EP4655654A1 - Ajustage de piece de turbomachine - Google Patents

Ajustage de piece de turbomachine

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Publication number
EP4655654A1
EP4655654A1 EP24711252.7A EP24711252A EP4655654A1 EP 4655654 A1 EP4655654 A1 EP 4655654A1 EP 24711252 A EP24711252 A EP 24711252A EP 4655654 A1 EP4655654 A1 EP 4655654A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjusting
trajectory
adjustment
thickness
excess thickness
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.)
Pending
Application number
EP24711252.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Charlie Noël Nathan ARTAUD
Paul René François JOYEUX
Mickaël ANZEMBERG
Patrick GASCHER
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.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines 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 Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4655654A1 publication Critical patent/EP4655654A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45147—Machining blade, airfoil

Definitions

  • the present invention generally relates to the repair of turbomachine parts. More particularly, it concerns the removal of material, or adjustment, carried out subsequent to reloading of material to repair a turbomachine part.
  • Repairing the cracks involves reloading the material by diffusion brazing to fill in the gaps, then removing excess solder thicknesses in order to restore the original aerodynamic profile of the part.
  • this material removal operation, or adjustment is carried out manually. Its duration is approximately one and a half hours per piece.
  • FR 3 116 456 describes a method for repairing a turbomachine part in which a worn area of a part, in particular the worn leading edge of a blade of a one-piece bladed disc, is machined.
  • the invention aims to resolve the problems of the prior art by providing a method of adjusting a turbomachine part to be placed in a gas stream of the turbomachine, the part having previously undergone an operation of adding material to fill a defect in at least one zone of its surface, resulting in an excess thickness in the at least one zone of its surface, characterized in that it comprises steps of:
  • the invention it is possible to automatically generate a material removal trajectory adapted to each part according to the excess thicknesses to be removed.
  • the invention allows adaptation to the variability of the input state of the parts to be adjusted. In fact, the position of the excess thicknesses on the part is random. On the other hand, the invention makes it possible not to intervene on the healthy material of the part.
  • the invention makes it possible to limit the appearance of significant musculoskeletal disorders among operators and frees them from time-consuming operations in favor of other operations with higher added value.
  • the step of identifying the at least one area of the surface of the part including the excess thickness, and identifying the excess thickness comprises:
  • the three-dimensional image of the part includes a mesh which represents the real part composed of mesh elements and the pre-detection of irregularity on the surface of the part includes the identification of first mesh elements of which the curvature exceeds a curvature threshold like irregularities.
  • the pre-detection of irregularity on the surface of the part further comprises the identification of second mesh elements neighboring the first mesh elements over a predetermined number of rows.
  • the function having a continuous slope is defined by a polynomial equation.
  • the step of identifying the at least one area of the surface of the part including the excess thickness, and identifying the excess thickness comprises an adjustment between a model of the part and the three-dimensional image of the part .
  • This characteristic is implemented in the case of a strongly curved zone, in addition to the characteristics explained previously.
  • the determination of a trajectory of an adjustment tool comprises the comparison of a predetermined trajectory with the coordinates of the points of the identified excess thickness, so as to retain only the points of the programmed trajectory whose distance from the fault points is less than a comparison threshold.
  • the adjustment control of the part according to the determined trajectory comprises a detection of a first contact of the tool with the extra thickness and the control of the tool so that it carries out a progressive descent in successive passes .
  • the invention also relates to a system for adjusting a turbomachine part to be placed in a gas stream of the turbomachine, the part having previously undergone an operation of adding material to fill a defect in at least one zone of its surface, resulting in an extra thickness in at least one zone of its surface, the adjustment system comprising a three-dimensional measuring device and an adjustment machine, the adjustment system being characterized in that it comprises a module order capable of:
  • the invention also relates to a computer program on an information medium, this program being capable of being implemented in a computer, this program comprising instructions adapted to the implementation of the steps of a process as described above.
  • the invention also relates to an information medium readable by a computer, and comprising computer program instructions adapted to the implementation of the steps of a method as described above.
  • Figure 3 illustrates a step of identifying at least one area of the surface of the part including an excess thickness, and identification of the excess thickness, included in the method of Figure 2.
  • Figures 4a, 4b, 4c and 4d illustrate a surface reconstruction step, included in the method of Figure 2.
  • a mechanical part adjustment system is for example intended to adjust parts to be placed in a gas stream of the turbomachine.
  • the mechanical part is a high pressure turbine part, in particular a distributor which is part of the turbine stator.
  • a mechanical part 1 which has previously undergone a material addition operation due to the formation of cracks on its surface. Adding material to the part causes extra thickness compared to the initial geometry of the part. The aim of the adjustment is to remove this excess thickness and return the part to its initial geometry, or at least to give it a suitable profile aerodynamically, without localized excess thickness.
  • the adjustment system comprises a support 2 adapted to receive and hold the part to be adjusted 1.
  • the support can be movable so as to be able to provide different positions for the part to be adjusted.
  • the adjustment system also includes an adjustment machine 3 which itself includes a robotic arm 31 configured to be able to move along several axes.
  • the robotic arm 31 is adapted to be equipped with an adjustment tool 32.
  • several adjustment tools can equip the robotic arm, for example comprising abrasives whose surface has grains whose particle size is different from one abrasive to another, so as to carry out different tasks such as cutting, grinding, sanding and smoothing.
  • an automatic tool changer 33 equips the adjusting machine 3 so as to equip the robotic arm 31 with the most appropriate adjusting tool 32.
  • the adjustment system also includes a three-dimensional measuring device 4, for example by photogrammetry.
  • the three-dimensional measuring device 4 is capable of carrying out a three-dimensional measurement of the part to be adjusted 1.
  • the adjustment system also includes a control module 10 which controls the different elements of the adjustment system previously presented.
  • the control module 10 has the general structure of a computer. It comprises in particular a processor 100 executing a computer program implementing the method according to the invention, a memory 101, input interfaces 102 and output interfaces 103.
  • the processor 100 executes the processing operations which will be described below. These processing operations are carried out in the form of computer program code instructions which are stored by the memory 101 before being executed by the processor 100.
  • Memory 101 can also store the results of the treatments carried out.
  • control module 10 The operation of the adjustment system is ensured by the control module 10 and is detailed in the form of a method described below.
  • Figure 2 represents the method of adjusting a mechanical part according to one embodiment of the invention.
  • the adjustment method comprises steps E1 to E5 implemented by the control module 10 previously described.
  • a part 1 such as a high pressure turbine stator distributor of an aircraft engine has previously undergone a material addition operation due to the formation of cracks on its surface. Adding material results in extra thickness compared to the surface of the original part. This excess thickness is a defect of the part.
  • part 1 has been fixed on support 2. This is the part to be adjusted.
  • Step El is a command of the three-dimensional measuring device 4 so that it measures the part to be adjusted 1, for example by photogrammetry, and forms a three-dimensional image thereof.
  • the part is scanned and then polygonized. This produces a mesh that represents the actual part composed of basic elements, here of triangle type.
  • the profile The theoretical surface considered is continuous, which implies that the mesh elements composing it have substantially the same characteristics.
  • Step E2 is described with reference to Figures 3 and 4a to 4d and comprises sub-steps E21 to E24.
  • Figures 4a to 4d represent a search zone for a healthy zone in which an excess thickness is located.
  • the zone has for example a diameter of between 10 and 20 mm, for example 15 mm. Indeed, among all the types of solder excess thickness, none has dimensions greater than 15mm in all directions.
  • Such a dimension of the search zone therefore makes it possible to systematically have healthy zones. This dimension also makes it possible to find a balance between the following factors: processing time (non-linear), overlap between the different zones so as not to forget any zone, double analyzes generated (time-consuming redundancy), etc.
  • Substep E21 is a pre-detection of irregularities on the surface of the mechanical part.
  • An irregularity is shown in Figure 4a. It may be an excess thickness to be treated or another irregularity not treated within the framework of the invention, such as a cooling hole present in the air stream.
  • the curvature of the mesh elements is analyzed.
  • the mesh elements whose curvature exceeds a configurable curvature threshold are identified as irregularities.
  • the curvature threshold varies in particular depending on the areas of the part analyzed.
  • a second selection is carried out to also select the mesh elements neighboring the mesh elements identified as irregularities, on a number of ranks which is for example 5.
  • the number of ranks is determined empirically and can be configurable.
  • the set of selected mesh elements is the set of pre-detected irregularities. It is assumed in the following that at least one irregularity has been detected.
  • the next sub-step E22 is a filtering of the pre-detected irregularities with the aim of removing them from the three-dimensional image data.
  • Irregularity filtering results in surface area data in which the irregularity data has been removed ( Figure 4b).
  • the surface zone data after defect filtering thus identifies a so-called healthy zone.
  • the following sub-step E23 is a surface reconstruction at the level of the area of the surface of the part which has been deleted, relying, on both sides, on the healthy zone located around the deleted area.
  • the reconstruction is carried out by a function having a continuous slope, for example defined by a polynomial equation.
  • the polynomial equation is for example of order 5, or higher, which in practice allows good quality results to be obtained.
  • the reconstruction uses the healthy zone surface data determined in the previous step and results in reconstructed surface data corresponding to a defect-free surface ( Figure 4c).
  • the next substep E24 is a comparison of the data of the real surface of the part with the data of the surface reconstructed in the zone considered (figure 4d).
  • the comparison makes it possible to isolate the part of the mesh corresponding to the extra thickness. This step allows identification and characterization of the excess thickness located in the area considered.
  • the result of step E2 is a set of data representing the extra thickness, called extra thickness data and a set of data representing the area including the extra thickness.
  • the data are typically point coordinates.
  • the excess thickness data is coordinates of points of the given excess thickness. It is possible to associate an excess thickness value with each point considered.
  • step E2 an alternative method to identify and characterize an excess thickness can be an adjustment between a model of the part and the three-dimensional image of the part. This adjustment can be made between part of the model of the part on the one hand (model corresponding to the theoretical geometry of the part, given by its CAD representation), and part of the real measured surface on the other hand.
  • Such a local (rather than global) adjustment makes it possible to overcome possible deformations of the part compared to its theoretical CAD (in particular relative deformations, of one part of the part compared to another part of the part , for example of the driving blade compared to the driven blade).
  • This method is, however, less effective on cords and prominent defects in the air veins.
  • it is this alternative method which is used instead of the surface reconstruction method which was presented above with reference to Figures 4a to 4b.
  • Step E2 is followed by step E3 which is the determination of a trajectory of the adjustment tool 32.
  • Step E3 is described for a detected excess thickness, or defect, in a given zone, and is repeated for all excess thicknesses detected on the part considered.
  • the part was previously processed by CAD/CAM software to produce a programmed trajectory.
  • the programmed trajectory is a machining trajectory which would lead, after machining, to a surface corresponding to the surface of the theoretical model, CAD, of the part.
  • the programmed trajectory is compared with the coordinates of the fault points in the area considered.
  • Each point of the programmed trajectory and each point of the fault are compared, with a comparison threshold, so as to retain only the points of the programmed trajectory whose distance from the points of the fault is less than the comparison threshold.
  • the threshold value is for example between 0.1 and 0.3 mm.
  • the CAM calculation of the tool path is carried out on the basis of the reconstructed surface (without extra thickness), obtained at the end of sub-step E23 and which is based on the real geometry noted rather than based on theoretical CAD.
  • the calculation complexity is greater, but the precision is increased since this makes it possible to overcome possible deformations of the part.
  • Figure 5 represents a portion of the surface of a mechanical part containing defects. For one of the defects the generated trajectory is represented by dotted lines.
  • the next step E4 is a command of the adjustment machine 3 so that it adjusts the part according to the determined trajectory of the adjustment tool 32.
  • the first contact of the tool with the excess thickness can be detected, for example with a power meter.
  • the tool is then controlled to perform a progressive descent, in successive passes, for example with a vertical increment of between 0.01 and 0.05 mm, or even between 0.02 and 0.03 mm.
  • This contact detection then progressive descent makes it possible to avoid errors, in the programmed trajectory, due to deformations of the real part compared to its theoretical CAD modeling.
  • Step E4 involves selecting an adjustment tool 32 and controlling the tool changer 33 so that it equips the adjustment arm 31 with the selected adjustment tool 32.
  • Step E4 may include the successive use of two adjustment tools, a first tool being intended to carry out coarse material removal and a second tool being intended to carry out gentle abrasion to produce a smooth surface.
  • the number of successive tools can be greater than two, each tool producing finer abrasion than the previous one.
  • the next step E5 is a check of the machined part.
  • the check is carried out visually by an operator, for example during a manual finishing operation which follows machining.
  • the three-dimensional measuring device 4 is controlled so that it measures the part 1 after adjustment, for example by photogrammetry, and forms a three-dimensional image thereof.
  • This step is similar to step El.
  • the image formed is analyzed to check the conformity of the adjustment result with an expected result.

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Abstract

Procédé d'ajustage d'une pièce de turbomachine à placer dans une veine de gaz de la turbomachine, la pièce ayant préalablement subi une opération d'ajout de matière pour combler un défaut en au moins une zone de sa surface, résultant en une surépaisseur dans l'au moins une zone de sa surface, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de : - commande (E1) de formation d'une image tridimensionnelle de la pièce, - identification (E2) de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur, dans l'image tridimensionnelle de la pièce, - détermination (E3) d'une trajectoire d'un outil d'ajustage, en fonction de la géométrie de la surépaisseur identifiée, et - commande (E4) d'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée.

Description

AJUSTAGE DE PIECE DE TURBOMACHINE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne de manière générale la réparation de pièces de turbomachine. Plus particulièrement, elle concerne l'enlèvement de matière, ou ajustage, effectué postérieurement à un rechargement de matière pour réparer une pièce de turbomachine.
ETAT DE L'ART ANTERIEUR
On considère en particulier des pièces de turbine haute pression, notamment les distributeurs qui font partie du stator de la turbine. Ces pièces sont formées en superalliage de nickel et sont soumises à de très fortes contraintes lors des phases de vol. Ces pièces fonctionnent à très haute température, jusqu'à environ 1 100°C, et sont soumises à des efforts de fatigue thermique.
Ces contraintes provoquent une usure de ces pièces, se traduisant par la formation de criques à la surface des pièces.
La réparation des criques comporte un rechargement en matière par brasage-diffusion pour combler les manques puis un retrait des surépaisseurs de brasure afin de redonner le profil aérodynamique d'origine à la pièce. Actuellement, cette opération d'enlèvement de matière, ou ajustage, est réalisée manuellement. Sa durée est d'environ une heure trente par pièce.
Cette opération est donc consommatrice en temps, et elle peut engendrer des troubles musculo-squelettiques importants chez les opérateurs.
FR 3 116 456 décrit un procédé de réparation de pièce de turbomachine dans lequel une zone usée d'une pièce, notamment le bord d'attaque usé d'une pale d'un disque aubagé monobloc, est usinée. EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un procédé d'ajustage d'une pièce de turbomachine à placer dans une veine de gaz de la turbomachine, la pièce ayant préalablement subi une opération d'ajout de matière pour combler un défaut en au moins une zone de sa surface, résultant en une surépaisseur dans l'au moins une zone de sa surface, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
- commande de formation d'une image tridimensionnelle de la pièce,
- identification de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur, dans l'image tridimensionnelle de la pièce,
- détermination d'une trajectoire d'un outil d'ajustage, en fonction de la géométrie de la surépaisseur identifiée, et
- commande d'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée.
Grâce à l'invention, il est possible de générer automatiquement une trajectoire d'enlèvement de matière adaptée à chaque pièce en fonction des surépaisseurs à retirer. L'invention permet une adaptation à la variabilité de l'état d'entrée des pièces à ajuster. En effet, la position des surépaisseurs sur la pièce est aléatoire. D'autre part, l'invention permet de ne pas intervenir sur la matière saine de la pièce.
L'invention est particulièrement adaptée pour des pièces de géométrie complexe telles que les pièces de turbine haute pression de moteur d'aéronef.
L'invention permet de limiter l'apparition de troubles musculo- squelettiques importants chez les opérateurs et libèrent ceux-ci d'opérations coûteuses en temps au profit d'autre opérations à plus forte valeur ajoutée.
Selon une caractéristique préférée, l'étape d'identification de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur comporte :
- une pré-détection d'irrégularité sur la surface de la pièce, puis, dans le cas de la pré-détection d'au moins une irrégularité, - un filtrage de données représentant l'au moins une irrégularité pour produire des données de zone dans lesquelles les données représentant l'au moins une irrégularité ont été supprimées, dites données de zone saine,
- une reconstruction de surface effectuée par une fonction ayant une pente continue, à partir des données de zone saine pour produire des données de surface reconstruite correspondant à une surface sans surépaisseur,
- une comparaison des données de la surface réelle de la pièce avec les données de la surface reconstruite, et, en fonction du résultat de la comparaison, une identification de la surépaisseur.
Selon une caractéristique préférée, l'image tridimensionnelle de la pièce comporte un maillage qui représente la pièce réelle composée d'éléments de maillage et la pré-détection d'irrégularité sur la surface de la pièce comporte l'identification de premiers éléments de maillage dont la courbure dépasse un seuil de courbure comme des irrégularités.
Selon une caractéristique préférée, la pré-détection d'irrégularité sur la surface de la pièce comporte en outre l'identification de seconds éléments de maillage voisins des premiers éléments de maillage sur un nombre prédéterminé de rangs.
Selon une caractéristique préférée, la fonction ayant une pente continue est définie par une équation polynomiale.
Selon une caractéristique préférée, l'étape d'identification de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur comporte un ajustement entre un modèle de la pièce et l'image tridimensionnelle de la pièce. Cette caractéristique est mise en œuvre en cas de zone fortement incurvée, en complément des caractéristiques exposées précédemment.
Selon une caractéristique préférée, la détermination d'une trajectoire d'un outil d'ajustage comporte la comparaison d'une trajectoire prédéterminée avec les coordonnées des points de la surépaisseur identifié, de manière à ne retenir que les points de la trajectoire programmée dont la distance avec les points du défaut est inférieure à un seuil de comparaison. Selon une caractéristique préférée, la commande d'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée comporte une détection d'un premier contact de l'outil avec la surépaisseur et la commande de l'outil pour qu'il effectue une descente progressive par passes successives.
L'invention concerne aussi un système d'ajustage d'une pièce de turbomachine à placer dans une veine de gaz de la turbomachine, la pièce ayant préalablement subi une opération d'ajout de matière pour combler un défaut en au moins une zone de sa surface, résultant en une surépaisseur dans l'au moins une zone de sa surface, le système d'ajustage comportant un dispositif de mesure tridimensionnelle et une machine d'ajustage, le système d'ajustage étant caractérisé en ce qu'il comporte un module de commande apte à :
- commander le dispositif de mesure tridimensionnelle pour former une image tridimensionnelle de la pièce,
- identifier l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identifier la surépaisseur, dans l'image tridimensionnelle de la pièce,
- déterminer une trajectoire d'un outil d'ajustage, en fonction de la géométrie de la surépaisseur identifiée, et
- commander la machine d'ajustage pour réaliser l'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée.
Le système présente des avantages analogues à ceux précédemment présentés.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en œuvre par des instructions de programme d'ordinateur.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 illustre un système d'ajustage de pièce mécanique selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 2 illustre le procédé d'ajustage de pièce mécanique selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 3 illustre une étape d'identification d'au moins une zone de la surface de la pièce incluant une surépaisseur, et identification de la surépaisseur, comprise dans le procédé de la figure 2.
Les figures 4a, 4b, 4c et 4d illustrent une étape de reconstruction de surface, comprise dans le procédé de la figure 2.
La figure 5 illustre un exemple de trajectoire générée selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Selon un mode de réalisation préféré représenté à la figure 1, un système d'ajustage de pièce mécanique est par exemple destiné à réaliser l'ajustage de pièces à placer dans une veine de gaz de la turbomachine. La pièce mécanique est une pièce de turbine haute pression, notamment un distributeur qui fait partie du stator de la turbine. On considère une pièce mécanique 1 qui a préalablement subi une opération d'ajout de matière en raison de la formation de criques sur sa surface. Un ajout de matière sur la pièce provoque une surépaisseur par rapport à la géométrie initiale de la pièce. L'ajustage a pour but de supprimer cette surépaisseur et de rendre à la pièce sa géométrie initiale, ou tout au moins de lui redonner un profil convenable sur le plan aérodynamique, sans surépaisseurs localisées.
Le système d'ajustage comporte un support 2 adapté pour recevoir et maintenir la pièce à ajuster 1. Le support peut être mobile de manière à pouvoir procurer différentes positions à la pièce à ajuster.
Le système d'ajustage comporte aussi une machine d'ajustage 3 qui elle- même comporte un bras robotisé 31 configuré pour pouvoir se déplacer suivant plusieurs axes.
Le bras robotisé 31 est adapté pour être équipé d'un outil d'ajustage 32. De préférence, plusieurs outils d'ajustage peuvent équiper le bras robotisé, par exemple comportant des abrasifs dont la surface présente des grains dont la granulométrie est différente d'un abrasif à l'autre, de façon à réaliser des tâches différentes telles que découpe, meulage, ponçage et lissage. De préférence, un changeur d'outil automatique 33 équipe la machine d'ajustage 3 de manière à équiper le bras robotisé 31 avec l'outil d'ajustage 32 le plus approprié.
Le système d'ajustage comporte aussi un dispositif de mesure tridimensionnelle 4, par exemple par photogrammétrie. Le dispositif de mesure tridimensionnelle 4 est capable d'effectuer une mesure tridimensionnelle de la pièce à ajuster 1.
Le système d'ajustage comporte aussi un module de commande 10 qui pilote les différents éléments du système d'ajustage précédemment présentés. Le module de commande 10 a la structure générale d'un ordinateur. Il comporte notamment un processeur 100 exécutant un programme d'ordinateur mettant en œuvre le procédé selon l'invention, une mémoire 101, des interfaces d'entrée 102 et des interfaces de sortie 103.
Ces différents éléments sont classiquement reliés par un bus 105. Les interfaces d'entrée 102 sont reliées aux différents éléments précédemment décrits et sont destinées à recevoir des informations de ceux-ci.
Le processeur 100 exécute les traitements qui vont être décrits dans la suite. Ces traitements sont réalisés sous la forme d'instructions de code du programme d'ordinateur qui sont mémorisées par la mémoire 101 avant d'être exécutées par le processeur 100.
La mémoire 101 peut en outre mémoriser les résultats des traitements effectués.
Les interfaces de sortie 103 sont reliées aux différents éléments précédemment décrits et sont destinées à leur envoyer des instructions.
Pour simplifier la représentation, les différentes liaisons mécaniques et électriques des éléments précédemment décrit n'ont pas été représentées dans la figure 1.
Le fonctionnement du système d'ajustage est assuré par le module de commande 10 et est détaillé sous la forme d'un procédé décrit dans la suite.
La figure 2 représente le procédé d'ajustage de pièce mécanique selon un mode de réalisation de l'invention. Le procédé d'ajustage comporte des étapes El à E5 mises en œuvre par le module de commande 10 précédemment décrit.
On suppose qu'une pièce 1 telle qu'un distributeur de stator de turbine haute pression d'un moteur d'aéronef a préalablement subi une opération d'ajout de matière en raison de la formation de criques sur sa surface. Un ajout de matière a pour conséquence une surépaisseur par rapport à surface de la pièce d'origine. Cette surépaisseur est un défaut de la pièce.
On suppose également, que la pièce 1 a été fixée sur le support 2. Il s'agit de la pièce à ajuster.
L'étape El est une commande du dispositif de mesure tridimensionnelle 4 pour qu'il mesure la pièce à ajuster 1, par exemple par photogrammétrie, et forme une image tridimensionnelle de celle-ci.
Pour cela, la pièce est scannée puis polygonisée. Cela produit un maillage qui représente la pièce réelle composée d'éléments de base, ici de type triangle. Le profil théorique de la surface considéré est continu ce qui implique que les éléments de maillage le composant ont sensiblement les mêmes caractéristiques.
Les données d'image tridimensionnelle ainsi produites sont mémorisées. L'étape suivante E2 est un traitement de l'image tridimensionnelle pour identifier la ou les zones de la pièce 1 qui comporte(nt) des ajouts de matière, c'est-à-dire des surépaisseurs. Les surépaisseurs proprement dites sont également identifiées. Corrélativement, les zones ne comportant pas de surépaisseur sont également identifiées. Dans la suite du traitement, seules les zones avec surépaisseur sont traitées, et les zones sans surépaisseur sont exclues du traitement et sont laissées intactes. En d'autres termes, le traitement est réservé uniquement aux zones présentant des surépaisseurs.
L'étape E2 est décrite en référence aux figures 3 et 4a à 4d et comporte des sous-étape E21 à E24.
Les figures 4a à 4d représente une zone de recherche de zone saine dans laquelle se situe une surépaisseur. La zone a par exemple un diamètre compris entre 10 et 20 mm, par exemple 15 mm. En effet, parmi toutes les typologies de surépaisseurs de brasure, aucune n'a de dimensions supérieures à 15mm dans toutes les directions. Une telle dimension de zone de recherche permet donc d'avoir systématiquement des zones saines. Cette dimension permet également de trouver un équilibre entre les facteurs suivants : temps de traitement (non linéaire), recouvrement entre les différentes zones pour n'oublier aucune zone, doubles analyses engendrées (redondance chronophage) ...
La sous-étape E21 est une pré-détection d'irrégularités sur la surface de la pièce mécanique. Une irrégularité est représentée à la figure 4a. Il peut s'agir d'une surépaisseur à traiter ou une autre irrégularité non traitée dans le cadre de l'invention, telle qu'un trou de refroidissement présent dans la veine d'air.
Pour cela, la courbure des éléments de maillage est analysée. Au cours d'une première sélection, les éléments de maillage dont la courbure dépasse un seuil de courbure paramétrable sont identifiés comme des irrégularités. Le seuil de courbure varie notamment en fonction des zones de la pièce analysée.
De préférence, une seconde sélection est effectuée pour sélectionner également les éléments de maillage voisins des éléments de maillage identifiés comme des irrégularités, sur un nombre de rangs qui vaut par exemple 5. Le nombre de rang est déterminé empiriquement et peut être paramétrable.
L'ensemble des éléments de maillage sélectionnés est l'ensemble des irrégularités pré-détectées. On suppose dans la suite qu'au moins une irrégularité a été détectée.
La sous-étape suivante E22 est un filtrage des irrégularités pré-détectées dans le but de les supprimer des données d'image tridimensionnelle.
Le filtrage des irrégularités a pour résultat des données de zone de surface dans lesquelles les données des irrégularités ont été supprimées (figure 4b).
Les données de zone de surface après filtrage de défaut identifient ainsi une zone dite saine.
La sous-étape suivante E23 est une reconstruction de surface au niveau de la zone de la surface de la pièce qui a été supprimée, en s'appuyant, de part et d'autre, sur la zone saine située autour de la zone supprimée. La reconstruction est effectuée par une fonction ayant une pente continue, par exemple définie par une équation polynomiale. L'équation polynomiale est par exemple d'ordre 5, ou supérieur, ce qui permet en pratique d'obtenir des résultats de bonne qualité.
Ainsi, la reconstruction utilise les données de surface de zone saine déterminées à l'étape précédente et a pour résultat des données de surface reconstruite correspondant à une surface sans défaut (figure 4c).
La sous-étape suivante E24 est une comparaison des données de la surface réelle de la pièce avec les données de la surface reconstruite dans la zone considérée (figure 4d).
La comparaison permet d'isoler la partie de maillage correspondant à la surépaisseur. Cette étape permet une identification et caractérisation de la surépaisseur située dans la zone considérée.
Pour une surépaisseur donnée, le résultat de l'étape E2 est un ensemble de données représentant la surépaisseur, dites données de surépaisseur et un ensemble de données représentant la zone incluant la surépaisseur. Les données sont typiquement des coordonnées de points. Par exemple, les données de surépaisseur sont des coordonnées de points de la surépaisseur donnée. Il est possible d'associer une valeur de surépaisseur à chaque point considéré.
Il est à noter que dans certaines zones très incurvées, et pour les reprises de type patch, la courbure des éléments de base (triangles élémentaires) est déjà importante même en l'absence d'irrégularité. Dans ce cas, l'utilisation de la courbure des éléments de base du maillage pour la pré-détection d'irrégularité sur la surface de la pièce (sous-étape E21) peut ne pas être optimale. Pour ces zones, une méthode alternative pour identifier et caractériser une surépaisseur (étape E2) peut être un ajustement entre un modèle de la pièce et l'image tridimensionnelle de la pièce. Cet ajustement peut être réalisé entre une partie du modèle de la pièce d'une part (modèle correspondant à la géométrie théorique de la pièce, donnée par sa représentation CAO), et une partie de la surface réelle mesurée d'autre part. Un tel ajustement local (plutôt que global) permet de s'affranchir d'éventuelles déformations de la pièce par rapport à sa CAO théorique (en particulier des déformations relatives, d'une partie de la pièce par rapport à une autre partie de la pièce, par exemple de l'aube menante par rapport à l'aube menée). Cette méthode est cependant moins performante sur les cordons et les défauts proéminents dans les veines d'air. Dans l'exemple de procédé décrit ici, pour les zones les plus incurvées de la pièce (bord d'attaque par exemple), c'est cette méthode alternative qui est employée à la place de la méthode de reconstruction de surface qui a été présentée plus haut en référence aux figures 4a à 4b.
L'étape E2 est suivie de l'étape E3 qui est la détermination d'une trajectoire de l'outil d'ajustage 32. L'étape E3 est décrite pour une surépaisseur détectée, ou défaut, dans une zone donnée, et est répétée pour toutes les surépaisseurs détectées sur la pièce considérée.
La pièce a été préalablement traitée par un logiciel de CFAO, de manière à produire une trajectoire programmée. La trajectoire programmée est une trajectoire d'usinage qui conduirait, après usinage, à une surface correspondant à la surface du modèle théorique, CAO, de la pièce.
La trajectoire programmée est comparée avec les coordonnées des points de défaut de la zone considérée. Chaque point de la trajectoire programmée et chaque point du défaut sont comparés, avec un seuil de comparaison, de manière à ne retenir que les points de la trajectoire programmée dont la distance avec les points du défaut est inférieure au seuil de comparaison. La valeur du seuil est comprise par exemple entre 0,1 et 0,3 mm.
Il est possible de faire des recalages locaux, entre une partie de la géométrie de la CAO et la géométrie réelle, dans le but de s'affranchir d'éventuelles déformations générant des écarts entre la géométrie CAO théorique et la géométrie réelle de la pièce, en particulier des déformations relatives d'une partie de la pièce par rapport à une autre partie de la pièce, et ainsi repositionner la trajectoire à effectuer. Cela permet d'améliorer la précision du positionnement de l'outil par rapport à la pièce.
En variante, le calcul par FAO de la trajectoire de l'outil est effectué sur la base de la surface reconstruite (sans surépaisseur), obtenue à l'issue de la sous-étape E23 et qui est basée sur la géométrie réelle relevée plutôt que sur la base CAO théorique. La complexité de calcul est plus grande, mais la précision est augmentée puisque cela permet de s'affranchir d'éventuelles déformations de la pièce.
Les points ainsi retenus forment une trajectoire de l'outil d'ajustage, comme illustré à la figure 5. La figure 5 représente une portion de surface de pièce mécanique comportant des défauts. Pour l'un des défauts la trajectoire générée est représentée par des pointillés.
L'étape suivante E4 est une commande de la machine d'ajustage 3 pour qu'elle réalise l'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée de l'outil d'ajustage 32.
De manière optionnelle, en particulier lorsque la trajectoire programmée est obtenue sur la base de la modélisation CAO théorique de la pièce et sans recalage local, le premier contact de l'outil avec la surépaisseur peut être détecté, par exemple avec un wattmètre. L'outil est ensuite commandé pour effectuer une descente progressive, par passes successives, par exemple avec un incrément vertical compris entre 0,01 et 0,05mm, voire entre 0,02 et 0,03 mm. Cette détection de contact puis descente progressive permet de s'affranchir d'erreurs, dans la trajectoire programmée, dues à des déformations de la pièce réelle par rapport à sa modélisation CAO théorique. L'étape E4 comporte la sélection d'un outil d'ajustage 32 et la commande du changeur d'outil 33 pour qu'il équipe le bras d'ajustage 31 avec l'outil d'ajustage sélectionné 32.
L'étape E4 peut comporter l'utilisation successive de deux outils d'ajustage, un premier outil étant destiné à réaliser un retrait de matière grossier et un second outil étant destiné à effectuer une abrasion douce pour produire une surface lisse. Bien entendu, le nombre d'outils successifs peut être supérieur à deux, chaque outil produisant une abrasion plus fine que le précédent.
L'étape suivante E5 est un contrôle de la pièce usinée. Selon une première variante, le contrôle est réalisé visuellement par un opérateur, par exemple lors d'une opération de finition manuelle qui suit l'usinage.
Selon une deuxième variante, le dispositif de mesure tridimensionnelle 4 est commandé pour qu'il mesure la pièce 1 après ajustage, par exemple par photogrammétrie, et forme une image tridimensionnelle de celle-ci. Cette étape est similaire à l'étape El. L'image formée est analysée pour vérifier la conformité du résultat de l'ajustage avec un résultat attendu.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'ajustage d'une pièce de turbomachine à placer dans une veine de gaz de la turbomachine, la pièce ayant préalablement subi une opération d'ajout de matière pour combler un défaut en au moins une zone de sa surface, résultant en une surépaisseur dans l'au moins une zone de sa surface, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
- commande (El) de formation d'une image tridimensionnelle de la pièce,
- identification (E2) de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur, dans l'image tridimensionnelle de la pièce,
- détermination (E3) d'une trajectoire d'un outil d'ajustage, en fonction de la géométrie de la surépaisseur identifiée, et
- commande (E4) d'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée.
2. Procédé d'ajustage d'une pièce selon la revendication 1, dans lequel l'étape (E2) d'identification de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur comporte :
-Une pré-détection (E21) d'irrégularité sur la surface de la pièce, puis, dans le cas de la pré-détection d'au moins une irrégularité,
-un filtrage (E22) de données représentant l'au moins une irrégularité pour produire des données de zone dans lesquelles les données représentant l'au moins une irrégularité ont été supprimées, dites données de zone saine,
-une reconstruction (E23) de surface effectuée par une fonction ayant une pente continue, à partir des données de zone saine pour produire des données de surface reconstruite correspondant à une surface sans surépaisseur,
-une comparaison (E24) des données de la surface réelle de la pièce avec les données de la surface reconstruite, et, en fonction du résultat de la comparaison, une identification de la surépaisseur.
3. Procédé d'ajustage d'une pièce selon la revendication 2, dans lequel l'image tridimensionnelle de la pièce comporte un maillage qui représente la pièce réelle composée d'éléments de maillage et la pré-détection d'irrégularité sur la surface de la pièce comporte l'identification de premiers éléments de maillage dont la courbure dépasse un seuil de courbure comme des irrégularités.
4. Procédé d'ajustage d'une pièce selon la revendication 2, dans lequel la pré-détection (E21) d'irrégularité sur la surface de la pièce comporte en outre l'identification de seconds éléments de maillage voisins des premiers éléments de maillage sur un nombre prédéterminé de rangs.
5. Procédé d'ajustage d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la fonction ayant une pente continue est définie par une équation polynomiale.
6. Procédé d'ajustage d'une pièce selon la revendications 1, dans lequel l'étape (E2) d'identification de l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identification de la surépaisseur comporte un ajustement entre un modèle de la pièce et l'image tridimensionnelle de la pièce.
7. Procédé d'ajustage d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la détermination (E3) d'une trajectoire d'un outil d'ajustage comporte la comparaison d'une trajectoire prédéterminée avec les coordonnées des points de la surépaisseur identifiée, de manière à ne retenir que les points de la trajectoire programmée dont la distance avec les points du défaut est inférieure à un seuil de comparaison.
8. Procédé d'ajustage d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la commande (E4) d'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée comporte une détection d'un premier contact de l'outil avec la surépaisseur et la commande de l'outil pour qu'il effectue une descente progressive par passes successives.
9. Système d'ajustage d'une pièce de turbomachine à placer dans une veine de gaz de la turbomachine, la pièce ayant préalablement subi une opération d'ajout de matière pour combler un défaut en au moins une zone de sa surface, résultant en une surépaisseur dans l'au moins une zone de sa surface, le système d'ajustage comportant un dispositif de mesure tridimensionnelle (4) et une machine d'ajustage (3), le système d'ajustage étant caractérisé en ce qu'il comporte un module de commande (10) apte à :
- commander le dispositif de mesure tridimensionnelle (4) pour former une image tridimensionnelle de la pièce,
- identifier l'au moins une zone de la surface de la pièce incluant la surépaisseur, et identifier la surépaisseur, dans l'image tridimensionnelle de la pièce,
- déterminer une trajectoire d'un outil d'ajustage, en fonction de la géométrie de la surépaisseur identifiée, et
- commander la machine d'ajustage (3) pour réaliser l'ajustage de la pièce selon la trajectoire déterminée.
10. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
11. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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