104) compare les mesures relevées in situ avec une mesure de consigne, des consignes ou au moins une mesure antérieure conservé(es) dans la base de données, afin de déclencher au moins une alarme si certaines mesures sont hors normes ou ont varié anormalement par rapport à une référence, le calculateur local (104) transmettant l'alarme au calculateur distant (105). 9. Utilisation du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour l'inspection instantanée et à distance d'un navire, 25 d'une plate-forme pétrolière ou d'un sous-marin. 10. Utilisation du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle le contenu de la base de données est présenté par le calculateur local (104) à l'opérateur sous la forme d'une visualisation pour la recherche des zones susceptibles de contenir un point faible de la structure marine.