Brevet FR2974416A1 — publié le 20121026

DISPOSITIF D'INSPECTION NON DESTRUCTIVE D'UNE LUMIERE ET PROCEDE D'INSPECTION ASSOCIE [1] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne un dispositif d'inspection non destructive d'une lumière ainsi que le procédé d'inspection associé. L'invention concerne particulièrement le contrôle d'alésages ménagés dans des matériaux conducteurs. [3] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'aéronautique. Toutefois, l'invention trouve également des applications pluridisciplinaires (fabrication de modules spatiaux, inspection de bâtiments, surveillance de la sureté d'un dispositif nucléaire, inspection de navires...). [4] ETAT DE LA TECHNIQUE [5] Les dispositifs d'inspection peuvent être classés en deux grandes catégories : les dispositifs d'inspection destructrice et les dispositifs d'inspection non destructrice. Dans le premier cas, la pièce doit être détruite ou endommagée pour contrôler un défaut de fabrication. Ce mode de contrôle est généralement utilisé sur de petites pièces pour le contrôle des chaînes de fabrication. [06] Dans le deuxième cas, la pièce contrôlée n'est pas endommagée. Un dispositif d'inspection non destructive permet le contrôle de pièces en production mais également lors d'une maintenance. Il est connu que, lorsque l'on réalise une lumière sur une pièce, la résistance aux contraintes de la pièce est moins importante au voisinage de la lumière. La lumière peut être un alésage ou simplement un trou non alésée. Les procédés de fabrication et les contraintes mécaniques appliquées sur une pièce peuvent former des défauts de types crique, fatigue ou arrachement. Ces défauts ne sont pas forcément visibles à la surface de la pièce. Afin de détecter ces défauts, on utilise généralement une sonde pour contrôler les parois intérieures de la lumière. [7] Il est connu des dispositifs d'inspection non destructive d'une lumière réalisés à l'aide d'une sonde à courant de Foucault. Les solutions classiques utilisent un rotor à vitesse variable pour déplacer la sonde dans la lumière et ainsi contrôler toute la paroi intérieure de la lumière. Par exemple, le système du commerce nommé « rototest » (marque déposé) fonctionne sur ce modèle. L'inspection de tube dans le nucléaire nécessite aussi l'utilisation d'un moteur pour entrainer la sonde en rotation. [8] L'utilisation d'un rotor nécessite la présence d'une source d'énergie limitant l'autonomie du système et par conséquent celle de 10 l'opérateur. [9] Par ailleurs, le bruit parasite engendré par le rotor rend impérative l'utilisation de filtres, ce qui limite la gamme de fréquences électromagnétiques utilisables pour le contrôle des défauts. Cette limitation empêche en particulier d'utiliser des fréquences optimales pour la détection 15 de fissures de fatigue dans des métaux faiblement conducteurs, par exemple les alliages de titane. [10] OBJET DE L'INVENTION [11] La présente invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'inspection non destructive comportant un ensemble d'éléments 20 sensibles permettant l'inspection d'une lumière sans rotor. [12] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif d'inspection non destructive d'une lumière formée dans une pièce comportant une sonde mobile, un système d'excitation de la sonde et un système d'acquisition connecté à la sonde. 25 [013] Le dispositif d'inspection est caractérisé en ce que la sonde comporte un corps ayant une forme extérieure cylindrique définie par une courbe directrice et une génératrice et un ensemble d'éléments sensibles disposés sur la surface cylindrique externe du corps et destinés à être disposés en regard d'une surface intérieure de la lumière. Les projections, 30 parallèles à la génératrice, des éléments sensibles sur la courbe directrice se répartissent sur plus des trois quarts de la courbe directrice. [14] La configuration de l'ensemble des éléments sensibles permet ainsi l'inspection des lumières sans rotor. L'invention facilite le travail de l'opérateur en lui offrant une meilleure autonomie et une meilleure détection de défauts. En effet, l'invention permet d'éviter d'avoir à faire appel à des filtres ce qui permet aux éléments sensibles de fonctionner à des fréquences optimales. On améliore ainsi la qualité des inspections. [15] Selon une réalisation, les éléments sensibles sont disposés sur un cercle autour du corps de la sonde, le cercle étant contenu dans un plan parallèle au plan contenant la courbe génératrice. Cette réalisation permet à l'opérateur de contrôler les défauts d'une lumière en effectuant un simple mouvement de translation de la sonde dans la lumière. [16] Selon une réalisation, les éléments sensibles adjacents sont espacés entre eux d'un écart angulaire constant par rapport à un axe de symétrie du corps de la sonde. [017] Selon une réalisation, les éléments sensibles sont disposés sur une ellipse autour du corps de la sonde. Cette réalisation permet à l'opérateur de contrôler les défauts d'une lumière en effectuant un simple mouvement de rotation de la sonde dans la lumière. [18] Selon une réalisation, les éléments sensibles adjacents sont espacés entre eux d'un écart axial et angulaire constant par rapport à l'axe de symétrie du corps de la sonde. [19] Selon une réalisation, l'ensemble des éléments sensibles est de type électromagnétique. Il est à noter que la diminution croissante de la taille des capteurs électromagnétiques ainsi que l'augmentation de leur sensibilité est en concordance avec la présente invention. [20] Selon une réalisation, l'ensemble des éléments sensibles est réalisé sur un substrat rigide ou flexible. Le choix du type de substrat dépend de l'application (alésage, tube de forme complexe...). La taille des défauts recherchés, la résolution spatiale ainsi que la géométrie de la zone à inspecter, sont des paramètres à prendre en compte pour le choix des éléments sensibles ainsi que leur configuration dans l'espace (type de réalisation). [021] Selon une réalisation, les éléments sensibles sont des capteurs à courant de Foucault bobinés ou non. [022] Selon une réalisation, les éléments sensibles sont des magnétorésistances géantes. Les magnétorésistances géantes sont connus en anglais sous le terme « Giant Magneto Resistance » ou GMRs. [023] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé d'inspection d'une lumière au moyen d'un dispositif d'inspection selon l'invention, le procédé d'inspection de la lumière est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - insérer la sonde dans la lumière, - déplacer la sonde dans la lumère au moyen d'une rotation et/ou d'une translation, - traiter et d'afficher les données. [24] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [25] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [26] Figure 1 : une représentation schématique du dispositif d'inspection non destructive selon un mode de réalisation de l'invention ; [27] Figure 2 : une représentation schématique en trois dimensions d'une disposition circulaire des éléments sensibles positionnés autour du 25 corps de la sonde ; [28] Figure 3: une représentation schématique en trois dimensions d'une disposition hélicoïdale des éléments sensibles positionnés autour du corps de la sonde. [29] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent la même référence d'une Figure à l'autre. [30] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [031] La Figure 1 montre un dispositif 9 d'inspection non destructrice d'une lumière selon l'invention. Le dispositif 9 a pour but de détecter les défauts 13 de types crique, fatigue ou arrachement d'une lumière 10 ménagée dans une pièce 11. Cette lumière 10, ici de forme cylindrique, présente une hauteur Y1, un diamètre Xl et une surface intérieure 14. Le cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite génératrice passant par un point variable décrivant une courbe directrice 19 et gardant une direction fixe. La pièce 11 est par exemple réalisée en métal et ces défauts 13 ne sont pas forcément visibles à la surface de la pièce 11. [32] Le dispositif 9 comporte une partie mobile 33 destinée à détecter les défauts 13 de la lumière 10 communiquant avec une partie fixe 31 destinée à afficher le résultat des mesures effectuées par la partie mobile 33. [33] Plus précisément, la partie mobile 33 comporte un bras 21 articulé permettant de faire pénétrer une sonde 15 dans la lumière 10 afin de contrôler la paroi intérieure de la lumière 10. Le bras 21 est relié au corps 16 de la sonde 15 à l'aide d'un moyen de fixation 20. La sonde 15 et le bras 21 articulé forment un ensemble portatif pouvant être aisément manipulable par un utilisateur. [34] La sonde 15 comporte un corps 16 cylindrique défini par une génératrice passant par un point variable décrivant une courbe directrice 19 gardant une direction fixe. Toutefois en variante, le corps 16 pourrait présenter toute autre forme de révolution. [35] Un ensemble 17 d'éléments sensibles 12 sont disposés sur la surface cylindrique externe du corps 16 et sont destinés à être disposés en regard d'une surface intérieure de la lumière 10. Les éléments sensibles 12 sont disposés sur un cercle B autour du corps 16 de la sonde 15. La longueur X2 de la sonde 15 est préférentiellement inférieure à la longueur Xl de la lumière 10 et le diamètre Y2 de la sonde 15 est inférieur au diamètre Y1 de la lumière 10. [36] L'ensemble 17 des éléments sensibles 12 est de type électromagnétique. Les éléments sensibles 12 peuvent être du type : capteurs à courant de Foucault bobinés ou non, magnétorésistances géantes... Il est à noter que la diminution croissante de la taille des capteurs électromagnétiques ainsi que l'augmentation de leur sensibilité est en concordance avec la présente invention. [37] Le dispositif 9 d'inspection comporte en outre un système 23 d'excitation des éléments sensibles 12 permettant de régler une fréquence optimale afin de garantir la qualité des inspections. Un système 24 capte le flux d'informations des éléments sensibles 12 et le transmet à un moyen 26 d'émission associé à un circuit 25 de modulation. Le moyen 26 d'émission transmet les données de mesures à un moyen 28 de réception disposé dans une partie fixe 31. Les moyens 26 et 28 forment ainsi une liaison 17 sans contact. [38] En variante, les données de mesures peuvent être transmises via des moyens filaires. Dans ce cas, la partie mobile 33 et la partie fixe 31 peuvent être présent sur le même support fixe. [039] Une batterie 18 permet d'alimenter l'ensemble 17 des éléments sensibles 12, le système 23 d'excitation, le système 24 d'acquisition, le circuit 25 de modulation et le moyen 26 d'émission. On observe que le dispositif 9 possède une meilleure autonomie que les dispositifs classiques dans la mesure où le dispositif 9 ne comporte pas de rotor. [040] Par ailleurs, la partie fixe 31 comporte un moyen 28 de réception associé à un circuit 29 de démodulation permettant de recevoir les données de mesure émises par la partie mobile 33. Un système 30 permet d'acquérir et de traiter ces données de mesure afin de les afficher sur un système 32 de visualisation. L'acquisition de l'ensemble des signaux de mesure issus de l'ensemble 17 des éléments sensibles 12 permet ainsi d'obtenir une image de la surface intérieure de la lumière 10. [41] La Figure 2 montre une représentation schématique en trois dimensions d'une disposition circulaire des éléments sensibles 12 sur un cercle B autour du corps 16 de la sonde 15. Le cercle B est contenu dans un plan C parallèle au plan contenant la courbe génératrice. De préférence, les éléments sensibles 12 adjacents sont espacés entre eux d'un écart angulaire 35 constant par rapport à un axe de symétrie A du corps 16 de la sonde 15. Ainsi, les deux angles K1 et K2 de deux éléments sensibles consécutifs, représentés sur la Figure 2, sont constants. [42] Cette réalisation permet à l'opérateur de contrôler les défauts d'une lumière 10 en effectuant un simple mouvement de translation de la sonde 15 dans la lumière 10. Ainsi l'utilisateur insère la sonde 15 dans la lumière 10 au moyen du bras 21 articulé. L'utilisateur déplace la sonde 15 en translation suivant l'axe A du corps 16 vers le fond de la lumière 10. L'utilisateur déplace ensuite la sonde 15 dans la direction opposée pour faire ressortir la sonde 15 de la lumière 10. Compte tenu de la disposition circulaire des éléments sensibles 12, on note qu'aucun déplacement en rotation n'est nécessaire pour inspecter la paroi intérieure de la lumière 10. [43] La Figure 3 montre une représentation schématique en trois dimensions d'une disposition hélicoïdale des éléments sensibles 12 autour du corps 16 de la sonde 15. Les éléments sensibles 12 sont disposés sur une ellipse D autour du corps 16 de la sonde 15. De préférence, les éléments sensibles 12 adjacents sont espacés entre eux d'un écart axial et angulaire constant par rapport à l'axe de symétrie A du corps 16 de la sonde 15. Dans ce mode de réalisation, le bras 21 est relié au corps 16 de la sonde 15 par l'intermédiaire d'une liaison pivot d'axe A. [44] Cette réalisation permet à l'opérateur de contrôler les défauts d'une lumière 10 en effectuant un simple mouvement de rotation de la sonde 15 dans la lumière 10. Ainsi l'utilisateur insère la sonde 15 dans la lumière 10 au moyen du bras 21 articulé de sorte que l'extrémité de la sonde 15 éloignée du bras 21 se situe le plus proche possible du fond de la lumière 10. L'utilisateur déplace alors la sonde 15 en rotation suivant l'axe A du corps 16. L'utilisateur ressort ensuite la sonde 15 de la lumière 10 par un déplacement en translation suivant l'axe A. [45] Le dispositif 9 de l'invention permet ainsi de détecter les défauts 13 d'une pièce 11 avec une meilleure autonomie et une meilleure sensibilité que les dispositifs connus. [46] On observe que les éléments 18, 23-26 peuvent être disposés à différents endroits tel qu'à l'intérieur du corps 16 de la sonde 15, sur le corps 16 de la sonde 15 ou sur le bras 21 articulé sans changer le principe de l'invention. [47] On note également que l'invention peut être mise en oeuvre avec une lumière 10 traversant entièrement la pièce 11. Dans ce cas, la profondeur de la lumière 10 est égale à l'épaisseur de la pièce 11. REVENDICATIONS1. Dispositif (9) d'inspection non destructive d'une lumière (10) formée dans une pièce (11) comportant : - une sonde (15) mobile, - un système (23) d'excitation de la sonde (15) et - un système (24) d'acquisition connecté à la sonde (15), caractérisé en ce que la sonde (15) comporte - un corps (16) ayant une forme extérieure cylindrique définie par une courbe directrice (19) et une génératrice et - un ensemble (17) d'éléments sensibles (12) disposés sur la surface cylindrique externe du corps (16) et destinés à être disposés en regard d'une surface intérieure de la lumière (10), - les projections, parallèles à la génératrice, des éléments sensibles (12) sur la courbe directrice (19) se répartissant sur plus des trois quarts de la courbe directrice (19). 2. Dispositif (9) d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) sont disposés sur un cercle (B) autour du corps (16) de la sonde (15), le cercle (B) étant contenu dans un plan (C) sensiblement parallèle au plan contenant la courbe génératrice (19). 3. Dispositif (9) d'inspection selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) adjacents sont espacés entre eux d'un écart angulaire constant par rapport à un axe de symétrie (A) du corps (16) de la sonde (15). 4. Dispositif (9) d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) sont disposés sur une ellipse (D) autour du corps (16) de la sonde (15). 5. Dispositif (9) d'inspection selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) adjacents sont espacés entre eux d'un écart axial et angulaire constant par rapport à un axe de symétrie (A) du corps (16) de la sonde (15). 6. Dispositif (9) d'inspection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble (17) des éléments sensibles (12) est de type électromagnétique. 7. Dispositif (9) d'inspection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble (17) des éléments sensibles (12) est réalisé sur un substrat rigide ou flexible. 8. Dispositif (9) d'inspection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) sont des capteurs à courant de Foucault bobinés ou non. 9. Dispositif (9) d'inspection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments sensibles (12) sont des 15 magnétorésistances géantes. 10. Procédé d'inspection d'une lumière (10) au moyen d'un dispositif (9) d'inspection selon l'une des revendications 1 à 9, le procédé d'inspection de la lumière (10) est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 20 - insérer la sonde (15) dans la lumière (10), - déplacer la sonde (15) dans la lumière (10) au moyen d'une rotation et/ou d'une translation, - traiter et d'afficher les données.