Brevet FR3006053A1 — publié le 20141128

« Dispositif de mesure de contr&;.tics résiduelles subsurfaciques adapté aux surfaces gauches » La prése,:te invention concerne un dispositif de mesures de cor i-idntes résiduelles régnant à de la surface d'un matériau à analyser, ledit matériau présentant une surface gauche, dispositif comportant une source d'émission d'ultrasons coopérant avec un récepteur d'ultrasons à disposer sur le contour dudit matériau, un système de localisation de ladite source et dudit récepteur et un mesureur du temps de parcours des ondes ultrasonores se propageant entre ladite source et ledit récepteur. Un exemple d'application d'un tel dispositif se trouve dans la mesure des contraintes subies par les ailes d'avion. Un dispositif du genre mentionné ci-dessus est décrit dans le document de brevet FR 2 916 853. Pour obtenir une mesure des con:Ta .1tes, ce ,Ii:4)osi:if connu nécessite de maintenir avec préc:'..;ion la distance qui sépare h source d'ultrions avec le récepteur d'ultrasons. Le maintien cale distance, associée à la mesure du temps de transmission de l'onde ultrasonore et à la valeur de la constante acoustoélastique du matériau, permettent de remonter à la valeur des contraintes. Il convient de garantir que la distance entre la source et le récpteur soit conservée d'un point de mul..,rc à l'autre . Ceci constitue une diffict!!té lorscrw' l'on veut obtenir la valeur des contraic.tes en plusieurs endroits du matériau à ana yser. Selon un prcfti:cr aspect de l'invention, un dispositif de de contraintes résiduelles subsurfaciques du grur~ onco1ioouédaus le préambule est remarquable en ce qu'il comporte un sabot de mesure mobile pour rendre solidaires ladite source et ledit récepteur. Un autre problème surgit lorsque la su: r;,ce du matériau est une surface gauche, Là encore, il devient difficile de garantir la distance qui sépare la source d'ultrasons avec le récepteur d'ultrasons. Pour éviter dans une large mesure cet inconvénient, selon un autre aspect de l'invention, un dispositif du genre déjà mentionné est remarquable en ce que ledit sabot est formé d'une plaque de contact venant s'appuyer sur ledit matériau à analyser, cette plaque étant faite en une matière souple telle à épouser le contour dudit matériau à analyser. Ainsi, l'invention propose d'utiliser un sabot de mesuh- qui permet d'épouser, selon des courbes pouvant varier, le profil des matériaux tout eq gardant constante la distance entre les deux transducteurs et en outre en garantissant l'angle de ces transducteurs avec la surface du matériau. Il devient alors facile d'analyser toute la surface du matériau. Enfin pour s'assurer du maintien du co: tact étroit entre la plaque et le matériau, 10 l'invention propose d'utiliser toute technique permettant de plaquer ladite 'laque contre la surface dudit matériau. Dans l'exemple donné, il s'agit d'77..--ie précontrii.ate courbe de la plaque associée à une pression par exemple manuelle de celle-ci contre le matériau. Mi.r»; on peut aussi faire intervenir des aimants ou bien un système à dépression garantissant une aspiration de la à la surface dudit matériau. 15 La description suivante accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invenLoli peut être réalisée. Dans les dessins : la figure 1 montre le schéma d'un dispositif conforme à l'invention, la figure 2 montre plus en détails la constitution du sabot coopérant avec le 20 dispositif de l'invention. Sur ces figures, les éléments commues portent toris les mêmes références. La figure 1 montre un dispositif conforme à l'inveitio Le matériau à analyser porte la référence 1. On se propose de déterminer les contraimcs qui se produisent sur sa face supérieure. A cet effet, le dispositif va opérer en util:sant des ondes ultrasonores qui vont 25 se propager illticilement au niveau de sa surface à partir d'une source d'ultrasons 10 vers un récepteur d'ultrasons 12. L'émetteur et le récepteur d'ultrasons se présentent sous la foi e clotransducteurs qui doivent présenter un certain angle a avec ladite surface du matériau 1. Ils sont mis en contact avec le matériau 1 pnr l'iLLei::.médiaire de couplants 14 et 16. La valeur de cet angle déund du matériau à analy..er, sa valeur est, par exemple de 30 15° environ ce qui est défini par l'intÀce de réfraction qui existe pour une transition eau (couplant)-acier. La mesure des contraintes s'effectue en mesurant le temps de propagation des ondes ultrase;ore:; entre la source 10 et le récepteur 12. Un système de traitement 20 élabore la valeur des contraintes en fonction des temps mesurés par un mesureur de temps de parcours 21. Les ultrasons sont générés par un générateur 25 relié au transducteur émetteur d'ultrasons. Le générateur comporte généralement un amplificateur chargé de récupérer le signal du transducteur récepteur US 12 et de l'amplifier à destination mesureur de temps de parcours 21. C'e.s.t de la variation cl.ddit temps de 1..arcours que dépendra i!:::1211eÏn('-tt h valeir des contraintes mesurées. Pou établir une caographie, on a prévu un système de cartographie des contraintes 29 coopérant avec un système de localisation 30 visant l'ensemble émetteur-récepteur. Ce système de localisation utilisant, par exemple, la triangulation, fournit l'emplacement de cet ensemble ainsi que son orientation dans l'espace. 07 trouvera dans la 1-,:'...érence ci-dessous des informations sur la façon de localiser des obj.:Is : « Institut Maupertuis France : Localisation et guidage d'objets en intérieur - Document D95 ». Le système de localisation 30 se compose, par exemple de deux c--,)tenrs 31 et 32 visant un ensemble de points 35 solidaire de l'ensemble source 10 - récepteur 12. La mesure des angles de visée permettent de déterminer alors la position et l'orientation des points 35. Selon l'invention, l'ensemble source récepteur est fixé sur un sabot 40 maintenant une distance fixe entre la source et le récepteur et aussi garantissant la bonne inclinaison des transducteurs constituant l'émetteur et le réce1.5,:ur. La figure 2 montre la structure du sabot 40. Ce sabot est formé d'une matière souple associée à une plaque relativement mince 45 mais non extensible, garantissant la entre émetteur et récepteur. Il contient des emplacements pour les transducteurs, faisant office de sources et récepteurs d'onde ultrasoniques respectivement et garanti par un jeu de butées appropriées leur pos]Yom :.ng:..daire locale vis-à-vis du matériau 1. Ledit sabot garde une certaine souplesse en vue d'c'pouser le profil du matériau 1. Les transducun.u. 10 et 12 sont placés dans des logenle,i.ts ::.epectifs. Il est à rappeler que la distance ente la source 10 et le récepteur 12 est maintenue fixe car on ne traite que les ondes longitudinales se propageant pratiquement à la surface du matériau pouvant py(.'sater des profils irréguliers. En manoeuvrant la poignée 35, le sabot peut parcourir toute la surface du matériau à analyser. La pression exercée sur la poignée, associée à la précontrainte courbe de la plaque dans notre exemple est un moyen (parmi d'autres possibles) de garantir que la plaque reste bien plaquée à la surface du matériau. Cette poignée peut être utilisée comme un point de balise pour le système de localisation. Il est bien évident que le système de localisation peut être d'une conception simplifiée. Cette localisation peut se réduire tout simplement en mesurant à la main la position du sabot. Cette dernière façon de faire rentre dans le cadre de l'invention. Le sabot peut aussi être déplacé au moyen d'un bras mécanique, robotisé à partir 10 duquel est dérivée la position du sabot. En variantes de réalisation de l'invention, le système de localisation (30) est du type radiométrique ou du type optique. On peut prévoir un système de plaquage (50) sur la surface du matériau sur toute sa longueur. par exemple par précontrainte courbe de la plaque 45 ou par inclusion d'aimants le long de la plaque 45 ou par adjonction d'un système d'aspiration à la surface de la plaque 45. Ceci est montré sur les figures par une flèche. Ainsi, on est assuré que le sabot est bien en contact avec le matériau durant l'analyse des contraintes de celui-ci. REVENDICATIONS. 1)- Dispositif de mesures de contraintes résiduelles régnant à la surface d'un matériau à analyser (1) ledit matériau présentant une surface gauche, dispositif comportant une source d'émission d'ultrasons (10) coopérant avec un récepteur d'ultrasons (12) à disposer sur le contour dudit matériau (1), un système de localisation (30) de ladite source et dudit récepteur et un mesureur du temps de propagation des ondes ultrasoniques (21) se propageant entre ladite source et ledit récepteur, caractérisé en ce qu'il comporte un sabot de mesures (40) mobile pour rendre solidaires ladite source et ledit récepteur. 2)- Dispositif de mesures de contraintes selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit sabot (40) est formé d'une plaque de contact (45) au niveau de laquelle affleurent ladite source d'émission (10) et ledit récepteur (12). 3)- Dispositif de mesures de contraintes selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un produit couplant (14, 16) entre, d'une part, ladite source d'émission (10) et ledit récepteur (12) et, d'autre part, ledit matériau (1). 15 4)- Dispositif de mesures de contraintes selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite plaque (45) est faite en une matière souple telle à épouser le contour dudit matériau. 5) Dispositif de mesures de contraintes selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la plaque est associée à un système de plaquage (50) sur la surface du matériau sur toute sa longueur. 20 6) Dispositif de mesures de contraintes selon la revendication 5 caractérisé en ce que le système de plaquage (50) est constitué par une inclusion d'aimants venant plaquer ladite plaque (45) sur la surface dudit matériau (1). 7) Dispositif de mesures de contraintes selon la revendication 5 caractérisé en ce que le système de plaquage (50) est constitué par un système d'aspiration pour plaquer ladite plaque 25 (45) à la surface dudit matériau 8)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'une poignée (35) est rattachée audit sabot en vue de le déplacer sur ledit contour. 9)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une desdites revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit système de localisation (30) est du type optique. 10)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une desdites revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit système de localisation (30) est du type radiométrique 11)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit dispositif de localisation est du type mécanique comportant, pour déplacer le sabot (40), un bras mécanique robotisé à partir duquel est dérivée sa position. 12)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une desdites revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit système de localisation (30) est constitué à partir d'un bras robotisé 10 rattaché audit sabot. 13)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre un système de cartographie (29) permettant de cartographier les contraintes sur tout ou partie de la surface du matériau. 14)- Dispositif de mesures de contraintes selon l'une des revendications 8 à 13 15 caractérisé en ce que ladite poignée est utilisée comme moyen de repère pour le système de localisation (30).