EP3265800A1 - Dispositif d'inspection d'organes de fixation par ultrasons, et procédé associé - Google Patents

Dispositif d'inspection d'organes de fixation par ultrasons, et procédé associé

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EP3265800A1
EP3265800A1 EP16709319.4A EP16709319A EP3265800A1 EP 3265800 A1 EP3265800 A1 EP 3265800A1 EP 16709319 A EP16709319 A EP 16709319A EP 3265800 A1 EP3265800 A1 EP 3265800A1
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EP
European Patent Office
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sensor
zones
configuration
probe
head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16709319.4A
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English (en)
Inventor
Alexandre BLEUZE
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Areva NP SAS
Original Assignee
Areva NP SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G—PHYSICS
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
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    • G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2691—Bolts, screws, heads

Definitions

  • the present invention relates to a fastener inspection device comprising a fastener comprising a head, the device comprising a probe, the probe comprising at least one multi-element piezoelectric sensor.
  • the invention also relates to a fastener inspection method, relating to the preceding device.
  • the document describes an ultrasonic screw inspection apparatus.
  • the apparatus comprises a probe and a fixture in the form of rails, which makes it possible to slide the probe along the diameter of the screw and which can be pivoted.
  • An object of the invention is therefore to provide a device to better characterize the defects, and thus to obtain more reliable results.
  • the subject of the invention is an inspection device as defined above, characterized in that the piezoelectric multi-element matrix sensor has an active portion of surface substantially equal to that of the head of the fixing member and cut off in one or more zones arranged in matrix form, each zone comprising one or more elements, the device comprising a controller programmed to implement one or more successive control configurations, the controller during each sequence activating one or more zones in as transmitters and activating one or more areas as receivers.
  • the device has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any combination (s) technically possible (s):
  • the controller is programmed to implement several control configurations
  • the controller is programmed to activate each zone as a transmitter and / or receiver or deactivate it;
  • the fixing member comprises a fillet, as well as a barrel and / or a net, and the controller is programmed to implement sequences of control configurations making it possible to detect defects according to their position in the fillet, the barrel or the net, and according to their orientation;
  • the device comprises a spacer intended to be mounted on the head of the fastener, the piezoelectric sensor being mounted on the spacer, the spacer being arranged so that a layer of water separates the piezoelectric sensor from the head the fastener;
  • the device comprises a spacer intended to be mounted on the head of the fastener, the piezoelectric sensor being mounted on the spacer, the spacer being arranged so that the piezoelectric sensor and the head of the fastener are separated by a distance of between 10 and 30 mm;
  • the fixing member comprises a stop bar, the probe comprising two piezoelectric multielement matrix sensors, one on each side of the stop bar;
  • the active part of the or each sensor is cut into at least 3 zones;
  • the active part of the or each sensor comprises at least 96 elements
  • the fixing member comprises a fillet, as well as a shank and / or a net
  • the controller implements successively at least five control configurations, at least one configuration of which makes it possible to detect defects within the fillet and at least one configuration makes it possible to detect defects within the barrel and / or the thread of the fastener;
  • the controller is able to activate each zone as a single transmitter, as a receiver alone, as a transmitter and receiver or to disable it;
  • the fixing member comprises a fillet, and a barrel and / or a net
  • the controller is adapted to implement successively at least two control configurations, at least one configuration can detect defects within leave and at least one configuration makes it possible to detect defects within the barrel and / or the thread of the fastener;
  • the fixing member comprises a fillet, and the controller is adapted to implement successively at least two control configurations, corresponding to two different orientations of defects in the fillet;
  • the fixing member comprises a barrel and / or a net
  • the controller is adapted to implement successively at least two control configurations, corresponding to two different orientations of defects in the barrel and / or the net.
  • the invention further relates to a method of ultrasonic inspection of fasteners, such as screws, bolts or studs, comprising the following steps:
  • the method has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any combination (s) technically possible (s):
  • the fixing member comprises a fillet, and a barrel and / or a net
  • the inspection method comprises an implementation of the control configuration sequences making it possible to detect defects according to their position in the fillet, the cask or the net, and according to their orientation;
  • the fixing member comprises a fillet, and a shank and / or a net
  • the inspection method comprises a successive implementation by the controller of at least two control configurations, of which at least one configuration detects defects within a fillet and at least one configuration detects defects within a barrel and / or a net;
  • the fixing member comprises a fillet
  • the inspection method comprises a successive implementation by the controller of at least two control configurations, corresponding to two different orientations of defects in a fillet
  • the fixing member comprises a drum and / or a net
  • the inspection method comprises a successive implementation by the controller of at least two control configurations corresponding to two different orientations of defects in a drum and / or a net.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic sectional views of an embodiment of the device mounted on a screw head
  • FIG. 3 is a view from above of the assembly represented in FIGS. 1 and 2
  • FIG. 4 is a view from above of the assembly represented in FIG. 3, which shows a possibility of distribution of the zones
  • FIG. 5 is an example of inspection configurations with the device of FIG. 4 according to one embodiment of the invention.
  • Figures 1 and 2 show an inspection device 10 according to the invention, mounted on a screw 12.
  • the screw 12 comprises a head 14, a fillet 16, a shank 18 and a net 20. It is elongated along a main axis X.
  • the inspection device 10 comprises a probe 22, a spacer 24 and a controller 25.
  • the probe 22 comprises at least one piezoelectric multielement matrix sensor
  • the screw comprises a stop bar 28 and the probe 22 comprises two piezoelectric sensors 26, 27 on either side of the bar 28.
  • the two piezoelectric sensors 26 , 27 are similar and do not overlap.
  • the piezoelectric sensor comprises an active part 30, 31.
  • the active part 30, 31 of the piezoelectric sensor 26, 27, or in the case of several piezoelectric sensors 26, 27, the set of active portions 30, 31 of the piezoelectric sensors 26, 27 has a surface substantially equal to that of the head 14 of the screw 12.
  • the active portion 30, 31 has an area of between 130 mm 2 and 200 mm 2 .
  • the active part 30, 31 of the piezoelectric sensor 26, 27 is cut into elements 32, these elements 32 being arranged in the form of a matrix.
  • the elements 32 are rectangular, and more particularly square, and the active portion 30, 31 has a rectangular shape.
  • Each active part 30, 31 contains for example at least 96 elements, and more particularly 128 or 256 elements 32.
  • Each element 32 may be an ultrasound emitter and / or receiver or an inactive receiver.
  • the wave emitted by the elements has for example a frequency of between 2 and 5 MHz.
  • the spacer 24 is a rigid piece which connects the probe 22 and the head 14 of the screw 12 and holds them in a fixed gap.
  • the spacer 24 comprises a zone 34 for fixing it to the head 14 of the screw 12.
  • the spacer 24 makes it possible to hold the probe 22 at a given distance from the screw head 14, such that the probe 22 is perpendicular to the main axis X, that is to say that the probe 22 is parallel to the upper surface of the head 14 of the screw 12.
  • the probe 22 is for example maintained at a distance of between 10 and 30 mm from the head 14 of the screw 12.
  • the spacer 24 is arranged so that a layer of water 35 separates the probe 22 from the head 14 of the screw 12, when the screw 12 is immersed.
  • the spacer 24 is for example designed in a material provided with holes allowing the passage of the liquid.
  • the probe 22 is connected to the controller 25.
  • the controller 25 can control each of the elements 32 independently.
  • the controller 25 may activate an element 32 as a transmitter and / or enable it as a receiver and / or disable it.
  • the controller 25 can also control the elements 32 in the form of zones 36 to 41, as represented in FIG. 4.
  • the active part 30, 31 of the piezoelectric sensor 26, 27 is divided into zones 36 to 41 arranged in matrix form, each zone 36 to 41 comprising at least one element 32.
  • the zones 36 to 41 may overlap partially.
  • the active part 30, 31 of each piezoelectric sensor 26, 27 has a length L, corresponding to its largest dimension, and a width I.
  • the active part 30, 31 is for example divided into three parts. zones 36 to 41 depending on the length. In Figure 4, the areas overlap partially, that is to say that two adjacent areas have in common a number of elements, for example between 16 and 32.
  • the controller 25 can thus activate a zone 36 to 41 as a transmitter and / or activate it as a receiver and / or deactivate it.
  • the emitted beam can be tilted by a delay law: the ultrasonic elementary signals are emitted with time offsets in such a way that the wavefront is inclined.
  • Controller 25 controls each element independently. It can for example vary the zones.
  • controller 25 can control the elements 32 only by zone 36 to 41 and can not control the elements 32 independently.
  • the elements 32 belonging to two zones 36 to 41 perform the functions of the two zones 36 to 41 in same time.
  • an element 32 belonging to the two zones 36 to 41 is emitter; and if one of the two zones 36 to 41 is transmitting and the other receiver, an element 32 belonging to the two zones 36 to 41 is transceiver.
  • the controller 25 is programmed to implement one or more successive control configurations.
  • the controller 25 successively implements at least five control configurations making it possible to control the assembly of the screw 12. At least one configuration implemented, for example at least three configurations, makes it possible to detect faults at the level of the fillet 16, and at least one implemented configuration, for example at least two configurations, makes it possible to detect defects within the barrel 18 and / or the fillet 20.
  • each probe comprises two piezoelectric sensors 26, 27 on either side of the screw. If the screw has a stop bar 28, the piezoelectric sensors 26, 27 are on either side of the stop bar 28.
  • the examples are detailed in the case where each active part 30, 31 is divided into three parts. zones 36 to 41, such that all of the active portions 30, 31 form a matrix of dimension two out of three.
  • the sequences are able to detect defects according to their position, i.e. if they are in the fillet 16, the barrel 18 or the fillet 20, and their orientation.
  • the orientation of a defect here is the angle between the axis of the screw bar 28 of the screw 12 and the projection of the defect on the probe 22. In the case of a screw 12 having no stop bar 28 this is defined with respect to one of the axes of the probe 22.
  • a control sequence corresponds to a sequence of one or more possible configurations, a configuration corresponding to a particular use of the zones 36 to 41. For each configuration, there are several combinations. Each combination constitutes a control. For the inspection of the screw 12, several control sequences are necessary.
  • the first configuration numbered 1 .1, consists in activating the elements of a zone at one end of a sensor 38 as a transmitter and activating the elements of the zone at the other end of the same sensor 36 as receiver.
  • the ultrasonic waves emitted by the emitting elements are directed towards the fillet 16 in the direction of the receiving elements.
  • the waves propagate in the head of the screw from the zone of the emitting elements 38 and come close to the edge of the leave. If a fault is present, the defect acts as a reflector, and the waves are reflected towards the zone 36.
  • There are here four possible combinations of the control one for each zone at one end of a sensor 36, 38, 39, 41.
  • the control configuration 1 .1 therefore comprises four controls. This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the second configuration numbered 1 .2, consists in activating the elements of an area at one end of a sensor 41 as a transmitter and activating the elements of the zone at the other end of the same sensor 39 as receiver.
  • the ultrasonic waves emitted by the emitting elements are oriented towards the edge of the fillet 16 of the screw 12 opposite to the emitter and receiver zones 41, 39.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the third configuration numbered 2.1, consists of activating the elements of a middle zone of a sensor 37 as a transmitter and activating the elements of the middle zone of the other sensor 40 as a receiver.
  • the ultrasonic waves emitted by the emitting elements are directed towards the fillet 16 in the direction of the receiving elements.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 3.
  • the fourth configuration is to activate the elements of a middle area of a sensor 37 as a transmitter and receiver, without tilting the emitted ultrasonic waves.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 3.
  • m being greater than or equal to 2
  • n being greater than or equal to 3.
  • the first configuration is to activate a zone 36 at the end of a sensor as a transmitter and activate the zone 39 at the other end of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are directed towards the fillet 16 in the direction of the reception zone 39.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the second configuration is to activate a zone 38 at the end of a sensor as a transmitter and activate the zone 41 at the other end of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the fillet 16 outside the axis consisting of the zones 38 and 41, towards the fillet of the screw 12.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the third configuration numbered 5.1, consists of activating a zone 38 at the end of one sensor as a transmitter and activating the central zone 40 of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the fillet 16 of the screw 12, outside the axis consisting of the zones 38 and 40, and for example in the direction of the zone opposite the emitting zone 38 on the same sensor .
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 3.
  • the fourth configuration numbered 5.2, consists of activating a zone 41 at the end of one sensor as a transmitter and activating the central zone 37 of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the fillet 16 of the screw 12, outside the axis consisting of the zones 41 and 37, and for example in the direction of the zone facing the emitting zone 38 on the other sensor.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 3.
  • the fifth configuration numbered 6.1, consists of activating a zone 36 at the end of a sensor as a transmitter and receiver, without tilting the emitted ultrasonic waves.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the sixth configuration is to activate a zone 39 at the end of a sensor as a transmitter and receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented toward the edge of the fillet 16 of the screw 12 opposite the emitter and receiver zone 39, diagonally of the emitter-receiver zone.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the first configuration numbered 2.2, consists of activating a central zone 37 of a sensor as a transmitter and the central zone 40 of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented outside the axis consisting of the zones 37 and 40, towards the fillet 16 of the screw 12.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 3.
  • the second configuration is to activate a zone 41 at one end of a sensor as a transmitter and the zone 36 of the other sensor and at the same end as the emitter zone as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are directed towards the fillet 16 of the screw 12 in the direction of the receiving zone.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • the third configuration is to activate a zone 38 at one end of a sensor as a transmitter and the zone 39 of the other sensor and at the same end as the emitter zone as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the edge of the fillet 16 of the screw 12, opposite the transceiver zones.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 2.
  • To detect defects within the barrel 18 and / or the thread 20 there are two sequences, each corresponding to an orientation of defects within the barrel and / or the thread.
  • the first configuration numbered 8 consists in activating all the zones 39 to 41 of a sensor as a transmitter and all the zones 36 to 38 of the other sensor as a receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the barrel 18 and the net 20 towards the receiving zone.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 1.
  • the second configuration numbered 9.1 consists in activating all the zones 39 to 41 of a sensor as a transceiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the barrel 18 and the thread 20 towards the opposite edge of the screw 12.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 1.
  • the third configuration numbered 9.2, consists in activating all the zones 36 to 38 of a sensor as a transceiver, without tilting the ultrasound waves emitted. There are two possible combinations, two controls.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 2 and n being greater than or equal to 1.
  • the first configuration numbered 10 consists of activating a zone 39 at one end of a sensor and zone 38 of the other sensor and at the same end as transmitter, and the two zones 41, 36 at the one end. other end of the sensors as a receiver.
  • the ultrasonic waves emitted by the emitting zones are oriented towards the shaft 18 and the net 20 towards the receiving zones of the same sensor.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 1 and n being greater than or equal to 2.
  • the second configuration numbered 1 1 .1, consists of activating a zone 39 at one end of a sensor and zone 38 of the other sensor and at the same end as transmitter-receiver.
  • the ultrasound waves emitted are oriented towards the barrel 18 and the net 20 opposite the emitting zones.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 1 and n being greater than or equal to 2.
  • the third configuration numbered 1 1 .2, consists in activating a zone 41 at one end of a sensor and the zone 36 of the other sensor and at the same end as a transceiver without tilting the ultrasonic waves. issued. There are two possible combinations, two controls.
  • This configuration can be generalized in all cases where the active parts of the probe form a matrix of dimension m on n, m being greater than or equal to 1 and n being greater than or equal to 2.
  • An example of a succession of configurations provided for the inspection of the screw is to at least realize for the first sequence for the leave the configuration 2.1, for the second sequence for the leave the configurations 4.1, 4.2 and 5.2, for the third sequence for the leave the configuration 7.2, for the first sequence for the barrel and the net the configuration 8 and for the second sequence for the barrel and the net the configuration 10.
  • These configurations can be realized in this order or in a different order from that -this. For each configuration, all the possible combinations are realized.
  • the information gathered by all the sequences makes it possible to detect, accurately and reliably characterize the defects within screws of which only the upper surface is accessible. This can make the decision to change a screw when it has one or more defects too important, but also not to change screws that do not require it.
  • This device and the associated method can be easily adapted to any bolt, consisting of a screw and a nut, stud or other fastener.
  • the head is then the accessible end of the stud.

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Abstract

Dispositif d'inspection d'organes de fixation par ultrasons, et procédé associé Le dispositif (10) d'inspection par ultrasons d'organes de fixation (12) tels que des vis, boulons ou goujons, l'organe de fixation (12) comprenant une tête (14), le dispositif (10) comprenant une sonde (22), la sonde (22) comprenant au moins un capteur piézoélectrique multiélément matriciel (26, 27), est caractérisé en ce que le capteur piézoélectrique multiélément matriciel (26, 27) a une partie active de surface sensiblement égale à celle de la tête (14) de l'organe de fixation (12) et découpée en une ou plusieurs zones agencées sous forme de matrice, chaque zone comprenant un ou plusieurs éléments, le dispositif (10) comprenant un contrôleur (25) programmé pour mettre en œuvre une ou plusieurs configurations de contrôle successives, le contrôleur (25) au cours de chaque séquence activant une ou plusieurs zones en tant qu'émettrices et activant une ou plusieurs zones en tant que réceptrices.

Description

Dispositif d'inspection d'organes de fixation par ultrasons, et procédé associé
La présente invention concerne un dispositif d'inspection d'organes de fixation l'organe de fixation comprenant une tête, le dispositif comprenant une sonde, la sonde comprenant au moins un capteur piézoélectrique multiélément matriciel.
L'invention concerne également un procédé d'inspection d'organes de fixation, relatif au dispositif précédent.
Des dispositifs du type précité sont connus, notamment du document US 2014/0283612. Le document décrit un appareillage d'inspection de vis par ultrasons. L'appareillage comprend une sonde et un appareil de fixation sous forme de rails, qui permet de faire coulisser la sonde le long du diamètre de la vis et qui peut être pivoté.
Cependant, ce type de dispositif ne permet pas de caractériser correctement les défauts dans l'ensemble de la vis sans recourir à un système mécanique pour rotation et translation du transducteur.
Un but de l'invention est donc de fournir un dispositif permettant de mieux caractériser les défauts, et ainsi, d'obtenir des résultats plus fiables.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'inspection tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le capteur piézoélectrique multiélément matriciel a une partie active de surface sensiblement égale à celle de la tête de l'organe de fixation et découpée en une ou plusieurs zones agencées sous forme de matrice, chaque zone comprenant un ou plusieurs éléments, le dispositif comprenant un contrôleur programmé pour mettre en œuvre une ou plusieurs configurations de contrôle successives, le contrôleur au cours de chaque séquence activant une ou plusieurs zones en tant qu'émettrices et activant une ou plusieurs zones en tant que réceptrices.
L'utilisation d'un tel dispositif permet de réaliser plusieurs séquences de contrôle différentes pour détecter et caractériser tous les types de défaut que l'on souhaite détecter, sans déplacer ni effectuer de rotation de la sonde. Le croisement des informations provenant des différentes séquences de contrôle permet de caractériser les défauts (position, orientation, profondeur...) de manière plus fiable.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le dispositif présente l'une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- le contrôleur est programmé pour mettre en œuvre plusieurs configurations de contrôle ;
- le contrôleur est programmé pour activer chaque zone en tant qu'émetteur et/ou récepteur ou la désactiver ; - l'organe de fixation comprend un congé, ainsi qu'un fût et/ou un filet, et le contrôleur est programmé pour mettre en œuvre des séquences de configurations de contrôle permettant de détecter des défauts selon leur position dans le congé, le fût ou le filet, et selon leur orientation ;
- le dispositif comprend une entretoise prévue pour être montée sur la tête de l'organe de fixation, le capteur piézoélectrique étant montée sur l'entretoise, l'entretoise étant agencée pour qu'une couche d'eau sépare le capteur piézoélectrique de la tête de l'organe de fixation ;
- le dispositif comprend une entretoise prévue pour être montée sur la tête de l'organe de fixation, le capteur piézoélectrique étant montée sur l'entretoise, l'entretoise étant agencée pour que le capteur piézoélectrique et la tête de l'organe de fixation sont séparés d'une distance comprise entre 10 et 30 mm ;
- l'organe de fixation comprend une barrette d'arrêt, la sonde comprenant deux capteurs piézoélectriques multiéléments matriciels, un de chaque côté de la barrette d'arrêt ;
- la partie active du ou de chaque capteur est découpée en au moins 3 zones ;
- la partie active du ou de chaque capteur comprend au moins 96 éléments ;
- l'organe de fixation comprend un congé, ainsi qu'un fût et/ou un filet, et le contrôleur met en œuvre successivement au moins cinq configurations de contrôle, dont au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du congé et au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du fût et/ou du filet de l'organe de fixation ;
- le contrôleur est apte à activer chaque zone en tant qu'émettrice seule, en tant que réceptrice seule, en tant qu'émettrice et réceptrice ou à la désactiver ;
- l'organe de fixation comprend un congé, ainsi qu'un fût et/ou un filet, et le contrôleur est apte à mettre en œuvre successivement au moins deux configurations de contrôle, dont au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du congé et au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du fût et/ou du filet de l'organe de fixation ;
- l'organe de fixation comprend un congé, et le contrôleur est apte à mettre en œuvre successivement au moins deux configurations de contrôle, correspondant à deux orientations différentes de défauts dans le congé ;
- l'organe de fixation comprend un fût et/ou un filet, et le contrôleur est apte à mettre en œuvre successivement au moins deux configurations de contrôle, correspondant à deux orientations différentes de défauts dans le fût et/ou le filet. L'invention a en outre pour objet un procédé d'inspection par ultrasons d'organes de fixation, telles que des vis, boulons ou goujons, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un dispositif de contrôle tel que défini plus haut, et
- mise en œuvre par le contrôleur d'une ou plusieurs configurations de contrôle successives, par activation d'une ou plusieurs zones en tant qu'émettrices et activation d'une ou plusieurs zones en tant que réceptrices.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé présente l'une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- mise en œuvre par le contrôleur de plusieurs configurations de contrôle successives ;
- activation en tant qu'émetteur et/ou récepteur ou désactivation de chaque zone par le contrôleur ;
- l'organe de fixation comprend un congé, ainsi qu'un fût et/ou un filet, et le procédé d'inspection comprend une mise en œuvre des séquences de configurations de contrôle permettant de détecter des défauts selon leur position dans le congé, le fût ou le filet, et selon leur orientation ;
- l'organe de fixation comprend un congé, ainsi qu'un fût et/ou un filet, et le procédé d'inspection comprend une mise en œuvre successive par le contrôleur d'au moins deux configurations de contrôle, dont au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein d'un congé et au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein d'un fût et/ou d'un filet ;
- l'organe de fixation comprend un congé, et le procédé d'inspection comprend une mise en œuvre successive par le contrôleur d'au moins deux configurations de contrôle, correspondant à deux orientations différentes de défauts dans un congé ;
- l'organe de fixation comprend un fût et/ou un filet, et le procédé d'inspection comprend une mise en œuvre successive par le contrôleur d'au moins deux configurations de contrôle, correspondant à deux orientations différentes de défauts dans un fût et/ou un filet.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe d'un mode de réalisation du dispositif monté sur une tête de vis,
- la figure 3 est une vue de dessus de l'ensemble représenté aux figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue de dessus de l'ensemble représenté à la figure 3 où est représenté une possibilité de répartition des zones,
- la figure 5 est un exemple de configurations d'inspection avec le dispositif de la figure 4 d'après un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif d'inspection 10 d'après l'invention, monté sur une vis 12.
La vis 12 comprend une tête 14, un congé 16, un fût 18 et un filet 20. Elle est allongée suivant un axe principal X.
Le dispositif d'inspection 10 comprend une sonde 22, une entretoise 24 et un contrôleur 25.
La sonde 22 comprend au moins un capteur piézoélectrique multiélément matriciel
26, 27.
Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, la vis comprend une barrette d'arrêt 28 et la sonde 22 comprend deux capteurs piézoélectriques 26, 27 de part et d'autre de la barrette d'arrêt 28. Les deux capteurs piézoélectriques 26, 27 sont similaires et ne se recouvrent pas.
Le capteur piézoélectrique comprend une partie active 30, 31 . La partie active 30, 31 du capteur piézoélectrique 26, 27, ou dans le cas de plusieurs capteurs piézoélectriques 26, 27 l'ensemble des parties actives 30, 31 des capteurs piézoélectrique 26, 27, a une surface sensiblement égale à celle de la tête 14 de la vis 12. Par exemple, la partie active 30, 31 a une surface comprise entre 130 mm2 et 200 mm2.
Comme représenté sur la figure 3, la partie active 30, 31 du capteur piézoélectrique 26, 27 est découpée en éléments 32, ces éléments 32 étant agencées sous forme de matrice. Les éléments 32 sont rectangulaires, et plus particulièrement carrés, et la partie active 30, 31 a une forme rectangulaire. Chaque partie active 30, 31 contient par exemple au moins 96 élément, et plus particulièrement 128 ou 256 éléments 32.
Chaque élément 32 peut être émetteur et/ou récepteur d'ultrasons ou inactif. L'onde émise par les éléments a par exemple une fréquence comprise entre 2 et 5 MHz.
L'entretoise 24 est une pièce rigide qui relie la sonde 22 et la tête 14 de la vis 12 et les maintient dans un écartement fixe. L'entretoise 24 comprend une zone 34 permettant de la fixer à la tête 14 de la vis 12.
L'entretoise 24 permet de maintenir la sonde 22 à une distance donnée de la tête 14 de vis 12, telle que la sonde 22 est perpendiculaire à l'axe principal X, c'est-à-dire que la sonde 22 est parallèle à la surface supérieure de la tête 14 de la vis 12. La sonde 22 est par exemple maintenue à une distance comprise entre 10 et 30 mm de la tête 14 de la vis 12.
L'entretoise 24 est agencée pour qu'une couche d'eau 35 sépare la sonde 22 de la tête 14 de la vis 12, lorsque la vis 12 est immergée. L'entretoise 24 est par exemple conçue dans un matériau pourvu de trous permettant le passage du liquide.
L'eau possédant une faible vitesse de propagation des ultrasons, en comparaison des matériaux utilisés pour les vis, un rayon d'angle d'incidence (dans l'eau) donné a un angle réfracté (au sein de la vis 12) plus important. Ainsi si l'on souhaite faire varier l'angle réfracté dans une grande amplitude, par exemple comprise entre 0 et 35°, le rayon émis par la sonde doit avoir un angle d'inclinaison plus faible. Or, plus l'angle d'inclinaison du faisceau émis par la sonde est important, plus la qualité du faisceau peut être dégradée.
La sonde 22 est reliée au contrôleur 25. Le contrôleur 25 peut piloter chacun des éléments 32 indépendamment. Le contrôleur 25 peut activer un élément 32 en tant qu'émetteur et/ou l'activer en tant que récepteur et/ou le désactiver.
Le contrôleur 25 peut également piloter les éléments 32 sous forme de zones 36 à 41 , comme représenté à la figure 4. D'après un mode de réalisation, la partie active 30, 31 du capteur piézoélectrique 26, 27 est découpée en zones 36 à 41 agencées sous forme de matrice, chaque zone 36 à 41 comprenant au moins un élément 32. Dans une variante, les zones 36 à 41 peuvent se recouvrir partiellement.
Comme représenté à la figure 3, la partie active 30, 31 de chaque capteur piézoélectrique 26, 27 présente une longueur L, correspondant à sa dimension la plus importante, et une largeur I. La partie active 30, 31 est par exemple découpée en trois zones 36 à 41 selon la longueur. A la figure 4, les zones se recouvrent partiellement, c'est-à-dire que deux zones adjacentes ont en commun un certain nombre d'éléments, par exemple compris entre 16 et 32.
Le contrôleur 25 peut ainsi activer une zone 36 à 41 en tant qu'émetteur et/ou l'activer en tant que récepteur et/ou la désactiver. Le faisceau émis peut être incliné grâce à une loi des retards : les signaux élémentaires ultrasonores sont émis avec des décalages temporels de telle manière que le front d'ondes soit incliné.
Le contrôleur 25 pilote chaque élément indépendamment. Il peut par exemple faire varier les zones.
Alternativement le contrôleur 25 ne peut contrôler les éléments 32 que par zone 36 à 41 et ne peut pas contrôler les éléments 32 indépendamment.
Lorsque les zones 36 à 41 se recouvrent partiellement, les éléments 32 appartenant à deux zones 36 à 41 assurent les fonctions des deux zones 36 à 41 en même temps. Ainsi, si une des deux zones 36 à 41 est inactivée et l'autre émettrice, un élément 32 appartenant aux deux zones 36 à 41 est émetteur ; et si une des deux zones 36 à 41 est émettrice et l'autre réceptrice, un élément 32 appartenant aux deux zones 36 à 41 est émetteur-récepteur.
Le contrôleur 25 est programmé pour mettre en œuvre une ou plusieurs configurations de contrôles successives.
Dans un mode de réalisation, le contrôleur 25 met en œuvre successivement au moins cinq configurations de contrôle permettant de contrôler l'ensemble de la vis 12. Au moins une configuration mise en œuvre, par exemple au moins trois configurations, permet de détecter des défauts au niveau du congé 16, et au moins une configuration mise en œuvre, par exemple au moins deux configurations, permet de détecter des défauts au sein du fût 18 et/ou du filet 20.
Nous allons maintenant détailler des exemples de configurations de contrôles, dans le cas où chaque sonde comprend deux capteurs piézoélectriques 26, 27 de part et d'autre de la vis. Si la vis a une barrette d'arrêt 28, les capteurs piézoélectriques 26, 27 sont de part et d'autre de la barrette d'arrêt 28. Les exemples sont détaillés dans le cas où chaque partie active 30, 31 est divisée en trois zones 36 à 41 , tel que l'ensemble des parties actives 30, 31 forment une matrice de dimension deux sur trois.
Cependant, tous les exemples décrits ci-dessous peuvent être généralisés de façon différente selon les configurations. Pour chaque configuration, la généralisation possible est précisée dans la suite de la description.
Les séquences permettent de détecter des défauts selon leur position, i.e. s'ils sont dans le congé 16, le fût 18 ou le filet 20, et leur orientation. L'orientation d'un défaut est ici l'angle entre l'axe de la barrette 28 de vis 12 et le projeté du défaut sur la sonde 22. Dans le cas d'une vis 12 ne possédant pas de barrette d'arrêt 28, cela est défini par rapport à un des axes de la sonde 22.
Une séquence de contrôles correspond à un enchaînement d'une ou plusieurs configurations possibles, une configuration correspondant à une utilisation particulière des zones 36 à 41 . Pour chaque configuration, il existe plusieurs combinaisons. Chaque combinaison constitue un contrôle. Pour l'inspection de la vis 12, plusieurs séquences de contrôle sont nécessaires.
Dans la suite de la description, si une zone n'est pas mentionnée, on considère qu'elle est désactivée.
Pour détecter les défauts au sein du congé 16, il existe 3 séquences correspondant chacune à une orientation des défauts que l'on cherche à détecter. Pour la première séquence destinée à détecter les défauts au niveau du congé 16 ayant une orientation d'environ 0° par rapport à l'axe de la barrette 28, il existe quatre configurations possibles, réalisables seule ou en combinaison.
La première configuration, numérotée 1 .1 , consiste à activer les éléments d'une zone à une extrémité d'un capteur 38 en tant qu'émetteur et activer les éléments de la zone à l'autre extrémité du même capteur 36 en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises par les éléments émetteurs sont orientées vers le congé 16 en direction des éléments récepteurs. Les ondes se propagent dans la tête de la vis depuis la zone des éléments émetteurs 38 et viennent frôler le bord du congé. Si un défaut est présent, le défaut agit comme un réflecteur, et les ondes sont réfléchies en direction de la zone 36. Il y a ici quatre combinaisons possibles du contrôle, une pour chaque zone à une extrémité d'un capteur 36, 38, 39, 41 . La configuration de contrôle 1 .1 comprend donc quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La deuxième configuration, numérotée 1 .2, consiste à activer les éléments d'une zone à une extrémité d'un capteur 41 en tant qu'émetteur et activer les éléments de la zone à l'autre extrémité du même capteur 39 en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises par les éléments émetteurs sont orientées vers le bord du congé 16 de la vis 12 opposé aux zones émettrice et réceptrice 41 , 39. Il y a également quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La troisième configuration, numérotée 2.1 , consiste à activer les éléments d'une zone du milieu d'un capteur 37 en tant qu'émetteur et activer les éléments de la zone du milieu de l'autre capteur 40 en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises par les éléments émetteurs sont orientées vers le congé 16 en direction des éléments récepteurs. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 3.
La quatrième configuration, numérotée 3, consiste à activer les éléments d'une zone du milieu d'un capteur 37 en tant qu'émetteur et récepteur, sans incliner les ondes ultrasonores émises. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 3. Pour la deuxième séquence destinée à détecter les défauts au niveau du congé 16 ayant une orientation d'environ 45° par rapport à l'axe de la barrette 28, il existe six configurations possibles, réalisables seule ou en combinaison.
La première configuration, numérotée 4.1 , consiste à activer une zone 36 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et activer la zone 39 à l'autre extrémité de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le congé 16 en direction de la zone réceptrice 39. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La deuxième configuration, numérotée 4.2, consiste à activer une zone 38 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et activer la zone 41 à l'autre extrémité de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le congé 16 en dehors de l'axe constitué par les zones 38 et 41 , vers le congé de la vis 12. Il y a huit combinaisons possibles, soit huit contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La troisième configuration, numérotée 5.1 , consiste à activer une zone 38 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et activer la zone centrale 40 de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le congé 16 de la vis 12, en dehors de l'axe constitué par les zones 38 et 40, et par exemple en direction de la zone à l'opposé de la zone émettrice 38 sur le même capteur. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 3.
La quatrième configuration, numérotée 5.2, consiste à activer une zone 41 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et activer la zone centrale 37 de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le congé 16 de la vis 12, en dehors de l'axe constitué par les zones 41 et 37, et par exemple en direction de la zone face à la zone émettrice 38 sur l'autre capteur. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 3.
La cinquième configuration, numérotée 6.1 , consiste à activer une zone 36 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et récepteur, sans incliner les ondes ultrasonores émises. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La sixième configuration, numérotée 6.2, consiste à activer une zone 39 à l'extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées en direction du bord du congé 16 de la vis 12 à l'opposé à la zone émettrice et réceptrice 39, en diagonale de la zone émettrice-réceptrice. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
Pour la troisième séquence destinée à détecter les défauts au niveau du congé 16 ayant une orientation d'environ 90° par rapport à l'axe de la barrette 28, il existe trois configurations possibles, réalisables seule ou en combinaison.
La première configuration, numérotée 2.2, consiste à activer une zone centrale 37 d'un capteur en tant qu'émetteur et la zone centrale 40 de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées en dehors de l'axe constitué par les zones 37 et 40, vers le congé 16 de la vis 12. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 3.
La deuxième configuration, numérotée 7.1 , consiste à activer une zone 41 à une extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et la zone 36 de l'autre capteur et à la même extrémité que la zone émettrice en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le congé 16 de la vis 12 en direction de la zone réceptrice. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2.
La troisième configuration, numérotée 7.2, consiste à activer une zone 38 à une extrémité d'un capteur en tant qu'émetteur et la zone 39 de l'autre capteur et à la même extrémité que la zone émettrice en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées en direction du bord du congé 16 de la vis 12, à l'opposé des zones émettrice-réceptrice. Il y a quatre combinaisons possibles, soit quatre contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 2. Pour détecter les défauts au sein du fût 18 et/ou du filet 20 il y a deux séquences, correspondant chacune à une orientation des défauts au sein du fût et/ou du filet.
Pour la première séquence qui est destinée à détecter les défauts au niveau du fût 18 et/ou du filet 20 ayant une orientation de 0° par rapport à l'axe de la barrette 28, il existe trois configurations de contrôle possibles, réalisables seule ou en combinaison.
La première configuration, numérotée 8, consiste à activer l'ensemble des zones 39 à 41 d'un capteur en tant qu'émetteur et l'ensemble des zones 36 à 38 de l'autre capteur en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le fût 18 et le filet 20 en direction de la zone réceptrice. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 1 .
La deuxième configuration, numérotée 9.1 , consiste à activer l'ensemble des zones 39 à 41 d'un capteur en tant qu'émetteur-récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le fût 18 et le filet 20 en direction du bord opposé de la vis 12. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 1 .
La troisième configuration, numérotée 9.2, consiste à activer l'ensemble des zones 36 à 38 d'un capteur en tant qu'émetteur-récepteur, sans incliner les ondes ultrasonores émises. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 2 et n étant supérieur ou égal à 1 .
Pour la seconde séquence qui est destinée à détecter les défauts au niveau du fût 18 et/ou du filet 20 ayant une orientation de 90° par rapport à l'axe de la barrette 28, il existe trois configurations de contrôle possibles, réalisables seule ou en combinaison.
La première configuration, numérotée 10, consiste à activer une zone 39 à une extrémité d'un capteur et la zone 38 de l'autre capteur et à la même extrémité en tant qu'émetteur, et les deux zones 41 , 36 à l'autre extrémité des capteurs en tant que récepteur. Les ondes ultrasonores émises par les zones émettrices sont orientées vers le fût 18 et le filet 20 en direction des zones réceptrices du même capteur. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 1 et n étant supérieur ou égal à 2.
La deuxième configuration, numérotée 1 1 .1 , consiste à activer une zone 39 à une extrémité d'un capteur et la zone 38 de l'autre capteur et à la même extrémité en tant qu'émetteur-récepteur. Les ondes ultrasonores émises sont orientées vers le fût 18 et le filet 20 à l'opposé des zones émettrices. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 1 et n étant supérieur ou égal à 2.
La troisième configuration, numérotée 1 1 .2, consiste à activer une zone 41 à une extrémité d'un capteur et la zone 36 de l'autre capteur et à la même extrémité en tant qu'émetteur-récepteur, sans incliner les ondes ultrasonores émises. Il y a deux combinaisons possibles, soit deux contrôles. Cette configuration peut être généralisée à tous les cas où les parties actives de la sonde forment une matrice de dimension m sur n, m étant supérieur ou égal à 1 et n étant supérieur ou égal à 2.
Pour détecter l'ensemble des défauts dans une vis 12, on réalise une ou plusieurs configurations pour chaque séquence de contrôle successives.
Nous allons maintenant développer un exemple possible de plusieurs configurations de séquences de contrôle successives.
Un exemple de succession de configurations prévue pour l'inspection de la vis est d'au moins réaliser pour la première séquence pour le congé la configuration 2.1 , pour la seconde séquence pour le congé les configurations 4.1 , 4.2 et 5.2, pour la troisième séquence pour le congé la configuration 7.2, pour la première séquence pour le fût et le filet la configuration 8 et pour la seconde séquence pour le fût et le filet la configuration 10. Ces configurations peuvent être réalisées dans cet ordre ou dans un ordre différent de celui-ci. Pour chaque configuration, l'ensemble des combinaisons possibles est réalisé.
Les informations récoltées par l'ensemble des séquences permettent de détecter, de caractériser précisément et de manière fiable les défauts au sein de vis dont seul la surface supérieure est accessible. Cela peut permettre de prendre la décision de changer une vis lorsque celle-ci présente un ou plusieurs défauts trop importants, mais également de ne pas changer des vis qui ne le nécessitent pas.
Ce dispositif et le procédé associé peut être facilement adaptable à tout boulon, composé d'une vis et d'un écrou, goujon ou tout autre organe de fixation. Dans le cas du goujon, la tête est alors l'extrémité accessible du goujon.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif (10) d'inspection par ultrasons d'organes de fixation (12) tels que des vis, boulons ou goujons, l'organe de fixation (12) comprenant une tête (14), le dispositif (10) comprenant une sonde (22), la sonde (22) comprenant au moins un capteur piézoélectrique multiélément matriciel (26, 27),
caractérisé en ce que le capteur piézoélectrique multiélément matriciel (26, 27) a une partie active (30, 31 ) de surface sensiblement égale à celle de la tête (14) de l'organe de fixation (12) et découpée en une ou plusieurs zones (36 à 41 ) agencées sous forme de matrice, chaque zone (36 à 41 ) comprenant un ou plusieurs éléments (32), le dispositif (10) comprenant un contrôleur (25) programmé pour mettre en œuvre une ou plusieurs configurations de contrôle successives, le contrôleur (25) au cours de chaque configuration activant une ou plusieurs zones (36 à 41 ) en tant qu'émettrices et activant une ou plusieurs zones (36 à 41 ) en tant que réceptrices.
2. - Dispositif d'inspection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend une entretoise (24) prévue pour être montée sur la tête (14) de l'organe de fixation (12), le capteur piézoélectrique (26, 27) étant montée sur l'entretoise (24), l'entretoise (24) étant agencée pour qu'une couche d'eau sépare le capteur piézoélectrique (26, 27) de la tête (14) de l'organe de fixation (12).
3. - Dispositif d'inspection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (10) comprend une entretoise (24) prévue pour être montée sur la tête (14) de l'organe de fixation (12), le capteur piézoélectrique (26, 27) étant montée sur l'entretoise (24), l'entretoise (24) étant agencée pour que le capteur piézoélectrique (26, 27) et la tête (14) de l'organe de fixation (12) sont séparés d'une distance comprise entre 10 mm et 30 mm.
4. - Dispositif d'inspection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de fixation (12) comprend une barrette d'arrêt (28), la sonde (22) comprenant deux capteurs piézoélectriques (26, 27) multiéléments matriciels, un de chaque côté de la barrette d'arrêt (28).
5. - Dispositif d'inspection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie active (30, 31 ) du ou de chaque capteur (26, 27) est découpée en au moins 3 zones (36 à 41 ).
6. - Dispositif d'inspection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie active (30, 31 ) du ou de chaque capteur (26, 27) comprend au moins 96 éléments (32).
7. - Dispositif d'inspection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de fixation (12) comprend un congé (16), ainsi qu'un fût (18) et/ou un filet (20), et en ce que le contrôleur (25) met en œuvre successivement au moins cinq configurations de contrôle, dont au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du congé (16) et au moins une configuration permet de détecter des défauts au sein du fût (18) et/ou du filet (20) de l'organe de fixation (12).
8. - Procédé d'inspection d'organes de fixation (12), telles que des vis, boulons ou goujons par ultrasons, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d'un dispositif (10) de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes,
- mise en œuvre par le contrôleur (25) d'une ou plusieurs configurations de contrôle successives, par activation d'une ou plusieurs zones (36 à 41 ) en tant qu'émettrices et activation d'une ou plusieurs zones (36 à 41 ) en tant que réceptrices.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10877003B2 (en) * 2018-03-06 2020-12-29 Metis Design Corporation Damage detection system and method for detecting damage in fastened structures
CN110412127A (zh) * 2019-07-19 2019-11-05 中广核检测技术有限公司 一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头及检测方法
KR102398609B1 (ko) * 2021-06-14 2022-05-13 한국수력원자력 주식회사 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759090A (en) * 1971-02-22 1973-09-18 Mc Donnell Douglas Corp Ultrasonic extensometer
DE4005545A1 (de) * 1990-02-22 1991-08-29 Bbc Reaktor Gmbh Einrichtung zum ultraschallpruefen einer in einem bauteil eingesetzten kopfschraube
EP0452516B1 (fr) * 1990-03-16 1995-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Tête de mesure ultrasonore et méthode pour son utilisation
US5205176A (en) * 1990-08-27 1993-04-27 Ultrafast, Inc. Ultrasonic load cell with transducer
DE19509290C1 (de) * 1995-03-15 1996-05-02 Bbc Reaktor Gmbh Prüfkopf zum Ultraschallprüfen einer eingebauten Innenmehrkantschraube
US6009759A (en) * 1996-05-03 2000-01-04 Ultrafast, Inc. Minimizing the effect of bending on ultrasonic measurements in a load-bearing member
US5970798A (en) * 1997-09-25 1999-10-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ultrasonic bolt gage
US6523412B1 (en) * 2000-06-28 2003-02-25 Framatome Anp Inc. Apparatus and method for inspecting spring hold down bolts of an upper tie plate
US6501211B1 (en) * 2001-07-13 2002-12-31 Masoud Nasrollahzadeh Ultra-sonic transducer assembly incorporated into a printed circuit board for determining tension forces in a bolt
CA2396117A1 (fr) * 2002-07-30 2004-01-30 Michael Moles Systeme d'essai non destructif a ultrasons et reseau a commande de phase permettant le controle des fixations
DE202006006990U1 (de) * 2006-04-27 2006-07-13 Pfw Technologies Gmbh Verbindungsbauteil mit temperaturfestem Sensorelement
DE102009060441B4 (de) * 2009-12-22 2014-11-20 Amg Intellifast Gmbh Sensorelement
TWI454346B (zh) * 2011-01-20 2014-10-01 China Pneumatic Corp 可控制與追蹤量測鎖緊扭矩及鎖緊力的裝置及其控制方法、追蹤量測方法與校驗的方法
EP2490017A1 (fr) * 2011-02-18 2012-08-22 AMG Intellifast GmbH Système de mesure d'ultrasons
US9404896B2 (en) * 2012-11-19 2016-08-02 General Electric Company Two-dimensional TR probe array
FR3000212B1 (fr) * 2012-12-21 2015-01-16 V & M France Dispositif et procede de controle non destructif de profiles metalliques
US9429546B2 (en) * 2013-03-22 2016-08-30 Siemens Energy, Inc. Phased array ultrasonic bolt inspection apparatus and method
GB201316656D0 (en) * 2013-09-19 2013-11-06 Dolphitech As Sensing apparatus using multiple ultrasound pulse shapes
US9964524B2 (en) * 2015-06-26 2018-05-08 Siemens Energy, Inc. Method and an apparatus for bolt inspection

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