Brevet FR2972800A1 — publié le 20120921

DISPOSITIF DE RECHERCHE DE DEFAUTS SUR DES PIECES PAR ENDOSCOPIE L'invention concerne un dispositif de recherche par endoscopie de défauts de pièces se trouvant à l'intérieur d'une structure tridimensionnelle complexe et accessibles uniquement par un passage étroit et non rectiligne. Il est connu d'inspecter les composants internes d'un matériel ou d'une machine à l'aide d'un endoscope qui est un instrument optique allongé de faible diamètre que l'on fait passer par un petit orifice d'une paroi pour examiner l'aspect des composants se trouvant de l'autre côté de la paroi. Cet endoscope peut ainsi être utilisé pour procéder à l'inspection des aubes d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, sans démontage de la turbomachine. Pour visualiser les défauts d'une pièce, il est connu d'utiliser une technique de ressuage, qui consiste à déposer des produits organiques sur la surface examinée de la pièce et à observer en éclairage ultraviolet l'imprégnation des composés organiques par la surface de la pièce. La présence de défauts est révélée après séchage de la surface de la pièce et dépôt d'un produit révélateur qui met en évidence le produit organique infiltré dans des défauts de surface de la pièce lorsque l'on éclaire la pièce avec une lumière ultraviolette. Afin de faciliter l'utilisation de la technique de ressuage sur un moteur d'avion lorsque celui-ci est accroché sous l'aile de l'avion, il a déjà été proposé dans le document US-A-4273110, de réaliser un endoscope intégrant des moyens de contrôle par ressuage. Pour cela, l'instrument proposé comprend un fourreau cylindrique rigide et allongé de faible diamètre à l'intérieur duquel est logé un conduit servant au passage des moyens de guidage de lumière ultraviolette et de lumière visible vers une extrémité de l'instrument voisine de la pièce à examiner. L'instrument comprend également un conduit optique pour l'intégration de moyens de transmission et de formation d'images pour l'observation de la zone éclairée, et plusieurs conduits servant chacun au passage d'un des produits de ressuage. Ce type d'instrument est relativement facile d'emploi lorsque l'on cherche à examiner une pièce masquée, c'est-à-dire non directement visible et située derrière une paroi. Pour cela, il suffit d'insérer le fourreau rigide à travers un orifice de la paroi et d'effectuer l'inspection telle que décrite précédemment. Toutefois, lorsque la pièce à examiner se trouve dans un environnement tridimensionnel complexe accessible uniquement par un passage non rectiligne, un tel endoscope à structure rigide ne peut pas être utilisé. La déposante a également proposé dans sa demande antérieure FR2857094 de réaliser le ressuage et l'observation à l'aide de deux endoscopes séparés. Dans une autre demande antérieure FR2861185, la demanderesse a proposé un endoscope à éclairage ultraviolet et à visée distale déviée, l'endoscope comprenant un corps tubulaire rigide. Toutefois, ces dispositifs antérieurs souffrent des mêmes inconvénients que ceux décrits précédemment. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, satisfaisante et peu coûteuse à ce problème. A cette fin, elle propose, un dispositif de recherche de défauts sur des pièces masquées accessibles par un passage non rectiligne, dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant une gaine tubulaire flexible et des moyens de guidage de lumière et de transmission d'images logés dans la gaine pour l'éclairage et l'observation d'une pièce à examiner, caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'examen à l'extrémité distale de la gaine, comportant des moyens d'éclairage et de prise d'images reliés aux moyens de guidage de lumière et de transmission d'images logés dans la gaine, des moyens de pulvérisation en succession de produits de ressuage sur la pièce à examiner, comportant un capillaire souple guidé à coulissement dans un conduit logé dans la gaine et équipé d'un embout de pulvérisation à son extrémité distale, et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de l'orientation de la tête d'examen à l'extrémité distale de la gaine. L'intégration d'un conduit à l'intérieur de la gaine flexible permet l'insertion et le retrait d'un capillaire de passage d'un produit de ressuage, qui est monté à l'intérieur du conduit à coulissement, ce qui permet d'utiliser successivement plusieurs capillaires, chaque capillaire étant dédié au passage d'un produit de ressuage particulier. Le diamètre de la gaine tubulaire peut ainsi être réduit par rapport à une gaine rigide de la technique antérieure. L'insertion du capillaire à coulissement à l'intérieur du conduit permet aussi de rapprocher l'extrémité distale du capillaire de la zone de la pièce sur laquelle on souhaite appliquer un produit de ressuage. De cette manière, les moyens d'éclairage et de prises d'images peuvent être situés en retrait par rapport à l'extrémité distale du capillaire. Cela évite que des projections d'un produit de ressuage puissent se déposer sur les moyens d'éclairage et de prise d'images. Lorsque l'opérateur souhaite observer la zone traitée, il tire sur la partie proximale du capillaire pour rapprocher son extrémité distale de l'extrémité distale de la gaine flexible. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité proximale de la gaine flexible est reliée à une poignée destinée à être fixée sur la turbomachine et le conduit logeant le capillaire se prolonge à l'intérieur de la poignée et est raccordé à un tube rigide porté par la poignée et servant à l'insertion du capillaire à l'intérieur du conduit. Avantageusement, l'extrémité proximale du conduit de passage du capillaire est raccordée à des moyens d'alimentation en air sous pression pour l'alimentation de ce conduit par un flux d'air continu sortant par l'extrémité distale du conduit. En fonctionnement, le flux d'air qui s'écoule en permanence entre la surface interne du conduit et le capillaire, évite que des gouttes de produits de ressuage tels que de l'acétone, un pénétrant, un émulsifiant, un révélateur ou bien de l'eau de lavage se déposent à l'intérieur du conduit. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens d'immobilisation en coulissement du capillaire à l'intérieur du conduit, constitués par un embout destiné à être engagé et retenu sur l'extrémité libre du tube rigide, l'embout comportant des moyens de serrage du capillaire par pincement de celui-ci. Dans une réalisation particulière de l'invention, l'embout comprend un passage débouchant à l'intérieur du tube et formant une entrée destinée à être raccordée aux moyens d'alimentation en air sous pression. Dans cette configuration, l'embout comprenant les moyens de serrage assure également le raccordement aux moyens d'alimentation en air sous pression. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de réglage de l'orientation de la tête d'examen comprennent au moins deux câbles guidés à l'intérieur de la gaine et fixés à leur extrémité distale sur la tête d'examen en deux points diamétralement opposés et enroulés en tension à leur partie proximale dans des sens inverses sur un organe de commande rotatif prévu sur la poignée. La rotation de l'organe de commande dans un sens ou dans l'autre permet d'induire une inclinaison de la tête d'examen par rapport au reste de la gaine. Dans une réalisation pratique de l'invention, la gaine a une section circulaire d'un diamètre compris entre 6 et 10 mm et le conduit de passage du capillaire a un diamètre de l'ordre de 1,2 mm, le capillaire ayant un diamètre de l'ordre de 0,8 mm. L'embout de pulvérisation à l'extrémité distale du capillaire est préférentiellement amovible et sélectionnable dans un ensemble d'embouts de pulvérisation radiale, prograde et rétrograde. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend 30 des moyens de fixation sur une partie de turbomachine, ces moyens comprenant un bras articulé relié à la poignée. L'invention concerne également un procédé de contrôle non destructif d'une pièce masquée à l'intérieur d'une structure tridimensionnelle, au moyen du dispositif décrit précédemment, le procédé consistant à : guider la tête d'examen à l'intérieur de la structure tridimensionnelle jusqu'à une position d'examen de la pièce à contrôler, en orientant de manière appropriée la tête d'examen au fur et à mesure de l'introduction de la gaine à l'intérieur de la structure tridimensionnelle la tête d'examen étant placée en regard de la pièce à examiner, alimenter l'extrémité proximale du capillaire souple avec un premier produit de ressuage et appliquer ce produit par l'extrémité distale du capillaire sur la pièce à examiner ; retirer par coulissement le capillaire souple du conduit dans lequel il est logé, introduire par coulissement dans le conduit un second capillaire souple et amener son extrémité distale au voisinage de la pièce à examiner, puis alimenter l'extrémité proximale de ce second capillaire avec un second produit de ressuage et appliquer ce second produit sur la pièce à examiner. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de recherche de défauts selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de recherche de défauts selon l'invention ; la figure 3 est une vue schématique en coupe de la gaine flexible du dispositif selon l'invention ; la figure 4 est une vue schématique en perspective et à plus grande échelle de la partie proximale du dispositif de la figure 2 ; la figure 5 est une vue schématique de face d'un embout à l'intérieur duquel est inséré un capillaire de passage d'un produit de ressuage ; la figure 6 est une représentation schématique de l'extrémité distale du conduit logeant un capillaire ; la figure 7 est une vue schématique de la pulvérisation de produits de ressuage ; la figure 8a est une vue schématique en coupe de l'extrémité distale de la gaine flexible du dispositif selon l'invention ; la figure 8b est une représentation schématique en coupe de l'extrémité distale de la tête d'examen du dispositif selon l'invention ; la figure 9 est une vue en perspective d'une tête d'examen orientable du dispositif selon l'invention ; la figure 10 représente une vue schématique d'un bras de maintien de l'endoscope selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un dispositif de recherche de défauts 10 selon la technique antérieure, comprenant une canne cylindrique tubulaire rigide 12 destinée à être insérée par une extrémité dans un orifice endoscopique 14 réalisé par exemple dans une paroi d'un carter 16 de turbomachine à l'intérieur duquel se trouve une pièce à examiner 18 telle qu'une aube de rotor par exemple. La canne cylindrique 12 comprend un conduit dans lequel sont logés des moyens de guidage de lumière et de transmission d'images pour l'éclairage et l'observation de la pièce. La canne cylindrique 12 comprend également un conduit de pulvérisation de produits de ressuage, tels que de l'acétone, un pénétrant, un émulsifiant et de l'eau. L'extrémité 20 de la canne 12, opposée à celle insérée à l'intérieur de l'orifice 14, est reliée par une embase 22 à des moyens d'alimentation en produits de ressuage 24 et à des moyens d'éclairage et de commande. Dans une telle configuration, on observe que la canne cylindrique 12 rigide ne peut être insérée que de manière rectiligne et qu'en conséquence un tel endoscope ne permet pas l'accès à des zones internes de la turbomachine accessibles par des passages incurvés ou non rectilignes. Ainsi, pour l'examen de telles zones, il est nécessaire de réaliser une dépose de la turbomachine dans un atelier de maintenance pour effectuer un démontage partiel de la turbomachine suivi d'un contrôle non destructif, ce qui augmente le temps de maintenance et les coûts d'exploitation de la turbomachine. Le dispositif 26 selon l'invention apporte une solution à cette difficulté en remplaçant la canne cylindrique rigide par une gaine flexible 28 comprenant une tête d'examen orientable 62 et en intégrant à la gaine 28 un conduit 30 logeant un capillaire 32 engagé à coulissement à l'intérieur du conduit 30 (figures 2 et 3). Sur la figure 3 est également visible un second conduit 34 qui sert au passage de moyens de guidage de lumière et de moyens de prise d'images et de transmission d'images. Ces moyens seront décrits plus en détail dans ce qui suit. Le dispositif comprend une poignée endoscopique 36 de forme sensiblement cylindrique dont une première extrémité est reliée à l'extrémité proximale de la gaine flexible 28. La seconde extrémité de la poignée 36 porte un tube rigide coudé 38 débouchant à l'intérieur de la poignée 36 et communiquant avec le conduit 30 logeant le capillaire 32. Le dispositif 26 comprend des moyens d'immobilisation du capillaire 32 à l'intérieur du conduit 30. Dans une réalisation particulière (figures 4 et 5), ces moyens comprennent un embout 40 comportant une jupe cylindrique ou tronconique 42 engagée et serrée sur l'extrémité libre du tube rigide 38. L'embout 40 comprend un orifice central 44 permettant l'insertion d'un capillaire 32 à l'intérieur du tube rigide 38 et par suite à l'intérieur du conduit 30 s'étendant à l'intérieur de la gaine flexible 28 (figures 3 et 4). L'embout 40 comporte des moyens de serrage du capillaire 32 de manière à réaliser une immobilisation du capillaire 32 par rapport à l'embout 40. Ces moyens sont réalisés par exemple par dimensionnement du diamètre de l'orifice 44 de sorte qu'il soit légèrement inférieur au diamètre externe du capillaire 32. Ainsi, le capillaire peut être déplacé manuellement à coulissement à l'intérieur du tube 38 et se retrouve à chaque relâchement du capillaire 32 par l'opérateur dans une position immobile. Pour permettre un tel serrage, l'embout 40 est réalisé dans une matière plastique ou élastomère appropriée, telle que par exemple du caoutchouc. L'embout 40 comprend un second orifice 46 formé sur sa face avant et débouchant à l'intérieur du tube rigide 38. Cet orifice 46 est raccordé à des moyens d'alimentation en air sous pression 48 permettant d'alimenter le tube 38 et le conduit 30 avec un flux d'air continu 50 sortant par l'extrémité distale du conduit 30 de manière à éviter la pollution de l'intérieur du conduit 30 par des gouttes des différents produits de ressuage (figure 5). Lorsque la pression du flux d'air est d'au moins 0,3 bar, il est possible de réaliser un séchage de la pièce avec les moyens d'alimentation en air, par exemple entre deux applications successives de produits de ressuage différents. L'extrémité proximale du capillaire 32 est reliée à un réservoir d'un produit de ressuage donné. Le dispositif peut ainsi être utilisé avec plusieurs capillaires 32 chacun associé à un réservoir d'un produit de ressuage donné. Chaque capillaire comprend un embout de pulvérisation à son extrémité distale permettant de pulvériser le produit de ressuage dans une direction particulière. L'embout est avantageusement amovible et remplacé à souhait par d'autres types d'embouts aptes à réaliser une pulvérisation radiale 52, prograde 54 ou rétrograde 56 (figure 6). Le dispositif comprend des moyens de prise d'images et de transmission d'images représentés en figure 8a. Les moyens de prise d'image comprennent un objectif de formation d'image 64 transmettant l'image à une caméra 66, telle qu'une caméra CCD, reliée en sortie à un convertisseur analogique numérique. L'image numérisée est ensuite transférée par un câble 68 à des moyens de visualisation externe tels qu'un moniteur d'un système de traitement informatique. Dans une configuration particulière du dispositif selon l'invention, la caméra 66 comprend 500000 pixels ayant chacun un côté compris entre 8 et 12 pm. Le dispositif comprend également des seconds moyens de transmission d'images prévus à l'intérieur de la gaine et comprenant un ensemble de composants optiques (non représentés) transmettant l'image formée par l'objectif jusqu'à un oculaire d'observation 58 porté par l'extrémité proximale de la poignée.. Le dispositif comprend également des moyens d'éclairage et de guidage de la lumière jusqu'à l'extrémité proximale de la gaine. Ces moyens comprennent par exemple un câble 70 de fibres optiques s'étendant depuis l'extrémité distale de la gaine jusqu'à une connexion 60 de raccordement à une source de lumière visible ou ultraviolette. Afin de réaliser une pulvérisation des produits de ressuage dans la direction optimale vers la pièce et une observation adéquate de la zone traitée, le dispositif comprend des moyens de réglage de l'orientation de la tête d'examen 62 (figure 8b). Ces moyens de réglage comprennent par exemple deux câbles guidés à l'intérieur de la gaine et fixés à leur extrémité distale sur la tête d'examen 62 en deux points diamétralement opposés 72, 74. Les parties proximales des câbles sont enroulées en tension dans des sens inverses sur un organe de commande 76 rotatif de la poignée (figure 2). Ainsi, en tournant l'organe de commande 76 dans un sens donné, la tête d'examen 62 peut être inclinée dans un plan passant par les deux points de fixation 72, 74 et par l'axe central 76 de la tête d'examen. Il est possible d'ajouter deux câbles supplémentaires fixés à leur extrémité distale sur la tête d'examen 62 en deux points diamétralement opposés 78, 80 et à 90° des deux points de fixation 72, 74 des deux premiers câbles. Les parties proximales de ces deux câbles supplémentaires sont également enroulées sur un organe rotatif de la poignée. Avec un tel agencement, il est ainsi possible d'incliner la tête d'examen 62 dans deux plans orthogonaux dont l'un passe par les points 72, 74 et l'autre passe par les points 78, 80, ce qui permet d'orienter l'extrémité distale de la gaine dans quatre directions différentes. Pour permettre l'inclinaison de la tête d'examen 62, celle-ci peut comprendre des anneaux métalliques 82, 84, 86 non jointifs (figure 9). Un anneau 84 est relié à un anneau aval 82 par deux lamelles 88 espacées angulairement de 180°, articulées en rotation sur la périphérie externe de l'anneau aval 82 et fixées sur l'anneau 84 à 180° l'une de l'autre. L'anneau 84 est fixé à un anneau amont 86 par deux lamelles 90 également espacés angulairement de 180° et articulées en rotation à une extrémité sur la périphérie externe de l'anneau 84. Les secondes extrémités des deux lamelles 90 sont fixées sur un anneau amont 86 à 180° l'une de l'autre. Les lamelles 88 de jonction de l'anneau 84 à l'anneau aval 82 et les lamelles 90 de jonction de l'anneau 84 à l'anneau amont 86 sont espacées de 90° les unes par rapport aux autres (figure 9). Chaque anneau comprend quatre pontets (non représenté) espacés à 90° deux à deux pour le guidage en coulissement des câbles fixés à l'extrémité distale de la tête d'examen 62. La figure 10 représente un bras de maintien 92 de la poignée de l'endoscope. Ce bras de maintien 92 comprend deux tiges 94, 96 articulées à rotation en 98 l'une par rapport à l'autre à une première de leurs extrémités. Une pince 100, 102 est articulée par une liaison pivot à la seconde extrémité de chaque tige 94, 96. Une première pince 100 est destinée à venir serrer la poignée de l'endoscope 36 et l'autre pince 102 est destinée à venir se fixer sur une partie de la turbomachine pour permettre l'utilisation de l'endoscope en position statique. Dans une variante de réalisation de l'invention (non représentée), les moyens d'alimentation en air sous pression sont reliés à un raccord débouchant avec le tube rigide dans une cavité commune formée à l'intérieur de la poignée, l'extrémité proximale du conduit débouchant à l'intérieur de cette cavité pour permettre le passage du capillaire inséré depuis l'extrémité libre du tube rigide et l'écoulement du flux d'air sous pression jusqu'à l'extrémité distale de la gaine. Dans cette configuration, l'embout comprend un seul orifice central d'introduction d'un capillaire. Dans une réalisation pratique de l'invention, la gaine 28 a une section circulaire d'un diamètre compris entre 6 et 10 millimètres (mm), le conduit 30 de passage du capillaire 32 a un diamètre de l'ordre de 1,2 mm et le capillaire 32 a un diamètre d'environ 0,8 mm. La gaine flexible peut avoir une largeur de l'ordre de 1,5 m. REVENDICATIONS1. Dispositif de recherche de défauts sur des pièces masquées accessibles par un passage non rectiligne, dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comprenant une gaine tubulaire flexible (28) et des moyens de guidage de lumière et de transmission d'images logés dans la gaine pour l'éclairage et l'observation d'une pièce à examiner, caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'examen (62) à l'extrémité distale de la gaine (28) comportant des moyens d'éclairage et de prise d'images reliés aux moyens de guidage de lumière et de transmission d'images logés dans la gaine (28), des moyens de pulvérisation en succession de produits de ressuage sur la pièce à examiner, comportant un capillaire souple (32) guidé à coulissement dans un conduit (30) logé dans la gaine (28) et équipé d'un embout de pulvérisation à son extrémité distale et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de l'orientation de la tête d'examen à l'extrémité distale de la gaine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité proximale de la gaine flexible (28) est reliée à une poignée (36) destinée à être fixée sur une turbomachine et en ce que le conduit (30) logeant le capillaire (32) se prolonge à l'intérieur de la poignée (36) et est raccordé à un tube rigide (38) porté par la poignée (36) et servant à l'insertion du capillaire (32) à l'intérieur du conduit (30). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité proximale du conduit (30) de passage du capillaire (32) est raccordée à des moyens d'alimentation en air sous pression (48) pour l'alimentation de ce conduit (30) par un flux d'air continu sortant par l'extrémité distale du conduit (30). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'immobilisation en coulissement du capillaire (32) à l'intérieur du conduit (30), constitués par un embout (40) destiné à être engagé etretenu sur l'extrémité libre du tube rigide (38), l'embout (40) comportant des moyens de serrage du capillaire (32). 5. Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'embout (40) comprend un passage (46) débouchant à l'intérieur du tube (38) et formant une entrée destinée à être raccordée aux moyens d'alimentation en air sous pression (48). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage de l'orientation de la tête d'examen comprennent au moins deux câbles guidés à l'intérieur de la gaine et fixés à leur extrémité distale sur la tête d'examen en deux points diamétralement opposés et enroulés en tension à leur partie proximale dans des sens inverses sur un organe de commande rotatif situé sur la poignée (36). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine (28) a une section circulaire d'un diamètre compris entre 6 et 10 mm et le conduit (30) de passage du capillaire (32) a un diamètre de l'ordre de 1,2 mm, le capillaire (32) ayant un diamètre de l'ordre de 0,8 mm. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'embout de pulvérisation à l'extrémité distale du capillaire (32) est amovible et sélectionnable dans un ensemble d'embouts de pulvérisation radiale, prograde et rétrograde. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (92) de fixation sur une partie d'une turbomachine, ces moyens comprenant un bras articulé (94, 96) relié à la poignée (36). 10. Procédé de contrôle non destructif par ressuage d'une pièce masquée à l'intérieur d'une structure tridimensionnelle, au moyen du dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à : - guider la tête d'examen à l'intérieur de la structure tridimensionnelle jusqu'à une position d'examen de la pièce à contrôler, en orientant de manière appropriée la tête d'examen au fur et à mesure de l'introduction de la gaine à l'intérieur de la structure tridimensionnellela tête d'examen étant placée en regard de la pièce à examiner, alimenter l'extrémité proximale du capillaire souple avec un premier produit de ressuage et appliquer ce premier produit par l'extrémité distale du capillaire sur la pièce à examiner ; retirer par coulissement le capillaire souple du conduit dans lequel il est logé, introduire par coulissement dans le conduit un second capillaire souple et amener son extrémité distale au voisinage de la pièce à examiner, puis alimenter l'extrémité proximale de ce second capillaire avec un second produit de ressuage et appliquer ce second produit par l'extrémité distale sur la pièce à examiner.