Brevet FR2960521A1 — publié le 20111202

L'invention concerne un dispositif de positionnement pour l'assemblage de pièces sur une structure. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de positionnement destiné à l'assemblage de supports fixes sur une structure d'aéronef. Les supports fixes d'une structure d'aéronef servent à positionner et à maintenir des systèmes dans ladite structure. Ces systèmes sont des cheminements de câbles électriques ou de tuyauteries transportant divers fluides, des éléments d'aménagement cabine tels que des supports pour porte-bagages ou des équipements. Ces supports sont fixés à la structure du fuselage généralement par rivetage ou par collage structural. Dans le cas d'un aéronef commercial, tel qu'un avion gros porteur, le nombre, la nature et le positionnement de ces supports varient d'un avion à l'autre selon les options d'aménagement choisies par la compagnie aérienne exploitant ledit aéronef. Les dits supports doivent alors être positionnés et fixés à la demande sur la structure. La précision de positionnement requise est de l'ordre du millimètre. Il est connu de l'art antérieur d'utiliser un projecteur laser afin de projeter sur la structure le contour desdits supports à leurs emplacements prévus et ainsi de faciliter le travail des compagnons chargés de fixer lesdits supports à la structure de l'aéronef. L'utilisation de ces dispositifs est cependant complexe et ne permet pas, en général, d'atteindre la précision requise. La difficulté principale réside dans l'obtention d'un positionnement connu et stable du projecteur dans la structure de l'aéronef. En effet, un tel projecteur utilise les informations d'une maquette numérique comprenant la définition géométrique des supports ainsi que leur position et leur orientation dans la structure afin de calculer les corrections nécessaires à la projection de sorte à ce que le contour projeté soit identique au contour de l'objet à positionner. Ces facteurs de correction tiennent compte, notamment, de la distance exacte entre le point focal de l'optique de projection et la surface de projection ainsi que de l'angle entre l'axe optique de l'objectif et la normale à ladite surface. Ces paramètres doivent donc être parfaitement connus et déterminables. Par ailleurs la structure d'un aéronef étant à ce stade de l'assemblage hérissée d'éléments de structure tels que des cadres, des lisses ou des ferrures, il existe des positions optimales du projecteur donnant accès à un volume de visibilité maximum, c'est-à-dire que ces positions remarquables du projecteur permettent la projection d'un maximum de contours sur la structure sans occultation du faisceau par des éléments constitutifs de ladite structure. Selon l'art antérieur, le projecteur est placé sur un trépied, souvent en dehors de la structure et dont la position par rapport à cette structure ne peut pas être connue de manière précise. Laquelle position n'est, de plus, pas stable. La précision requise ne peut donc être atteinte. Afin de résoudre ces insuffisances de l'art antérieur, l'invention propose un dispositif de positionnement d'une pièce en vue de son assemblage avec une structure d'aéronef comprenant : - un projecteur laser apte à projeter un contour sur une surface ; - un support fixant ledit projecteur à la structure de l'aéronef dans une position et une orientation définies ; - un ensemble de mires fixées à la structure de l'aéronef dans l'espace de visibilité du projecteur de sorte à localiser celui-ci par rapport a ladite structure. Ainsi le projecteur étant fixé directement à la structure, rigide, sa position est stable par rapport à celle-ci même si ladite structure subit de petites déformations. La position du projecteur est déterminée de manière exacte par l'intermédiaire de mires fixées, elles aussi, à la structure de l'aéronef. Ce dispositif peut être mis en oeuvre selon différents modes de réalisation avantageux exposés ci-après qui peuvent être considérés seuls ou en combinaison. 2 Avantageusement, l'ensemble de mires comprend 6 mires positionnées dans des trous de centrage, ou « datums », pré-alésés dans des éléments constitutifs de la structure l'aéronef. La position de ces trous de centrage est identique pour toutes les structures de même type. Ainsi, l'installation est simplifiée et les variabilités de positionnement réduites. L'utilisation de 6 mires permet un positionnement complet dans l'espace du projecteur tant en position qu'en orientation. Il est ainsi possible de procéder à des phases de re-calibrage sur ces cibles de référence à intervalles réguliers et épisodiquement si le faisceau laser vient à être coupé. Le projecteur est avantageusement fixé à la structure par l'intermédiaire d'un support. Ledit support est connecté à la structure de manière amovible avantageusement par des dispositifs de serrage de type serre-joint. Afin de ne pas dégrader la structure lors de la fixation du support, ces dispositifs de serrage sont commandés par des vis dynamométriques dont le couple de serrage est ajusté pour assurer l'immobilisation du support de projecteur sans marquer les éléments de structure aux points de serrage. Avantageusement, le projecteur est en liaison informatique avec un ordinateur, lequel ordinateur contient les définitions géométriques des supports à projeter et de la structure de l'aéronef. Ainsi, il s'établit un dialogue entre le projecteur et l'ordinateur de sorte à calculer les corrections de projection exactes en fonction de la position exacte du projecteur dans l'espace de la structure de l'aéronef. L'invention concerne également un procédé d'assemblage de supports fixes dans une structure d'aéronef, lequel procédé met avantageusement en oeuvre le dispositif décrit précédemment et comprenant les étapes consistant à: a. fixé à la structure de l'aéronef le dispositif selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus ; b. déterminer la position précise du projecteur dans l'espace de la structure à l'aide des mires ; c. projeter le contour des supports à installer sur les éléments constitutifs de la structure à leur emplacement final ; d. assembler les supports avec la structure à leur emplacement ainsi délimité. Ce procédé permet de fixer les supports à des emplacements précis en réduisant considérablement le temps des mesures nécessaires au positionnement de ces supports. Avantageusement, les mires sont fixées à l'étape `a' aux éléments de la structure dans des alésages pré-percés dans lesdits éléments. Ainsi, les temps de calibrage du projecteur sont réduits. Avantageusement, lorsque les supports sont assemblés par des fixations de type rivet, la projection de l'étape `c' comprend l'emplacement des perçages à réaliser dans l'élément de structure sur lequel est fixé un support. Avantageusement également, la projection peut comprendre d'autres informations telles qu'un code d'identification du support ou des conditions opératoires élémentaires relative à l'installation dudit support. Ces informations sont des aides à l'installation et des éléments détrompeurs pour l'opérateur chargé de l'installation. Elles permettent de fiabiliser le procédé d'installation et d'en augmenter la productivité. Avantageusement, préalablement à l'étape de projection, un traitement informatique de la définition géométrique des supports et de la structure de l'aéronef est réalisé à partir des données issues d'une maquette numérique, lequel traitement comprend des étapes consistant à : - récupérer la définition géométrique des supports et de leur zone de projection dans la structure à partir d'une maquette numérique; - supprimer de la définition géométrique des supports toutes les informations n'étant pas en rapport avec la pose des supports ; - épurer le fichier de définition géométrique du support servant à la projection de sorte à ne conserver que la localisation des trous permettant de fixer lesdits supports et la forme du support en contact avec l'élément de structure sur lequel il est fixé. Ce traitement permet de réduire le volume de données à traiter par le dispositif et ainsi de projeter simultanément plus d'emplacements de supports à installer. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 5 dans lesquelles : - la figure 1 représente un éclaté en perspective d'une structure d'aéronef sans son revêtement extérieur dans laquelle est installé un dispositif selon un mode particulier de réalisation de l'invention; - la figure 2 montre en perspective une vue de détail de l'installation selon un mode particulier de réalisation du dispositif de l'invention dans une structure d'aéronef; - la figure 3 représente en perspective un mode particulier de réalisation du support de projecteur; - la figure 4 illustre en perspective le principe d'installation des mires dans des trous pré-alésés des éléments de la structure; - et la figure 5 illustre le principe de traitement informatique des données géométriques relatives à un support en vue de réaliser la projection de son contour sur un élément de la structure. Figure 1, afin de localiser les emplacements de fixation de supports fixes dans une structure d'aéronef (1), par exemple dans une pointe avant, l'invention propose d'utiliser un projecteur laser (2), apte à projeter sur les éléments de ladite structure les contours des supports qui doivent y être installés. Le projecteur laser est fixé à la structure de l'aéronef par l'intermédiaire d'un support (3) fixé préférentiellement de manière amovible à des éléments rigides tels que des cadres (10, 11) ou d'autres éléments de la structure de rigidité appropriée. Figure 2, selon un mode de réalisation préféré, le support de projecteur (3) est constitué d'une plateforme support (30) laquelle est fixée de manière orientable à deux rails parallèles (31, 32) lesquels rails sont suspendus à la structure primaire par l'intermédiaire de dispositifs de type serre-joint (34) liés à des éléments de structure (12, 13) par pincement Figure 3, selon ce même mode de réalisation, le support de projecteur comprend en outre deux sangles (35, 35') permettant de sécuriser sont installation sur la structure. Le support permet de régler la position du projecteur, en translation selon X, par le coulissement des rails (31, 32) et de bloquer cette position par serrage des vis de pression (37). Le réglage de la position en translation selon Y et en rotation selon Z est obtenu lors de l'installation du support sur la structure et du serrage des dispositifs serre-joints (34, 34', 34" et 34"') sur les éléments de structure. Ces dispositifs serre-joints comprennent deux touches (341, 342) constituées d'un matériau suffisamment doux pour ne pas marquer les pièces de structure lors du serrage. A titre d'exemple non limitatif, elles peuvent être constituées d'un polyoxyméthylène disponible commercialement sous la dénomination Delrin®. L'une des touches (341) est connectée à une vis (340) permettant par son action de rapprocher les deux touches (341, 342) et ainsi d'obtenir le serrage désiré. Avantageusement, cette vis est une vis dynamométrique dont le couple de serrage maximum est réglable par un dispositif de friction intégré à sa forme de manoeuvre. De telles vis dynamométriques sont disponibles commercialement sous la marque Norelem®. La plateforme (30) est en liaison pivot d'axe Y par rapport aux rails par l'intermédiaire d'un pivot blocable en rotation (36). Figure 4, afin de connaître la position exacte du projecteur dans la structure de l'aéronef, des mires (40 à 45) sont fixées à ladite structure, préférentiellement dans des trous pré-alésés dans des cadres (101, 102). La position du projecteur dans l'espace de la structure de l'aéronef peut ainsi être parfaitement connue en mesurant la distance séparant celui-ci de chacune des mires. Ces informations de position et d'orientation sont utilisées en coopération avec les informations géométriques issues d'une maquette numérique de l'aéronef et de la définition des supports afin de calculer l'emplacement exact de ceux-ci dans le repère du projecteur ,ainsi que les corrections optiques à apporter aux projections de sorte que le contour projeté sur chaque élément structural recevant un support corresponde bien au contour théorique de la face d'appui dudit support sur cet élément structural. Figure 5, la face d'appui du support (5) à installer dans la structure est déterminée à partir de la maquette numérique de la structure de l'aéronef et de la définition CAO dudit support. Préalablement à sa projection, l'entité CAO représentant le support est réduite à une entité en deux dimensions (51) orientée dans l'espace et correspondant à la face d'appui dudit support sur l'élément de structure considéré, ainsi que la localisation (510, 511) des éventuels perçages. Cette définition géométrique réduite est utilisée par le projecteur et son logiciel pour projeter le contour (51). La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle permet de localiser de manière simple est précise de nombreux supports fixes dans une structure d'aéronef en vue de leur assemblage avec cette structure REVENDICATIONS1. Dispositif de positionnement d'une pièce en vue de son assemblage avec une structure (1) d'aéronef caractérisé en ce qu'il comprend : - un projecteur laser (2) apte à projeter un contour sur une surface ; - - un support (3) fixant ledit projecteur à la structure (1) de l'aéronef dans une position et une orientation définies; - Un ensemble de mires (40, 41, 42, 43, 44, 45) fixées à la structure (1) de l'aéronef dans l'espace de visibilité du projecteur de sorte à localiser celui-ci par rapport à ladite structure. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble de mires (40, 41, 42, 43, 44, 45) comprend 6 mires positionnées dans des trous de centrage pré-alésés dans des éléments (101, 102) constitutifs de la structure (1) de l'aéronef. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support (3) de projecteur est fixé de manière amovible à la structure (1) de l'aéronef. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le support (3) de projecteur est fixé à la structure (1) de l'aéronef par des vis dynamométriques (340) 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un ordinateur en liaison informatique avec le projecteur (2), lequel ordinateur contient une définition géométrique (51) des supports (5) à projeter et de la structure de l'aéronef. 6. Procédé pour l'assemblage de supports (5) fixes à une structure (1) d'aéronef caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à : a. fixer à la structure (1) de l'aéronef un dispositif (2, 3, 40, 41, 42, 43,44, 45) selon l'une quelconque des revendications précédentes ; b. déterminer la position précise du projecteur dans l'espace de la structure à l'aide des mires (40, 41, 42, 43, 44, 45); c. projeter le contour des supports à installer sur les éléments constitutifs de la structure à leur emplacement final ; e. assembler les supports (5) avec la structure (1) à leur emplacement ainsi délimité. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'à l'étape `a' les mires (40, 41, 42, 43, 44, 45) sont fixées aux éléments (101, 102) de la structure (1) dans des alésages pré-percés dans lesdits éléments 8. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la projection du contour (51) de l'étape `c' comprend une localisation des perçages à réaliser dans la structure, nécessaires à la fixation du support (5) par des fixations de type rivets. 9. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la projection de l'étape `c' comprend la projection d'un code d'indentification de la référence du support. 10. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape `c' de projection, les étapes consistant à : - récupérer la définition géométrique des supports et de leur zone de projection dans la structure à partir d'une maquette numérique; - supprimer de la définition géométrique des supports toutes les informations n'étant pas en rapport avec la pose des supports ; - épurer le fichier de définition géométrique du support servant à la projection de sorte à ne conserver que la localisation (510, 511) trous permettant de fixer lesdits supports et la forme (51) du support en contact avec l'élément de structure sur lequel il est fixé.