Brevet FR3082934A1 — publié le 20191227

I Dispositif et procédé de projection laser pour fabrication de pièces en matériau composite par drapage La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication de pièces en matériau composite par drapage, c'est-à-dire par dépôt de plis sur un moule sur lequel sont projetés, à l'aide d'un ou de plusieurs projecteurs laser, des contours délimitant des zones de dépôt des plis. La présente invention trouve notamment des applications dans le domaine aéronautique, en particulier pour fabriquer des pièces d'aéronefs ou de nacelles d'ensembles propulsifs. Lors d'une opération de drapage manuel, le ou les projecteurs laser sont typiquement calibrés manuellement après positionnement du moule dans une position permettant à un opérateur d'y déposer des plis. Une calibration manuelle d'un projecteur laser peut prendre plusieurs minutes, typiquement une quinzaine de minutes. Pour draper certaines pièces volumineuses, il peut s'avérer nécessaire de repositionner le moule, en particulier pour éviter à l'opérateur de prendre des positions corporelles non ergonomiques ou plus généralement des positions 15 corporelles présentant des risques de sécurité ou pour sa santé. Chaque repositionnement du moule nécessite de recalibrer le ou les projecteurs laser, prolongeant ainsi la durée de l'opération de drapage. Les inventeurs estiment qu'une cinquantaine de repositionnement de moule sont nécessaires pour certaines pièces de nacelle telles que des capots d'inverseur de poussée. 20 La présente invention vise à procurer un dispositif et un procédé pour la fabrication de pièces en matériau composite, permettant notamment de réduire les durées de fabrication tout en évitant les risques précités. Ce but est atteint avec un dispositif et un procédé de projection laser, ainsi qu'avec un procédé de dra page tels que décrits ci-après. 25 Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de projection laser pour drapage d'une pièce sur un moule avec des plis, ce dispositif comprenant : un support permettant de positionner le moule pour le drapage, ce support comprenant un élément fixe et un élément mobile capable de modifier la disposition spatiale du moule relativement à cet élément fixe, 30 au moins un projecteur laser agencé pour tracer sur le moule des contours délimitant des zones de dépôt des plis, 2 des mires de calibration aptes à être fixées sur le moule et/ou sur l'élément mobile du support, le projecteur comprenant un système de détection agencé pour détecter les mires, un ordinateur programmé pour déterminer la position, relativement au 5 projecteur, des mires détectées par le système de détection, et pour déterminer la disposition spatiale du moule en fonction de la position de ces mires. Selon l'invention, ce dispositif comprend en outre un ou plusieurs codeurs agencés pour mesurer un déplacement de l'élément mobile relativement à l'élément 10 fixe. L'ordinateur est programmé pour déterminer la position théorique des mires en fonction d'un déplacement de l'élément mobile mesuré par le ou les codeurs, de manière à déterminer la disposition spatiale du moule lorsque celle-ci a été modifiée par déplacement de l'élément mobile. La combinaison de ces différentes caractéristiques et en particulier l'utilisation de l'information délivrée par le ou les codeurs permettent de calibrer automatiquement le ou les projecteurs laser après repositionnement du moule. Cette calibration automatique, qui consiste dans la détermination de la disposition spatiale du moule, est en effet rendue possible par la prise en compte par l'ordinateur du déplacement mesuré de l'élément mobile lequel permet de déterminer la position théorique des mires. L'invention permet ainsi de s'affranchir d'une étape de recalibration manuelle après repositionnement du moule. De préférence, le déplacement de l'élément mobile peut être automatisé, c'est-à-dire que l'ordinateur peut être programmé pour piloter le déplacement de l'élément mobile de sorte que les contours tracés sur le moule définissent des zones de dépôt permettant à un opérateur de draper une pièce sur le moule en se plaçant dans une position ergonomique. On optimise ainsi l'opération de drapage en matière de sécurité, d'ergonomie et de santé. Bien entendu, ce dispositif peut toutefois être agencé ou programmé pour autoriser un déplacement de l'élément mobile par l'opérateur lui-même pour lui permettre de définir ou d'ajuster sa position de travail à partir de la disposition spatiale du moule précédente ou atteinte après déplacement automatisé de l'élément mobile. Par conséquent, l'automatisation du déplacement de l'élément mobile peut être totale, nulle ou partielle. Dans un mode de réalisation, le dispositif peut comprendre un codeur linéaire apte à mesurer un déplacement en translation de l'élément mobile et/ou un codeur rotatif apte à mesurer un déplacement en rotation de l'élément mobile et/ou plusieurs codeurs linéaires et/ou rotatifs. De préférence, compte tenu des pièces à 5 fabriquer par drapage dans le domaine aéronautique, on pourra utiliser un codeur linéaire et un codeur rotatif Selon un deuxième aspect, l'invention concerne aussi un procédé de projection laser sur un moule. Ce procédé comprend un positionnement initial du moule à l'aide d'un support comportant un élément fixe et un élément mobile, cet élément mobile 10 étant agencé pour modifier la disposition spatiale du moule relativement à cet élément fixe. Ce procédé comprend aussi une fixation de mires de calibration sur le moule et/ou sur l'élément mobile du support, et comprend en outre une première série d'étapes comportant : une étape de détection d'une ou plusieurs desdites mires à l'aide d'un système 15 de détection d'un projecteur laser, une étape de détermination, à l'aide d'un ordinateur, de la position réelle, relativement au projecteur, des mires détectées par le système de détection, une étape de détermination, à l'aide de l'ordinateur, de la disposition spatiale du moule en fonction de la position réelle des mires, 20 - une étape de projection laser, à l'aide du projecteur, de manière à tracer sur le moule de contours délimitant au moins une zone de dépôt d'au moins un pli, Selon l'invention, ce procédé de projection laser comprend une deuxième série d'étapes comportant : - une étape de déplacement de l'élément mobile relativement à l'élément fixe 25 de manière à modifier la disposition spatiale du moule, une étape de mesure, à l'aide d'un ou de plusieurs codeurs, du déplacement de l'élément mobile, une étape de détermination, à l'aide de l'ordinateur, de la position théorique des mires en fonction du déplacement de l'élément mobile mesuré par le ou 30 les codeurs. Les étapes de la première série sont répétées après les étapes de la deuxième série. Ce procédé confère les mêmes avantages précités que le dispositif de projection laser décrit ci-dessus. 35 Selon une première variante de réalisation, la deuxième série d'étapes peut comprendre, après l'étape de détermination de la position théorique des mires, une étape de temporisation permettant de retarder la mise en oeuvre de la première série 4 d'étapes. Cette étape de temporisation a une durée prédéterminée de préférence inférieure à quatre secondes, plus préférentiellement égale à deux secondes. Selon une deuxième variante de réalisation, l'étape de temporisation peut être remplacée par une étape d'attente d'ordre permettant de déclencher la première 5 série d'étapes seulement après ordre donné par un opérateur, par exemple lorsque celui-ci appui sur un bouton. Selon une troisième variante de réalisation, on peut cumuler les deux variantes qui viennent d'être décrites de sorte que, si l'opérateur appui sur un bouton avant écoulement de la durée prédéterminée, la première série d'étapes soit mise en oeuvre 10 de manière forcée, c'est-à-dire avant écoulement de la totalité de cette durée prédéterminée. Dans un mode de réalisation d'un procédé selon la première ou la troisième variante, on peut vérifier, pendant l'étape de temporisation, si le ou les codeurs mesurent un déplacement de l'élément mobile. Dans ce cas, si le ou les codeurs 15 mesurent un déplacement de l'élément mobile, l'étape de temporisation est de préférence répétée. Avantageusement, la première série d'étapes peut comprendre, après l'étape de détermination de la position réelle des mires détectées : - une étape de détermination d'un nombre de mires détectables par le système 20 de détection en fonction de la position réelle des mires détectées, une étape de détermination du nombre de mires défectueuses en fonction du nombre de mires détectables et du nombre de mires détectées, - une étape d'alerte indiquant la présence d'une ou plusieurs mires défectueuses lorsqu'au moins une mire défectueuse a été déterminée, la 25 première série d'étapes étant dans ce cas recommencée après une durée prédéterminée ou après réception par l'ordinateur d'une instruction de reprise du procédé qui peut prendre la forme d'un ordre donné par l'opérateur par appui sur un bouton. Dans un mode de réalisation, la première série d'étapes peut comprendre, 30 après l'étape de détection de mires, une étape d'alerte indiquant un positionnement inadéquat du moule et/ou du support lorsque le nombre de mires détectées est inférieur à un nombre prédéterminé. La première série d'étapes est dans ce cas recommencée après une durée prédéterminée ou après réception par l'ordinateur d'une instruction de reprise du procédé. Cette instruction peut consister en un ordre 35 donné par l'opérateur par appui sur un bouton. 5 Selon un troisième aspect, l'invention concerne aussi un procédé de drapage d'une pièce sur un moule avec des plis, mettant en oeuvre le procédé de projection laser décrit ci-dessus et dans lequel, après l'étape de projection laser, au moins un pli est déposé sur l'au moins une zone de dépôt du moule. 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description nullement limitative qui suit et des figures annexées, dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de projection laser selon l'invention ; 10 - La figure 2 est une vue schématique d'un moule d'un dispositif selon l'invention, doté de mires de calibration ; - La figure 3 est un organigramme représentant des étapes d'un procédé de projection laser selon l'invention. Les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence 15 identiques sur l'ensemble des figures. La figure 1 montre un dispositif de projection laser conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un moule 1 constituant un outillage de drapage. Ce moule 1 comprend une surface sur laquelle peuvent être déposés des plis de manière à constituer une pièce en matériau composite. Typiquement, après dépôt manuelle de 20 plis préimprégnés, l'ensemble subit une étape de polymérisation en autoclave. La présente invention concerne plus spécifiquement l'opération de drapage en tant que telle, c'est-à-dire l'opération consistant à déposer les plis sur le moule 1. Pour ce faire, le dispositif comprend un support 2 permettant de positionner le moule 1 pour le drapage. 25 Le support 2 comprend d'une part un élément fixe 21. Dans cet exemple, l'élément fixe 21 comprend des poutres 211 et 212 solidaires d'une plateforme 213 fixée ou reliée de manière stable au sol. D'autre part, le support 2 comprend un élément mobile 22 capable de modifier la disposition spatiale du moule 1 relativement à l'élément fixe 21. 30 Dans cet exemple, l'élément mobile 22 est mobile en translation suivant la direction Z, le long de laquelle s'étendent les poutres 211 et 212. L'élément mobile 22 peut comprendre à cet effet des bras 221 et 222 agencés pour coulisser dans des rainures (non représentées) des poutres 211 et 212. 6 Dans cet exemple particulier, l'élément 22 est aussi mobile en rotation autour de la direction Z par l'intermédiaire d'une couronne de rotation (non représentée) ou de tout autre moyen approprié. Le déplacement de l'élément mobile 22, en translation et/ou en rotation, est 5 de préférence piloté par l'intermédiaire d'un ordinateur 9 qui peut comprendre des instructions préprogrammées de déplacement de l'élément mobile 22 et/ou avec lequel un opérateur peut interagir afin de piloter le déplacement de l'élément mobile 22 de la façon voulue. Le dispositif peut comprendre un ou plusieurs projecteurs laser. Dans cet 10 exemple, il comprend un unique projecteur laser 3 agencé pour tracer sur le moule 1 des contours délimitant des zones de dépôt des plis. La figure 2 fait apparaître de telles zones 11 à 15 de dépôt. La figure 2 montre aussi des mires 41-43 de calibration fixées sur une partie supérieure du moule 1, ainsi que des mires 51-53 de calibration fixées sur une partie 15 inférieure du moule 1. Le projecteur 3 comprend un système de détection (non représenté) agencé pour détecter les mires 41-43, 51-53. Lors d'une phase initiale, le moule 1 est positionné dans une position initiale sur l'élément mobile 22 du support 2 (étape PS1 à la figure 3). 20 Bien entendu, l'étape PS1 de positionnement initial du moule 1 et l'étape PS2 de fixation des mires sur le moule 1 peuvent être réalisés dans l'ordre chronologique indiqué à la figure 3 ou dans l'ordre inverse. Dans cet exemple, lorsque le moule 1 est en position initiale, le projecteur 3 est calibré de manière automatique. 25 Alternativement, on peut envisager de réaliser cette calibration initiale manuellement selon toute technique connue. Typiquement dans ce cas, un opérateur oriente manuellement le projecteur 3 de manière à viser une à une les mires de calibration ou au moins une partie des mires visibles en fonction de la position respective du projecteur 3, des mires et du moule 1. 30 Selon l'invention, le dispositif comprend par ailleurs des codeurs (non représentés). Dans cet exemple, on utilise un codeur linéaire pour mesurer un déplacement en translation de l'élément mobile 22, le long de la direction Z, et un codeur rotatif pour mesurer un déplacement en rotation de l'élément mobile 22, autour de la direction Z. 7 Lorsque le moule 1 est en position initiale, les codeurs sont de préférence initialisés en position zéro. En référence à la figure 3, on décrit ci-dessous un exemple de succession d'étapes conforme à l'invention, ces étapes étant réalisées à l'issue de la phase initiale 5 qui vient d'être décrite. Dans une étape S11, on utilise le système de détection (non représenté) du projecteur 3 pour détecter une ou plusieurs desdites mires 41-43, 51-53. Optionnellement, à l'issue de l'étape 511 de détection de mires, on peut mettre en oeuvre une étape 5111 d'alerte afin d'indiquer, lorsque le nombre de mires 10 détectées est inférieur à un nombre prédéterminé, que le positionnement du moule 1 et/ou du support 2 est inadéquat. Si tel est le cas, après une durée prédéterminée 13 ou après réception par l'ordinateur 9 d'une instruction 14 de reprise du procédé, on recommence l'étape 511 de détection. L'instruction 14 peut consister en un ordre donné par un opérateur par appui sur un bouton (non représenté). 15 Après l'étape S11 de détection, lorsque le nombre de mires détectées est égal ou supérieur audit nombre prédéterminé (si l'étape 5111 d'alerte est mise en oeuvre), on met en oeuvre une étape S12 dans laquelle l'ordinateur 9 détermine la position réelle, relativement au projecteur 3, des mires détectées par le système de détection. Sur la base de la position réelle des mires, l'ordinateur 9 peut alors déterminer 20 la disposition spatiale dans laquelle se trouve le moule 1 (étape 513), étant entendu que l'ordinateur 9 comprend un modèle du moule 1 et connaît la position des mires sur le moule 1. Toutefois, avant de réaliser cette étape 513 de détermination de la disposition spatiale du moule 1, on peut vérifier si des mires sont défectueuses en mettant en 25 oeuvre : une étape S121 de détermination d'un nombre de mires détectables par le système de détection (non représenté) en fonction de la position réelle des mires détectées, une étape 5122 de détermination du nombre de mires défectueuses en 30 fonction du nombre de mires détectables et du nombre de mires détectées, une étape 5123 d'alerte indiquant la présence d'une ou plusieurs mires défectueuses lorsqu'au moins une mire défectueuse a été déterminée. En cas de présence d'au moins une mire défectueuse, on revient à l'étape S11 de détection soit après une durée prédéterminée Il ou après réception par 35 l'ordinateur 9 d'une instruction 12 de reprise. L'instruction 12 peut prendre la forme d'un ordre donné par l'opérateur par appui sur un bouton (non représenté). 8 Lorsque l'ordinateur 9 a déterminé la disposition spatiale du moule 1 lors de l'étape 513, on réalise alors une étape 514 de projection laser, à l'aide du projecteur 3, de manière à tracer sur le moule 1 des contours délimitant des zones de dépôt de plis. Les contours peuvent être tracés de manière à délimiter successivement et/ou 5 simultanément plusieurs zones 11-15 de dépôt. Un ou plusieurs opérateurs peuvent alors déposer des plis sur les zones de dépôt correspondantes (étape 515). Lorsque le moule 1 doit être déplacé pour permettre un dépôt de plis dans des conditions ergonomiques, l'élément mobile 22 du support 2 est déplacé relativement 10 à l'élément fixe 21 de manière à modifier la disposition spatiale du moule 1 (étape S21). De préférence, le déplacement de l'élément mobile 22 lors de cette étape 521 est automatisé et l'ordinateur 9 peut être programmé à cet effet pour piloter automatiquement cette action. 15 Lorsque l'étape S21 de déplacement est automatisée, le démarrage de cette étape est de préférence déclenché manuellement par un opérateur, par exemple via un ordre donné à l'ordinateur 9 par l'intermédiaire d'un bouton (non représenté). Alternativement, il est aussi possible d'initier cette étape S21 automatiquement après une durée prédéterminée. 20 Une certaine flexibilité peut aussi être envisagée en permettant à l'opérateur de piloter manuellement le déplacement de l'élément mobile 22, au moins dans une mesure n'entravant pas la capacité du dispositif à recalibrer automatiquement le projecteur 3 selon la procédure décrite ci-dessous. Pour réaliser une recalibration automatique après déplacement de l'élément 25 mobile 22 lors de l'étape 521, on met dans cet exemple en oeuvre les étapes suivantes : une étape 522 de mesure, à l'aide des codeurs, du déplacement de l'élément mobile 22, - une étape 523 de détermination, à l'aide de l'ordinateur 9, de la position 30 théorique des mires 41-43 et 51-53 en fonction du déplacement de l'élément mobile 22 mesuré par les codeurs, - une étape S24 soit de temporisation (écoulement d'une durée prédéterminée) soit d'attente d'ordre émanant d'un opérateur, par exemple lorsque celui-ci appui sur un bouton (non représenté), 9 - optionnellement, une vérification T1 d'un éventuel déplacement mesuré par les codeurs pendant l'étape 524 de temporisation, l'étape 524 étant répétée si les codeurs mesurent un déplacement de l'élément mobile 22. A l'issue de l'étape 523, l'ordinateur 9 connaît la position théorique des 5 mires 41-43 et 51-53. La détection des mires ensuite réalisée lors de l'étape 511 peut ainsi être réalisée sans recalibration manuelle. Le procédé selon l'invention procure ainsi une méthode de recalibration automatique du projecteur 3 après modification de la disposition spatiale du moule 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être 10 décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la projection laser peut être réalisée à l'aide de plusieurs projecteurs (non représentés), ce qui peut notamment permettre d'augmenter REVENDICATIONS1. Dispositif de projection laser pour drapage d'une pièce sur un moule (1) avec des plis, ce dispositif comprenant : un support (2) permettant de positionner le moule (1) pour le drapage, ce support comprenant un élément fixe (21) et un élément mobile (22) capable de modifier la disposition spatiale du moule (1) relativement à cet élément fixe (21), - au moins un projecteur (3) laser agencé pour tracer sur le moule (1) des contours délimitant des zones (11-15) de dépôt des plis, des mires (41-43, 51-53) de calibration aptes à être fixées sur le moule (1) et/ou sur l'élément mobile (22) du support (2), le projecteur (3) comprenant un système de détection agencé pour détecter les mires, un ordinateur (9) programmé pour déterminer la position, relativement au projecteur (3), des mires détectées par le système de détection, et pour déterminer la disposition spatiale du moule (1) en fonction de la position de ces mires, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ou plusieurs codeurs agencés pour mesurer un déplacement de l'élément mobile (22) relativement à l'élément fixe (21), et en ce que l'ordinateur (9) est programmé pour déterminer la position théorique des mires (41-43, 51-53) en fonction d'un déplacement de l'élément mobile (22) mesuré par le ou les codeurs, de manière à déterminer la disposition spatiale du moule (1) lorsque celle-ci a été modifiée par déplacement de l'élément mobile (22). 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un codeur linéaire apte à mesurer un déplacement en translation de l'élément mobile (22) et un codeur rotatif apte à mesurer un déplacement en rotation de l'élément mobile (22). 3. Procédé de projection laser sur un moule (1), comprenant un positionnement (Psi) initial du moule à l'aide d'un support (2), ce support (2) comportant un élément fixe (21) et un élément mobile (22) agencé pour modifier la disposition spatiale du moule (1) relativement à cet élément fixe (21), et une fixation (PS2) de mires (41-43, 51-53) de calibration sur le moule (1) et/ou sur l'élément mobile (22) du support (2), ce procédé comprenant une première série d'étapes comportant : une étape de détection (511) d'une ou plusieurs desdites mires (41-43, 51-53) à l'aide d'un système de détection d'un projecteur (3) laser, 11 une étape de détermination (S12), à l'aide d'un ordinateur (9), de la position réelle, relativement au projecteur (3), des mires détectées par le système de détection, une étape de détermination (S13), à l'aide de l'ordinateur (9), de la disposition 5 spatiale du moule (1) en fonction de la position réelle des mires, une étape de projection laser (514), à l'aide du projecteur (3), de manière à tracer sur le moule (1) de contours délimitant au moins une zone (11-15) de dépôt d'au moins un pli, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième série d'étapes 10 comportant : une étape de déplacement (521) de l'élément mobile (22) relativement à l'élément fixe (21) de manière à modifier la disposition spatiale du moule (1), une étape de mesure (S22), à l'aide d'un ou de plusieurs codeurs, du déplacement de l'élément mobile (22), 15 une étape de détermination (523), à l'aide de l'ordinateur (9), de la position théorique des mires (41-43, 51-53) en fonction du déplacement de l'élément mobile (22) mesuré par le ou les codeurs, et en ce que les étapes de la première série sont répétées après les étapes de la deuxième série. 20 4. Procédé de projection laser selon la revendication 3, dans lequel la deuxième série d'étapes comprend, après l'étape de détermination (S23) de la position théorique des mires, une étape de temporisation (524) permettant de retarder la mise en oeuvre de la première série d'étapes, cette étape de temporisation (524) ayant une 25 durée prédéterminée de préférence inférieure à quatre secondes, plus préférentiellement égale à deux secondes. 5. Procédé de projection laser selon la revendication 4, dans lequel on vérifie (T1), pendant l'étape de temporisation (524), si le ou les codeurs mesurent un 30 déplacement de l'élément mobile (22), l'étape de temporisation (S24) étant répétée si le ou les codeurs mesurent un déplacement de l'élément mobile (22). 6. Procédé de projection laser selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la première série d'étapes comprend, après l'étape de 35 détermination (S12) de la position réelle des mires détectées : une étape de détermination (S121) d'un nombre de mires détectables par le système de détection en fonction de la position réelle des mires détectées, 12 - une étape de détermination (S122) du nombre de mires défectueuses en fonction du nombre de mires détectables et du nombre de mires détectées, - une étape d'alerte (5123) indiquant la présence d'une ou plusieurs mires défectueuses lorsqu'au moins une mire défectueuse a été déterminée, la 5 première série d'étapes étant dans ce cas recommencée après une durée prédéterminée (11) ou après réception par l'ordinateur (9) d'une instruction (12) de reprise du procédé. 7. Procédé de projection laser selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, 10 dans lequel la première série d'étapes comprend, après l'étape de détection (S11) de mires, une étape d'alerte (5111) indiquant un positionnement inadéquat du moule (1) et/ou du support (2) lorsque le nombre de mires détectées est inférieur à un nombre prédéterminé, la première série d'étapes étant dans ce cas recommencée après une durée prédéterminée (13) ou après réception par l'ordinateur (9) d'une instruction (14) 15 de reprise du procédé. 8. Procédé de drapage d'une pièce sur un moule (1) avec des plis, mettant en oeuvre le procédé de projection laser selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel, après l'étape de projection laser (514), au moins un pli est déposé (515) 20 sur l'au moins une zone (11-15) de dépôt du moule (1).