Brevet FR3016963A1 — publié le 20150731

DISPOSITIF ET PROCEDE DE LOCALISATION D'IMPACTS SUR UNE SURFACE EXTERNE D'UN CORPS La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour déterminer les coordonnées d'un impact, comme par exemple un enfoncement suite à la chute d'un objet ou une collision avec un oiseau, survenu sur la surface externe dudit corps. La localisation des impacts sur un fuselage d'aéronef est actuellement réalisée en utilisant un mètre à ruban afin de mesurer les distances de l'impact par rapport à des références que sont les éléments, cadres et lisses numérotées au sein du fuselage, formant la structure interne du fuselage. Il est nécessaire d'être très précis dans la détermination de la position d'un impact car cela a un effet direct sur la prise de décision quant au maintien en état de vol ou non de l'aéronef impacté. Or, une profonde connaissance de la structure du fuselage est nécessaire afin de localiser, depuis l'extérieur de l'aéronef, les cadres et les lisses malgré la peinture et les autocollants de décorations qui effacent nombres de repères visuels. Ainsi, la précision de la mesure est fortement liée aux compétences de l'opérateur qui déclare l'incident. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de localisation d'un impact sur une surface externe d'un corps, comportant les étapes suivantes : a) modélisation du corps dans une base de données afin d'obtenir un modèle virtuel dudit corps ; b) localisation, via une interface homme machine, de l'impact sur la surface externe du modèle virtuel du corps affiché sur un écran d'affichage; c) sélection d'un premier et d'un second élément de référence visuel sur le modèle virtuel du corps ; d) positionnement d'un module d'acquisition sur la surface externe du corps au niveau de l'impact ; e) mesure, à l'aide d'un module d'acquisition, de la distance curviligne entre l'impact et le premier élément de référence visuel et de la distance curviligne entre l'impact et le second élément de référence visuel ; f) calcul en fonction des distances mesurées à l'étape précédente, par une unité centrale, sur le modèle virtuel du corps, d'un premier contour autour du premier élément de référence visuel et d'un second contour autour du second élément de référence visuel ; g) détermination, par l'unité centrale, d'un point d'intersection du premier et du second contour ; et h) calcul, par l'unité centrale, des coordonnées dudit point d'intersection sur le modèle virtuel du corps, les coordonnées dudit point étant représentatives des coordonnées de l'impact. Grâce à l'invention, la localisation d'un impact sur la surface externe du fuselage ne demande que peu de connaissances de la structure interne du fuselage, permettant ainsi à plus d'opérateurs de réaliser cette localisation qui, aujourd'hui, reste sous la responsabilité d'un nombre très limité de personnes qualifiées. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique du dispositif de localisation d'impacts selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel ledit dispositif comprend une tablette tactile et un module d'acquisition ; - la figure 2 est une vue schématique, en vue de dessus, du module représenté à la figure 1 ; - la figure 3 est un diagramme illustrant une mise en oeuvre du dispositif de localisation d'impacts selon l'invention pour faciliter la détermination des coordonnées d'un impact sur la peau du fuselage d'un aéronef à l'aide d'un modèle virtuel dudit fuselage; - La Fig. 4 est une copie d'écran d'un modèle virtuel du fuselage d'un aéronef telle qu'affichée sur l'écran de la tablette tactile représentée à la figure 1 lors d'une étape de mise en oeuvre représenté dans le diagramme de la figure 3. En référence avec la figure 1, le dispositif de localisation d'impacts 1 sur la surface externe (ou peau) d'un fuselage d'aéronef comprend une unité centrale 2 contrôlant un dispositif d'affichage 3, une interface homme-machine 4, et un module d'acquisition 5. Tel que représenté à la figure 1, l'unité centrale 2, le dispositif d'affichage et l'interface homme-machine sont incorporés dans une tablette tactile 5, du type de celles disponibles dans le commerce. L'écran tactile 6 de la tablette 5 combine ainsi les fonctions du dispositif d'affichage et de l'interface homme-machine. En référence à la figure 2, le module d'acquisition 10 comprend un socle 11 ayant des moyens de fixation 12 à un fuselage d'aéronef, ainsi qu'un dispositif de mesure 13 fixé au socle via un châssis 14. Le socle 11 prend la forme d'un plateau transparent de forme parallélépipédique qui comprend une première face, à chacune des quatre extrémités de laquelle est fixée une ventouse formant les moyens de fixations 12. Le châssis 14, par exemple de forme cylindrique, est en liaison pivot par rapport à la seconde face du plateau, avec un axe de rotation perpendiculaire au plan du plateau. On notera que le châssis 14 est fixé au plateau sensiblement au milieu de ce dernier. En référence avec les figures 1 et 2, le dispositif de mesure 13 se présente sous la forme d'un boitier et comprend, protégés à l'intérieur du boitier, un capteur angulaire 17 et un capteur de distance 18 ainsi qu'une unité de communication 19 des capteurs avec l'unité centrale 2. Les deux capteurs 17,19 sont alimentés par une batterie (non représentée sur les figure) elle-même montée dans le boitier. Le capteur angulaire 17, par exemple du type résolveur, est configuré pour mesurer l'angle, sur 360°, que fait le châssis par rapport à une position d'origine O définie lors de l'étalonnage du capteur angulaire 17. Le capteur de distance 18 est du type à fil tendu et comprend un câble rigide 15 pouvant être tiré hors du boitier sur une distance maximale de 2m. Le câble est enroulé sur un tambour, compris dans le boitier, dont l'axe est couplé à un dispositif électronique de mesure. Toute modification de la distance séparant l'extrémité libre 16 du câble du boitier entraîne un mouvement rotatif du tambour. Ce mouvement rotatif est ensuite converti et transmis sous forme de signal électrique par le dispositif électronique, par exemple un encodeur. L'unité de communication 19 est connectée à chacun des deux capteurs 17,18 et comprend une antenne dont une extrémité est située sur l'extrémité 16 du câble. L'extrémité 16 du câble comprend également un bouton (non représenté sur les figures) qui lorsque actionné, déclenche la transmission, par l'antenne, d'un signal de validation des signaux électriques issus des capteurs à l'unité centrale 2. L'unité centrale 2 de la tablette 5 regroupe de manière connue tous les éléments d'un ordinateur (mémoire, processeur, interface de communications sans fil) et assure le fonctionnement de la tablette 5. L'unité centrale 2 met en oeuvre une interface générale, qui de manière connue, permet à un opérateur de la tablette d'interagir avec cette dernière, par exemple en agrandissant/réduisant, pointant certains éléments affichés à l'écran 6, sélectionnant des zones de frappe (boutons) prévues à cet effet.... En outre l'unité centrale 2 est configurée pour envoyer des données, via une communication sans fil, à un réseau extérieur NET . L'unité centrale 2 met en outre en oeuvre une interface, dite interface d'utilisation, via laquelle un opérateur peut utiliser le module d'acquisition 10 pour effectuer des mesures de distance et d'angle. L'interface d'utilisation fait appel à trois bases de données DB1-DB3 contenant chacune des données relatives aux aéronefs sur lequel peut être utilisé le dispositif 1 selon l'invention. La première base de données DB1 comprend des données obtenues par modélisation assistée tridimensionnelle du fuselage (peau et structure) de différents aéronefs modélisées. Les données de la première base de données DB1 comprennent la modélisation de la surface externe, notamment les courbures, la modélisation des éléments de structure interne du fuselage (les cadres, les lisses, planchers), ainsi que la modélisation des éléments distinctifs de la surface externe du fuselage (par exemple : les hublots, les portes, les sondes, les antennes...). L'opérateur accédant à la première base de données DB1 via l'interface d'utilisation est en mesure de visualiser sur l'écran 6 un modèle virtuel ( ou DMU: Digital Mock-Up), du fuselage, qui peut être affichée selon un mode simplifiée, où seule la surface externe du fuselage et ses éléments distinctifs sont affichés, ou un mode complexe où tous les éléments modélisés sont représentés. L'interface générale de la tablette, compatible avec l'interface d'utilisation permet à l'opérateur de d'agrandir/réduire, de déplacer la vue, ou de déplacer un pointeur sur le modèle virtuel, qu'il soit en mode simplifié ou en mode complexe. La seconde base de données DB2 comprend les coordonnées, dans la première base de données, d'éléments de référence visuels de la surface externe du fuselage permettant d'effectuer des mesures via le module d'acquisition 10 comme cela sera décrit plus loin en référence avec les figures 3 et 4. Les éléments de référence peuvent être affichés en surbrillance sur le modèle virtuel simplifié. Les éléments de référence visuels sont des points particuliers des éléments distinctifs de la peau du fuselage, et sont par exemple : le coin d'un hublot, le coin d'une porte, le socle d'une sonde... Une troisième base de données DB3 comprend au moins une photographie couleur de chacun des éléments de repères visuels pour un avion modélisé. La localisation par un opérateur d'une entité chargée de l'inspection de l'aéronef (compagnie aérienne, constructeur), d'un impact sur le fuselage d'un aéronef au moyen du dispositif de localisation selon l'invention va maintenant être décrite en relation avec les figures 3 et 4. Dans une première étape El, l'opérateur détecte un impact sur le fuselage de l'aéronef, et repère l'identifiant de l'aéronef IDN (immatriculation, série, numéro de queue, modèle). Dans une seconde étape E2, au moyen de la tablette tactile 5, l'opérateur interagit avec l'interface d'utilisation via laquelle il entre l'identifiant de l'aéronef IDN. L'unité centrale 2, en accédant à la première base de données DB1, affiche sur l'écran 6, le modèle virtuel du fuselage de l'aéronef ainsi identifié. Dans une troisième étape E3, au moyen de la tablette tactile 5 et via une interaction tactile, l'opérateur pointe une position (estimée) de l'impact sur le modèle virtuel simplifié. La compatibilité entre l'interface générale et l'interface d'utilisation permet à l'opérateur d'agrandir une zone du modèle virtuel simplifié correspondant à la zone estimée de l'impact. En outre, si le fuselage réel comprend des autocollants de décoration, l'interface d'utilisation comprend des filtres permettant d'afficher ou de ne pas afficher ces autocollants sur le modèle virtuel simplifié, afin d'aider l'opérateur. L'unité centrale 2 affiche sur l'écran 6, un marqueur, par exemple une croix, sur le modèle virtuel simplifiée, à l'endroit où l'opérateur a pointé la position de l'impact. L'unité centrale 2 accède à la deuxième base de données DB2 et affiche en surbrillance, sur le modèle virtuel simplifié (DB1), au moins deux éléments visuels de références situés autour du marqueur. Dans une quatrième étape E4, l'opérateur choisit, parmi les éléments visuels de référence affichés, deux éléments visuels de références en interagissant avec l'interface d'utilisation. Dans l'exemple représenté à la figure 4, l'opérateur a choisi un premier élément de référence, noté point A, comme étant le coin inférieur gauche de la vitre latérale du poste de pilotage, et le second élément de référence, noté point B, comme étant le coin inférieur gauche de la porte d'évacuation avant, située du côté gauche du fuselage. Dans une cinquième étape E5, l'opérateur fixe, via les ventouses 12, le module d'acquisition 10 au fuselage de sorte que le centre du plateau 11 soit situé au-dessus de l'impact. Afin d'effectuer des mesures de distances curvilignes pour déterminer la position de l'impact, l'opérateur va devoir positionner l'extrémité du câble 16 sur le point A et le point B. Aussi, dans une étape optionnelle E5bis, au moyen de la tablette tactile 5, l'opérateur peut interagir avec l'un ou l'autre des deux éléments visuels de référence choisis et affichés en surbrillance sur le modèle virtuel simplifié ce qui déclenche l'ouverture par l'unité centrale 2 de la troisième base de données DB3. L'opérateur peut alors s'aider de la ou des photographies du point A ou du point B si il a un doute quant à la position exacte du point A ou du point B. Dans une sixième étape E6, au moyen de la tablette 5, l'opérateur déclenche, en interagissant avec un bouton de l'interface d'utilisation, le mode d'acquisition de données physiques de l'impact. Une fois ce mode enclenché, les deux capteurs 17,18 du module d'acquisition 10 transmettent, via l'unité de communication 19, leurs signaux de sortie (distance, angle) à l'unité centrale 2. De plus, au démarrage de ce mode, des instructions de mesures relatives aux deux éléments de références choisis sont affichés à l'écran 6 à l'intention de l'opérateur. Ainsi, dans une septième étape E7, au moyen du module d'acquisition 10, l'opérateur déroule le câble 15 du capteur de distance 17, jusqu'à ce que l'extrémité libre 16 du câble touche le point A. Dans une huitième étape E8, au moyen de l'antenne de l'unité de communication 19, l'opérateur indique, en interagissant avec un bouton de l'antenne de l'unité de communication 19, à l'unité centrale 2 que la mesure de distance, notée distance L1, entre l'impact et le point A est achevée. L'unité centrale 2 enregistre alors la mesure de distance extraite du signal émis par le capteur de distance 17 ainsi que l'angle 0 (angle entre le châssis et la position d'origine O lors de la mesure de la distance L1) extrait du signal émis par le capteur d'angle 18. Dans une neuvième étape E9, l'opérateur fait tourner d'un angle 0 le dispositif de mesure 14 par rapport au plateau 11 pour positionner le câble 15 dans le prolongement du point B et déroule le câble 15 du capteur de distance, jusqu'à ce que l'extrémité libre 16 du câble touche le point B. Dans une dixième étape E10, l'opérateur indique à l'unité centrale 2, en interagissant avec le bouton situé sur l'extrémité 16 du câble, que la mesure de distance, notée distance L2, entre l'impact et le point B est achevée. L'unité centrale 2 enregistre alors la mesure de distance extraite du signal émis par le capteur de distance 17 ainsi que l'angle Q2, avec 0= 0+0 (0>0 si la rotation a eu lieu dans le sens et 0 Dans la suite, on appelle un traceur, un segment qui suit les lignes de la structure externe du fuselage du modèle virtuel. Un traceur peut être ainsi un segment courbe lorsqu'il suit une forme courbe de la surface externe du modèle virtuel. La triangulation curviligne mise en oeuvre par l'unité centrale 2 comprend le tracé, sur la structure externe du modèle virtuel complexe, à partir des coordonnées du point A et sur 360°, avec un pas angulaire alpha, d'une pluralité de traceurs de longueur Ll , et, à partir des coordonnées du point B et sur 360°, avec un pas angulaire alpha, d'une pluralité de traceurs de longueur L2. Les extrémités des traceurs de longueur Ll définissent un contour Cl autour du point A et les extrémités des traceurs de longueurs L2 définissent un contour C2 autour du point B. Les contours C1,C2 ne sont pas nécessairement circulaires puisqu'ils prennent en compte la forme courbée du fuselage de l'aéronef. L'intersection des contours Cl et C2 se fait en deux points, un point P et le point D. Le point P est éliminé par l'opérateur. Dans une douzième étape E12, l'unité centrale 2 procède à une vérification de la plausibilité du calcul effectué à l'étape précédente Ell. Dans l'étape E12, la valeur de l'angle 0 est comparée à une valeur prédéfinie, à une marge d'erreur près. La valeur prédéfinie de l'angle 0 est calculée en fonction de les coordonnées du point A et des coordonnées du point B. Cette comparaison permet de s'assurer que l'opérateur n'a pas confondu l'élément de référence visuel avec un autre élément de référence visuel, ce qui peut arriver notamment dans le cas où un élément de référence visuel est un coin d'un hublot pris parmi une ligne de hublots. Si la différence entre la valeur prédéfinie et la valeur mesurée est supérieure à la marge d'erreur, l'interface d'utilisation indique à l'opérateur que les mesures de distances sont incorrectes et lui fournit comme instructions de revoir les éléments de références choisis et de recommencer les mesures (cf. E3) Si la différence entre la valeur prédéfinie et la valeur mesurée reste inférieure ou égale à la marge d'erreur, alors l'opérateur est averti par l'interface d'utilisation que la mesure est correcte. Dans ce cas, l'interface d'utilisation affiche un marqueur sur le point D sur le modèle virtuel et détermine le numéro des lisses et des cadres les plus proches du point D. A la demande de l'opérateur, les lisses et les cadres les plus proches du point D sont affichés en surbrillance, sur le modèle virtuel complexe. Dans une treizième étape E13, l'unité centrale 2, indique à l'opérateur les coordonnées du point D ainsi que le numéro du cadre et le numéro de la lisse les plus proches du point D. En outre, à la demande de l'opérateur, l'unité centrale 2 enregistre les coordonnées du point D ainsi que le numéro des lisses et les cadres qui sont les plus proches du point D dans une base de donnée partagée via un réseau NET de l'entité chargé de l'inspection de l'avion. Ces informations sont ainsi mises rapidement à la disposition d'experts chargés de prendre une décision quant au maintien en service de l'aéronef impacté. Un opérateur, muni du dispositif selon l'invention pourra de plus, lors d'une visite ultérieure de maintenance, accéder à la base de donnée partagée pour consulter l'historique de l'aéronef. L'invention offre un dispositif de localisation des impacts qui ne demande que peu de connaissances de la structure du fuselage de l'aéronef à l'opérateur et permet ainsi à un grand nombre d'opérateurs de réaliser cette localisation. Le dispositif selon l'invention présente ainsi l'avantage d'être utilisable par un opérateur non familier de la structure de l'aéronef concerné, tel qu'un personnel au sol dans un aéroport. Grâce à l'invention, la planification des visites d'inspection des aéronefs n'est plus soumise aux contraintes de disponibilité d'un faible nombre de personnes. Par ailleurs, l'invention permet la mise à disposition rapide des données de l'historique des impacts d'un aéronef et fournit rapidement les coordonnées de l'impact, par rapport à des numéros de lisses et de cadres, à l'entité chargée de l'entretien de l'aéronef. On notera que le procédé tel que décrit ci-dessus fait appel à un modèle virtuel complexe et à un modèle virtuel simplifié du fuselage, ce afin d'optimiser la rapidité d'exécution du procédé de localisation en ne surchargeant par la capacité de calcul de l'unité centrale pour certaines étapes où la modélisation de la structure interne du fuselage n'est pas nécessaire. Cependant, seule le modèle virtuel complexe pourrait être utilisé. Dans la description de la triangulation curviligne ci-dessus, on a écrit que le point P est éliminé par l'opérateur qui interagit avec la tablette 5. Dans une variante, cette élimination est effectuée automatiquement par l'unité centrale 2. Dans ce cas, les instructions données par l'opérateur à la sixième étape E6 indiquent à l'opérateur de commencer les mesures par le point A puis par le point B. L'unité centrale est alors capable de distinguer les deux points P et D grâce au signe de l'angle 0 et à la connaissance du premier point de référence visuel, c'est-à-dire le point A, qui a été pris en compte pour les mesures. L'invention est applicable, outre au fuselage, aux ailes de l'aéronef ainsi qu'à d'autres corps comme par exemple des coques de bateaux. REVENDICATIONS: 1) Procédé de localisation d'un impact sur une surface externe d'un corps, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) modélisation du corps dans une base de données afin d'obtenir un modèle virtuel dudit corps ; b) localisation, via une interface homme machine (4,6), de l'impact sur la surface externe du modèle virtuel du corps affiché sur un écran d'affichage (3,6); c) sélection d'un premier et d'un second élément de référence visuel (Point A, Point B) sur le modèle virtuel du corps ; d) positionnement d'un module d'acquisition (10) sur la surface externe du corps au niveau de l'impact ; e) mesure, à l'aide d'un module d'acquisition (10), de la distance curviligne (L1) entre l'impact et le premier élément de référence visuel et de la distance curviligne (L2) entre l'impact et le second élément de référence visuel ; f) calcul en fonction des distances mesurées à l'étape e), par une unité centrale (2), sur le modèle virtuel du corps, d'un premier contour (C1) autour du premier élément de référence visuel et d'un second contour (C2) autour du second élément de référence visuel ; g) détermination, par l'unité centrale (2), d'un point d'intersection du premier et du second contour ; et h) calcul, par l'unité centrale (2), des coordonnées dudit point d'intersection (D) sur le modèle virtuel du corps, les coordonnées dudit point étant représentatives des coordonnées de l'impact. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comprend une structure interne formée d'un assemblage de premiers et de second élément structurel, le procédé comprend suite à l'étape h) de calcul, une étape supplémentaire de détermination, sur le modèle virtuel, du premier et du second élément structurel les plus proches des coordonnées dudit point calculé. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'étape e)de mesure comprend la mesure d'un angle (0), dont le sommet est l'impact, entre le premier et le second élément de référence visuel (Point A, Point B). 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend suite à l'étape h) de calcul, une étape de comparaison, mise en oeuvre par l'unité centrale (2), entre la valeur dudit angle (0) et une valeur prédéfinie, la distance (L1,L2) entre l'impact et chacun des éléments de référence visuels étant considérée comme invalide si la valeur dudit angle (0) diffère de la valeur prédéfinie d'une marge d'erreur près. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend suite à l'étape h) de calcul, une étape d'enregistrement des coordonnées de du point d'intersection (D) dans une base partagée. 6) Dispositif de localisation d'un impact sur une surface externe d'un corps pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend une unité centrale (2), un dispositif d'affichage (3), une interface homme-machine (4), et un module d'acquisition (10), l'unité centrale étant connecté au dispositif d'affichage (3), à une interface homme- machine (4), et au module d'acquisition (10), et comprend en outre une première base de données (DB1) comprenant des données obtenues par modélisation assistée tridimensionnelle du corps, et une seconde base de données (DB2) comprenant les coordonnées d'éléments de référence visuels (Point A, Point B) sur le corps modélisé. 7) Dispositif de localisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module d'acquisition (10) comprend un socle (11), ainsi qu'un dispositif de mesure (13) fixé au socle via un châssis (14) monté en rotation sur le socle. 8) Dispositif de localisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le socle (11) comprend des moyens de fixation (12) à la surface externe du corps. 9) Dispositif de localisation selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (13) comprend un capteur de distance (18) configuré pour mesurer la distance entre ledit module d'acquisition et un élément de référencevisuel (Point A, Point B). 10) Dispositif de localisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le capteur de distance (18) est du type à fil rigide. 11) Dispositif de localisation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (13) comprend un capteur angulaire (17) configuré pour mesurer l'angle que fait le châssis (14) par rapport à une position d'origine (0).