Brevet FR3135220A1 — publié le 20231110

PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE RÉPARATION D’UN OBJET Procédé (100) de réparation d’un objet présentant au moins un défaut de surface, le procédé comprenant les étapes de détermination (110) de la position du défaut sur l’objet, sélection (120) d’un marqueur tridimensionnel, positionnement (125) du marqueur sélectionné sur l’objet, détermination (147) d’un volume à usiner, usinage (155) de l’objet et rechargement (165) du volume usiné. Figure de l’abrégé : Fig. 1 PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE RÉPARATION D’UN OBJET DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de réparation d’un objet présentant un défaut de surface. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de réparation d’un objet basé sur le marquage des zones de défaut. La présente invention concerne aussi un système de réparation d’un objet présentant un défaut de surface. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Certaines pièces d’usine, telle que des pièces de fonderie utilisées dans l’industrie aéronautique, navale ou automobile, peuvent présenter des défauts de surface dus à leur fabrication ou à leur usure. Ces défauts, de nature géométrique ou métallurgique, doivent être corrigés afin de rétablir les propriétés géométriques et métallurgiques désirées pour ces pièces. Certaines méthodes de réparation de tels défauts sont basées sur une détermination manuelle de la position et de la taille des défauts. Cependant, ces méthodes ne sont pas satisfaisantes car elles sont lentes et peu précises. D’autres méthodes connues déterminent automatiquement le volume des défauts, par exemple par scan tridimensionnel. Cependant, ces méthodes requièrent toujours un positionnement précis de l’objet sous l’appareil de mesure afin de déterminer les coordonnées de la zone de la surface dans laquelle se situe le défaut. Ces méthodes impliquent donc aussi une perte de temps et de précision lors de la réparation des défauts. Le but de l’invention est de fournir un procédé qui permet la réparation de défauts de surface de manière automatisée, précise et/ou rapide. RÉSUMÉ Dans ce but, la présente invention concerne un procédé de réparation d’un objet présentant au moins un défaut de surface, le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination de la position du défaut sur l’objet, le dit défaut ayant une surface externe, et des caractéristiques géométriques du défaut, lesdites caractéristiques géométriques comprenant au moins les deux dimensions de la surface externe du défaut et une forme géométrique du défaut ; sélection d’un marqueur tridimensionnel comprenant au moins une base dont les dimensions sont supérieures ou égales à celles de la surface du défaut, ledit marqueur étant choisi dans un ensemble de marqueurs préexistant ; positionnement du marqueur sélectionné sur l’objet de manière à ce que la base du marqueur recouvre au moins la totalité de la surface du défaut, la position, les dimensions, et/ou la forme du marqueur définissant un volume de défaut et une zone de défaut ; détermination d’un volume à usiner selon le volume de défaut défini à l’étape c) ; usinage de l’objet par retrait du volume à usiner déterminé à l’étape d) ; et rechargement du volume usiné à l’étape e) par ajout de matière. Après avoir repéré un défaut à la surface d’un objet, l’utilisateur sélectionne un marqueur tridimensionnel (ou en trois dimensions ou 3D) parmi un ensemble de marqueurs préexistant, i.e. parmi une bibliothèque de marqueurs rassemblant des marqueurs de dimensions et de formes différentes. L’utilisateur a donc accès à une grande variété de dimensions, à savoir dimensions de surface (dans le plan de la surface de l’objet), d’épaisseur (ou profondeur, i.e. dimension s’étendant à la normale du plan de la surface de l’objet) et de formes différentes. L’utilisation d’un marqueur permet de positionner quasi-arbitrairement l’objet marqué dans l’espace de travail du système de réparation. En effet, la position et la géométrie du défaut dans le repère du système sont déduites directement des caractéristiques du marqueur. Cela permet donc de définir précisément et de manière automatique la position du défaut à la surface de l’objet, évitant de multiples manipulations de la part de l’opérateur, une perte de temps et de précision lors du placement l’objet dans l’espace de travail. Les dimensions et la forme du marqueur permettent par ailleurs de connaitre l’étendue du défaut à la surface de l’objet et servent aussi d’indicateur pour générer les trajectoires outil de façon précises lors des étapes d’usinage (e) et de rechargement (f). L’utilisation de marqueur permet donc aussi d’automatiser le processus de réparation par une génération facilitée et automatique de la trajectoire des moyens d’usinage et de rechargement. De plus, un certain nombre d’informations peuvent être encodées en fonction de la forme, de la couleur et/ou de la taille du marqueur. Par exemple, les caractéristiques du marqueur permettent d’encoder la profondeur d’usinage, la forme du défaut, le type d’usinage, le type de rechargement, la matière à utiliser pour le rechargement, rendant ainsi la méthode d’autant plus automatisée. Finalement, l’utilisation de marqueurs permet de réparer l’objet plus rapidement lorsque ce dernier possède plusieurs défauts. Dans ce cas, plusieurs marqueurs sont positionnés sur les différents défauts de surface pour une réparation simultanée desdits défauts. Une fois les marqueurs positionnés, les caractéristiques géométriques (dimensions, formes) et la position sont directement connues pour chacun des défauts. De plus, les étapes de détermination du volume du défaut ainsi que les étapes d’usinage et de rechargement des défauts sont entièrement automatisées de manière à pouvoir réparer plusieurs défauts sur un même objet sans intervention humaine. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de détermination d’un modèle de surface de la zone de défaut. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de finition de surface comprenant les étapes suivantes : détermination, par scan tridimensionnel, d’une surface de la zone de défaut après rechargement du volume usiné ; comparaison de ladite surface avec le modèle de surface de la zone de défaut ; usinage ou rechargement de la surface de la zone de défaut en fonction du résultat de ladite comparaison. La mise en œuvre d’une étape de finition permet de recouvrer les propriétés géométriques désirées. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape supplémentaire de post-traitement comprenant le polissage de la surface de la zone de défaut, le traitement thermique de la zone de défaut, et/ou le traitement par ondes mécaniques ou acoustiques de la zone de défaut. La mise en œuvre d’une étape de post-traitement permet de recouvrer les propriétés métallurgiques désirées. Selon un mode de réalisation, l’usinage est effectué par fraisage, perçage et/ou par découpe. Selon un mode de réalisation, le rechargement est effectué par fabrication additive. Selon un mode de réalisation, la détermination de la position du défaut sur l’objet et les dimensions de la surface du défaut est effectuée par une mesure sans contact. La détermination de la position du défaut sur l’objet et des dimensions de la surface du défaut par une mesure sans contact permet d’éviter d’abîmer ou de déformer l’objet lors de la mesure. Cela permet également d’éviter la contamination d’objets requérant une pollution de surface minimale. Finalement, cela permet aussi une détermination plus rapide comparée aux mesures par palpation par exemple. Selon un mode de réalisation, la mesure sans contact est choisie parmi la profilométrie laser, le scan laser, le scan tridimensionnel, l’imagerie tridimensionnelle instantanée, la radiographie et/ou la tomographie. L’utilisation d’un scan laser permet de collecter des positions point par point grâce à un balayage selon deux dimensions. L’utilisation d’un profilomètre laser permet de collecter des positions le long d’une ligne laser, par balayage sur une dimension le long de cette ligne, plutôt qu’en un point. Ainsi un seul capteur suffit pour effectuer une mesure tridimensionnelle. L’utilisation d’un scan tridimensionnel permet d’effectuer une mesure instantanée (« snapshot » en anglais) de l’ensemble de la surface sans nécessiter de balayage. Selon un mode de réalisation, les marqueurs sont fabriqués en une matière usinable. L’utilisation de marqueurs fabriqués en une matière usinable permet de laisser les marqueurs en place après la mesure de profondeur de défaut. Dans ce cas, le marqueur usiné en même temps que la zone de défaut, de manière à automatiser au maximum le processus de réparation. Cela permet de minimiser l’intervention humaine et donc d’augmenter la rapidité et la précision de la réparation. La présente invention concerne aussi un système de réparation d’un objet présentant au moins un défaut de surface, le système étant configuré pour mettre en œuvre le procédé de réparation selon l’un des modes de réalisation ci-dessus et comprenant : un ensemble de marqueurs ; et une machine de réparation comprenant ; au moins un moyen d’enlèvement de matière ; au moins un moyen d’ajout de matière ; un moyen de mesure sans contact configuré pour déterminer une position du défaut sur l’objet et des caractéristiques géométriques du défaut, lesdites caractéristiques géométriques comprenant au moins les deux dimensions de la surface du défaut ; et un contrôleur comprenant au moins : un premier processeur configuré pour générer un volume à usiner et/ou un volume à recharger sur base des données fournies par le moyen de mesure sans contact et de la position du défaut fournie par le moyen de mesure sans contact ; et un deuxième processeur configuré pour générer des trajectoires des moyens d’enlèvement et/ou d’ajout de matière sur base du volume généré par le premier processeur. Le système de réparation permet de connaître la position des différents moyens d’enlèvement de matière, d’ajout de matière et de mesure sans contact dans un seul référentiel de coordonnées sans nécessiter de calcul de changement de référentiel. Ainsi, en évitant la conversion de coordonnées et le repositionnement de l’objet à chaque étape, cela permet d’obtenir une meilleure précision de réparation. Cela représente aussi un gain de temps car aucune manipulation de l’objet n’est requise entre chaque étape. Le moyen de mesure sans contact permet, grâce à la détermination de la position et de la forme du marqueur sur l’objet, de positionner quasi-arbitrairement l’objet marqué dans l’espace de travail du système de réparation, la position de la zone de défaut dans l’espace de travail étant déterminées par la position du marqueur. Dans un mode de réalisation, le système comprend en outre un premier module de génération d’un modèle de surface de l’objet sur base des données fournies par le moyen de mesure sans contact. Dans un mode de réalisation, le système comprend en outre un deuxième module de détermination de position et de dimensions du marqueur positionné. Dans un mode de réalisation, l’au moins un moyen d’ajout de matière est un dispositif permettant un rechargement par fabrication additive parmi la projection de matière, le dépôt laser ou le dépôt par arc électrique. Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure sans contact est choisi parmi la profilométrie laser, le scan tridimensionnel, l’imagerie tridimensionnelle instantanée, la radiographie et/ou la tomographie. DÉFINITIONS Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante : « Base du m arqueur » concerne la surface du marqueur destinée à être mise en contact avec l’objet et/ou le défaut de surface. « En surface » ou « de surface » qualifie le positionnement des défauts à une faible profondeur dans le volume de l’objet. Par faible profondeur, on entend une profondeur inférieure à 10% de la dimension de l’objet comprenant le défaut. « Marqueur » concerne un élément tridimensionnel de taille et de forme connue préalablement permettant, une fois posé sur l’objet, de définir (ou marquer) une zone de défaut. « Rechargement » concerne un ajout de matière en vue de remplir un volume déficitaire. « Surface externe du défaut » concerne la surface du défaut définie par projection de la forme tridimensionnelle du défaut sur la surface de l’objet. « Usinage » concerne un retrait de matière d’un objet. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : représente le procédé de réparation d’un objet selon un mode de réalisation de l’invention. montre un échantillon de l’ensemble des marqueurs d’un système de réparation d’un objet selon un mode de réalisation de l’invention. montre le positionnement d’un marqueur sur un défaut. REFERENCES NUMERIQUES 100 – Méthode de réparation d’objet 110 – Détermination de la position du défaut sur l’objet, 120 – Sélection du marqueur 125 – Positionnement du marqueur 130 – Scan de l’objet 140 – Reconnaissance du marqueur 145 – Détermination d’un modèle de surface 147 – Détermination d’un volume à usiner 150 – Génération des trajectoires des moyens d’enlèvement de matière 155 – Usinage 160 – Génération des trajectoires des moyens d’ajout de matière 163 – Détermination du volume usiné 165 – Rechargement 180 – Finition 183 – Détermination de la surface de la zone de défaut 185 – Comparaison avec le modèle de surface 187 – Ajout ou enlèvement de matière 190 – Post-traitement 200 – Marqueur 301 – Moyen de mesure sans contact 303 – Défaut de surface 305 – Objet 307 – Volume à usiner Procédé (100) de réparation d’un objet (305) présentant au moins un défaut de surface (303), le procédé comprenant les étapes suivantes : détermination (110) de la position du défaut (303) sur l’objet (305), le dit défaut (303) ayant une surface externe, et des caractéristiques géométriques du défaut (303), lesdites caractéristiques géométriques comprenant au moins les deux dimensions de la surface externe du défaut (303) et une forme géométrique du défaut (303) ; sélection (120) d’un marqueur tridimensionnel comprenant au moins une base dont les dimensions sont supérieures ou égales à celles de la surface du défaut (303), ledit marqueur étant choisi dans un ensemble de marqueurs préexistant ; positionnement (125) du marqueur sélectionné sur l’objet (305) de manière à ce que la base du marqueur recouvre au moins la totalité de la surface du défaut (303), la position, les dimensions, et/ou la forme du marqueur définissant un volume de défaut et une zone de défaut ; détermination (147) d’un volume à usiner (307) selon le volume de défaut défini à l’étape c) ; usinage (155) de l’objet (305) par retrait du volume à usiner (307) déterminé à l’étape d) ; et rechargement (165) du volume usiné à l’étape e) par ajout de matière. Procédé (100) de réparation selon la revendication 1 , comprenant en outre une étape (145) de détermination d’un modèle de surface de la zone de défaut. Procédé (100) de réparation selon la revendication 2 , comprenant en outre une étape (180) de finition de surface comprenant les étapes suivantes : Détermination (183), par scan tridimensionnel, d’une surface de la zone de défaut après rechargement du volume usiné ; Comparaison (185) de ladite surface avec le modèle de surface de la zone de défaut ; usinage ou rechargement (187) de la surface de la zone de défaut en fonction du résultat de ladite comparaison. Procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 , comprenant en outre une étape supplémentaire de post-traitement (190) comprenant le polissage de la surface de la zone de défaut, le traitement thermique de la zone de défaut, et/ou le traitement par ondes mécaniques ou acoustiques de la zone de défaut. Procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 , dans lequel l’usinage est effectué par fraisage, perçage et/ou par découpe. Procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans lequel le rechargement est effectué par fabrication additive. Procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 , dans lequel la détermination (110) de la position du défaut (303) sur l’objet (305) et des dimensions de la surface du défaut (303) est effectuée par une mesure sans contact. Procédé (100) de réparation selon la revendication 7 , dans lequel la mesure sans contact est choisie parmi la profilométrie laser, le scan laser, le scan tridimensionnel, l’imagerie tridimensionnelle instantanée, la radiographie et/ou la tomographie. Procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 , dans lequel les marqueurs sont fabriqués en une matière usinable. Système de réparation d’un objet (305) présentant au moins un défaut de surface (303), le système étant configuré pour mettre en œuvre le procédé (100) de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 et comprenant : un ensemble de marqueurs ; et une machine de réparation comprenant ; au moins un moyen d’enlèvement de matière ; au moins un moyen d’ajout de matière ; un moyen de mesure sans contact (301) configuré pour déterminer une position du défaut (303) sur l’objet (305) et des caractéristiques géométriques du défaut (303), lesdites caractéristiques géométriques comprenant au moins les deux dimensions de la surface du défaut (303) ; et un contrôleur comprenant au moins : un premier processeur configuré pour générer un volume à usiner (307) et/ou un volume à recharger sur base des données fournies par le moyen de mesure sans contact et de la position du défaut (303) fournie par le moyen de mesure sans contact ; et un deuxième processeur configuré pour générer (160) des trajectoires des moyens d’enlèvement et/ou d’ajout de matière sur la base du volume généré par le premier processeur.