Brevet FR2990755A1 — publié le 20131122

Méthode de détection, de localisation et de diagnostic de zones défectueuses sur une face d'un vantail à structure sandwich d'une porte de véhicule ferroviaire [1] L'invention concerne le contrôle non destructif de structures composites. [2] Par structures composites, on entend des structures formées de deux couches au moins superposées l'une par rapport à l'autre (structures dites de type sandwich). [3] L'invention concerne plus particulièrement une méthode non destructive de détection, de localisation et de diagnostic de défauts (ou zones défectueuses) d'un vantail d'une porte. [4] La méthode selon l'invention s'applique notamment mais non exclusivement à la détection de défauts peu profonds présents dans des vantaux de portes de véhicules ferroviaires. [005] Par défauts, on entend notamment des décollements de revêtement superficiel, des délaminages de couches superficielles ainsi que la présence de zones superficielles non homogènes. [6] Dans les domaines où les structures des pièces sont complexes, en particulier dans le domaine des équipements aéronautiques, ferroviaires ou automobiles, il est répandu d'avoir recours à la technique du contrôle au son (technique connue sous le terme anglais « tapping »). Cette technique du « tapping » consiste à appliquer sur la pièce contrôlée des chocs successifs dont les impacts sont répartis sur la surface à contrôler. Le son produit par ces chocs, (ou réponse vibratoire) qu'ils induisent dans la pièce permet à l'opérateur de déceler d'éventuels défauts et d'en établir la cartographie sur la pièce selon différentes techniques. [7] On connait par exemple du brevet américain US6748791 un dispositif et une méthode pour localiser et déterminer l'extension de dommages dans des structures composites collées et laminées. Le dispositif décrit est destiné à la détection de dommages sur une aile d'avion, une coque de bateau, une portière de voiture ou autre. Il mesure la largeur du signal d'impact et affiche ensuite le résultat lequel est corrélé à la rigidité de la structure. La méthode pour détecter d'éventuels dommages sur une région de la surface consiste à « taper » une région connue non endommagée, à mesurer la largueur du signal d'impact pour obtenir une valeur corrélée à la rigidité de la structure. La valeur relevée pour la région connue non endommagée est alors mémorisée. il s'agit ensuite de « taper » une première région suspecte et de comparer la valeur relevée avec celle obtenue sur la région non endommagée. Si la région suspecte testée est acceptable, c'est-à-dire si la valeur relevée est dans la tolérance de celle de la région non endommagée, une autre région suspecte est testée. Si la valeur relevée au niveau de la région suspecte testée n'est pas acceptable, il est procédé au marquage de cette dernière. Les tests sont poursuivis sur l'ensemble des régions jugées suspectes de façon à parvenir à une cartographie de régions suspectes. [8] On connait également de la demande de brevet français FR272344 un procédé permettant de contrôler des pièces complexes telles que des pales d'hélicoptères, en soumettant la surface à contrôler à des chocs successifs au moyen d'une tête d'impactage que l'on déplace selon un pas déterminé. Les sons produits par ces chocs sont recueillis par un microphone, associé à un circuit d'acquisition. Au moins deux signaux sonores successifs, consécutifs ou non, sont comparés afin d'établir un diagnostic de défauts par l'intermédiaire d'un réseau de neurones. La comparaison et le diagnostic sont rassurés par un réseau de neurones, après que le nombre de points représentatifs de chaque signal sonore ait été réduit lors d'un prétraitement comportant une étape de sélection suivie d'une étape de lissage [9] L'inconvénient des méthodes décrites dans les documents susmentionnées réside cependant dans le fait qu'il est nécessaire de procéder au démontage des pièces à contrôler pour permettre leur contrôle en atelier. Cela 2 990 755 3 impose alors des temps d'immobilisation de l'ensemble de la structure importants, induisant par conséquent des coûts de maintenance plus élevés. En outre, les risques que les pièces soient endommagées au cours du contrôle ou de leur manipulation aux fins de leur contrôle (démontage, transport et montage) ne sont 5 pas négligeables. [0010] L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant des méthodes de détection, de localisation et/ou de diagnostic de défauts sur une face d'un vantail de porte permettant d'assurer un contrôle rapide et non destructif du vantail. 10 [0011] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une méthode de détection et de localisation de zones défectueuses sur une face d'un vantail à structure sandwich d'une porte de véhicule ferroviaire, le vantail comprenant un cadre de profil et un garnissage, la méthode comprenant les étapes consistant à segmenter la face du vantail suivant des zones structurales 15 distinctes dudit vantail, appliquer des séries de coups (ou chocs) sur la surface de chaque zone structurale suivant des maillages définis et identifier une délimitation des zones défectueuses suivant les réponses vibratoires relevées lors de l'application des coups et marquage desdites zones. [0012] Ainsi, la présence d'un film de protection assurant non seulement la 20 protection de la face du vantail soumise au contrôle mais également la segmentation de la face en des zones structurales définies permet de procéder à un contrôle directement sur le vantail en situation sur le train. Le temps d'immobilisation du véhicule ferroviaire est ainsi optimisé et les risques d'endommagement du vantail lors de son contrôle ou les opérations connexes à 25 son contrôle soient supprimés. [0013] Selon un mode de réalisation, on recouvre tout ou partie de la face du vantail par le film de protection apte à être marqué. [0014] Avantageusement, le film de protection comporte des zones pré- marquées (c'est-à-dire marqués avant l'application desdites séries de coups), chacune des zones correspondant à une dite zone structurale distincte. Ainsi, l'étape de segmentation de la face du vantail peut être réalisée concomitamment avec l'étape d'application du film de protection. [0015] Selon un premier mode de réalisation, la segmentation de la face du vantail est effectuée par l'application de feuilles aptes à être marquées, lesdites feuilles formant, lorsqu'elles sont apposées sur la face du vantail, un film de protection. [0016] Avantageusement, on fixe le film de protection de manière non permanente sur la face du vantail. Le film de protection peut donc être retiré sans risquer de détériorer la face du vantail. [0017] Avantageusement, on repositionne le film de protection. Cela a pour avantage de pouvoir réajuster si nécessaire le film de protection lors de la mise en correspondance des zones marquées du film de protection avec les zones structurales du vantail. [0018] Avantageusement, l'étape d'application de coups comprend l'application d'une première série de coups sur la surface de chaque zone structurale correspondant au cadre de profil du vantail suivant un premier maillage et l'application d'une deuxième série de coups sur chaque zone structurale correspondant au garnissage du vantail suivant un deuxième maillage. [0019] Avantageusement, le premier maillage est plus fin que le deuxième maillage. Plus particulièrement, et avantageusement, le premier maillage présente avantageusement un pas compris entre 20 et 30 millimètres, le deuxième maillage présentant un pas supérieur à 50 millimètres. [0020] Selon un autre aspect, l'invention concerne également une méthode de diagnostic de zones défectueuses sur une face d'un vantail composite d'une porte de véhicule ferroviaire, les zones défectueuses ayant été détectées et localisées à partir de la méthode décrite précédemment, la méthode de diagnostic comprenant les étapes consistant à établir le ratio des surfaces des zones défectueuses marquées et des zones structurales par une unité de traitement d'images à partir d'une image de la face du vantail portant le marquage des zones défectueuses, et comparer le ratio obtenu à une valeur de seuil prédéterminée mémorisée dans l'unité de traitement d'images. A l'issue de diagnostic, une action de réparation du vantail peut être déclenchée, en cas de dépassement du ratio de la valeur de seuil prédéterminée. [0021] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre une vue schématique d'un vantail d'une porte de véhicule ferroviaire sur laquelle est représenté le balayage du vantail par un instrument apte à délivrer des coups ; - la figure 2 illustre une vue du vantail de la figure 1 sur lequel les zones défectueuses ont été marquées ; et - la figure 3 illustre une vue de détail du vantail de la figure 2. [0022] En relation avec les figures 1 à 3, il est décrit une méthode de détection et de localisation de défauts (ou zones défectueuses) sur une face 2 d'un vantail 1 à structure sandwich d'une porte de véhicule ferroviaire. [0023] La première étape de détection et de localisation de défauts consiste en une segmentation de la face 2 du vantail 1 en des zones structurales distinctes 20, 21, 22, 23 au moyen d'un film de protection 3. [0024] Dans le mode de réalisation décrit, le vantail 1 est segmenté en quatre zones principales distinctes : une première zone 20 correspondant au cadre de profil du vantail (appelé aussi zone de cadre), une deuxième et troisième zone 21, 23 correspondant au garnissage du vantail (appelées également zones de garnissage) et une quatrième zone 22 correspondant au cadre de baie du vantail. [0025] Les zones structurales destinées à être contrôlées sont la zone de cadre 20 et les zones de garnissage 21, 23. Comme on le verra plus loin, la zone de cadre s'apparente à une zone dite « dure)> a contrario des zones de garnissage qui s'apparentent à des zones dites «molle ». [0026] Selon un mode de réalisation avantageux, le film de protection 3, qui se présente sous la forme d'un film unique, comporte des zones pré-marquées par exemple par des impressions. On parlera alors de zones pré-imprimées. Dans ce qui suit, on parlera indifféremment de zones pré-marquées, de zones marquées, de zones pré-imprimées ou de zones imprimées. [0027] Le marquage de chaque zone est réalisé de telle sorte que chaque zone corresponde respectivement à une des zones structurales du vantail 1 Ainsi, dans l'exemple décrit, le film de protection 3 comporte quatre zones pré- marquées : une première zone pré-marquée 30 s'étendant le long du contour du vantail 1 et dimensionnée pour correspondre à la zone de cadre 20 du vantail ; des deuxièmes et troisièmes zones pré-marquées 31, 33, agencées et dimensionnées pour correspondre aux zones de garnissage 21, 23 ; la zone ou portion restante du film de protection 3, correspondant à la quatrième zone pré- marquées 32 et assurant la correspondance avec la zone de cadre de baies 22. [0028] Le pré-marquage sur le film de protection 3 a pour avantage de permettre la segmentation de la face 2 du vantail 1 simultanément avec l'application du film de protection 3. Par ailleurs, et comme on le verra plus loin, la présence du pré-marquage permet de guider l'opérateur dans sa recherche des zones défectueuses. Les zones pré-marquées 30, 31, 32, 33 facilitent en outre le relevé des données par une unité de traitement d'images comme cela sera décrit également plus loin. [0029] Avantageusement, le film de protection 3 est tel qu'il offre une fixation non permanente sur la face 2 du vantail 1. Ainsi, une fois la localisation des zones défectueuses et le relevé des images effectuées aux fins du diagnostic des défauts, le film de protection 3 peut être retiré sans risquer de détériorer la face 2 du vantail 1. En outre, il peut être prévu que le film de protection soit repositionnable. Cela a pour avantage de réajuster si nécessaire le film de protection lors de la mise en correspondance des zones marquées 30 à 33 du film de protection 3 avec les zones structurales 20 à 23 du vantail 2. [0030] Une fois le film de protection 3 positionné sur la face 2 du vantail 1 de façon à ce que les zones pré-imprimées 30 à 33 correspondent à la zone structurelle associée, il est procédé au balayage de chacune des zones structurales à l'aide d'un instrument apte à délivrer des coups ou chocs. [0031] Ainsi, il est appliqué une première série de coups 5 sur la surface de la première zone pré-marquée 30 correspondant au cadre de profil du vantail. S'agissant d'une surface dure, la première série de coups 5 est réalisée selon un maillage fin. Par le terme « fin », on entend un maillage dont le pas est compris entre 20 et 30 millimètres. [0032] Une fois le balayage de la zone de profil de cadre effectué, il est appliqué une deuxième série de coups 6 sur la surface des première et deuxième zones pré-marquées 31, 33 correspondant aux zones de garnissage du vantail. S'agissant de surfaces « molles », la deuxième série de coups s6 est réalisée selon un maillage grossier. Par le terme « grossier », on entend un maillage dont le pas est supérieur à 50 millimètres. [0033] Préalablement à l'application des coups sur le vantail, l'instrument apte à délivrer des coups sera préalablement calibré en fonction du type de chacune des zones (zones dures ou zones molles). [0034] En fonction des réponses vibratoires relevées lors de l'application des coups sur le vantail 1, les zones défectueuses 4 sont alors relevées par marquage au crayon ou tout autre moyen équivalent comme illustré sur les figures 2 et 3. [0035] Une fois les zones défectueuses du vantail relevées, il est procédé au diagnostic de défauts. Pour ce faire, une fois les clichés d'images de la face du vantail pris, ces derniers sont transmis, simultanément ou non à la prise de clichés, à une unité de traitement d'images laquelle va établir le ratio des surfaces des zones défectueuses marquées sur des zones structurales totales. [0036] Pour ce faire, l'unité de traitement d'images va classifier les zones de défauts suivant les deux types de zones (zone dure et zones molles) balayées et concernées par la présence de zones défectueuses pour calculer ensuite les surfaces élémentaires et le nombres des zones défectueuses. [0037] Le ratio sera alors comparé à une valeur de seuil prédéterminée mémorisée dans l'unité de traitement d'images et en cas de dépassement du ratio de la valeur de seuil prédéterminée, une action de réparation du vantail pourra être déclenchée. La décision de réparation pourra être établie également en fonction d'autres critères prédéterminés tel qu'une surface minimale, une surface totale, un nombre et une densité de défauts dans chacune des zones structurales. Les critères susmentionnés seront avantageusement paramétrables pour chaque type de vantail. [0038] Dans le mode de réalisation précédemment décrit, le film de protection est formé d'un film unique. Il peut être cependant également prévu que le film soit formé à partir de la juxtaposition de feuilles aptes à être marquées, lorsque ces derniers sont apposés sur la face du vantail à tester. Il comprend alors autant de feuilles que le vantail comporte de zones structurales distinctes. Afin de faciliter la pose des feuilles sur la face du vantail, il pourra être avantageux de découper le cadre de profil en quatre sous-zones : deux zones latérales et une zone transversale supérieure et une zone transversale inférieure, les termes « supérieure », « inférieure » et « latérales » se rapportant à un vantail de porte en situation sur le train. De même que pour le film de protection unique, les feuilles constituant le film de protection seront avantageusement repositionnables et/ou permettront une fixation non permanente. [0039] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) sur une face (2) d'un vantail (1) à structure sandwich d'une porte de véhicule ferroviaire, le vantail (1) comprenant un cadre de profil et un garnissage, la méthode comprenant les étapes suivantes : - segmentation de la face du vantail suivant des zones structurales (30 à 33) distinctes dudit vantail à l'aide d'un film de protection (3), - application de séries de coups sur la surface de chaque zone structurale (30, 31, 33) suivant des maillages définis - identification de la délimitation des zones défectueuses (4) suivant les réponses vibratoires relevées lors de l'application des coups et marquage desdites zones. 2. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on recouvre tout ou partie de la face (2) du vantail (1) par le film de protection (3) apte à être marqué. 3. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le film de protection (3) comporte des zones pré-marquées (30 à 33), chacune des zones correspondant à une zone structurale distincte de sorte que l'étape de segmentation de la face (2) du vantail (1) est réalisée concomitamment avec l'étape d'application du film de protection (3). 4. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la segmentation de la face du vantail (1) est effectuée par l'application de feuilles aptes à être marqués, lesdites feuilles formant, lorsqu'elles sont apposées sur la face du vantail, le film de protection (3). Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selonl'une quelconques des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'on fixe le film de protection (3) de manière non permanente sur la face du vantail (1). 6. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'on repositionne le film de protection (1). 7. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon l'une quelconques des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'étape d'application de coups comprend l'application d'une première série de coups (5) sur la surface de chaque zone structurale (30) correspondant au cadre de profil du vantail (20) suivant un premier maillage et l'application d'une deuxième série de coups (6) sur chaque zone structurale (31, 33) correspondant au garnissage du vantail (20, 21) suivant un deuxième maillage. 8. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon la revendication 7, caractérisée en ce que le premier maillage présente un pas compris entre 20 et 30 millimètres. 9. Méthode de détection et de localisation de zones défectueuses (4) selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce que le deuxième maillage présente un pas supérieur à 50 millimètres. 10. Méthode de diagnostic de zones défectueuses (4) sur une face d'un vantail (1) à structure sandwich d'une porte de véhicule ferroviaire, lesdits zones défectueuses ayant été détectés et localisés à partir de la méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, la méthode de diagnostic comprenant les étapes consistant à établir le ratio des surfaces des zones défectueuses marquées sur les zones structurales, par une unité de traitement d'images, à partir d'une image de la face du vantail portant le marquage des zones défectueuses, et comparer le ratio obtenu à une valeur de seuil prédéterminée mémorisée dans l'unité de traitement d'images.