EP2030010A1 - Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite - Google Patents

Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite

Info

Publication number
EP2030010A1
EP2030010A1 EP07729199A EP07729199A EP2030010A1 EP 2030010 A1 EP2030010 A1 EP 2030010A1 EP 07729199 A EP07729199 A EP 07729199A EP 07729199 A EP07729199 A EP 07729199A EP 2030010 A1 EP2030010 A1 EP 2030010A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic field
distribution
control device
microsensors
computer system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP07729199A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marie-Anne De Smet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations SAS filed Critical Airbus Operations SAS
Publication of EP2030010A1 publication Critical patent/EP2030010A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/87—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields using probes

Definitions

  • the present invention relates to a device for the non-destructive inspection of a part by distribution analysis of the magnetic field leak emitted by the part when it is subjected to an excitation magnetic field, comprising means for generating a magnetic field of excitation within the room to be controlled, and means for measuring the distribution of the magnetic field emitted by the room in response to the excitation field.
  • the set of means is integrated in a flexible support to form a device in the form of a flexible coating intended to be fixed on an area of the surface of the part to be controlled.
  • the present invention finds applications for the non-destructive testing (NDT) of aircraft parts, but can be used in all industrial sectors where the control of the integrity of the parts is important, such as automobile, railway, shipbuilding or nuclear power.
  • NDT non-destructive testing
  • CND techniques are numerous and constantly evolving because the industrial sectors concerned are demanding an increase in performance of these NDT techniques.
  • the air transport and civil engineering sectors are always looking for increasingly efficient NDT techniques to fulfill both safety requirements and a cost reduction policy.
  • control techniques based on eddy currents are known. The principle of these techniques is based on the use of a magnetic excitation field which induces an eddy current flow in the part to be controlled.
  • the circulation of these induced currents in the room is modified by the presence of defects, cracks or corrosions.
  • This modification of the eddy current distributions acts on the distribution of the surface magnetic field of the part generated by the eddy currents. This distribution is generally measured by induction effect. Information on the defects is then extracted from the magnetic field distribution.
  • the magneto-optical imaging device comprising a magnetic material makes it possible to measure a generated Faraday rotation which is proportional to the magnetization of the magnetic material in the presence of the distribution of the magnetic field emitted by the piece.
  • the present invention proposes a device adapted to such a real-time control which makes it possible to monitor the structural health of a part throughout its period of use by local measurements of the configuration of the leakage magnetic field emitted by said part. in response to an excitation field.
  • the problems to be solved for such a device are: to have a non-destructive control means adapted to be easily fixed on the surface of the structures to be controlled whether they are accessible or not while remaining negligible in weight and space and by requiring only a small electrical power for its operation, to have a control means adapted to be permanently installed on the structures to be controlled during their use to perform predictive maintenance by detecting the appearance of defects as soon as possible thus enabling less costly repairs and maximum safety of structures, a means of control that allows for automatic control management and a complete diagnosis of structural health to minimize Operator work to reduce the cost of maintenance.
  • the invention relates to a device for non-destructive control of a part in real time.
  • said device comprises means for generating an excitation magnetic field within the workpiece, said generating means being integrated in a support, said support being intended to cover a surface of said workpiece to be controlled. and means for measuring a distribution of the magnetic field emitted by said piece in response to the excitation field, said measuring means being superimposed on said excitation field generation means.
  • the support is a flexible support intended to cover the surface of the part by matching the shape of the part.
  • the measuring means have a sensitivity adapted to determine anomalies in the distribution of the magnetic field likely to reveal the presence of defects in the room.
  • the means for generating said excitation magnetic field comprise a network of microbubines, each of said microbobines being traversed by an alternating current to generate said excitation magnetic field.
  • the means for generating said excitation magnetic field comprise a network of micro-magnets.
  • each optoelectronic microsensor comprises a photosensitive cell for transforming the received light radiation into electric charges, said cell being coupled to a charge transfer device for collecting the electric charges.
  • said measuring means comprise an array of magnetoresistive microsensors for directly measuring said distribution of the magnetic field emitted by said piece.
  • said networks are organized in columns column matrix.
  • the device further comprises an interface electronics connecting said measuring means to a recording memory.
  • the interface electronics and the memory are integrated in the flexible support so as to advantageously produce a monolithic control device.
  • control device comprises a computer system such as a microprocessor for automatically determining information relating to defects such as the size, the location and the nature of the defects from the distribution of the magnetic field emitted by the part to be controlled. .
  • said control device comprises transmission means for sending electrical signals recorded in the recording memory to said system calculator using a wired, wireless, radio or infrared link.
  • said computer system is integrated in said flexible support and is connected between said interface electronics and said recording memory.
  • the computer system comprises a memory containing at least one map of a distribution of the reference magnetic field of the part or parts, calculation means converting the electrical signal received by said computer system into a signal representative of the distribution of the magnetic leakage field measured by the microsensors, and means for analyzing said distribution of the magnetic field with respect to the distribution of the reference magnetic field.
  • the analysis means comprise means of comparative analysis between the distribution of the measured magnetic field leakage and the reference magnetic field distribution.
  • said comparative analysis means comprise means for generating a state signal S and information relating to defects present in the part.
  • said state signal S and said information are either transmitted by said computer system to alarm means or recorded in said recording memory connected to said computer system, then transmitted to alarm means using a wire link, wireless, radio or infrared.
  • the alarm means preferably comprise, for example, display means and light or sound indicators.
  • FIG. 1 a schematic representation of a sectional profile view of a control device according to an embodiment of the invention comprising a network of microbubines for generating an excitation magnetic field, a liquid crystal membrane and a network of Optoelectronic microsensors, the device covering the surface of a part to be inspected and being covered by a layer of paint;
  • Figure 2 a schematic representation of a top view of a microbobine according to one embodiment;
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of a sectional profile view of a control device according to another embodiment of the invention comprising a network of microbubines, a magnetoresistance-based magnetic microsensor network, said device covering the surface of a part to be inspected and covered by a layer of paint; in figure 4.A and 4.B: two schematic representations respectively illustrating the operating principle of a GMR (giant magnetoresistance) cell in zero field and in magnetic field; in FIG. 5: a schematic representation of a view from above of the control device illustrating an embodiment of the device; in FIG. 6: a schematic representation of the control device of FIG. 5 in the operational position of transmission of the electrical signal to a remote computer system; in Figure 7: a schematic view of a network of control devices disposed on the surface of the parts of a ground plane in the signal transmission position recorded during the flight of the aircraft.
  • GMR giant magnetoresistance
  • the excitation magnetic field induces the flow of eddy currents in the part.
  • the eddy currents that appear in the room generate in turn a leakage magnetic field radiating around the room.
  • the characteristics of these currents are closely related to the characteristics of the part such as its shape and conductivity.
  • These currents can be modified by the existence of structural defects, cracks or corrosion.
  • the modification of these eddy current distributions then acts on the distribution of the magnetic field emitted by the piece to be controlled.
  • the excitation magnetic field directly redirects the magnetization of each domain and therefore modifies the magnetic domain configuration of the part.
  • the new configuration in magnetic domains is then disturbed by the possible presence of defects, cracks or corrosion.
  • Figures 1 and 3 are shown two embodiments of the non-destructive testing device of a part by analyzing the distribution of the magnetic field. It comprises means for generating an excitation magnetic field within the room and measurement means able to determine a distribution of the leakage magnetic field emitted by the room, the measuring means being superimposed on the generation means.
  • the generation means are integrated in a support 2 which is fixed on an area of the surface of the part to be controlled.
  • this support 2 is a flexible support which is for example made of a plastic material, making it possible to fix the control device 1 on the surface of the part to be checked by matching the shape of the part.
  • This fixing is performed by means of an adhesive material.
  • the chosen adhesive material makes it possible to remove the device from the part to be controlled, so that it can easily change the device when it is damaged.
  • this device is made in a limited dimension adapted to be fixed on a critical area of the room where cracks are likely to appear.
  • the device can be placed on critical areas considered for example at the level of the fasteners, at the assembly elements of the panels and areas of high stress concentration.
  • control device is adapted to receive a surface layer 8 which may for example be a paint layer which is superimposed on the control device.
  • the means for generating the magnetic field comprise a network of microbubines 6. adapted to generate an excitation magnetic field that can penetrate within a room 4 to control.
  • the excitation magnetic field generating means comprise a network of micro-magnets whose magnetization is maintained by electronics located for example at the periphery 10 of the support.
  • the means for generating the magnetic field are decoupled from the measuring means, in this case the magnetic field generating means comprises a single macrobobine adapted to generate a magnetic field that can penetrate within the part 4.
  • the microbobine network is organized in a column-row matrix. Each microbobine is traversed by an alternating current.
  • the microbubines are produced, for example, by a microlithography process comprising a photolithography step to obtain a resin mold of microbubines and a second step of electrolytic deposition of a metal, which is, for example, copper. The resin is then removed with a solvent.
  • the substrate on which the microbubines are made is a flexible substrate made of a plastic material so as to match the shape of the surface of the workpiece on which the control device 1 is arranged in order to respond. if necessary, pieces of different shapes.
  • FIG. 2 describes an example of a particular form of microbubine 6 consisting of a winding of three planar rectangular turns.
  • the dimensions of each turn are of the order of tens of microns and the size of the microbobine is of the order of hundreds of microns.
  • the dimensions of each turn are adapted to concentrate the current in the turn, while having a copper section surface that allows effective bonding to the substrate and heat dissipation.
  • the local magnetic field obtained by these microbubines is able to penetrate within the room to be controlled.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the means for measuring a magnetic field distribution generated either by the eddy currents created within the part to be controlled or directly by the magnetic domains of the ferromagnetic part to be controlled, comprising a diaphragm of liquid crystals 7 superimposed on the network of microbubines 6.
  • the liquid crystals are sensitive to the magnetic field and able to orient themselves according to the intensity and direction of the field.
  • the liquid crystal membrane is for example trapped between two plastic supports.
  • the structure of these liquid crystals is modified according to the direction and the intensity of the magnetic field of leakage generated by the eddy currents in the room, this results in a variation of the spectral composition of the waves reflected by the different liquid crystal planes, thus leading to a change of color on the surface of the liquid crystal membrane 7.
  • the distribution of the emitted magnetic field of the part is thus restored by the liquid crystal membrane in the form of a light spectrum returned selectively by said planes of liquid crystals.
  • this liquid crystal membrane 7 is superimposed on a network of optoelectronic microsensors 3.
  • Each optoelectronic microsensor is capable of transforming the light radiation emitted by the liquid crystal membrane into electrical charges by means of a photosensitive cell that converts light energy into electrical charges.
  • Each cell is coupled to a charge transfer device whose function is to evacuate the electrical charges.
  • An electrical signal representative of the light energy is generated by the photosensitive cell.
  • the light waves incident on the surface of the membrane come from a light source integrated in each optoelectronic microsensor 3.
  • the means for measuring the distribution of the magnetic field comprise only a network of microsensors playing both the role of sensor thus ensuring the role of the liquid crystal membrane, transmitter and of receiver.
  • the microsensors are able to store information representative of the distribution of the magnetic field and send it on command following a cyclic request or to send it automatically when the information indicating values above a threshold.
  • FIG. 3 shows another embodiment of the measurement means comprising a magnetoresistor microsensor array 9 for directly measuring the distribution of the magnetic field generated either by the eddy currents or by the magnetic domains of the part to be controlled.
  • the principle of operation of magnetoresistive microsensors is based on the variation of electrical resistance of a magnetic material depending on the direction of the applied magnetic field.
  • the magnetoresistive microsensors are preferably GMR (giant magnetoresistance) microsensors exhibiting a significant variation in electrical resistance with respect to the zero field electric resistance. Generally this electrical variation is of the order of 16%.
  • each GMR effect microsensor consists of a Wheatstone bridge of four magnetoresistors GMR.
  • GMR magnetoresistors
  • the bridge When the bridge is in equilibrium, the output voltage of the bridge is zero. Under the action of a non-uniform magnetic field, the bridge becomes unbalanced, causing the appearance of an output voltage proportional to the variation of the magnetic field.
  • Figures 4.A and 4.B respectively describe a magnetoresistance comprising a stack of ferromagnetic layers 16 and non-magnetic 17 of a few nanometers of thickness respectively in zero field, and in the presence of an applied magnetic field. In zero field, the magnetizations represented by arrows of the ferromagnetic layers 16 on either side of the non-ferromagnetic layer 17 are oriented in opposite directions.
  • the magnetoresistances are made for example by a microlithography method in a stack of ferromagnetic and non-magnetic layers comprising a photolithography step and an etching step to obtain a magnetoresistive pillar network.
  • FIG. 5 diagrammatically represents a view from above of the control device according to the embodiments presented above.
  • the device has a substantially rectangular shape, here for example illustrative of a network of 56 optoelectronic micro-sensors 3 or magnetoresistive 9 organized in matrix rows columns.
  • the control device further comprises an interface electronics 10 connecting the network of microsensors 3, 9 to a recording memory 11.
  • the electronics 10 and the memory 11 are also integrated in the flexible support 2 so as to advantageously achieve a monolithic control device.
  • Data in the form of an electrical signal characteristic of the local magnetic field measured by the microsensors 3, 9 are transmitted to the interface electronics 10 which consists, for example, of an amplifier for increasing the power of the signal in order to improve the signal-to-signal ratio. noise and also a digital-to-analog converter for converting the received analog electrical signal into a digital signal.
  • the electrical signal at the output of the interface electronics may be an intensity, or a voltage.
  • the amplified electrical signal is then routed to the recording memory 11.
  • the interface electronics 10 is disposed at the end of the microsensor lines in FIG. 5. In another embodiment, the interface electronics 10 may be disposed at the end of the microsensor columns.
  • the organization of the microsensors in columns column matrix makes it possible to obtain a mapping of the distribution of the magnetic field so that a defect in the part can be located on the surface of the part.
  • the pitch between microsensors is preferably set at a value smaller than the minimum defect dimensions to be detected so that the discrimination of the position of the defects is possible and so that in case of localized damage of the In the network of microsensors, the microsensors located around the damaged area of the network can always make it possible to monitor the zones as close as possible to the fault likely to appear in the monitored area.
  • the mode of transfer of the electrical signal from the microsensors 3, 9 to the interface electronics 10 is a mode of transfer to interline.
  • a storage line 18 Above each line of microsensors is a storage line 18. The signal is temporarily stored in this storage line 18. The content of the storage lines is then transferred to the interface electronics 10 in a parallel mode. Then the electrical signals are evacuated in series to a recording memory 11.
  • each microsensor is addressed directly to send the electrical signal to the interface electronics 10.
  • control device further comprises a computer system 13 for converting the electrical signal into a signal representative of the leakage magnetic field emitted by the part and to determine a distribution of the magnetic field.
  • the computer system is for example a microprocessor system.
  • the device since the computer system is not integrated in the flexible support 2, the device includes transmission means 12 for sending the electrical signal recorded in the memory of the computer. recording 11 to the computer system 13 using a wireless link, radio or infrared.
  • These transmission means comprise for example a transponder integrated in the flexible support which preferably operates at a fixed frequency, said frequency being chosen so that the emission of the electrical signal representative of the distribution of the magnetic field of leakage of the piece n does not interfere with the transmission of other data by devices other than the control device 1.
  • the transmission means 12 for sending the electrical signal stored in the memory 11 to the computer system 13 may also be a wired connection.
  • the electrical signal received by the computer system 13 is converted into a signal representative of the leakage magnetic field of the room by means of calculation in which is integrated a suitable theoretical model connecting the magnetic field to the electrical signal. These calculation means generate mappings that can be a mapping of the amplitude, and a mapping in spectral representation of the magnetic field. These representative data of the magnetic field distribution emitted by the piece are then sent to analysis means.
  • the analysis means comprise comparative analysis means for performing a comparative study in amplitude between the distribution of the magnetic field measured by the microsensor network and the reference distribution.
  • these comparative analysis means make it possible to establish a map of a distribution of variation of the magnetic field of leakage of the part.
  • the calculating system comprises a memory in which a database of mappings of the distribution of the reference magnetic field of the part is recorded.
  • These reference maps constitute a predefined comparison model with respect to the behavior of the area covered by the control device.
  • These reference maps can be predetermined on a reference part.
  • reference piece is meant a part judged to have no defect, for example a part at the end of its production line and having passed all the qualification steps. They can also be predetermined by modeling.
  • the computer system is preferably a portable system.
  • the analysis means make a comparison in amplitude between the distribution of the reference magnetic field and the distribution of the magnetic field measured by the microsensors, if the differential value determined between the reference field and the measured field exceeds a threshold value, a state signal S is generated by the analysis means.
  • the analysis means comprise spectral analysis means which determine a spectral representation of the magnetic leakage field measured by the microsensors in order to determine information relating to the defects present in the part.
  • the spectral analysis makes it possible to determine the nature of the defect and its dimension.
  • the control device is for example programmed to be activated when the aircraft is no longer on the ground and then performs measurements at regular time intervals, for example every 5 minutes during a specified period so as to make measurements as a function of time.
  • the control device makes it possible to obtain a map of the monitored area as a function of time in order to establish the evolution of the distribution of the magnetic field.
  • the status signal as well as all the information relating to faults such as the nature of the faults, the size of the faults and the location of the faults are transmitted by the computer system to alarm means 14 which comprise, for example, a display screen.
  • alarm means 14 comprise, for example, a display screen.
  • display 22 to display the information and lights and / or audible indicators 20 to warn the maintenance operator.
  • the transmission of electrical signals stored in the memory 12 to the computer system can be programmed so that it is performed automatically at the end of a flight of the aircraft for example. This transmission can also be activated manually by the maintenance operator by interrogating the control device during the inspection of the aircraft.
  • the computer system 13 is integrated directly into the flexible support 2 and connected between the interface electronics 10 and the recording memory 11. In this embodiment, the computer system 13 directly receives the electrical signal from the interface electronics 10 and sends to the recording memory 12 only the status signal and the information relating to the defects.
  • the operator discharges the status signal and the information stored in the memory of the control device to alarm means 14 using a wired link, wireless, radio or infrared .
  • FIG. 7 presents a schematic view of a network of control devices 1 disposed on the surface of the structures of a plane 15.
  • the aircraft is at ground and the network of control devices 1 is in the signal transmission position recorded during the flight of the aircraft to a computer system 13 which is connected to alarm means 14 which here include for example a computer with a screen display 22 and sound indicators 20.
  • All electronic components integrated in the flexible support are made from a microfabrication technology on a hard substrate transposed here on a flexible substrate such as a plastic substrate. However the temperature used during the microfabrication process is likely to destroy the plastic substrate.
  • One of the solutions currently proposed consists first of all in making the components on a hard substrate deposited itself on glass.
  • the hard substrate is for example silicon, Al2O3 alumina.
  • Another layer of protective glass is attached to the components by means of a soluble adhesive, the hard substrate is then removed from the stack by ablation by means of a laser. The components are applied to a plastic substrate and attached thereto by means of a permanent adhesive and the protective glass is removed.
  • control device is in the form of a thin film having a thickness of the order of 50 ⁇ m, and a surface of 10 ⁇ 10 cm side which integrates microsensors of the order of a hundred micron, with a step of about ten micron for example.
  • the invention has been presented in the context of the control of aircraft parts, but can be used in all industrial sectors where the integrity of the parts worked is important such as the automobile, the railway, the shipbuilding industry or nuclear.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif (1) d'une pièce (4) par analyse de distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique d'excitation, comprenant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce à contrôler, et des moyens de détection et de mesure de la distribution du champ magnétique. L'ensemble des moyens est intégré dans un support souple (2) pour former un dispositif sous forme de revêtement souple destiné à venir se fixer sur une zone de la surface de la pièce à contrôler (4). La présente invention trouve des applications pour le contrôle non destructif (CND) des pièces d'aéronef, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de l'intégrité des pièces est important, tels que l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.

Description

DISPOSITIF DE CONTROLE NON DESTRUCTIF D'UNE PIECE PAR ANALYSE DE DISTRIBUTION DU CHAMP MAGNETIQUE DE FUITE
La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique d'excitation, comprenant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce à contrôler, et des moyens de mesure de la distribution du champ magnétique émis par la pièce en réponse au champ d'excitation. L'ensemble des moyens est intégré dans un support souple pour former un dispositif sous forme de revêtement souple destiné à venir se fixer sur une zone de la surface de la pièce à contrôler. La présente invention trouve des applications pour le contrôle non destructif (CND) des pièces d'aéronef, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de l'intégrité des pièces est important, tels que l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.
Dans le cadre de l'exploitation et de la maintenance des aéronefs, il est nécessaire d'utiliser des méthodes de contrôle qui permettent de déterminer si les structures sont endommagées par des criques ou fissures sans endommager les pièces constituant les structures. Les techniques utilisées sont regroupées sous la dénomination de contrôle non destructif (CND). Les techniques de CND sont nombreuses et en constante évolution car les secteurs industriels concernés sont demandeurs d'un accroissement des performances de ces techniques de CND. Les secteurs du transport aérien et du génie civil sont toujours à la recherche de techniques CND de plus en plus performantes pour remplir à la fois les impératifs de sécurité et une politique de réduction des coûts. Pour une pièce non ferromagnétique et conductrice, on connaît les techniques de contrôle basées sur les courants de Foucault. Le principe de ces techniques repose sur l'utilisation d'un champ magnétique d'excitation qui induit une circulation de courant de Foucault dans la pièce à contrôler. La circulation de ces courants induits dans la pièce est modifiée par la présence de défauts, de fissures ou de corrosions. Cette modification des distributions de Courants de Foucault agit sur la distribution du champ magnétique de surface de la pièce générée par les courants de Foucault. Cette distribution est mesurée généralement par effet d'induction. Des informations sur les défauts sont alors extraites à partir de la distribution du champ magnétique.
On connaît également des techniques plus récentes basées sur une combinaison du champ magnétique d'excitation avec un dispositif d'imagerie magnéto-optique. Le dispositif d'imagerie magnéto-optique comportant un matériau magnétique permet de mesurer une rotation Faraday générée qui est proportionnelle à l'aimantation du matériau magnétique en présence de la distribution du champ magnétique émis par la pièce.
Tous ces moyens de contrôle nécessitent que l'aéronef soit immobilisé au sol pour procéder à une inspection des zones sensibles de l'avion à l'aide d'un appareil de contrôle. Ceci implique un temps de contrôle relativement long et la présence d'un opérateur qualifié, entraînant par conséquent un coût de maintenance relativement élevé.
A la connaissance du concepteur du présent dispositif, il n'existe pas à ce jour de moyens performants permettant de contrôler en temps réel l'état des structures, par exemple des structures aéronautiques tout au long de leur période d'utilisation, en particulier pouvant effectuer un diagnostic global de santé des structures aéronautiques pendant le vol de l'avion.
La présente invention propose un dispositif adapté à un tel contrôle en temps réel qui permet de surveiller la santé structurale d'une pièce tout au long de sa période d'utilisation par des mesures locales de la configuration du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce en réponse à un champ d'excitation. Les problèmes à résoudre pour un tel dispositif sont : de disposer d'un moyen de contrôle non destructif adapté pour être facilement fixé sur la surface des structures à contrôler qu'elles soient accessibles ou non tout en restant de masse et d'encombrement négligeable et en ne nécessitant qu'une faible puissance électrique pour son fonctionnement, de disposer d'un moyen de contrôle adapté pour être installé en permanence sur les structures à contrôler durant leur utilisation pour effectuer une maintenance prédictive en détectant l'apparition de défauts le plutôt possible, permettant ainsi de réaliser des réparations moins coûteuses et de garantir une sûreté maximale des structures, de disposer d'un moyen de contrôle qui permet une gestion automatique des contrôles et de délivrer un diagnostic complet de la santé des structures afin de réduire au maximum le travail de l'opérateur pour réduire le coût de maintenance.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de contrôle non destructif d'une pièce en temps réel. Selon l'invention, ledit dispositif comprend des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce, lesdits moyens de génération étant intégrés dans un support, ledit support étant destiné à venir couvrir une surface de ladite pièce à contrôler, et des moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique émis par ladite pièce en réponse au champ d'excitation, lesdits moyens de mesure étant superposés auxdits moyens de génération de champ d'excitation.
Avantageusement le support est un support souple destiné à venir couvrir la surface de la pièce en épousant la forme de la pièce.
Avantageusement les moyens de mesure ont une sensibilité adaptée pour déterminer des anomalies dans la distribution du champ magnétique susceptible de révéler la présence des défauts dans la pièce.
Selon l'invention, les moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de microbobines, chacune desdites microbobines étant parcourue par un courant alternatif pour générer ledit champ magnétique d'excitation.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de micro-aimants.
Dans un mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils comprennent une membrane de cristaux liquides sensibles au champ magnétique et un réseau de microcapteurs optoélectroniques superposé à ladite membrane de cristaux liquides. Chaque microcapteur optoélectronique comporte une cellule photosensible pour transformer le rayonnement lumineux reçu en charges électriques, ladite cellule étant couplée à un dispositif de transfert de charges pour recueillir les charges électriques.
Dans un autre mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils comprennent un réseau de microcapteurs magnétorésistifs pour mesurer directement ladite distribution du champ magnétique émis par ladite pièce.
Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, lesdits réseaux sont organisés en matrice lignes colonnes.
Le dispositif comprend en outre une électronique d'interface reliant lesdits moyens de mesure à une mémoire d'enregistrement. L'électronique d'interface et la mémoire sont intégrées dans le support souple de manière à réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique.
Avantageusement le dispositif de contrôle comprend un système calculateur tel qu'un microprocesseur pour déterminer de manière automatique des informations relatives aux défauts telles que la dimension, la localisation et la nature des défauts à partir de la distribution du champ magnétique émis par la pièce à contrôler.
Selon une forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple, ledit dispositif de contrôle comporte des moyens d'émission pour envoyer des signaux électriques enregistrés dans la mémoire d'enregistrement vers ledit système calculateur en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge. Selon une autre forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit système calculateur est intégré dans ledit support souple et est connecté entre ladite électroniques d'interface et ladite mémoire d'enregistrement.
Selon l'invention, le système calculateur comprend une mémoire contenant au moins une cartographie d'une distribution du champ magnétique de référence de la pièce ou des pièces, des moyens de calcul convertissant le signal électrique reçu par ledit système calculateur en signal représentatif de la distribution du champ magnétique de fuite mesuré par les microcapteurs, et des moyens d'analyse de ladite distribution du champ magnétique par rapport à la distribution du champ magnétique de référence.
Les moyens d'analyse comprennent des moyens d'analyse comparative entre la distribution du champ magnétique de fuite mesuré et la distribution de champ magnétique de référence. Avantageusement lesdits moyens d'analyse comparative comportent des moyens pour générer un signal d'état S et des informations relatives à des défauts présents dans la pièce.
Avantageusement ledit signal d'état S et lesdites informations sont soit transmis par ledit système calculateur vers des moyens d'alarme soit enregistrés dans ladite mémoire d'enregistrement relié audit système calculateur, puis transmis vers des moyens d'alarme en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
Les moyens d'alarme comportent de préférence par exemple des moyens d'affichage et des indicateurs lumineux ou sonores.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins qui représentent : en figure 1 : une représentation schématique d'une vue de profil en coupe d'un dispositif de contrôle selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un réseau de microbobines pour générer un champ magnétique d'excitation, une membrane de cristaux liquides et un réseau de microcapteurs optoélectroniques, le dispositif couvrant la surface d'une pièce à contrôler et étant recouvert par une couche de peinture; en figure 2 : une représentation schématique d'une vue de dessus d'une microbobine selon un mode de réalisation ; en figure 3 : une représentation schématique d'une vue de profil en coupe d'un dispositif de contrôle selon un autre mode de réalisation de l'invention comprenant un réseau de microbobines, un réseau de microcapteurs magnétiques à base de magnétorésistance, ledit dispositif couvrant la surface d'une pièce à contrôler et étant recouvert par une couche de peinture; en figure 4.A et 4.B : deux représentations schématiques illustrant respectivement le principe de fonctionnement d'une cellule à GMR (magnétorésistance géante) en champ nul et sous champ magnétique ; en figure 5 : une représentation schématique d'une vue de dessus du dispositif de contrôle illustrant un mode de réalisation du dispositif ; en figure 6 : une représentation schématique du dispositif de contrôle de la figure 5 en position opérationnelle de transmission du signal électrique vers un système calculateur disposé à distance ; en figure 7 : une vue schématique d'un réseau de dispositifs de contrôle disposés sur la surface des pièces d'un avion au sol en position de transmission de signaux enregistrés au cours du vol de l'avion.
Lorsqu'une pièce est soumise à des sollicitations mécaniques importantes, parfois de manière cyclique, après un certain temps, des fissures de fatigue apparaissent dans la pièce. Lorsque la pièce est soumise à un champ magnétique d'excitation, la présence de ses fissures constituent des barrières magnétiques et agissent sur la distribution du champ magnétique émis par la pièce en réponse au champ magnétique d'excitation. En établissant une cartographie de cette distribution du champ magnétique émis par la pièce et en mettant en œuvre des moyens d'analyse adaptés, des informations relatives aux défauts présents dans la pièce peuvent être extraites à partir de la cartographie de la distribution du champ magnétique.
Dans le cas d'une pièce non ferromagnétique et électriquement conductrice, le champ magnétique d'excitation induit la circulation des courants de Foucault dans la pièce. Les courants de Foucault qui apparaissent au sein de la pièce génèrent à leur tour un champ magnétique de fuite rayonnant autour de la pièce. Les caractéristiques de ces courants sont liées étroitement aux caractéristiques de la pièce telles que sa forme, sa conductivité. Ces courants peuvent être modifiés par l'existence de défauts structuraux, de fissures ou de la corrosion. La modification de ces distributions de courant de Foucault agit alors sur la distribution du champ magnétique émis par la pièce à contrôler. En établissant de manière précise une cartographie de la distribution du champ magnétique émis par la pièce, on peut localiser les défauts et les fissures. Dans le cas d'une pièce ferromagnétique qui présente une structure en domaines magnétiques de direction d'aimantation différente, le champ magnétique d'excitation réoriente directement l'aimantation de chaque domaine et modifie par conséquent la configuration en domaines magnétiques de la pièce. La nouvelle configuration en domaines magnétiques est alors perturbée par la présence éventuelle des défauts, de fissures ou de la corrosion. En établissant une cartographie magnétique de la pièce ferromagnétique, on peut localiser les défauts et les fissures.
En figures 1 et 3 sont représentés deux modes de réalisations du dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de la distribution du champ magnétique. Il comprend des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la pièce et des moyens de mesure aptes à déterminer une distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce, les moyens de mesure étant superposés aux moyens de génération. Les moyens de génération sont intégrés dans un support 2 qui vient se fixer sur une zone de la surface de la pièce à contrôler. Avantageusement ce support 2 est un support souple qui est par exemple réalisé dans un matériau plastique, permettant de fixer le dispositif de contrôle 1 sur la surface de la pièce à contrôler en épousant la forme de la pièce. Cette fixation est effectuée au moyen d'un matériau adhésif. De préférence le matériau adhésif choisi permet de faire retirer le dispositif de la pièce à contrôler, de manière à pouvoir changer facilement le dispositif lorsqu'il est endommagé.
De préférence ce dispositif est réalisé dans une dimension limitée adaptée pour être fixé sur une zone critique de la pièce où les fissures sont susceptibles d'apparaître. Sur un avion, le dispositif peut être disposé sur des zones considérées critiques qui se situent par exemple au niveau des éléments d'attaches, au niveau des éléments d'assemblage des panneaux et des zones à forte concentration de contraintes.
Avantageusement le dispositif de contrôle est adapté pour recevoir une couche superficielle 8 qui peut être par exemple une couche de peinture qui vient se superposer au dispositif de contrôle.
Un exemple, non limitatif, de mode de réalisation des moyens de génération du champ magnétique est décrit en relation avec la figure 1 et la figure 2. Dans cet exemple, les moyens de génération du champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de microbobines 6 adapté pour générer un champ magnétique d'excitation pouvant pénétrer au sein d'une pièce 4 à contrôler.
Dans un autre exemple de réalisation des moyens de génération du champ magnétique d'excitation, ils comprennent un réseau de micro-aimants dont l'aimantation est entretenue par une électronique située par exemple à la périphérie 10 du support..
Avantageusement les moyens de génération du champ magnétique sont découplés des moyens de mesure, dans ce cas, les moyens de génération du champ magnétique comporte une seule macrobobine adaptée pour générer un champ magnétique pouvant pénétrer au sein de la pièce 4. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, le réseau de microbobines est organisé en matrice lignes colonnes. Chaque microbobine est parcourue par un courant alternatif. Les microbobines sont réalisées par exemple par un procédé de microlithographie comportant une étape de photolithographie pour obtenir un moule en résine des microbobines et une deuxième étape de dépôt électrolytique d'un métal, qui est par exemple du cuivre. La résine est ensuite enlevée par un solvant. Dans le cadre de l'invention, le substrat sur lequel sont réalisées les microbobines est un substrat souple réalisé dans un matériau plastique de manière à épouser la forme de la surface de la pièce sur laquelle est disposée le dispositif de contrôle 1 , afin de réponse au besoin des pièces de formes différentes.
La figure 2 décrit un exemple de forme particulière de microbobine 6 constituée d'un enroulement de trois spires rectangulaires planaires. Les dimensions de chaque spire sont de l'ordre de dizaines de micron et la taille de la microbobine est de l'ordre de centaines de micron. Les dimensions de chaque spire sont adaptées afin de concentrer le courant dans la spire, tout en ayant une surface de section du cuivre qui permet un accrochage efficace au substrat et une dissipation thermique. Le champ magnétique local obtenu par ces microbobines est apte à pénétrer au sein de la pièce à contrôler. En figure 1 est représenté un mode de réalisation des moyens de mesure d'une distribution de champ magnétique généré soit par les courants de Foucault créés au sein de la pièce à contrôler soit directement par les domaines magnétiques de la pièce ferromagnétique à contrôler comprenant une membrane de cristaux liquides 7 superposée au réseau de microbobines 6. Les cristaux liquides sont sensibles au champ magnétique et aptes à s'orienter en fonction de l'intensité et du sens du champ. La membrane de cristaux liquides est par exemple piégée entre deux supports plastiques. La structure de ces cristaux liquides est modifiée en fonction du sens et de l'intensité du champ magnétique de fuite généré par les courants de Foucault au sein de la pièce, ceci se traduit par une variation de la composition spectrale des ondes réfléchies par les différents plans des cristaux liquides, conduisant par conséquent à un changement de coloration en surface de la membrane des cristaux liquides 7. La distribution du champ magnétique émise de la pièce est ainsi restituée par la membrane de cristaux liquides sous la forme d'un spectre de lumière renvoyé sélectivement par lesdits plans de cristaux liquides.
Pour détecter ce changement de coloration en fonction du champ magnétique, on superpose à cette membrane de cristaux liquides 7 un réseau de microcapteurs optoélectroniques 3. Chaque microcapteur optoélectronique est apte à transformer le rayonnement lumineux émis par la membrane de cristaux liquides en charges électriques au moyen d'une cellule photosensible qui convertit l'énergie lumineuse en charges électriques. Chaque cellule est couplée à un dispositif de transfert de charge qui a pour fonction d'évacuer les charges électriques. Un signal électrique représentatif de l'énergie lumineuse est généré par la cellule photosensible. De préférence, les ondes lumineuses incidentes sur la surface de la membrane proviennent d'une source lumineuse intégrée dans chaque microcapteur optoélectronique 3.
Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, les moyens de mesure de la distribution du champ magnétique comportent seulement un réseau de microcapteurs jouant à la fois le rôle de capteur assurant ainsi le rôle de la membrane de cristaux liquides, d'émetteur et de récepteur. Les microcapteurs sont capables de stocker une information représentative de la distribution du champ magnétique et de l'envoyer sur commande suite à une demande cyclique ou de l'envoyer automatiquement lorsque l'information indiquant des valeurs supérieures à un seuil.
En figure 3 est représenté un autre mode de réalisation des moyens de mesure comprenant un réseau de microcapteurs magnétorésistances 9 pour mesurer directement la distribution du champ magnétique généré soit par les courants de Foucault soit par les domaines magnétiques de la pièce à contrôler. Le principe de fonctionnement des microcapteurs magnétorésistifs est basé sur la variation de résistance électrique d'un matériau magnétique en fonction de la direction du champ magnétique appliquée. Les microcapteurs magnétorésistifs sont de préférence des microcapteurs à effet GMR (magnétorésistance géante) présentant une variation importante de résistance électrique par rapport à la résistance électrique en champ nul. Généralement cette variation électrique est de l'ordre de 16%.
Dans un mode de réalisation particulier de microcapteurs à effet GMR, chaque microcapteur à effet GMR est constitué d'un pont de Wheatstone de quatre magnétorésistances GMR. Lorsque le pont est en équilibre, la tension de sortie du pont est nulle. Sous l'action d'un champ magnétique non uniforme, le pont se déséquilibre, entraînant l'apparition d'une tension de sortie proportionnelle à la variation du champ magnétique. Les figures 4.A et 4.B décrivent respectivement une magnétorésistance comportant un empilement de couches ferromagnétiques 16 et non magnétique 17 de quelques nanomètres d'épaisseurs respectivement en champ nul, et en présence d'un champ magnétique appliqué. En champ nul, les aimantations représentées par des flèches des couches ferromagnétiques 16 de part et d'autre de la couche non ferromagnétique 17 sont orientées dans des directions opposées. Le passage de l'électron perpendiculairement à travers les couches est difficile, induisant une résistance élevée R0. Sous l'action du champ magnétique appliqué, les aimantations sont orientées en position parallèle au champ appliqué, cette configuration laisse passer plus facilement les électrons, induisant alors une réduction de la résistance R-i.
Les magnétorésistances sont réalisés par exemple par un procédé de microlithographie dans un empilement de couches ferromagnétique et non magnétiques comportant une étape de photolithographie et une étape de gravure pour obtenir un réseau de piliers de magnétorésistifs.
La figure 5 représente schématiquement une vue du dessus du dispositif de contrôle selon les modes de réalisation présentés précédemment. Selon une forme de réalisation particulier de l'invention, le dispositif a une forme sensiblement rectangulaire comportant ici par exemple à titre illustratif un réseau de 56 microcapteurs optoélectroniques 3 ou magnétorésistifs 9 organisés en matrice lignes colonnes. Le dispositif de contrôle comprend en plus une électronique d'interface 10 reliant le réseau de microcapteurs 3, 9 à une mémoire d'enregistrement 11. L'électronique 10 et la mémoire 11 sont également intégrées dans le support souple 2 de manière à réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique.
Des données sous forme de signal électrique caractéristiques du champ magnétique local mesurée par les microcapteurs 3, 9 sont transmises vers l'électronique d'interface 10 qui consiste par exemple en un amplificateur pour augmenter la puissance du signal afin d'améliorer le rapport signal sur bruit et également un convertisseur numérique/analogique pour convertir le signal électrique analogique reçu en signal numérique. Le signal électrique à la sortie de l'électronique d'interface peut être une intensité, ou une tension.
Le signal électrique amplifié est ensuite acheminé vers la mémoire d'enregistrement 11. L'électronique d'interface 10 est disposée à l'extrémité des lignes de microcapteurs sur la figure 5. Dans une autre forme de réalisation, l'électronique d'interface 10 peut être disposée à l'extrémité des colonnes de microcapteurs.
L'organisation des microcapteurs en matrice lignes colonnes permet d'obtenir une cartographie de la distribution du champ magnétique de sorte qu'un défaut de la pièce peut être localisé à la surface de la pièce.
Afin de localiser précisément les défauts, le pas entre microcapteurs est fixé de préférence à une valeur inférieure aux dimensions des défauts minimum à détecter de sorte que la discrimination de la position des défauts soit possible et de sorte qu'en cas d'endommagement localisé du réseau de microcapteurs, les microcapteurs situés autour de la zone endommagée du réseau puissent toujours permettre de réaliser une surveillance des zones au plus près du défaut susceptible d'apparaître dans la zone surveillée.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le mode de transfert du signal électrique issu des microcapteurs 3, 9 vers l'électronique d'interface 10 est un mode de transfert à interlignes. Au dessus de chaque ligne de microcapteurs est disposée une ligne de stockage 18. Le signal est temporairement stocké dans cette ligne de stockage 18. Le contenu des lignes de stockage est ensuite transféré vers l'électronique d'interface 10 selon un mode en parallèle. Ensuite les signaux électriques sont évacués en série vers une mémoire d'enregistrement 11. Dans une variante du mode de transfert du signal électrique, chaque microcapteur est adressé directement pour envoyer le signal électrique à l'électronique d'interface 10.
Afin de traiter de manière automatique le signal électrique mesuré par les microcapteurs, le dispositif de contrôle comprend de plus un système calculateur 13 pour convertir le signal électrique en signal représentatif du champ magnétique de fuite émis par la pièce et déterminer une distribution du champ magnétique. Le système calculateur est par exemple un système à microprocesseur.
Dans un mode préféré de réalisation de l'invention représenté sur la figure 6, le système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple 2, le dispositif comporte des moyens d'émission 12 pour envoyer le signal électrique enregistré dans la mémoire d'enregistrement 11 vers le système calculateur 13 en utilisant une liaison sans fil, radio ou infrarouge. Ces moyens d'émission comportent par exemple un transpondeur intégré dans le support souple qui fonctionne de préférence à une fréquence fixée, ladite fréquence étant choisie de sorte que l'émission du signal électrique représentatif de la distribution du champ magnétique de fuite de la pièce n'interfère pas avec l'émission des autres données par des dispositifs autre que le dispositif de contrôle 1. Les moyens d'émission 12 pour envoyer le signal électrique enregistrés dans la mémoire 11 vers le système calculateur 13 peuvent être également une liaison filaire.
Le signal électrique reçu par le système calculateur 13 est converti en signal représentatif du champ magnétique de fuite de la pièce grâce à des moyens de calcul dans lequel est intégré un modèle théorique adapté reliant le champ magnétique au signal électrique. Ces moyens de calcul génèrent des cartographies qui peuvent être une cartographie de l'amplitude, et une cartographie en représentation spectrale du champ magnétique. Ces données représentatives de la distribution du champ magnétiques émis par la pièce sont ensuite envoyées vers des moyens d'analyse. Les moyens d'analyse comportent des moyens d'analyse comparative pour effectuer une étude comparative en amplitude entre la distribution du champ magnétique mesuré par le réseau de microcapteurs et la distribution de référence. Avantageusement ces moyens d'analyse comparative permettent d'établir une cartographie d'une distribution de variation du champ magnétique de fuite de la pièce. Pour cela le système calculateur comporte une mémoire dans laquelle est enregistrée une base de donnée de cartographies de la distribution du champ magnétique de référence de la pièce. Ces cartographies de référence constituent un modèle de comparaison prédéfini par rapport au comportement de la zone couverte par le dispositif de contrôle. Ces cartographies de référence peuvent être prédéterminées sur une pièce de référence. On entend par pièce de référence, une pièce jugée ne comportant pas de défaut, par exemple une pièce à la sortie de sa ligne de fabrication et ayant réussi toutes les étapes de qualification. Elles peuvent être également prédéterminée par une modélisation. Dans ce mode de réalisation, le système calculateur est de préférence un système portatif. Lorsque les moyens d'analyse effectuent une comparaison en amplitude entre la distribution du champ magnétique de référence et la distribution du champ magnétique mesuré par les microcapteurs, si la valeur différentielle déterminée entre le champ de référence et le champ mesuré dépasse une valeur seuil, un signal d'état S est généré par les moyens d'analyse.
Avantageusement les moyens d'analyse comportent des moyens d'analyse spectrale qui déterminent une représentation spectrale du champ magnétique de fuite mesuré par les microcapteurs pour déterminer des informations relatives aux défauts présents dans la pièce. Notamment l'analyse spectrale permet de déterminer la nature du défaut et sa dimension. Dans le cadre d'un contrôle en temps réel des structures, le dispositif de contrôle est par exemple programmé pour être activé lorsque l'avion n'est plus au sol et il effectue ensuite des mesures à intervalles de temps réguliers, par exemple tous les 5 minutes pendant une période déterminée de manière à réaliser des mesures en fonction du temps. Ainsi le dispositif de contrôle permet d'obtenir une cartographie de la zone surveillée en fonction du temps pour établir l'évolution de la distribution du champ magnétique.
Le signal d'état ainsi que toutes les informations relatives aux défauts telles que la nature des défauts, la dimension des défauts et la localisation des défauts sont transmis par le système calculateur vers des moyens d'alarme 14 qui comportent par exemple un écran d'affichage 22 pour afficher les informations et des indicateurs lumineux et/ou sonores 20 pour avertir l'opérateur de maintenance.
La transmission des signaux électriques enregistrés dans la mémoire 12 vers le système calculateur peut être programmée de manière à ce qu'elle soit effectuée automatiquement à la fin d'un vol de l'avion par exemple. Cette transmission peut aussi être activée manuellement par l'opérateur de maintenance en interrogeant le dispositif de contrôle lors de l'inspection de l'avion. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le système calculateur 13 est intégré directement dans le support souple 2 et connecté entre l'électronique d'interface 10 et la mémoire d'enregistrement 11. Dans ce mode de réalisation, le système calculateur 13 reçoit directement le signal électrique de l'électronique d'interface 10 et envoie vers la mémoire d'enregistrement 12 seulement le signal d'état et les informations relatives aux défauts. Lors d'une inspection, en interrogeant le dispositif, l'opérateur décharge le signal d'état et les informations enregistrés dans la mémoire du dispositif de contrôle vers des moyens d'alarme 14 en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge. La figure 7 présente une vue schématique d'un réseau de dispositifs de contrôle 1 disposés sur la surface des structures d'un avion 15. L'avion est au sol et le réseau de dispositifs de contrôle 1 est en position de transmission de signaux enregistrés au cours du vol de l'avion vers un système calculateur 13 qui est relié à des moyens d'alarme 14 qui comportent ici par exemple un ordinateur avec un écran d'affichage 22 et des indicateurs sonores 20. Tous les composants électroniques intégrés dans le support souple sont réalisés à partir d'une technologie de microfabrication sur un substrat dur transposée ici sur un substrat souple tel qu'un substrat plastique. Cependant la température utilisée au cours du processus de microfabrication est susceptible de détruire le substrat plastique. Une des solutions proposée actuellement consiste d'abord à réaliser les composants sur un substrat dur déposé lui-même sur du verre. Le substrat dur est par exemple du silicium, de l'alumine AI2O3. Une autre couche de verre servant de protection vient se fixer sur les composants au moyen d'un adhésif soluble, le substrat dur est ensuite retiré de l'empilement par ablation au moyen d'un laser. Les composants sont appliqués sur un substrat plastique et fixés à ce dernier au moyen d'un adhésif permanent et le verre de protection est retiré.
Dans un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle se présente sous la forme d'un film mince ayant une épaisseur de l'ordre de 50 μm, et une surface de 10x10 cm de côté qui intègre des microcapteur de dimension de l'ordre de centaine de micron, avec un pas d'environ dizaine de micron par exemple.
L'invention a été présentée dans le cadre du contrôle des pièces d'aéronefs, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de l'intégrité des pièces travaillées est important tels que l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle non destructif (1 ) d'une pièce électriquement conductrice (4) comportant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération sont intégrés dans un support (2) apte à couvrir une zone de la surface de ladite pièce à contrôler, et des moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce à contrôler soumis audit champ magnétique d'excitation lorsque ledit support est sur la surface de la zone de la pièce, et en ce que lesdits moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique sont superposés auxdits moyens de génération.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit support (2) est un support souple destiné à venir couvrir ladite zone de la surface de la pièce (4) en épousant la forme de la pièce.
3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comportent un ensemble de microcapteurs aptes à générer une cartographie de la distribution du champ magnétique de fuite à la surface de ladite pièce.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dimensions et l'agencement des microcapteurs sont déterminés pour être aptes à détecter des variations de la distribution du champ magnétique de fuite induites par la présence du défaut ayant les plus petites dimensions dont la détection est recherchée.
5. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de microbobines (6), chacune desdites microbobines étant parcourue par un courant alternatif pour générer ledit champ magnétique d'excitation.
6. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de micro-aimants.
7. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent une membrane de cristaux liquides
(7) sensibles au champ magnétique et un réseau de microcapteurs optoélectroniques (3) superposé à ladite membrane de cristaux liquides (7).
8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque microcapteur optoélectronique (3) comporte une cellule photosensible pour transformer le rayonnement lumineux reçu en charges électriques, ladite cellule étant couplée à un dispositif de transfert de charges pour recueillir les charges électriques.
9. Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent un réseau de microcapteurs magnétorésistifs (9) pour mesurer directement ladite distribution du champ magnétique de fuite émis par ladite pièce.
10 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réseaux sont organisés en matrices lignes colonnes. 11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en outre ledit dispositif comprend une électronique d'interface (10) reliant lesdits moyens de mesure à une mémoire d'enregistrement (11 ).
12- Dispositif selon la revendication 11 , caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) et ladite mémoire (11 ) sont intégrés dans ledit support souple (2) de manière à réaliser un dispositif de contrôle monolithique
(1 )-
13 - Dispositif selon les revendications 7 à 12, caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) est disposée à l'extrémité des lignes de microcapteurs optoélectroniques ou de microcapteurs magnétorésistifs. 14 - Dispositif selon les revendications 7 à 12, caractérisé en ce que ladite électronique d'interface (10) est disposée à l'extrémité des colonnes de microcapteurs optoélectroniques ou de microcapteurs magnétiques.
15 - Dispositif selon les revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle (1 ) comprend un système calculateur (13) tel qu'un système à microprocesseur.
16 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) n'étant pas intégré dans le support souple (2), ledit dispositif de contrôle comporte des moyens d'émission pour envoyer des signaux électriques enregistrés dans la mémoire d'enregistrement (11 ) vers ledit système calculateur (13) en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
17 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) est intégré dans ledit support souple (2) et est connecté entre ladite électroniques d'interface (10) et ladite mémoire d'enregistrement (11 ).
18 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système calculateur (13) comprend une mémoire contenant au moins une cartographie d'une distribution du champ magnétique de référence de la pièce ou des pièces, des moyens de calcul convertissant les signaux électriques reçus par ledit système calculateur en distribution du champ magnétique de fuite, et des moyens d'analyse de ladites distribution du champ magnétique mesuré par les microcapteurs par rapport à la distribution du champ magnétique de référence. 19 - Dispositif de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite au moins une cartographie de la distribution du champ magnétique de référence est prédéterminée sur une pièce référence.
20 - Dispositif de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite au moins une cartographie de la distribution du champ magnétique de référence est prédéterminée par une modélisation. 21 - Dispositif de contrôle selon les revendications 18 à 20, caractérisé en ce que lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens d'analyse comparative entre la distribution du champ magnétique mesuré et la distribution de champ magnétique de référence. 22 - Dispositif selon la revendication 21 , caractérisé en ce que lesdits moyens d'analyse comparative comportent des moyens pour générer un signal d'état S et des informations relatives à des défauts présents dans la pièce.
23 - Dispositif selon les revendications 16, 18 à 22, caractérisé en ce que ledit signal d'état S et lesdites informations sont transmis par ledit système calculateur vers des moyens d'alarme (14).
24 - Dispositif de contrôle selon les revendications 17 à 22, caractérisé en ce que ledit signal d'état S et lesdits informations sont enregistrés dans ladite mémoire d'enregistrement (11 ) relié audit système calculateur (13), puis transmis vers des moyens d'alarme (14) en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
25- Dispositif de contrôle selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alarme (14) comportent des moyens d'affichage (22) et des indicateurs lumineux ou sonores (20). 26 - Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits microcapteurs magnétorésistifs (9) ou les microcapteurs optoélectroniques (3) sont de dimension de l'ordre de centaine de micron.
27 - Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit dispositif de contrôle (1 ) est inférieure ou égale à 50 μm.
28 - Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support souple (2) du dispositif de contrôle (1 ) est fixé sur la surface de la pièce (4) à contrôler au moyen d'un matériau adhésif.
EP07729199A 2006-05-24 2007-05-16 Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite Ceased EP2030010A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0651901A FR2901611B1 (fr) 2006-05-24 2006-05-24 Dispositif de controle non destructif d'une piece par analyse de distribution du champ magnetique de fuite
PCT/EP2007/054751 WO2007135051A1 (fr) 2006-05-24 2007-05-16 Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2030010A1 true EP2030010A1 (fr) 2009-03-04

Family

ID=37600777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07729199A Ceased EP2030010A1 (fr) 2006-05-24 2007-05-16 Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8395380B2 (fr)
EP (1) EP2030010A1 (fr)
JP (1) JP5394918B2 (fr)
CN (1) CN101449158B (fr)
BR (1) BRPI0713938A2 (fr)
CA (1) CA2650829A1 (fr)
FR (1) FR2901611B1 (fr)
RU (1) RU2439549C2 (fr)
WO (1) WO2007135051A1 (fr)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929008B1 (fr) * 2008-03-20 2010-04-02 Eads Europ Aeronautic Defence Dispositif de surveillance de la structure d'un vehicule
ES2651008T3 (es) * 2010-04-07 2018-01-23 L-3 Communications Avionics Systems, Inc. Procedimiento de instalación de un magnetómetro
CN102346168A (zh) * 2011-03-02 2012-02-08 江苏申锡建筑机械有限公司 非接触式擦窗机钢丝绳在线监测方法
US8823369B2 (en) * 2011-05-17 2014-09-02 Siemens Energy, Inc. Multi directional electromagnetic yoke for inspection of bores
CN102507729A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 江苏申锡建筑机械有限公司 一种非接触式钢丝绳无线检测系统和方法
US20130132035A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-23 Ge Aviation Systems Llc Method for diagnosing a health of an apparatus
CN102841133B (zh) * 2012-09-26 2015-03-18 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 一种导磁材料无损实时检测方法和系统
KR20170012335A (ko) * 2014-05-18 2017-02-02 더 차레스 스타크 드레이퍼 래보레이토리, 인코포레이티드 강자성 재료에서 결함을 측정하는 시스템 및 방법
CN104569876A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 南昌航空大学 一种利用高斯计评价铁磁材料去应力退火效果的方法
JP7073617B2 (ja) * 2016-07-13 2022-05-24 株式会社Ihi 探触子、漏洩磁束探傷装置、および漏洩磁束探傷方法
US20190317048A1 (en) * 2018-04-17 2019-10-17 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods to remotely manage non-destructive testing systems
CN114235944B (zh) * 2021-12-22 2024-03-12 江西公路开发有限责任公司 一种基于光源信号的拉索漏磁无损检测装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047719A (en) * 1990-05-25 1991-09-10 The Failure Group, Inc. Flexible coil assembly for reflectance-mode nondestructive eddy-current examination
US5895629A (en) * 1997-11-25 1999-04-20 Science & Technology Corp Ring oscillator based chemical sensor

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1403635A (fr) 1963-08-14 1965-06-25 Massiot Philips Sa Dispositif de reproduction visuelle de clichés par télévision
US3511086A (en) * 1966-11-23 1970-05-12 Boeing Co Nondestructive testing with liquid crystals
US3970074A (en) * 1974-08-22 1976-07-20 Spitalul Clinic Filantropia Bucuresti Method of and apparatus for making medical thermographs
US4190419A (en) 1978-09-22 1980-02-26 Miles Laboratories, Inc. Device for detecting serum bilirubin
US4433637A (en) * 1979-06-04 1984-02-28 Vectra International Corporation Microencapsulated cholesteric liquid crystal temperature measuring device for determining the temperature of non-planar or planar surfaces
JPS62135778A (ja) * 1985-12-09 1987-06-18 Katsumi Yoshino 強誘電性液晶を用いる電界及び磁界の検知方法及び検知素子
FR2598250B1 (fr) 1986-04-30 1988-07-08 Thomson Csf Panneau de prise de vue radiologique, et procede de fabrication
JPH01185466A (ja) * 1988-01-19 1989-07-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 薄膜磁気センサ
DK0557244T3 (da) * 1992-02-17 1996-04-01 Siegfried Ag Pharma Dosisformer med forlænget afgivelse af aktivt stof
US5315234A (en) * 1992-04-03 1994-05-24 General Electric Company Eddy current device for inspecting a component having a flexible support with a plural sensor array
DE4220544B4 (de) 1992-06-24 2005-10-20 Woelfel Horst Verfahren zum Messen mechanischer Spannungskomponenten an der Oberfläche von dynamisch belasteten Meßobjekten
IT1273248B (it) 1994-03-15 1997-07-07 Europiana S R L Apparecchiatura per la misurazione della temperatura dell'epidermide
US5659248A (en) * 1994-10-17 1997-08-19 General Electric Company Multilayer eddy current probe array for complete coverage of an inspection surface without mechanical scanning
US5793206A (en) * 1995-08-25 1998-08-11 Jentek Sensors, Inc. Meandering winding test circuit
US5915277A (en) * 1997-06-23 1999-06-22 General Electric Co. Probe and method for inspecting an object
US6077228A (en) * 1998-11-04 2000-06-20 Schonberger; Milton Breast temperature scanner
DE10136756C2 (de) * 2001-07-27 2003-07-31 Siemens Ag Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem flexiblen Festkörper-Röntgendetektor
US6812697B2 (en) * 2002-09-24 2004-11-02 General Electric Company Molded eddy current array probe
JP3812559B2 (ja) * 2003-09-18 2006-08-23 Ｔｄｋ株式会社 渦電流プローブ
JP2006046909A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Olympus Corp 渦流探傷装置のマルチコイル式プローブ
JP4007386B2 (ja) * 2006-01-12 2007-11-14 Ｔｄｋ株式会社 渦電流プローブ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047719A (en) * 1990-05-25 1991-09-10 The Failure Group, Inc. Flexible coil assembly for reflectance-mode nondestructive eddy-current examination
US5895629A (en) * 1997-11-25 1999-04-20 Science & Technology Corp Ring oscillator based chemical sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2007135051A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8395380B2 (en) 2013-03-12
FR2901611B1 (fr) 2009-01-16
WO2007135051A1 (fr) 2007-11-29
FR2901611A1 (fr) 2007-11-30
JP5394918B2 (ja) 2014-01-22
JP2009537834A (ja) 2009-10-29
CA2650829A1 (fr) 2007-11-29
CN101449158B (zh) 2013-03-27
BRPI0713938A2 (pt) 2012-12-18
US20090302836A1 (en) 2009-12-10
RU2008151180A (ru) 2010-06-27
RU2439549C2 (ru) 2012-01-10
CN101449158A (zh) 2009-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007135051A1 (fr) Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite
CA2650832A1 (fr) Dispositif de controle non destructif d'une structure par analyse vibratoire
CA2907946C (fr) Systeme de detection de defauts sur un objet
US8610883B2 (en) Photoelastic layer with integrated polarizer
EP3077795B1 (fr) Controle de structure industrielle
EP2434280B1 (fr) Contrôle non destructif d'une structure dans un aéronef
FR2685081A1 (fr) Structure a controle d'endommagement intrinseque, procede de fabrication et methode d'utilisation.
WO2007135059A1 (fr) Dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de dissipation de rayonnement
EP2529212B1 (fr) Procede d'estimation de defauts dans un objet et dispositif de mise en oeuvre
FR3090106A1 (fr) Procédé et dispositif pour détecter un évènement d’impact et véhicule associé
FR2901608A1 (fr) Systeme de mesure et de detection de parametres et d'anomalies
FR2819313A1 (fr) Defectoscope magnetique destine a etre utilise a l'interieur d'un tube
EP3144684A1 (fr) Mesure des ecoulements d'air le long d'une paroi
WO2010052393A1 (fr) Procede et installation de detection et d'analyse des dommages subis par le fuselage d'un avion en stationnement.
EP1639359A1 (fr) Procede et dispositif d imagerie magneto-optique
WO2021013808A1 (fr) Dispositif de contrôle par fuite de flux magnétique et procédé associé
FR2921492A1 (fr) Procede de positionnement cartesien d'un objet sur une surface et dispositif pour sa mise en oeuvre
FR3056752A1 (fr) Dispositif de controle avec reperage de position
FR3003952A1 (fr) Systeme de detection de defauts sur un objet
FR2725519A1 (fr) Procede et dispositif de test de l'integrite d'un capteur de deformation

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20081211

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090407

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: AIRBUS OPERATIONS (S.A.S)

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20121023