Brevet FR2889303A1 — publié le 20070202

Procédé de mesure d'une anomalie de forme sur un panneau d'une structure d'aéronef et système de mise en oeuvre Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé de mesure d'une anomalie de forme sur un panneau d'un aéronef. Elle concerne également un système portatif pour mettre en oeuvre ce procédé. Ce système et ce procédé concernent des anomalies provenant de la fabrication d'un panneau, de l'assemblage de plusieurs panneaux ou d'un choc sur un panneau lorsque l'aéronef est en Io service. L'invention trouve des applications dans le domaine de la mesure des anomalies de forme, notamment sur des panneaux de structures de grandes dimensions telles qu'une structure aéronef. Etat de la technique En construction aéronautique, il est classique que les aéronefs soient réalisés à partir d'une multitude de panneaux assemblés les uns avec les autres. Il y a notamment des panneaux de voilure, des panneaux de fuselage, des panneaux de dérive, etc. Au moment de l'assemblage de plusieurs panneaux, il arrive que la géométrie d'un panneau ne corresponde pas exactement à la géométrie du ou des panneau(x) avec lesquels il doit être assemblé. Par exemple, l'épaisseur d'un panneau peut ne pas correspondre exactement à l'espace prévu entre d'autres panneaux pour qu'il puisse y être inséré facilement. Dans de tels cas, les opérateurs réalisant le montage ont deux possibilités: - soit ils retournent le panneau qui ne convient pas à l'atelier de fabrication pour qu'il y soit réusiné, ce qui peut nécessiter un temps relativement important et donc un retard dans le délais d'assemblage; - soit ils assemblent les panneaux par forçage, ce qui peut entraîner une déformation d'un des panneaux. Il résulte alors des anomalies de forme, ou irrégularités de forme, provenant de l'assemblage des panneaux. Il peut arriver aussi qu'une face d'un panneau ne soit pas totalement plane au moment de la fabrication ou qu'elle subisse un choc au moment du transport entre l'usine de fabrication et l'usine de montage. Il peut également se produire des anomalies de forme lorsque l'aéronef est en service, par exemple à la suite d'un choc avec un volatile. Quelle que soit son origine, une anomalie de forme peut avoir, en fonction de son emplacement et de ses dimensions, des conséquences sur la sécurité de l'aéronef et/ou sur l'esthétique de l'aéronef. L'existence d'une anomalie de forme est repérée généralement à l'oeil nu par les opérateurs d'entretien ou par les opérateurs d'assemblage de l'aéronef. Lorsqu'une anomalie est repérée, elle doit être dimensionnée afin de déterminer les conséquences qu'elle peut entraîner et de décider de la correction à lui apporter. Io Actuellement, il n'existe aucun moyen automatique pour dimensionner une telle anomalie, c'est-à-dire pour mesurer la géométrie d'une telle anomalie. A ce jour, les anomalies sont évaluées manuellement par l'opérateur. Une des techniques manuelles d'évaluation d'une anomalie de forme consiste à faire couler de la cire chaude dans la partie déformée du is panneau, à faire sécher cette cire jusqu'à ce qu'elle durcisse puis à la démouler afin d'obtenir une empreinte de l'anomalie. Les dimensions de l'anomalie peuvent ensuite être déduites de cette empreinte. Une telle méthode est relativement imprécise puisque les dimensions sont obtenues à partir de l'empreinte de l'anomalie et non de l'anomalie elle-même. En outre, cette méthode est fastidieuse et difficile à mettre en place, en particulier lorsque l'anomalie est située dans un endroit peu accessible comme, par exemple, sur le panneau supérieur du fuselage ou sur un panneau vertical où la cire fondue a tendance à couler le long du panneau avant de sécher. On connaît par ailleurs des procédés utilisés pour mesurer des déformations. L'un de ces procédés, basé sur la stéréocorrélation d'images, est décrit dans l'article 3D déformation measurement using stereocorrelation applied to experimental mechanics de D. Garcia et J.J. Orteu, The 10th FIG International Symposium on deformation Measurements, March 2001, Orange, California, USA. Un tel procédé propose de peindre un motif spécifique, ou cible, sur une pièce dont on veut mesurer la déformation. Une fois le motif peint, on fait subir à cette pièce une déformation, par exemple en étirant la pièce ou en la faisant vriller. Le motif peint se déforme en même temps que la pièce. Un système de mesure de la déformation permet alors de mesurer la déformation subie par le motif et donc par la pièce. Ce système comporte deux cameras de type CCD qui réalisent chacune une séquence d'images de la déformation. Plus précisément, chaque caméra CCD réalise une succession d'images du motif pendant toute la période de déformation de la pièce. La séquence d'images ainsi obtenue est traitée par un dispositif de traitement d'images qui reconstruit l'image de la pièce déformée en 3D, en utilisant le principe de triangulation. Pour cela, le dispositif de traitement d'image identifie tous les points d'une image de chaque séquence, puis recherche ces points dans toutes les images des deux séquences d'images et enfin recherche le déplacement de ces points pour déterminer la déformation de la pièce. Io Cependant, un tel système de mesure des déformations nécessite de peindre un motif sur la pièce à mesurer, ce qui n'est pas réalisable sur un panneau d'aéronef, en particulier dans le cas où l'aéronef est déjà en service, car cela nécessiterait de nettoyer ensuite ce motif pour qu'il ne soit pas visible sur l'aéronef. En effet, chaque compagnie aérienne a is généralement un logo et des décorations particulières, spécifiques à la compagnie, qui doivent être identiques d'un avion à l'autre. La présence d'un motif, ou cible, sur certains panneaux d'avions empêcherait cette similarité des logos et décorations des avions d'une même compagnie. Il est donc difficilement envisageable de peindre un motif sur tous les panneaux d'avion présentant une anomalie de forme. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des techniques exposées précédemment. Pour cela, l'invention propose un procédé de mesure automatique d'une anomalie de forme sur un panneau d'une structure d'aéronef, ne nécessitant aucune peinture de motif sur ce panneau. Ce procédé propose de mesurer la forme d'un panneau en étudiant la position de points d'un motif projeté à la surface du panneau. Selon ce procédé, on projette un motif cible sur le panneau à vérifier, on réalise deux images instantanées de ce motif projeté, selon des angles de prise de vue différents du panneau, puis on traite ces images par stéréocorrélation d'images. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de mesure d'une anomalie de forme sur un panneau d'une structure d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: - projection d'un motif cible à l'emplacement de l'anomalie sur le panneau, -réalisation d'au moins deux images de ce motif cible projeté, - traitement de ces deux images par stéréocorrelation pour obtenir des mesures de la géométrie de l'anomalie. Ce procédé peut comporter également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les images sont acquises instantanément. - les images sont transmises par une liaison de transmission ou enregistrées sur un support d'enregistrement numérique pour être traitées à io distance. L'invention concerne également un système permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Ce système comporte: - un dispositif de projection apte à projeter un motif à l'emplacement de l'anomalie, sur le panneau, - au moins deux dispositifs de prise d'images aptes à réaliser chacun une image du motif cible, et - un moyen de traitement des images du motif cible projeté sur le panneau. Ce système peut comporter également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les dispositifs de prise d'images réalisent une acquisition des images instantanément. - le système comporte un moyen de synchronisation du dispositif de projection et des dispositifs de prise d'images. - les dispositifs de prise d'images et le dispositif de projection sont synchronisés à une vitesse inférieure ou égale à 1/60 seconde. - les dispositifs de prise d'images sont placés de façon à former, avec le motif projeté, un triangle. - le système comporte un télémètre. - les dispositifs de prise d'images et le dispositif de projection sont montés sur un même support de préhension. - le télémètre est monté sur le support de préhension. - le système est portatif et autonome. - le moyen de traitement d'images est monté sur le support de préhension et connecté aux dispositifs de prise d'images. - le moyen de traitement d'images est placé à distance et est apte à recevoir, par une liaison de transmission ou par un support d'enregistrement numérique, les images du motif cible projeté. - les dispositifs de prise d'images sont des appareils de photographie 5 numériques. - les dispositifs de prise d'images sont des caméras matricielles. Brève description des dessins La figure 1 représente un exemple de système de mesure d'une anomalie de forme sur un panneau d'avion, selon l'invention. io Les figures 2A et 2B représentent un exemple de radôme d'aéronef présentant une anomalie de forme et l'image de cette anomalie obtenue avec le procédé de l'invention. La figure 3 représente un exemple de résultat de mesure d'anomalie obtenu avec le procédé de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention L'invention propose un procédé pour mesurer une anomalie de forme sur un panneau d'aéronef, dans lequel un motif cible est projeté sur le panneau à traiter, c'est-à-dire sur le panneau de l'avion présentant l'anomalie que l'on cherche à mesurer. Des images de ce motif cible sont réalisées avec des angles de prise de vue différents. Ces images sont ensuite traitées selon une technique de stéréocorrelation. Comme expliqué plus en détail par la suite, la technique de stéréocorrelation permet, par des mesures de triangulation, de reconstruire une image en trois dimensions d'un objet déformé, à partir d'images en deux dimensions. L'invention propose également un système de mesure d'une anomalie de forme permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Ce système comporte deux dispositifs de prise d'images permettant une prise d'images d'un même objet selon deux angles de prise de vue différents. Selon l'invention, l'objet considéré est un panneau d'aéronef comportant une anomalie de forme à mesurer. Les dispositifs de prise d'images sont donc installés de façon à former un triangle avec le motif cible projeté sur l'anomalie à mesurer. Le système de mesure de l'invention comporte, en outre, un dispositif de projection d'un motif cible sur le panneau à traiter. Le motif cible est un mouchetis constitué d'un ensemble de taches noires et blanches, de différentes tailles, placées de façon aléatoire les unes à coté des autres. Selon l'invention, ce motif cible est projeté sur le panneau à traiter, à l'endroit de l'anomalie. Autrement dit, il est projeté dans la zone du panneau comportant l'anomalie de forme. Les dispositifs de prise d'images réalisent chacun une image de ce motif cible projeté sur l'anomalie du panneau. Dans un mode de réalisation de l'invention, le motif cible est projeté pendant un intervalle de temps prédéfini non ponctuel, c'est-à-dire un intervalle continu de plusieurs secondes, voire plusieurs minutes. On réalise les images du motif cible projeté sur l'anomalie au cours de cet intervalle de temps. Dans un mode de io réalisation préféré de l'invention, le dispositif de projection du motif cible est synchronisé avec les dispositifs de prise d'images, ce qui permet de réaliser les images à l'instant même où le motif cible est projeté sur le panneau à traiter. Cette synchronisation est réalisée à une vitesse telle que les images enregistrées soient nettes, c'est-à-dire non floues, sans que le système soit is posé sur un support quelconque de type trépied. Cette synchronisation peut être réalisée, par exemple, avec un temps de synchronisation inférieur ou égal à 1/60 seconde. Pour mettre en oeuvre ce mode de réalisation préféré, les dispositifs de prise d'images sont, de préférence, montés sur un même support de préhension. Un exemple d'un tel système est représenté sur la figure 1. Dans cet exemple, le support de préhension 1 est un cadre, par exemple en aluminium, sur lequel sont fixés le dispositif de projection 3 et, de part et d'autre dudit dispositif de projection 3, les dispositifs de prise d'images 2a et 2b. Le dispositif de projection 3 est placé dans le plan P du cadre, au centre du cadre, de façon à ce que le motif cible soit projeté sur l'anomalie de forme 6 du panneau 5 selon une direction de projection X, perpendiculaire au plan du cadre P. Les dispositifs de prise d'images 2a et 2b ne sont pas dans le plan P du cadre de façon à ce que leur direction de prise de vue ne soit pas parallèle à la direction de projection X. Plus précisément, les directions de prise de vue des dispositifs de prise d'images 2a et 2b forment, avec le plan P du cadre, un triangle dont le sommet est formé par l'anomalie 6 à mesurer. L'emplacement des dispositifs de prise d'images dans le cadre 1, et notamment l'angle d'inclinaison des dispositifs de prise d'images par rapport au plan P du cadre, peut varier en fonction de l'étendue de l'anomalie et de la distance à laquelle se trouve le support de préhension par rapport au panneau présentant l'anomalie. Dans l'exemple de la figure 1, le système permet une mesure d'une anomalie à une distance de l'ordre de 1 m à 1,5 m, dans un volume de l'ordre de 600 x 400 x 200 mm3. Les dispositifs de prise d'images 2a et 2b peuvent être des appareils de photographie numériques ou bien des caméras matricielles aptes à réaliser des images instantanées du motif cible projeté sur le panneau à traiter. On entend, par images instantanées, deux images réalisées chacune par un dispositif de prise d'images différent, à un même instant donné, par exemple à l'instant de projection du motif cible. Ces dispositifs de prise Io d'images peuvent permettre la réalisation d'images, par exemple, de 1000 x 1000 pixels. L'acquisition des images nécessaires à la mesure, appelée acquisition de la mesure, est réalisée instantanément. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le système comporte un télémètre 4 ou tout autre dispositif permettant facilement is d'évaluer la distance entre le système et le panneau à mesurer. Ce télémètre 4 peut être connecté aux dispositifs de prise d'images 2a et 2b et au dispositif de projection 3, et synchronisés avec ces dispositifs, offrant ainsi une automatisation de la mise au point de ces dispositifs pour obtenir des images nettes du motif cible projeté. Ce télémètre 4 peut être monté également sur le cadre 1 du support de préhension, dans le plan P du cadre, par exemple au centre dudit cadre 1. Le système de mesure de l'invention comporte en outre un moyen de traitement par stéréocorrelation de ces images. Ce moyen de traitement, non représenté sur la figure 1, peut être installé à distance du support de préhension 1. Dans ce cas, les images peuvent être enregistrées sur un support d'enregistrement d'images pour être traitées ultérieurement, à distance. Ce support d'enregistrement peut être, par exemple, une carte mémoire comme celles utilisées par les appareils de photographie numériques actuels, ou bien une clé USB. Les images peuvent aussi être transmises au moyen de traitement d'images, par une liaison sans fil Bluetooth ou une liaison Wi-fi. Ainsi, un opérateur peut se déplacer sur l'aéroport avec le support de préhension équipé des dispositifs de projection et de prise d'images pour effectuer les prises de vues d'un ou de plusieurs anomalies sur des avions en service puis effectuer le traitement de ces images, ultérieurement, dans des bureaux éloignés de l'aéroport. Dans une autre variante, le moyen de traitement est suffisamment miniaturisé pour être installé sur le support de préhension. L'ensemble prise de vues et traitement peut alors être réalisé sur place, à proximité de l'avion concerné, en un temps minimum, de l'ordre de quelques minutes. Cette variante a l'avantage de permettre à l'opérateur de recommencer l'opération en cas de problème de prise de vue, par exemple, si la prise de vue n'était pas suffisamment nette ou si les points de repère ne sont pas suffisamment représentatifs, etc. Quel que soit son emplacement, le moyen de traitement d'images io assure le traitement par stéréocorrelation des deux images uniques du motif cible, prises au même instant, selon deux angles de prise de vue différents. Ce traitement consiste à étudier la répartition des différents points du motif cible dans l'espace. Les points du motif cible étant à la surface du panneau à mesurer, la géométrie de ce panneau, dans les trois dimensions de l'espace, is est ainsi mesurée. Les anomalies de forme de ce panneau peuvent donc en être déduites. Cette image de la géométrie du panneau peut être obtenue sous la forme d'une représentation 3D classique suivant les axes x, y et z. Elle peut aussi être obtenue sous la forme d'une représentation 2D suivant les axes x et y avec la dimension z représentée par des couleurs. Dans ce cas, la dimension z qui correspond à la profondeur de l'anomalie est représentée par différentes couleurs associées, dans un nuancier, à une échelle des profondeurs. Le choix des couleurs du nuancier peut être défini par l'opérateur, à partir du moyen de traitement d'images. Sur les figures 2A, on a représenté un exemple d'anomalie de forme sur un radôme d'avion 7. La figure 2B représente un exemple d'image de cette anomalie de forme obtenue avec le procédé de l'invention. Plus précisément, la figure 2A représente schématiquement un radôme 7 sur un nez d'avion, ce radôme présentant un renfort dl, de forme longiligne, montré dans un rectangle. Ce renfort dl constitue une anomalie de forme. La figure 2B représente l'image obtenue, avec le procédé de l'invention, de ce radôme avec ce renfort dl. Cette image montre la forme générale du radôme avec ces différents niveaux de profondeurs représentés chacun par une couleur différente. La zone circulaire centrale cl correspond à la pointe 8 du radôme 7, avec le niveau de profondeur le plus faible. Les zones circulaires c2, c3, etc., correspondent aux différents intervalles de profondeurs du radôme. On remarque, sur cette figure 2B, une discontinuité d dans les zones circulaires de cette image. Cette discontinuité d2 forme une sorte de bourrelet longiligne traversant, de façon excentrée, les zones circulaires de l'image. Cette discontinuité d2 correspond au renfort dl sur le radôme 7 de la figure 2A. La figure 3 représente un exemple schématique d'image 3D pouvant être obtenue avec le procédé de l'invention. Cette image comporte un quadrillage en deux dimensions avec des mesures indiquées en mm sur les axes x et y. Elle comporte également la représentation de l'anomalie, à Io savoir une tache T à plusieurs niveaux de couleurs correspondants aux différents niveaux de profondeurs de l'anomalie. Elle comporte aussi un nuancier de couleurs N donnant une correspondance entre les différentes couleurs et les niveaux de profondeurs. Dans cet exemple d'image, les deux niveaux de couleurs c10 et c11 extérieurs de la tache représentent une profondeur de l'anomalie entre 0 et 0,5 mm, le niveau de couleur c12 une profondeur entre 0,5 et 1 mm, le niveau de couleur cl 3 une profondeur entre 1,5 et 2 mm, le niveau de couleur cl 4 une profondeur entre 2,5 et 3 mm et le niveau de couleur c15 une profondeur entre 3,5 et 4 mm. Cette tache T montre ainsi la forme de l'anomalie ainsi que la profondeur de l'anomalie. On peut en déduire les dimensions de l'anomalie, aussi bien en longueur qu'en largeur et qu'en profondeur. La tolérance de profondeur obtenue avec ce procédé est de l'ordre de 50 micromètres pour une surface de quelque décimètres carrés. Dans l'exemple d'image de la figure 3, des points de repères R permettent de connaître l'emplacement exact de l'anomalie sur le panneau. Dans cet exemple, les repères R correspondent à l'emplacement de rivets sur le panneau. Pour obtenir ces points de repère, on réalise les images instantanées du motif cible avec une vue suffisamment large de la zone du panneau contenant l'anomalie de sorte que ces images montrent l'environnement de l'anomalie. Comme expliqué précédemment, le dispositif de projection du motif cible et les dispositifs de prise d'images dudit motif cible sur le panneau à traiter peuvent être montés sur le cadre du support de préhension. Ce cadre est fabriqué, de préférence, dans un matériau léger, ce qui permet d'avoir un système automatique portatif, facilement transportable par l'opérateur sur le terrain. Ce système peut présenter un poids suffisamment léger, par exemple inférieur à 4 Kg, ne nécessitant l'emploi d'aucun dispositif de soutien de type trépied. La synchronisation du dispositif de projection avec les dispositifs de prise d'images permet également de rendre le système facile à manier. L'opérateur peut réaliser directement les prises d'images, en tenant le système à la main, ce qui permet de traiter facilement les endroits peu faciles d'accès, comme la partie supérieure du fuselage ou sur les panneaux verticaux de l'aéronef. Io REVENDICATIONS 1 Procédé de mesure d'une anomalie de forme (6) sur un panneau (5) d'une structure d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: - projection d'un motif cible à l'emplacement de l'anomalie (6) sur le panneau (5), - réalisation d'au moins deux images de ce motif cible projeté, - traitement de ces deux images par stéréocorrelation pour obtenir des Io mesures de la géométrie de l'anomalie. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images sont acquises instantanément. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les images sont transmises par une liaison de transmission ou enregistrées sur un support d'enregistrement numérique pour être traitées à distance. 4 - Système de mesure d'une anomalie de forme (6) sur un panneau (5) d'une structure d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte: - un dispositif de projection (3) apte à projeter un motif cible à l'emplacement de l'anomalie (6), sur le panneau (5), - au moins deux dispositifs de prise d'images (2a, 2b) aptes à réaliser chacun une image du motif cible, et un moyen de traitement de ces images du motif cible. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images (2a, 2b) réalisent une acquisition des images instantanément. 6 Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de synchronisation du dispositif de projection (3) et des dispositifs de prise d'images (2a, 2b). 7 Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images et le dispositif de projection sont synchronisés à une vitesse inférieure ou égale à 1/60 seconde. 8 Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images sont placés de façon à former, avec le motif cible projeté, un triangle. 9 - Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un télémètre (4). - Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images et le dispositif de projection sont montés sur un même support de préhension (1). 11 - Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le télémètre (4) est monté sur le support de préhension (1). 12 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, io caractérisé en ce qu'il est portatif et autonome. 13 Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le moyen de traitement d'images est monté sur le support de préhension (1) et connecté aux dispositifs de prise d'images. 14 Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, is caractérisé en ce que le moyen de traitement d'images est placé à distance et est apte à recevoir, par une liaison de transmission ou par un support d'enregistrement numérique, les images du motif cible projeté. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images sont des appareils de photographie numériques. 16 Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que les dispositifs de prise d'images sont des caméras matricielles.