INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il est également connu par la technique antérieure, d'utiliser un scanner continu de faisceaux (LSS), pour déplacer continument un faisceau laser entrant pulsé en une tranche continue de faisceaux laser sortants pulsés, focalisés de manière mobile continue, mais non successivement ponctuelle, le long d’une ligne de focalisation passant par éventuellement n points d’impulsion d’une matrice impulsions laser (LEA) ultrasonique. Cette technologie dite « Beam Steering » fait généralement référence à tout élément optique à variation continue, y compris par exemple des lentilles mobiles, des prismes variables, des lentilles à focale variable, des miroirs déformables, des miroirs oscillants, des modulateurs de phase spatiaux, etc. Le moyen le plus courant de rediriger de manière continue un faisceau laser entrant pulsé est de le réfléchir sur des miroirs ou de le diffracter par des réseaux holographiques montés sur des scanners mécaniques, tels que des prismes rotatifs, des scanners à miroir oscillant. La technique « Beam Steering » classique n'est pas adaptée pour des applications CNDU industrielles efficaces. Car la position et donc l’énergie des faisceaux laser sortants pulsés est diffusée en mouvement continu en direction du matériau; et non focalisée et non concentrée en des points d'impulsion discrets distants.
Un exemple de cette technique de « Beam Steering » est décrit dans le brevet US 4,838,631 au nom de Chande et al. Le dispositif décrit utilise un miroir galvanométrique pour rediriger de manière continue le faisceau laser entrant en direction de plusieurs fibres optiques. Le fait d’utiliser un miroir galvanométrique, qui par nature n’est pas fixé rigidement, mais oscille, rend le dispositif très fragile aux vibrations. Cette technologie ne peut être utilisée efficacement dans des environnements très contraignants, et à hautes vibrations, telle que l’industrie métallurgique. En outre, les techniques « Beam Steering », et notamment celles utilisant un miroir galvanométrique, ne peuvent réaliser que de faibles variations angulaires du faisceau laser entrant. De ce fait, les dispositifs de cette technique nécessitent un grand encombrement dans la direction perpendiculaire au plan d’impact.
Les Transmetteurs Laser Agile Matriciels TLAM (désignés par ABLAT en anglais) sont connus de la technique antérieure. La focalisation agile par ABLAT d’un faisceau laser entrant consiste à le diffracter de manière discontinue séquentielle et par sauts en une multitude de faisceaux laser sortants successifs angulairement distants, ce en direction de n points d'impulsion dispersés distants d’une matrice impulsions laser (LEA) ultrasonique; plutôt que de les diriger vers une ligne continue de balayage. Les TLAMs (désignés par ABLATs en anglais) sont généralement utilisés par l'art antérieur dans des domaines de très haute technologie, dans les communications laser, l'acquisition et le suivi de cibles, la microscopie laser et l'interférométrie. Les domaines principaux d'applications sont : celui des radars laser, qui nécessitent la capacité de pointer rapidement vers un grand nombre d'objets largement espacés; le suivi et la discrimination de cibles; celui des capteurs pour la surveillance, et celui du suivi des objets spatiaux. Ils ne sont pas actuellement utilisés ou connus par l'art antérieur pour les applications CNDU de contrôle de qualité de l'industrie métallurgique.
L’art antérieur conceptuellement le plus proche de l’invention est décrit dans le brevet US 5,948,291 au nom de Neylan et al. Le dispositif décrit comprend un faisceau laser entrant, et une multitude de n disques réflecteurs rotatifs, indépendants les uns des autres, comportant chacun sur leur périphérie, soit une fraction totalement réfléchissante (miroir), ou une fraction totalement transmissive et donc non réfléchissante, ou une fraction partiellement transmissive (miroir partiel).
Les n disques réflecteurs indépendants du dispositif sont chacun fixés sur n axes rotatifs différents non accouplés. Le faisceau laser entrant est aligné sur la base et à la périphérie des différents disques réflecteurs en rotation. Le dispositif comprend en outre un dispositif de commande sélective des n différents moteurs, pour pouvoir réaliser, par une rotation différentielle des n disques réflecteurs non accouplés, différents scénarios d’amplitude de l’énergie des faisceaux laser sortants déviés impactant une ligne pointillée de points d’impact fixes. Le dispositif comprend des lentilles de focalisation des faisceaux laser sortants. Mais, Il convient de constater que le dispositif décrit, s’il comprend n disques réflecteurs comprenant n fractions de miroirs rotatifs, alors il comprend obligatoirement n axes rotatifs différents de ces n disques réflecteurs rotatifs indépendants; et n moyens indépendants de mise en rotation de ces n axes rotatifs; c’est-à-dire soit n moteurs différents, ou soit n dispositifs de couplage rotatif mécanique du type engrenages ou équivalent.
Ce dispositif de l’art antérieur décrit n’est pas du type optique-électromagnétique-acoustique CNDU hybride TEMAs/Laser. Il ne comprend pas d’ensemble capteur, composé de transducteurs électromagnétiques acoustiques du type TEMA ou équivalent. Il n’est pas destiné au contrôle de qualité de pièces métallurgiques. Et il ne décrit pas les moyens techniques d’un tel résultat technique par méthode ABLAT.
Ce dispositif de l’art antérieur décrit peut, dans certaines configurations décrites, fonctionner de manière agile comme un TLAM (désigné par ABLAT en anglais). Mais dans une telle configuration de type ABLAT : Son assemblage optique rotatif, incluant les n miroirs formés des fractions totalement ou partiellement réfléchissantes de ses n disques réflecteurs indépendants non accouplés, est structurellement non monolithique. Il est constitué de pièces optiques/mécaniques indépendantes, qui ne sont pas toutes rigidement mécaniquement liées, et qui ne sont pas en position fixe les unes par rapport aux autres. En particulier, les n disques réflecteurs et leurs n axes rotatifs sont en rotation l’un par rapport à l’autre, et donc sont non fixes l’un par rapport à l’autre. L’assemblage optique rotatif est donc à géométrie déformée au cours de la rotation. Son assemblage optique rotatif, constitué des n disques réflecteurs indépendants en rotation, n’est pas fixé rigidement sur un même arbre rotatif. Les n miroirs et leurs n point de réflexion associés ne sont pas en position fixe par rapport au même axe de rotation. Et, ils ne sont mis en rotation synchronisée par le même moteur d’entraînement. Les n disques réflecteurs rotatifs sont obligatoirement en position rotative inclinée par rapport à l’axe de rotation globale. De ce fait, pendant la mise en rotation de l’ assemblage optique rotatif, les distances de réflexion rotatives des n points de réflexion des n miroirs, perpendiculairement et vis-à-vis de l’axe de rotation principal, sont toutes continument variables. Chacun des n points de réflexion des n miroirs parcourt un cercle de rotation, centré sur l’axe de rotation principal. Ce cercle de rotation n’est pas perpendiculaire, mais continument incliné de sensiblement 45° vis-à-vis de l’axe de rotation principal. La projection de ce cercle de rotation, parallèlement à un plan de projection parallèle à l’ axe de rotation principal et passant par son centre de rotation, est formée d’une ellipse et non pas d’un segment. La projection de ce cercle de rotation, parallèlement à un plan de rotation perpendiculaire à l’ axe de rotation principal et passant par son centre de rotation, est également formée d’une ellipse et non d’un cercle. Le cylindre de réflexion virtuel entourant les n points de réflexion des n disques réflecteurs inclinés, qui lui sont liés, est déformé et n’a pas un rayon de cylindre constant au cours de la rotation. Les n points de réflexion des n miroirs indépendants de ces n disques réflecteurs ne sont pas longitudinalement fixes, au cours du mouvement rotatif, mais ils sont en mouvement longitudinal alternatif vis-à-vis de l’axe principal de rotation et de l’axe du faisceau laser principal, alternativement en avant puis en arrière. La ligne hélicoïdale pointillée rotative joignant les n points de réflexion des n miroirs, est à enroulement elliptique déformé au cours de la rotation et non à enroulement circulaire fixe. Elle n’a pas un de pas de vis circulaire.
Le défaut principal de ce dispositif de l’art antérieur, lorsqu’il est utilisé en mode TLAM (désigné par ABLAT en anglais), est qu’il nécessite n arbres rotatifs et n moyens indépendants de mise en rotation de n ces arbres rotatifs, de type moteur ou équivalent, pour dévier le faisceau laser entrant en n faisceaux laser sortants impactant n points d’impact laser. Cela induit des couts de construction, une augmentation de volume et poids, une sensibilité aux vibrations, une fragilité, et des risques de pannes, sensiblement proportionnels au nombre d’ arbres rotatifs. En outre, cela entraine une augmentation de l'encombrement vertical du dispositif qui l’empêche d’être utilisé dans des application industrielles à place disponible réduite.
L'art antérieur ne propose aucune solution technique efficace, sure et économique de configuration d'un dispositif CNDU pour équiper une machine-outil : effectuant la scannographie en continu de pièces métalliques en milieu hostile, à place disponible réduite et à haut niveau de vibrations; et, notamment, effectuant le contrôle qualité de brames d’acier de grandes sections, en vue de la détection et la caractérisation objective de leurs discontinuités de surface et de sous surface, lors de (ou après) leur coulée en continu en aciéries; ce, avec un seul assemblage optique rotatif monolithique de pièces mécaniques et/ou optiques toutes rigidement liées entre elle, en rotation autour d’un seul axe de rotation, et, dont l’assemblage optique rotatif est activé par un seul moteur d’entraînement; dont les points d’impact des faisceaux laser secondaires sont alignés sur plusieurs lignes pointillées d'impacts distantes; dont les spots d’impacts laser des faisceaux laser secondaires sont fins et rectangulaires; et orientés selon différents axes d’orientation, notamment perpendiculaires; et, dont les transducteurs électromagnétiques acoustiques TEMA ont des orientations directionnelles privilégiées de capture des signaux induits ultrasoniques générés par les discontinuités, qui sont organisés géométriquement vis à vis de spots d’impacts laser rectangulaires orientés, pour assurer la détection et la qualification de discontinuités d’une pièce métallique, ayant des orientations principales quelconques de défauts, aussi bien longitudinales que transversales.
En bref, un objet de cette invention est de fournir un nouveau Dispositif optique-électromagnétique-acoustique CNDU hybride TEMAs/Laser, comprenant un Assemblage Optique Rotatif monolithique de type TLAM (désigné par ABLAT en anglais), avec guidage agile multi-faisceaux-laser, pour équiper une Machine-Outil effectuant un contrôle qualité du travail des métaux, sur une Zone De Contrôle de la Surface d'une Pièce Métallique.
Le Dispositif selon l’invention est du type qui fonctionne par une combinaison : d’un Process par Chocs effectué par faisceaux laser, générant des Chocs Laser sur la Zone De Contrôle, induisant des Vibrations Mécaniques dans le Corps de la Pièce Métallique, et, d’un Monitorage, par des Transducteurs Électromagnétique Acoustique TEMA, des Signaux Induits ultrasoniques générés par l'interaction des Vibrations Mécaniques avec les Discontinuités De Surface et les Discontinuités De Sous-Surface dans le Corps de la Pièce Métallique, qui doivent être caractérisées.
L'invention concerne un Dispositif CNDU hybride TEMAs/Laser du type spécifique décrit ci après. Le Dispositif comprend: un Arbre Rotatif; une Source-Laser-Entrante; un Assemblage-Optique-Rotatif; des Moyens De Rotation; un Ensemble Réflecteur monolithique; et, un Ensemble Capteur.
L’Arbre Rotatif est capable de tourner autour de l’Axe De Rotation. La Source Laser Entrante est équipée de Moyens De Guidage Optique, configurés pour produire un Faisceau Laser Entrant avec une certaine Puissance Laser Entrante, dirigé le long d'un Axe De Faisceau Entrant parallèle à l'Axe De Rotation, ce à une certaine Distance De Faisceau de l'Axe De Rotation. L’Assemblage Optique Rotatif est configuré pour tourner autour de l'Axe de Rotation. Les Moyens De Rotation comprennent un Moteur D’Entraînement, connecté à l'Arbre Rotatif. Il est configuré pour induire sa rotation autour de l'Axe De Rotation, avec un Sens De Rotation continu, soit horaire continu soit anti-horaire continu. L’Ensemble-Réflecteur fait partie de l’Assemblage Optique Rotatif. Il est composé d’une pluralité (d’ au moins deux) Miroirs agissant comme une Barrière-Optique.
Chacun des Miroirs est configuré pour que, dans certaines positions rotatives de l’Assemblage-Optique-Rotatif : le Miroir intercepte l’Axe De Faisceau Entrant, et, le Miroir présente un Point De Réflexion (i) positionné à une certaine Distance De Réflexion rotative perpendiculaire de l'Axe De Rotation, (ii) pour réfléchir le Faisceau Laser Entrant impacté sur ce Miroir (M), (iii) avec un changement de Direction Angulaire De Faisceau, et (iv) avec une Efficacité De Réflexion de l'énergie du Faisceau Laser Entrant sensiblement égale à cent pour cent.
L’ Ensemble Capteur est composé d’une pluralité de (au moins deux) Transducteurs Electromagnétique Acoustique de type TEMA. Leur Sonde Electromagnétique Active fait face à la Zone De Contrôle et est sensiblement centrée sur un Point De Détection de la Zone De Contrôle. Chaque Sonde Electromagnétique Active est configurée pour générer un Signal A-Scan de détection de la position des Défauts versus temps/distance, acquis à partir des Signaux Induits ultrasoniques au voisinage de son Point De Détection.
L’ Ensemble-Mécanique (163) comporte également deux groupes de Rails-Latéraux-Motorisés (167-a, 167-b) formant chacun un poteau vertical d’appui. Ils sont situés de part et d’autre du Convoyeur (162). Ils comprennent des moyens motorisés permettent de régler la position verticale du Rail-De-Guidage-Supérieur (164-a) et donc du Dispositif (1-a) supérieur, en fonction de l’épaisseur potentiellement variable des Brames-D'acier (159) inspectés.
Chacun des deux Dispositifs (1-a, 1-b) de la Machine-Outil (2) est équipé de 26 Transducteurs-Électromagnétique-Acoustique TEMA (34) du type décrit dans la demande de brevet français N° FR2009138, au nom de la demanderesse.
La Machine-Outil (2) est dimensionnée et configurée pour que la vitesse de balayage, c'est-à-dire la vitesse longitudinale de déplacement des Brames-D'acier (159) vis-à-vis des deux Dispositifs (1, 1-a, 1-b), est de 0,150 m par seconde.
Les spécifications de la taille des Brames-D'acier (5, 159) inspectées se situe dans la plage suivante : épaisseur 100-350 mm, largeur 1000-2000 mm.
La Machine-Outil (2) peut détecter automatiquement et en continu, quelles que soient leur orientation, toutes les Discontinuités de Surface (12) et Sous-Surfaces (13) dans le Corps (9) d'une Brames-D'acier (5, 159) : avec un signal qui est 6dB supérieur aux signaux provenant de la structure interne du matériau de la brame d'acier, d'une largeur supérieure à 0,1 mm, d'une hauteur supérieure à 0,3 mm, et, d'une longueur supérieure à 10 mm.
L’assemblage ABLAT optique rotatif (22) décrit et construit par la demandeuse permet d’effectuer de manière périodique 24 tirs laser à 1200 hertz en 24 points d’impacts répartis sur une Zone-De-Contrôle (3) de 1200 mm de long, ce en ayant un encombrement vertical de moins de 300 mm. Aucun Dispositif optique-électromagnétique-acoustique CNDU hybride TEMAs /Laser de l’art antérieur ne permet d’atteindre ces performances avec cet encombrement minimal.
Grace à la combinaison d’une part, de Lentilles-De-Focalisation-Cylindriques-Longitudinales (138) focalisant des Spots-D’Impact-Laser-Rectangulaire-Longitudinaux (139) et de Lentilles-De-Focalisation-Cylindriques-Transversales (141) focalisant des Spots-D’Impact-Laser-Rectangulaire-Transversaux (142); et, d’autre part, de TEMAs-Longitudinaux (146) à Orientation-Directionnelle-Privilégiée-De-Capture (144) selon une direction longitudinale, et de TEMAs-Transversaux (148) à Orientation-Directionnelle-Privilégiée-De-Capture (144) selon une direction transversale; le Dispositif (1) détecte et qualifie les Discontinuités-De-Surface (12) et les Discontinuités-De-Sous-Surface (13) dans le Corps (9) de la Pièce-Métallique (5), ayant des orientations quelconques, aussi bien avec un élancement principalement longitudinal qu’un élancement principalement transversal. Cette caractéristique fondamentale n’est pas atteinte par l’art antérieur.
Le cout de fabrication d’un Dispositif CNDU hybride TEMAs/Laser selon l’art antérieur pour le contrôle en continu d’une face de Brames-D'acier de largeur 1200 mm, est actuellement estimé par la communauté scientifique à 1 Million €. La technologie de l’invention permet avec une seule Source-Laser-Entrante (16), de réduire ce cout d’un facteur cinq, à performance, productivité et résolution de contrôle équivalente.
L'invention offre de précieux avantages industriels et des applications dans l'industrie métallurgique, et dans tous les domaines de l’ingénierie et de la construction mécanique.
L'invention offre des applications industrielles pour le contrôle non destructif automatisé et la scannographie ultrasonique 2D et/ou 3D de grands objets métallurgiques, en particulier pour le balayage 3D en continu et la caractérisation de discontinuités de surfaces et/ou de sous-surfaces de ces grands objets métalliques. L’invention améliore ainsi le contrôle de qualité des pièces métalliques de construction.
Les applications industrielles préférées de l'invention concernent la B-Scannographie et/ou la C-Scannographie et/ou l'imagerie CND 3D en continu à haut débit des discontinuités de surfaces et internes, dans une production de structures métallurgiques larges et épaisses et/ou de composants industriels faits d’un matériau conducteur tel l’acier ou l’aluminium.
Une première application industrielle principale de l’invention est celle du contrôle CND 3D en continu de Brames-D'acier lors de leur coulée continue, dans l’environnement industriel sévère et à haute température (au-dessus de 1000°C) d’une aciérie.
Une deuxième utilisation application industrielle principale de l’invention est la génération CND 3D des paramètres topologiques de discontinuités de Brames-D'acier lors de leur coulée continue, en vue de leur utilisation pour le réglage optimal manuel ou automatique des paramètres de l'équipement de réduction dynamique (dite « Dynamic Soft Reduction » ou DSR en anglais) de la ligne de coulée en continu d’une aciérie.
Procédé d’assemblage par collage et soudage de deux pièces en tôle La présente invention se rapporte d’une manière générale au domaine de l’assemblage de deux pièces en tôle métallique, telles que des pièces de carrosserie pour véhicule.
Elle vise plus particulièrement une structure d’assemblage de pièces en tôle métallique dans laquelle ces deux feuilles sont jointes par combinaison d’un joint de colle et de points de soudure électrique.
Pour maintenir cette disposition en croix, l’ensemble 1 comprend également un organe de verrouillage 5.
Tel qu’illustré par les figures 5 et 7, l’organe de verrouillage 5 se présente sous la forme d’une bague présentant des découpes 51 pour la réception des profilés des organes de fixation 41.
Plus précisément, les découpes 51 de l’organe de verrouillage 5 sont destinées à coopérer avec des rainures 48 pratiquées dans les organes de fixation 41.
Afin d’assurer un détrompage et de s’assurer du bon montage et de la bonne tenue en position du premier organe de fixation 41a par rapport au deuxième organe de fixation 41b, les rainures 48 présentent des profondeurs différentes et les découpes 51 de l’organe de verrouillage 5 présentent également des profondeurs différentes associées chacune à l’une des rainures 48 de l’un des organes de fixation 41.
Selon le mode de réalisation illustré par la , l’organe de verrouillage 5 est monté à force sur les organes de fixation 41, empêchant ainsi tout retrait volontaire ou accidentel de l’organe de verrouillage 5.
Toujours en référence au mode de réalisation illustré par les figures 1 et 7, chaque organe de fixation 41 s’étend sensiblement de manière rectiligne et présente à chacune de ses extrémités une portion coudée 422 présentant un passage 423 ou par lequel l’organe de fixation 41 est solidarisé au montant 2.
Dans ce mode de réalisation, le panneau 3 présente une forme sensiblement parallélépipédique, et les organes de fixation 41 s’étendent le long des diagonales de la forme parallélépipédique du panneau 3.
En référence au mode de réalisation illustré par les figures 1 et 7, le panneau 3 comprend quatre lumières 31 réparties par paire, les lumières 31 de chaque paire s’étendant dans le prolongement l’une de l’autre selon l’extension du profilé de la partie de fixation 42 de l’organe de fixation 41 destiné à coopérer avec lesdites lumières 31 d’une même paire.
Chaque organe de fixation 41 présente deux deuxièmes portions de contact 44.
Chaque deuxième portion de contact 44 est reliée à la première portion de contact 43 de l’organe de fixation 41 par l’intermédiaire d’une patte 45 de liaison.
En d’autres termes, le premier organe de fixation 41a et le deuxième organe de fixation 41b présentent chacun deux pattes de liaison 45 présentant chacune une extension 451 portant une deuxième portion de contact 44.
Selon une variante de réalisation illustrée par la , les lumières 31 d’une même paire s’étendent dans le prolongement l’une de l’autre selon une direction parallèle à l’extension des montants 2.
Ainsi, le premier organe de fixation 41a et le deuxième organe de fixation 41b sont solidarisés chacun uniquement à l’un des montants 2.
Selon cette variante de réalisation, le panneau 3 présente également quatre lumières 31 positionnées chacune au voisinage d’un angle du panneau.
Selon cette variante de réalisation, l’ensemble 1 est simplifié en ce qu’il est dépourvu d’un organe de verrouillage 5. En effet, le premier organe de fixation 41a et le deuxième organe de fixation 41b ne se croisant pas, l’organe de verrouillage 5 n’est alors pas nécessaire.
En outre, les profilés de la partie de fixation 42 de chacun des organes de fixation 41 peuvent être pleins, c’est-à-dire dépourvus d’échancrure 47, d’ouverture 46 et de rainure 48.
Dans certains modes de réalisation, le nombre K d’éléments photoélectriques dans chaque groupe 26(n) est égal au nombre F de familles distinctes 26(n) d’éléments photoélectriques. Dans un tel cas, chaque groupe 26(n) d’éléments photoélectriques 26(f,n,k) comporte un unique élément photoélectrique 26(f,n,k) de chaque familles distinctes 26(n) d’éléments photoélectriques. Par exemple, les figures 4 à 6 illustrent une partie d’un capteur 22 dans lequel chaque groupe 26(n) d’éléments photoélectriques 26(f,n,k) comporte quatre éléments photoélectriques qui appartiennent à chacun à une famille distincte 26(f) parmi quatre familles 26(f) distinctes d’éléments photoélectriques 26 (f,n,k). Dans l’exemple de la , les quatre familles 26(f) distinctes correspondent à quatre analyses de polarisation distincte, lesquelles sont quatre analyses linéaires selon quatre axes de polarisation distincts, par exemple deux paires d’axes de polarisation orthogonaux (A1, A3) et (A2, A4), les deux paires étant décalées l’un de l’autre de 45 degrés d’angle, dans un sens ou dans l’autre.
Dans l’exemple de la , les quatre familles 26(f) distinctes correspondent à quatre analyses de polarisation distinctes, lesquelles comprennent deux analyses linéaires selon deux axes polarisation distincts, en l’occurrence par exemple deux axes de polarisation orthogonaux, et deux analyses circulaires de sens R1 et R2 inverses l’un de l’autre.
Dans l’exemple de la , les quatre familles 26(f) distinctes correspondent à quatre analyses de polarisation distinctes, lesquelles comprennent deux analyses circulaires de sens R1 et R2 inverses l’un de l’autre, et deux analyses elliptiques E2, E4 orthogonales entre elles.