FR2829572A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE WEAR OF A TUBE, SUCH A TUBE OF A WEAPON - Google Patents
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Abstract
Description
local est inférieure au micron.local is less than one micron.
Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs et procédés de mesure de l'usure de la paroi The technical sector of the present invention is that of devices and methods for measuring the wear of the wall.
interne d'un tube, par exemple un tube d'arme. internal of a tube, for example a weapon tube.
Actuellement, on examine l'usure d'un tube de manière visuelle par un opérateur qui détermine selon son expérience personnelle la durée d'utilisation probable de ce tube. On connaît peu de dispositifs permettant un examen rigoureux de l' usure d' un tube soumis à des dégradations au niveau de sa paroi interne et en particulier on ne sait pas mesurer une dégradation locale d'un tube et surtout déterminer avec certitude la durée d'utilisation dans le futur de ce tube. Ce problème s'avère tout à fait important lorsqu'il s'agit d'un tube d'arme car une usure importante dégrade les performances de l'arme et peut dans certains cas constituer un danger pour Currently, the wear of a tube is examined visually by an operator who determines according to his personal experience the probable duration of use of this tube. Few devices are known allowing a rigorous examination of the wear of a tube subjected to degradations at the level of its internal wall and in particular one does not know how to measure a local degradation of a tube and especially to determine with certainty the duration of use in the future of this tube. This problem proves to be quite important in the case of a weapon barrel because significant wear degrades the performance of the weapon and can in certain cases constitute a danger for
le personnel servant l'arme.personnel serving the weapon.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif et un procédé permettant, pour un tube d'arme donné, de mesurer la profondeur et la localisation des zones usées. L' invention propose également une méthode de prédiction permettant d'estimer la durée de vie résiduelle de The object of the present invention is to provide a device and a method making it possible, for a given weapon tube, to measure the depth and the location of the worn areas. The invention also provides a prediction method for estimating the residual life of
ce tube.this tube.
Ainsi l' invention a pour objet un dispositif de mesure de l'usure de la paroi interne d'un tube, notamment le tube d'une arme, caractérisé en ce qu'il comprend un outillage endoscopique d'lnspection de la paroi interne du tube et un calculateur, ledit outillage comprenant un mobile d' inspection destiné à progresser dans le tube, ledit mobile étant muni d'une tête d' inspection rotative équipée d'un module laser de mesure de distance de la paroi interne, le mobile et le calculateur étant reliés par des moyens de Thus the subject of the invention is a device for measuring the wear of the internal wall of a tube, in particular the tube of a weapon, characterized in that it comprises an endoscopic tool for inspecting the internal wall of the tube and a computer, said tool comprising an inspection mobile intended to progress in the tube, said mobile being provided with a rotary inspection head equipped with a laser module for measuring the distance from the internal wall, the mobile and the computer being connected by means of
transmission des mesures.transmission of measurements.
Avantageusement le module laser sera configuré pour effectuer des mesures de sa distance à la paroi du tube par triangulation. Selon une autre caractéristique de l' invention, le dispositif de mesure comprendra des moyens pour déterminer la Advantageously, the laser module will be configured to measure its distance from the wall of the tube by triangulation. According to another characteristic of the invention, the measuring device will include means for determining the
position axiale du mobile dans le tube. axial position of the mobile in the tube.
Le mobile pourra comprendre des moyens d'entraînement en translation et des moyens de mesure de la position angulaire The mobile may include means for driving in translation and means for measuring the angular position.
de la tête rotative.of the rotary head.
Les moyens d'entraînement pourront comprendre un moto- The training means may include a moto-
réducteur entraînant des roues. Les roues pourront présenter un profil sensiblement tronconique, une collerette crantée étant prévue au niveau de reducer driving wheels. The wheels may have a substantially frustoconical profile, a notched collar being provided at
la grande base du tronc de cône.the large base of the truncated cone.
Les moyens de mesure de la position angulaire de la tête rotative pourront étre constitués par un codeur coopérant The means for measuring the angular position of the rotary head may be constituted by a cooperating encoder
avec un moteur d'entraînement en rotation de la tête. with a motor for rotating the head.
Le mobile pourra comprendre un moyen de contrôle de sa position par rapport à la verticale, moyen constitué par un inclinomètre. Selon une autre caractéristique de l' invention, le dispositif de mesure comprendra une interface reliant le mobile et le calaulateur, interface comprenant un touret enrouleur d'un câble de liaison du mobile au calculateur et The mobile may include a means of controlling its position relative to the vertical, means constituted by an inclinometer. According to another characteristic of the invention, the measuring device will include an interface connecting the mobile and the calculator, interface comprising a reel winder of a cable connecting the mobile to the computer and
un codeur de mesure de la longueur du câble déroulé. an encoder for measuring the length of the unwound cable.
Le touret pourra comprendre un tambour muni d'une gorge The reel may include a drum provided with a groove
hélicoïdale de réception du câble. helical cable reception.
Le codeur pourra étre entrainé par le moto-réducteur The encoder can be driven by the gear motor
assurant la rotation du tambour.ensuring the rotation of the drum.
Le dispositif de mesure selon l' invention comprendra avantageusement un moyen de fixation de l' interface permettant de positionner le mobile au niveau de l' embouchure The measuring device according to the invention will advantageously include a means for fixing the interface making it possible to position the mobile at the level of the mouthpiece.
du tube.of the tube.
Cet interface pourra étre constituée d'une platine de réception du mobile munie à une extrémité du moyen de This interface could be constituted by a mobile receiving plate provided at one end with the means of
fixation sur le tube et à l'autre extrémité du touret. fixing on the tube and at the other end of the reel.
L'outillage endoscopique pourra avantageusement étre muni également d'une caméra vidéo permettant de réaliser des vues The endoscopic tool can advantageously also be provided with a video camera making it possible to take views
de la paroi du tube.from the wall of the tube.
Dans ce cas, l'outillage endoscopique comportera un moyen In this case, the endoscopic tool will include a means
d'éclairage stroboscopique du tube. strobe lighting of the tube.
Les directions d' observation du module laser et de la The directions of observation of the laser module and the
caméra vidéo pourront étre orthogonales. video camera may be orthogonal.
Le mobile pourra être muni d'un lest d'équilibrage minimisant l'effet gyroscopique induit par la rotation de la The mobile can be fitted with a balancing ballast minimizing the gyroscopic effect induced by the rotation of the
tête d' inspection.inspection head.
L' invention a également pour objet un procédé de mesure de l'usure d'un tube mettant en oeuvre un tel dispositif, procédé caractérisé en ce que: on réalise une mesure par laser de la distance de la paroi interne du tube suivant une acquisition point par point le long d'une hélice selon un premier pas déterminé d'une extrémité à l'autre du tube, - on associe à chaque point de mesure ses coordonnées angulaires et axiales à l'aide de codeurs, - on corrige les données de mesure de distance pour calculer des données de profondeur des défauts de la paroi A subject of the invention is also a method of measuring the wear of a tube using such a device, method characterized in that: a measurement is made by laser of the distance from the internal wall of the tube according to an acquisition point by point along a helix according to a first pitch determined from one end to the other of the tube, - each angular and axial coordinate is associated with each measurement point using coders, - the data are corrected distance measurement to calculate wall defect depth data
1S interne.1S internal.
On pourra avantageusement calculer la surface et/ou le We can advantageously calculate the area and / or the
volume de chaque défaut pour au moins une pro fondeur donnée. volume of each fault for at least one given depth.
On pourra ainsi calculer la surface et/ou le volume de chaque défaut pour au moins deux profondeurs données et par We can thus calculate the surface and / or the volume of each defect for at least two given depths and by
exemple pour quatre profondeurs données. example for four given depths.
On pourra avantageusement définir au moins deux zones longitudinales du tube pour lesquelles on calculera les volumes et les surfaces globaux et moyens pour au moins une It is advantageously possible to define at least two longitudinal zones of the tube for which the overall and average volumes and surfaces will be calculated for at least one
profondeur donnée.given depth.
On pourra ainsi définir cinq zones longitudinales du tube. On comparera les valeurs de surface et/ou de volumes de défauts maximums et moyens mesurés à des seuils et on en We can thus define five longitudinal zones of the tube. We will compare the surface and / or volume values of maximum and average defects measured with thresholds and we will
déduira la conformité du tube.will deduce the conformity of the tube.
La correction des données de distance pourra comporter au moins une étape d'élimination des informations considérées The correction of distance data may include at least one step of eliminating the information considered
comme aberrantes car dépassant un seuil donné. as outliers because exceeding a given threshold.
La correction des données de distance pourra comprendre une étape de détermination de l'excentricité de la mesure, étape comprenant un calcul du diamètre moyen du tube et l'application d'un algorithme de centrage radial permettant d'éliminer une composante sinusoïdale des données de distance The correction of the distance data may include a step of determining the eccentricity of the measurement, step comprising a calculation of the average diameter of the tube and the application of a radial centering algorithm making it possible to eliminate a sinusoidal component from the data of distance
pour chaque ligne de mesure.for each measurement line.
On pourra restltuer une visualisation en trois dimensions de la développée de la surface du tube sur laquelle We can restore a three-dimensional visualization of the development of the surface of the tube on which
apparaîtront les défauts avec leur forme et leur profondeur. faults will appear with their shape and depth.
On réalisera avantageusement un enregistrement vidéo de la surface interne du tube suivant une acquisition le long d'une hélice ayant un deuxième pas déterminé et qui se Advantageously, a video recording of the internal surface of the tube will be carried out following an acquisition along a propeller having a second determined pitch and which is
déroulera d'une extrémité à l'autre du tube. will run from one end to the other of the tube.
L'enregistrement vidéo pourra être réalisé image par image, et être synchronisé avec un éclairage stroboscopique, permettant d'associer à chaque image vidéo ses coordonnées The video recording can be carried out image by image, and can be synchronized with a strobe light, allowing to associate to each video image its coordinates
angulaires et axiales mesurées à l' aide de codeurs. angular and axial measured using coders.
L'enregistrement vidéo pourra être réalisé lors d'un trajet aller d'une embouchure du tube à l'autre et The video recording can be carried out during a outward journey from one mouth of the tube to the other and
l'enregistrement laser lors du trajet retour. laser recording during the return journey.
L' invention vise enfin une application de ce procédé à la prédiction de la durée de vie du tube d'une arme, application qui est caractérisée en ce que: - on établit au moins un profil de vie d'un type de tube sous la forme de courbes empiriques donnant le nombre de munitions d'un type donné qu'il est possible de tirer en fonction d'un volume donné d'usure et en fonction des types de munitions déjà tirées par ce tube, - on associe le tube d'arme à analyser à ce profil de vie ou bien à un de ces profils de vie en fonction du nombre et 2s du type de munitions effectivement tirées par ce tube, - on mesure l'usure réelle du tube à examiner, - on déduit de la valeur de cette usure mesurée et du profil de vie ainsi associé au tube le nombre de munitions The invention finally relates to an application of this method to predicting the life of the barrel of a weapon, application which is characterized in that: - at least one life profile of a type of tube is established under the form of empirical curves giving the number of ammunition of a given type that it is possible to fire as a function of a given volume of wear and as a function of the types of ammunition already fired by this tube, - we associate the tube d weapon to analyze this life profile or one of these life profiles depending on the number and 2s of the type of ammunition actually fired by this tube, - we measure the actual wear of the tube to be examined, - we deduce from the value of this measured wear and the life profile thus associated with the tube the number of ammunition
d'un type donné qu'il est encore possible de tirer. of a given type that can still be drawn.
Le calculateur pourra alors incorporer une base de donnces comprenant au moins un profil de vie sous la forme de courbes prédictives de la durée de vie du tube pour une munition donnée et en fonction de l'usure ainsi qu'un algorithme permettant le choix d'une des courbes en fonction de données de vie qui sont constituées par les nombres de munitions de chaque type déjà tirées par le tube à analyser, données de vie qui seront introduites au moyen d'une The computer will then be able to incorporate a database comprising at least one life profile in the form of curves predicting the life of the tube for a given munition and as a function of wear, as well as an algorithm allowing the choice of one of the curves as a function of life data which consist of the numbers of ammunition of each type already fired by the tube to be analyzed, life data which will be introduced by means of a
interface de saisie.input interface.
Avantageusement, la base de données incorporera au moins un profil de vie associé à l'usure globale du tube et des profils de vie associés à l'usure suivant au moins deux zones Advantageously, the database will incorporate at least one life profile associated with overall wear of the tube and life profiles associated with wear in at least two areas.
longitudinales du tube.longitudinal of the tube.
L'algorithme de choix pourra comprendre le calcul dun rapport R du nombre de munitions de références déjà tirces The choice algorithm may include the calculation of a ratio R of the number of reference munitions already drawn
sur le nombre total des autres munitions déjà tirées. on the total number of other munitions already fired.
La base de donnces des profils de vie pourra comprendre des courbes prédictives de la durée de vie du tube exprimée en nombre de munitions de références qu'il est possible de tirer en fonction de l'usure, le calculateur incorporant par ailleurs en mémoire au moins un coefficient de conversion multiplicatif permettant de convertir le nombre maximal de munitions de références qu'il est possible de tirer en un The life profile database may include curves predicting the life of the tube expressed in number of reference munitions which can be drawn as a function of wear, the calculator also incorporating in memory at least a multiplicative conversion coefficient to convert the maximum number of reference ammunition that can be fired into one
1S nombre maximal d'au moins un autre type de munition. 1S maximum number of at least one other type of ammunition.
Un tout premier avantage de la présente invention réside dans une acquisition totalement automatique de l'état de A very first advantage of the present invention lies in a fully automatic acquisition of the state of
surface d'un tube.surface of a tube.
Un autre avantage réside dans une mesure fiable et globale de la localisation des points d'usure et surtout de Another advantage lies in a reliable and global measurement of the location of the wear points and especially of
leur profondeur et de leur étendue. their depth and extent.
Un autre avantage réside dans la possibilité offerte d'utiliser les résultats des mesures pour déterminer la durée Another advantage is the possibility offered to use the results of the measurements to determine the duration
de vie d'un tube.life of a tube.
Un autre avantage encore de l' invention réside dans le fait que les mesures effectuées permettent d' adapter les conditions d'utilisation ultérieures d'un tube d'arme en Yet another advantage of the invention lies in the fact that the measurements carried out make it possible to adapt the subsequent conditions of use of a gun barrel in
fonction des munitions déjà tirées. depending on the ammunition already fired.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de 1' invention apparaîtront plus clairement à la lecture du Other characteristics, details and advantages of the invention will appear more clearly on reading the
complément de description donné ci-après en relation avec des additional description given below in relation to
figures dans lesquelles: - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif de détermination de l'usure, - la figure 2 est une vue de face de l' interface de fixation, - la figure 3 est une vue de dessus de cette interface, - la figure 4 est une vue de face du mobile d' inspection, - la figure 5 est une vue de dessus de ce mobile, - les figures 6 et 7 sont des agrandissements partiels respectivement des figures 4 et 5 montrant la tête rotative, - la figure 8 est une coupe selon AA de la figure 7, - la figure 9 est une coupe axiale de la tête d' inspection, - la figure 10 est une autre coupe de la tête d' inspection, - la figure 11 est une vue de face en coupe du touret, - la figure 12 est une de gauche de ce touret, la figure 13a schématise la structure interne du capteur laser, - la figure 13b montre le signal de dlstance fourni par le capteur et les signaux obtenus après correction, et 1S - la figure 14 donne un exemple de réseau de courbes de Figures in which: - Figure 1 is an overall view of the wear determination device, - Figure 2 is a front view of the fixing interface, - Figure 3 is a top view of this interface, - Figure 4 is a front view of the inspection mobile, - Figure 5 is a top view of this mobile, - Figures 6 and 7 are partial enlargements of Figures 4 and 5 respectively showing the rotary head , - Figure 8 is a section along AA of Figure 7, - Figure 9 is an axial section of the inspection head, - Figure 10 is another section of the inspection head, - Figure 11 is a front view in section of the reel, - Figure 12 is a left of this reel, Figure 13a shows schematically the internal structure of the laser sensor, - Figure 13b shows the signal dlstance provided by the sensor and the signals obtained after correction, and 1S - figure 14 gives an example of a network of curves of
profil de vie pour un tube d'arme.life profile for a gun barrel.
Sur la figure 1 qui représente une vue d'ensemble du dispositif selon l' invention, on voit un mobile d' inspection 1 positionné à l'extrémité libre d'un tube 2, par exemple le tube d'une arme à inspecter, par l'intermédiaire d'une interface de fixation 3 fixée à l'extrémité du tube pendant le temps de l'opération d' inspection. Ce mobile est conformé en un chariot formant un outillage d'endoscopie supportant des moyens d'examen laser et vidéo de la paroi du tube. Le mobile 1 présente une forme glabalement cylindrique dont le diamètre externe est inférieur et voisin du diamètre interne du tube. Un calculateur 4 est relié au mobile par des moyens de transmission 125, 5 et 8 pour récupérer et traiter les mesures de pro fondeur et de local i sation des dé fauts du tube 2 réalisées par le mobile d' inspection 1 qui va parcourir sa surface interne comme il sera expliqué ci-après. Ces moyens de transmission 125, 5 et 8 sont principalement constitués par des câbles et des éléments associés. L' interface de fixation 3 supporte un touret enrouleur 5 qui assure 1' enroulement et le déroulement d'un câble 8 et le transfert des informations vers le calculateur 4 par l'intermédiaire du câble 125, ceci durant tous les déplacements du mobile d' inspection 1 à l'intérieur du tube. L' interface 3 est relié In FIG. 1 which represents an overall view of the device according to the invention, an inspection mobile 1 is seen positioned at the free end of a tube 2, for example the tube of a weapon to be inspected, by via a fixing interface 3 fixed to the end of the tube during the time of the inspection operation. This mobile is shaped like a carriage forming an endoscopy tool supporting laser and video examination means of the wall of the tube. The mobile 1 has a globally cylindrical shape whose external diameter is smaller and close to the internal diameter of the tube. A computer 4 is connected to the mobile by transmission means 125, 5 and 8 to recover and process the depth and localization measurements of the faults of the tube 2 carried out by the inspection mobile 1 which will travel its surface internal as will be explained below. These transmission means 125, 5 and 8 are mainly constituted by cables and associated elements. The fixing interface 3 supports a reel winder 5 which ensures the winding and unwinding of a cable 8 and the transfer of information to the computer 4 via the cable 125, this during all the movements of the mobile inspection 1 inside the tube. Interface 3 is connected
au tube par des moyens de fixation 6. to the tube by fixing means 6.
Sur cette figure 1, le tube est représenté en coupe partielle suivant plusieurs parties de sa longueur. On visualise ainsi sur la même figure l' embouchure du tube 2 et la chambre 7 de ce même tube. Le mobile d' inspection 1 est représenté en traits pleins positionné sur les moyens de In this Figure 1, the tube is shown in partial section along several parts of its length. The mouth of the tube 2 and the chamber 7 of this same tube can thus be seen in the same figure. The inspection mobile 1 is shown in solid lines positioned on the means of
fixation 3 et en traits pointillés introduit dans le tube. fixing 3 and in dotted lines introduced into the tube.
Sur la figure 2, qui représente une vue plus détaillée de 1' interface de fixatlon 3, on volt que celui-ci est construit autour d'une platine 31, qui montée dans le prolongement du tube 2, assure la réception du mobile d' inspection 1. Un guide d' introduction 32 est monté sur la platine 31 par l'intermédiaire de supports 33 fixés sur la platine. Le guide d' introduction 32 présente une forme semi-cylindrique sensiblement conformée à celle de la surface interne du tube In Figure 2, which shows a more detailed view of one interface of fixatlon 3, we see that it is built around a plate 31, which mounted in the extension of the tube 2, ensures the reception of the mobile inspection 1. An introduction guide 32 is mounted on the plate 31 by means of supports 33 fixed on the plate. The introduction guide 32 has a semi-cylindrical shape substantially conforming to that of the internal surface of the tube
2 pour assurer le guidage du mobile d'inspection. 2 to guide the inspection mobile.
La platine 31 est fixée rigidement à l'extrémité du tube par un étrier de fixation 34 qui entoure l'extrémité du tube 2. Cet étrier permet de positionner la platine 3 en butée sur l'extrémité du tube 2 en empêchant le glissement le long du tube 2. A cette fin, un tampon de serrage 35 man_uvré par un axe de serrage 36 et un bouton de serrage 37 assurent le maintien de l'ensemble par serrage sur le tube 2. Un Vé fixe 38 complète la fixation en prenant appui sur la partie inférieure extérieure du tube. Ce moyen assure une mise en The plate 31 is rigidly fixed to the end of the tube by a fixing bracket 34 which surrounds the end of the tube 2. This bracket makes it possible to position the plate 3 in abutment on the end of the tube 2 while preventing sliding along of the tube 2. To this end, a clamping pad 35 man_uvreée by a clamping pin 36 and a clamping button 37 maintain the assembly by clamping on the tube 2. A fixed V 38 completes the fixing by taking support on the lower outside of the tube. This means ensures
place rapide du dispositlf (en moins de deux minutes). quick place of the device (in less than two minutes).
La platine 31 est munie d'une équerre 30 sur laquelle est The plate 31 is provided with a square 30 on which is
fixée une plaque de fixation 39 du touret enrouleur 5. fixed a fixing plate 39 of the reel 5.
La platine 31 est encore munie de deux galets 40 placés en vis-à-vis et d'une poulie 41, les galets et la poulie The plate 31 is also provided with two rollers 40 placed opposite and a pulley 41, the rollers and the pulley
assurant le guidage du câble 42 du mobile 1 vers le touret 5. guiding the cable 42 from the mobile 1 to the reel 5.
Sur la vue de dessus de la platine selon la figure 3, on voit la disposition relative des éléments constitutifs de la platine. De la gauche vers la droite, on retrouve le Vé 38, l'étrier de fixation 34, le guide 32 sur lequel est positionné le mobile d' inspection 1, les galets 40, la poulie In the top view of the plate according to Figure 3, we see the relative arrangement of the components of the plate. From left to right, we find the Vé 38, the fixing bracket 34, the guide 32 on which is positioned the inspection mobile 1, the rollers 40, the pulley
41 et le touret 5.41 and the drum 5.
Le mobile d' inspection 1 est représenté en détail sur les figures 4 et 5 et il est construit autour d'un corps 50 formé de deux demi-coquilles 51 et 52. Ce mobile est muni de roues 53 pour assurer sa progression dans le tube, par exemple huit roues. A cette fin, un moto-réducteur 54 entraîne par l'intermédiaire d'un montage par roue et vis sans fin 55 une roue dentée motrice 56. Le moto-réducteur 54 et l' ensemble The inspection mobile 1 is shown in detail in FIGS. 4 and 5 and it is constructed around a body 50 formed by two half-shells 51 and 52. This mobile is provided with wheels 53 to ensure its progression in the tube , for example eight wheels. To this end, a geared motor 54 drives by means of a wheel and worm gear assembly 55 a driving gear 56. The geared motor 54 and the assembly
roue/vis sans fin sont fixés au mobile à l'aide d'un support. wheel / worm screw are fixed to the mobile using a support.
La roue dentée 56 entraîne, par l'intermédiaire de l'axe de The toothed wheel 56 drives, via the axis of
roue 57, les deux premières roues 58. wheel 57, the first two wheels 58.
Chaque autre paire de roues est entraînée par un pignon 62. Des pignons intermédiaires 65 libres en rotation sont interposés entre chaque pignon 62 ainsi qu'entre la roue motrice 56 et le premier pignon 62. Ils assurent un entraînement en rotation synchrone et dans le même sens de Each other pair of wheels is driven by a pinion 62. Intermediate pinions 65 which are free in rotation are interposed between each pinion 62 as well as between the driving wheel 56 and the first pinion 62. They provide synchronous rotation drive and in the same direction of
toutes les roues à partir du motoréducteur 54. all wheels from gearmotor 54.
Chaque ensemble de roues tourne par rapport au corps 50 grâce à une paire de roulements à billes 59 et 60. Quatre ensembles de ce type sont ainsi montés sur le mobile. Les roues 58 présentent une forme spécialement adaptée à la forme de la paroi interne cylindrique du tube 2 dans lequel le mobile va évoluer, permettant ainsi son déplacement selon une Each set of wheels turns relative to the body 50 thanks to a pair of ball bearings 59 and 60. Four sets of this type are thus mounted on the mobile. The wheels 58 have a shape specially adapted to the shape of the cylindrical internal wall of the tube 2 in which the mobile will evolve, thus allowing its displacement according to a
trajectoire rectiligne. Un codeur 61 entraîné par le moto- rectilinear trajectory. An encoder 61 driven by the moto-
réducteur 54 permet de mesurer l'avancement du mobile reducer 54 to measure the progress of the mobile
d' inspection 1 dans le tube 2.inspection 1 in tube 2.
Sur les figures, on voit que le mobile est prolongé d'un côté par une tête rotative 63 et de l'autre par un connecteur In the figures, it can be seen that the mobile is extended on one side by a rotary head 63 and on the other by a connector
64 de liaison d'un cable 42 au calculateur 4. 64 for connecting a cable 42 to the computer 4.
Sur la figure 4, on voit que la tête 63 est constituée d'un embout 70 mobile en rotation par rapport à une partie 71 fixée rigidement au mobile d' inspection et supportant les moyens d'entraînement en rotation de l'embout 70. Le mobile 1 est muni en partie basse d'un lest 72 pour compenser l'effet gyroscopique de l'embout rotatif 70 et assurer un positionnement correct du mobile dans le tube 2 et une trajectoire la plus rectiligne possible du mobile dans le tube. Sur la figure 6 qui représente une vue agrandie de la tête 63, on voit que l'embout rotatif 70 proprement dit supporte une caméra vidéo 73 et deux groupes de deux diodes In FIG. 4, it can be seen that the head 63 consists of a tip 70 movable in rotation relative to a part 71 rigidly fixed to the inspection mobile and supporting the means for driving the tip 70 in rotation. mobile 1 is provided in the lower part with a ballast 72 to compensate for the gyroscopic effect of the rotary nozzle 70 and to ensure correct positioning of the mobile in the tube 2 and a path as straight as possible of the mobile in the tube. In FIG. 6 which represents an enlarged view of the head 63, it can be seen that the rotary end piece 70 proper supports a video camera 73 and two groups of two diodes
74 d'éclairage strobascopique (LED) et un module laser 75. 74 strobascopic lighting (LED) and a laser module 75.
S Les axes de la caméra 73 et du laser 75 sont disposés de manière orÉhogonale, c'est-à-dire perpendiculaire au plan de la figure pour la caméra et dans le plan de la figure pour le laser. L'embout 70 est entraîné en rotation de manière continue sur 360 par l'intermédiaire d'un moto-réducteur 76 dont l'arUre de sortie 77 est solidaire d'une première roue dentée 78, elle-même engrenant sur une seconde roue dentée 79 solidaire d'un axe 80 lui-même solidaire de l'embout rotatif 70. L'embout mobile 70 est monté rotatif par rapport à la partie fixe 71 à l' aide de deux roulements 82 et 83 dont les 1S bagues intérieures sont fixées à l' aide d'une entretoise 81 et d'une bride 89. L'embout mobile est donc entraîné suivant un mouvement de rotation sans fin. La caméra laser 75, la caméra vidéo 73 et les éclairages 74 sont connectés par des cables protogés par un fourreau 84 fixe disposé à l'intérieur de l'axe 80 et fixé par une plaque 85 à la partie 71. Bien entendu, des joints d'étanchéité permettent d'isoler les pièces mécaniques entre elles. Le moto-réducteur 76 est relié à un codeur 69 pour repérer la position angulaire de la tête The axes of the camera 73 and of the laser 75 are arranged in an orhogonal fashion, that is to say perpendicular to the plane of the figure for the camera and in the plane of the figure for the laser. The end piece 70 is rotated continuously over 360 by means of a geared motor 76, the outlet arUre 77 of which is integral with a first toothed wheel 78, itself meshing with a second toothed wheel 79 secured to an axis 80 itself secured to the rotary end piece 70. The movable end piece 70 is rotatably mounted relative to the fixed part 71 by means of two bearings 82 and 83 whose 1S inner rings are fixed using a spacer 81 and a flange 89. The movable end piece is therefore driven in an endless rotational movement. The laser camera 75, the video camera 73 and the lights 74 are connected by cables protogated by a fixed sheath 84 disposed inside the axis 80 and fixed by a plate 85 to the part 71. Of course, seals sealing allow the mechanical parts to be isolated from each other. The gear motor 76 is connected to an encoder 69 to identify the angular position of the head
63 par rapport à une référence initiale. 63 compared to an initial reference.
Sur la figure 7, qui est une vue agrandie de la partie fixe 71, on voit que les câbles arrivant par le fourreau 84 sont reliés à un connecteur 86 fixé à un support 87 solidaire de la partie 71. Bien entendu, le connecteur 86 et le connecteur 64 (fig. 4 et 5) sont reliés entre eux par un faisceau de câbles de liaison pour assurer la liaison de la In FIG. 7, which is an enlarged view of the fixed part 71, it can be seen that the cables arriving through the sheath 84 are connected to a connector 86 fixed to a support 87 secured to the part 71. Of course, the connector 86 and the connector 64 (fig. 4 and 5) are interconnected by a bundle of connecting cables to ensure the connection of the
tête 63 avec le calaulateur 4.head 63 with the calculator 4.
Sur la figure 8, qui est une coupe AA de la figure 7, on voit que les roues 58 présentent un profil tronconique et sont munies d'une collerette crantée 88 au niveau de la grande base du tronc de cône. Cette structure particulière permet d' assurer un déplacement réqulier et constant dans le In FIG. 8, which is a section AA in FIG. 7, it can be seen that the wheels 58 have a frustoconical profile and are provided with a notched collar 88 at the level of the large base of the truncated cone. This particular structure ensures a constant and constant movement in the
tube 2 quel que soit l'état d'usure de ce dernier. tube 2 whatever the state of wear of the latter.
Les figures 9 et 10 représentent des vues de la structure de l'embout mobile 70 qui se présente sous la forme générale d'un cylindre constitué d'un corps de tête 90 et d'un bouchon 91 assemblés par vis. Dans cette structure sont montés à axes s perpendiculaires le capteur laser 75 et un ensemble caméra vidéo 73. L'ensemble caméra est constitué d'un module caméra 92 fixé sur un support caméra 93. Un cache caméra 94, inséré dans le corps de tête 90, porte le support caméra 93 et un Figures 9 and 10 show views of the structure of the movable nozzle 70 which is in the general form of a cylinder consisting of a head body 90 and a plug 91 assembled by screws. In this structure are mounted at perpendicular axes the laser sensor 75 and a video camera assembly 73. The camera assembly consists of a camera module 92 fixed on a camera support 93. A camera cover 94, inserted in the head body 90, carries the camera support 93 and a
hublot 95 qui autorise la prise de vues. porthole 95 which authorizes shooting.
Quatre diodes "LED" blanches 74 sont disposées concentriquement autour du hublot 95 pour permettre Four white "LED" diodes 74 are arranged concentrically around the window 95 to allow
l'éclairage de la zone observée par le module caméra 92. the lighting of the area observed by the camera module 92.
Le faisceau de câbles 96 connecté à la caméra 92 et aux LED 74 et le faisceau de câbles 97 connecté au laser 75 ressortent de la partie tournante 70 par un contact tournant 98 pour constituer un faisceau 99 qui est disposé dans le fourreau 84 (fig.6) de la partie fixe 71. C'est ce faisceau 99 qui est relié à la partie femelle du connecteur 64, à The bundle of cables 96 connected to the camera 92 and to the LEDs 74 and the bundle of cables 97 connected to the laser 75 emerge from the rotating part 70 by a rotating contact 98 to form a bundle 99 which is placed in the sheath 84 (fig. 6) of the fixed part 71. It is this bundle 99 which is connected to the female part of the connector 64, at
travers le mobile 1.through the mobile 1.
Comme expliqué précédemment, le mobile 1 est relié à un calculateur 4 par l'intermédiaire des moyens de transmission 8 constitués principalement par un câble 42. Ce câble est enroulé sur un touret 5 et la position du mobile 1 dans le tube 2 est déterminée par la mesure de la longueur de câble déroulé comme il va être expliqué ci-après. Le touret 5 comprend, comme représenté sur les figures 11 (vue de face) et 12 (vue de gauche), un cadre fixe construit par assemblage d'un flasque droit 100 et d'un flasque gauche 101 parallèles entre eux et reliés par deux axes 104 et une plaque avant 105 supportant un élément de fixation femelle 106 destiné à coopérer avec la plaque 39 pour assurer une fixation rapide du touret 5 sur l' interface de fixation 3 (fig. 2). Un des axes 104 porte un galet rotatif 103 guidant le câble As explained above, the mobile 1 is connected to a computer 4 via the transmission means 8 mainly constituted by a cable 42. This cable is wound on a reel 5 and the position of the mobile 1 in the tube 2 is determined by the measurement of the length of unwound cable as will be explained below. The reel 5 comprises, as shown in Figures 11 (front view) and 12 (left view), a fixed frame constructed by assembling a right flange 100 and a left flange 101 parallel to each other and connected by two axes 104 and a front plate 105 supporting a female fixing element 106 intended to cooperate with the plate 39 to ensure rapid fixing of the drum 5 on the fixing interface 3 (fig. 2). One of the axes 104 carries a rotary roller 103 guiding the cable
stenroulant sur le touret.rolling on the reel.
Solidaire de ce cadre fixe, est monté un support 107. Ce support est constitué de deux plaques latérales 108, d'une plaque supérieure 109 et d'une plaque de fixation 110 supportant un motoréducteur 117. Le support 107 porte une cloche 126 recevant deux roulements à billes 111 et 112 permettant la rotation d'un ensemble tournant 113. Celui-ci est construit par l' assemblage d'un tambour 114, muni d'une gorge hélicoïdale destinée à recevoir le câble 42 et assurant l'enroulement de ce dernier. Le tambour 114 est monté sur un Solid with this fixed frame, is mounted a support 107. This support consists of two side plates 108, an upper plate 109 and a fixing plate 110 supporting a geared motor 117. The support 107 carries a bell 126 receiving two ball bearings 111 and 112 allowing the rotation of a rotating assembly 113. This is constructed by assembling a drum 114, provided with a helical groove intended to receive the cable 42 and ensuring the winding of this latest. The drum 114 is mounted on a
axe 115 et porte un cache 116.axis 115 and carries a cover 116.
L' ensemble tournant 113 est mis en mouvement par le moto- The rotating assembly 113 is set in motion by the moto-
réducteur 117 fixé sur la plaque de fixation 110 et entraînant une première poulie crantée 118. Cette dernière entraîne l'axe 115 du tambour, par le biais d'une courroie crantée 119 qui entraine une deuxième poulie crantée 127 solidaire du tambour 114. Une poignée de rotation 120 fixée au tambour par l'intermédiaire du cache 116, permet la rotation manuelle de l'ensemble tournant 113 pour enrouler reducer 117 fixed on the fixing plate 110 and driving a first toothed pulley 118. The latter drives the axis 115 of the drum, by means of a toothed belt 119 which drives a second toothed pulley 127 secured to the drum 114. A handle 120 attached to the drum via the cover 116, allows manual rotation of the rotating assembly 113 for winding
manuellement le cable 42.manually cable 42.
Un codeur 121 est entrainé en rotation par le moto- An encoder 121 is rotated by the moto-
réducteur 117, ce qui permet de connaitre l'angle de rotation du tambour 114 du touret à partir d'un instant de référence et donc la longueur déroulée du cable 42 au fur et à mesure du déplacement rectiligne du mobile dans le tube. On en déduit ainsi la position du mobile d' inspection 1 le long de reducer 117, which makes it possible to know the angle of rotation of the drum 114 of the reel from a reference instant and therefore the unwound length of the cable 42 as the mobile moves rectilinearly in the tube. We thus deduce the position of the inspection mobile 1 along
l'axe du tube 2.the axis of the tube 2.
Le cable 42 s'enroule sur le tambour 114 à l'intérieur de sa gorge hélicoidale et traverse ensuite l'axe 115 pour rejoindre un connecteur 124 du câble 125 de liaison avec le The cable 42 is wound on the drum 114 inside its helical groove and then crosses the axis 115 to join a connector 124 of the cable 125 for connection with the
calculateur 4, via un connecteur tournant 123. computer 4, via a rotary connector 123.
Le fonctionnement est le suivant.The operation is as follows.
L'outillage endoscopique (interface 3 et mobile 1) est placé à l'extrémité du tube 2 à mesurer, ce dernier étant positionné à peu prés à l'horizontale. Le montage est rapide en quelques secondes. Il suffit de coiffer la bouche du tube avec l' interface de fixation en position en plaçant la pelle 32 dans le prolongement du tube 2 comme représenté sur la figure 2. Le dispositif se positionne de lui-même grâce aux 3s surfaces de butée du Vé 38 et de l'étrier 34 et il est bloqué The endoscopic tool (interface 3 and mobile 1) is placed at the end of the tube 2 to be measured, the latter being positioned approximately horizontally. Installation is quick in seconds. It suffices to cover the mouth of the tube with the fixing interface in position by placing the shovel 32 in the extension of the tube 2 as shown in FIG. 2. The device positions itself thanks to the 3s abutment surfaces of the Vee 38 and stirrup 34 and it is blocked
par le bouton de serrage 37.by the tightening button 37.
Le mobile 1 de mesure est déposé sur la pelle comme montré sur la figure 1 et il est relié au touret enrouleur 5 par son câble ombilical 42. Le touret est lui-même relié au caloulateur 4 par le câble 125. Le mobile 1 est posé devant l'extrémité du tube, sur l' interface de fixation qui assure son introduction et son guidage. Il suffit de commander en synchronisme l'avancée du mobile 1 motorisé et le déroulement du câble 42 par le moto-réducteur 117. Dès la mise en marche du mobile 1, le calculateur 4 commande les mesures et/ou la prise d' image vidéo conjointement à l'éclairage stroboscopique. Sur la figure 1, on voit que le mobile 1 représenté en pointillé peut progresser jusqu'à une position limite au niveau de la chambre du tube 1, position fixce par le codeur 121 qui détermine à chaque instant la position du mobile dans le tube. Les résultats sont délivrés par le The measuring mobile 1 is placed on the shovel as shown in FIG. 1 and it is connected to the winding reel 5 by its umbilical cable 42. The reel is itself connected to the caloulateur 4 by the cable 125. The mobile 1 is placed in front of the end of the tube, on the fixing interface which ensures its introduction and its guidance. It suffices to synchronously control the advance of the motorized mobile 1 and the unwinding of the cable 42 by the geared motor 117. As soon as the mobile 1 is started, the computer 4 controls the measurements and / or the taking of a video image. in conjunction with strobe lighting. In Figure 1, we see that the mobile 1 shown in dotted lines can progress to a limit position at the tube chamber 1, position fixed by the encoder 121 which determines at all times the position of the mobile in the tube. The results are delivered by the
calculateur qui intègre un programme de caloul adapté. calculator which incorporates an adapted caloul program.
Le procédé de mesure de l'usure du tube selon l' invention s'effectue préférentiellement en trois phases de la manière suivante: 1) Le mobile effectue un aller dans le tube à une vitesse de l'ordre de 5 mm/s, la tête d' inspection 63 pouvant tourner à une vites se de 1 tour/ s pour réal iser une acquisition The method of measuring the wear of the tube according to the invention is preferably carried out in three phases in the following manner: 1) The mobile moves in the tube at a speed of the order of 5 mm / s, the inspection head 63 which can rotate at a speed of 1 turn / s to carry out an acquisition
d' images vidéo de la paroi du tube à l'aide de la caméra 73. video images of the tube wall using the camera 73.
Cette première phase dure environ 20 minutes pour un trajet This first phase lasts about 20 minutes for a journey
d' inspection du tube de 5,7 m.inspection of the 5.7 m tube.
2) Le mobile effectue le retour à une vitesse plus lente de l'ordre de 1 mm/s de la chambre vers l' embouchure du tube, la tête d' inspection tournant à 1 tour/s pour réaliser une mesure laser de la distance de la paroi du tube relativement à l'axe du mobile, mesure destinée à déterminer en chaque point la profondeur des défauts. Cette mesure met en oeuvre 2) The mobile makes the return at a slower speed of the order of 1 mm / s from the chamber to the mouth of the tube, the inspection head rotating at 1 turn / s to carry out a laser measurement of the distance of the wall of the tube relative to the axis of the mobile, measurement intended to determine at each point the depth of the defects. This measure implements
un principe de triangulation qui sera décrit par la suite. a triangulation principle which will be described later.
3) Enfin un traitement des données laser et vidéo (qui sera également décrit par la suite) permet de corriger les 3) Finally, processing of laser and video data (which will also be described later) makes it possible to correct the
aberrations et défauts d'excentricité et de les localiser. aberrations and eccentricity faults and to locate them.
Le traitement des données de distance (laser) en fonction de la position du mobile dans le tobe (codeur du touret) et de la position angulaire de la tête d' inspection (codeur motorisation tête) permet de produire une cartographie en trois dimensions (3D) des défauts de forme du tube. D'autres mesures peuvent aussi être produites: densité surfacique des défauts pour une zone précise ou globale, rayon moyen sur une génératrice. On constitue ainsi une base de données associant les s coordonnées des différents points de mesure avec la profondeur localisée en ces points. Cette base de données permet ainsi de réaliser une restitution conviviale et paramétrable des résultats fournis par le calaulateur: - visualisation 3D de la paroi du tube avec ses défauts, - mise en _uvre d'une échelle de couleurs représentative des profondeurs des défauts, - possibilité de positionner une fenêtre de mesure par le calculateur et d'associer en parallèle sur un écran la vidéo et la représentation 3D du défaut mesuré, - réalisation de tables synthétisant les résultats de mesure: densité surfacique de défauts suivant différentes zones longitudinales du tube, densité surfacique glabale The processing of distance data (laser) as a function of the position of the mobile in the tobe (reel encoder) and the angular position of the inspection head (head motor encoder) makes it possible to produce a three-dimensional map (3D ) tube shape defects. Other measurements can also be produced: surface density of the defects for a precise or global zone, average radius on a generator. One thus constitutes a database associating the s coordinates of the different measurement points with the depth located at these points. This database thus makes it possible to carry out a user-friendly and configurable restitution of the results provided by the calculator: - 3D visualization of the wall of the tube with its faults, - implementation of a color scale representative of the depths of the faults, - possibility to position a measurement window by the computer and to associate in parallel on a screen the video and the 3D representation of the measured defect, - production of tables summarizing the measurement results: surface density of defects according to different longitudinal zones of the tube, density global surface
suivant les positions angulaires de la tête. according to the angular positions of the head.
Le principe de triangulation laser à la base de la mesure The principle of laser triangulation at the base of the measurement
des défauts est bien connu.faults is well known.
La figure 13a schématise la structure interne du capteur laser 75 ainsi que la mise en _uvre de ce principe de FIG. 13a shows diagrammatically the internal structure of the laser sensor 75 as well as the implementation of this principle of
triangulation pour la mesure des défauts du tube. triangulation for measuring tube defects.
Le capteur 75 comprend une diode laser 66 ainsi qu'un 2s détecteur plan à transfert de charge (CCD) 67. La direction d'émission de la diode laser est sensiblement perpendiculaire à la surface du tube 2 à mesurer (direction AH). Le plan du The sensor 75 comprises a laser diode 66 as well as a 2s plane charge transfer detector (CCD) 67. The emission direction of the laser diode is substantially perpendicular to the surface of the tube 2 to be measured (direction AH). The plan of
détecteur 67 est incliné par rapport à la surface du tube 2. detector 67 is inclined relative to the surface of the tube 2.
ainsi le champ d' observation 68 présente un axe OH incliné, thus field of observation 68 has an inclined OH axis,
par construction du capteur 75, d'un angle a connu et fixe. by construction of the sensor 75, from a known and fixed angle.
La diode laser 66 projette sur la surface du tube une tache lumineuse T ayant un diamètre d' environ 0,3 mm. Cette tache T est observée par le détecteur 67 et son image I sur le détecteur a une position qui est directement fonction de la distance D entre l'émetteur laser et la tache, donc de la distance séparant la tête laser de la surface analysée. La résolution mathématique du triangle HTO dont sont connus l'angle a, le côté OH (données de construction) et l' angle (lié à la mesure de la position de I) donnera la valeur de HT donc de la distance D = AT (AH étant une donnée fixe de construction). La distance D ainsi mesurée variera en fonction de la profondeur des défauts. Cette distance varie également en fonction d'une composante d'excentricité de la tête de mesure par rapport à l'axe du tube de l'arme. La profondeur au niveau d'un point de mesure sera évaluée par élimination de la composante The laser diode 66 projects a light spot T having a diameter of about 0.3 mm onto the surface of the tube. This spot T is observed by the detector 67 and its image I on the detector has a position which is directly a function of the distance D between the laser emitter and the spot, therefore of the distance separating the laser head from the surface analyzed. The mathematical resolution of the triangle HTO of which the angle a, the OH side (construction data) and the angle are known and the angle (linked to the measurement of the position of I) will give the value of HT therefore of the distance D = AT ( AH being a fixed construction data). The distance D thus measured will vary according to the depth of the faults. This distance also varies as a function of an eccentricity component of the measuring head relative to the axis of the barrel of the weapon. The depth at a measurement point will be evaluated by eliminating the component
d'excentricité.eccentricity.
La figure 13b montre le signal de distance S1 fourni par le capteur 75.Ce signal a globalement la forme d'une sinusoïde par rapport à laquelle des variations mesurées correspondent aux variations de distance dues à l'état de la FIG. 13b shows the distance signal S1 supplied by the sensor 75. This signal generally has the form of a sinusoid with respect to which the measured variations correspond to the variations in distance due to the state of the
surface du tube.tube surface.
La correction de l'excentricité pour une ligne de balayage (rotation de 360 de la tête de mesure) se fait de la manière suivante. On recherche le point le plus haut de la courbe de mesure S1 pour une rotation de 360 de la tête de mesure; on note son amplitude et sa localisation angulaire; on en déduit la sinusoïde théorique propre S2 (composante sinusoïdale du signal). On additionne au signal réel S1 mesuré un signal sinusoïdal S3 en opposition de phase à cette sinusoïde théorique S2 et de même amplitude. Il en résulte un signal centré S4 qui donne théoriquement les variations de The correction of the eccentricity for a scanning line (360 rotation of the measuring head) is done as follows. The highest point of the measurement curve S1 is sought for a 360 rotation of the measurement head; we note its amplitude and its angular location; we deduce from it the own theoretical sinusoid S2 (sine component of the signal). A sinusoidal signal S3 in phase opposition to this theoretical sinusoid S2 and of the same amplitude is added to the real signal S1 measured. This results in a centered signal S4 which theoretically gives the variations of
distance dues uniquement à l'état de surface du tube. distance due only to the surface condition of the tube.
Le traitement des données laser comporte donc les étapes suivantes de correction des mesures et de calcul des surfaces et des volumes: élimination des aberrations de mesure: on calcule la différence de mesure entre deux points voisins; si cette différence dépasse un seuil fixé, le second point prend la valeur du premier, - calcul des coefficients d'excentricité de mesure: pour 3s chaque ligne d'acquisition (rotation de 360 ), on recherche le polnt le plus haut de la mesure (rayon maximal) et on note son amplitude ainsi que sa localisation angulaire. On calcule aussi la valeur moyenne de chaque ligne, c'est-à-dire le rayon moyen au niveau de cette ligne, - calcul du diamètre moyen du tube à partir des moyennes mesurées à partir d'un échantillon correspondant à une zone médiane du tube en éliminant les 1000 premières et dernières lignes de mesure, - on filtre le signal comme présenté précédemment pour éliminer la composante d'excentricité, - on exclut les lignes dont le point le plus haut dépasse un seuil donné (aberrations de mesure), - calcul des surfaces et volumes des défauts: la connaissance du profil en trois dimensions (3D) du défaut permet de déterminer par calaul mathématique le volume et la surface du défaut. Ce calcul est réalisé pour différentes profondeurs. On procède ainsi à cette détermination pour The processing of laser data therefore comprises the following steps for correcting the measurements and for calculating the areas and volumes: elimination of measurement aberrations: the difference in measurement between two neighboring points is calculated; if this difference exceeds a fixed threshold, the second point takes the value of the first, - calculation of the measurement eccentricity coefficients: for 3s each acquisition line (rotation of 360), we search for the highest polnt of the measurement (maximum radius) and note its amplitude as well as its angular location. The mean value of each line is also calculated, that is to say the mean radius at this line, - calculation of the mean diameter of the tube from the means measured from a sample corresponding to a median zone of the tube by eliminating the first 1000 and last measurement lines, - we filter the signal as presented above to eliminate the eccentricity component, - we exclude the lines whose highest point exceeds a given threshold (measurement aberrations), - calculation of the surfaces and volumes of the defects: knowledge of the three-dimensional (3D) profile of the defect makes it possible to determine by mathematical calaul the volume and the surface of the defect. This calculation is performed for different depths. We thus proceed to this determination for
quatre profondeurs données par exemple 0,13, 1, 2 et 3 mm. four depths given for example 0.13, 1, 2 and 3 mm.
Ces profondeurs sont représentatives d'une usure faible, These depths are representative of low wear,
moyenne et forte.medium and strong.
Concernant la prise d' images vidéo, on réalise un enregistrement image par image, synchronisé avec l'éclairage stroboscopique, ce qui permet d'associer à chaque image vidéo des coordonnées angulaires et axiales mesurées à l'aide des codeurs. L'enregistrement est effectué à raison de 24 images Concerning the taking of video images, an image by image recording is carried out, synchronized with the stroboscopic lighting, which makes it possible to associate with each video image angular and axial coordinates measured using coders. 24 images are saved
par seconde, soit 24 images par tour de la tête. per second, or 24 images per turn of the head.
La corrélation des images vidéo et laser permet de mesurer et de visualiser le degré d'usure d'un tube d'arme et par conséquent de prédire sa durée de vie résiduelle. On a vu que le procédé précédemment décrit permettait de mesurer, localiser et quantifier l'usure du tube suivant différentes zones longitudinales et angulaires ainsi que suivant The correlation of video and laser images makes it possible to measure and visualize the degree of wear of a weapon tube and therefore to predict its residual life. We have seen that the previously described method made it possible to measure, locate and quantify the wear of the tube according to different longitudinal and angular zones as well as according to
différentes profondeurs du tube.different depths of the tube.
L'état bon ou mauvais du tube peut alors être simplement The good or bad condition of the tube can then be simply
défini à partir de seuils prédéfinis par expérience. defined from predefined thresholds by experience.
Le procédé de mesure selon l' invention peut également être appliqué à la prédiction de la durée de vie résiduelle d'un tube, c' est à dire à la détermination du nombre de munitions d'un type donné que le tube d'arme étudié peut The measurement method according to the invention can also be applied to the prediction of the residual lifetime of a tube, that is to say to the determination of the number of ammunition of a given type that the weapon tube studied. can
encore tirer.still shoot.
Pour réaliser une telle prédiction il est tout d'abord nocessaire de constituer une base de données sur les niveaux d'usure de différents tobes en fonction des munitions qu'ils To make such a prediction, it is first of all necessary to build a database on the wear levels of different tobes depending on the ammunition they
ont tirés.fired.
s On définira ainsi ce que l'on appellera des "profils de vie" des tubes qui dépendront des munitions qui ont été tirées. Ces profils se matérialisent sous la forme de courbes (profils de vie types) donnant le nombre de coups possibles en fonction du volume des défauts mesurés traduisant un s This will define what will be called "life profiles" of the tubes which will depend on the ammunition that has been fired. These profiles materialize in the form of curves (typical life profiles) giving the number of possible blows as a function of the volume of the faults measured, reflecting a
déchromage du tube.chrome plating of the tube.
L'application à la prédiction de la durée de vie d'un tube comportera alors les étapes suivantes: - introduction dans le calaulateur des données relatives à la vie antérieure du tube à étudier (nombre et nature des coups déjà tirés: oLus flèches, oLus à charge creuse, obus d'exercice. .), - classement du tube dans un des profils de vie type The application to predicting the life of a tube will then include the following steps: - introduction into the calculator of data relating to the previous life of the tube to be studied (number and nature of shots already fired: oLus arrows, oLus with hollow charge, exercise shell.), - classification of the tube in one of the typical life profiles
préétablis et mémorisés dans le calculateur. preset and stored in the computer.
Ce classement revient à choisir une des courbes de vie type préétablies correspondant le mieux à la vie antérieure du tube considéré. Cette courbe donne alors une relation mathématique (algorithme) permettant de relier le niveau d'usure qui sera mesuré avec un nombre de coups résiduels This classification amounts to choosing one of the pre-established standard life curves that best corresponds to the previous life of the tube considered. This curve then gives a mathematical relation (algorithm) allowing to relate the level of wear which will be measured with a number of residual strokes
encore possibles pour une munition donnée. still possible for a given munition.
Dans certains cas simples on pourra ne prévoir qu'une seule courbe profil de vie à laquelle le tube sera In certain simple cases, it will be possible to provide only one life profile curve at which the tube will be
automatiquement associé.automatically associated.
On mesurera ensuite par le procédé selon l' invention le volume d'usure glabal et par zones longitudinales comme The overall wear volume will then be measured by the method according to the invention and by longitudinal zones as
indiqué précédemment.indicated previously.
L' application directe de cette valeur d'usure à la courbe de vie choisie donne le nombre de coups qu'il est encore possible de tirer pour un type de munition de référence donné The direct application of this wear value to the chosen life curve gives the number of shots that it is still possible to fire for a given type of reference ammunition
(munition flèche par exemple).(arrow ammunition for example).
On mémorisera par ailleurs une table de correspondance permettant d'associer au nombre maximal de munitions de références ainsi calculé le nombre maximal de munitions We will also memorize a correspondence table allowing to associate with the maximum number of reference ammunitions thus calculated the maximum number of ammunition
d'autres types qu'il est alternativement possible de tirer. other types which it is alternatively possible to draw.
Les munitions flèches étant les plus érosives pour un tube, si on note NoLl le nombre maxi de munitions flèches qu'il est possible de tirer et qui a été calculé, on aura: Nocc (nombre maxi d'oLus à charge creuse qu'il est possible de tirer) = k Nofl, et Noex (nombre maxi d'oLus d'exercice qu'il est possible de The arrow munitions being the most erosive for a tube, if we note NoLl the maximum number of arrow munitions that it is possible to fire and which has been calculated, we will have: Nocc (maximum number of hollow charge charged it is possible to shoot) = k Nofl, and Noex (maximum number of exercise exercises that it is possible to
tirer) = k' Nofl.shoot) = k 'Nofl.
k et k' étant des constantes mises en mémoire pour un k and k 'being constants stored in memory for a
profil de vie donné.given life profile.
La mesure du volume glabal d'usure, correspondant au volume des défauts, par le procédé selon l' invention, permettra donc de déduire facilement le nombre de coups The measurement of the glabal volume of wear, corresponding to the volume of defects, by the method according to the invention, will therefore make it possible to easily deduce the number of strokes
résiduels pouvant étre tirés pour chaque type de munition. residuals that can be fired for each type of ammunition.
L'idée de base de cette prédiction repose sur l' association de la connaissance en nombre et en type des munitions déjà tirées par un tube avec au moins un profil de The basic idea of this prediction is based on the association of knowledge in number and type of ammunition already fired by a tube with at least one profile of
vie prédictif.predictive life.
A titre d'exemple, on notera les munitions déjà tirées par le tube de la façon suivante: X le nombre de munitions d'exercice, Y le nombre de munitions à charge creuse et Z le As an example, note the ammunition already fired by the tube as follows: X the number of ammunition for exercise, Y the number of ammunition with hollow charge and Z the
nombre de munitions flèches.number of arrow munitions.
On peut alors calculer le rapport R = Z/(X+Y). We can then calculate the ratio R = Z / (X + Y).
Chaque profil de vie va être défini par une courbe mathématique donnant le nombre de coups de munitions flèches (NOFL) qu'il est encore possible de tirer en fonction du Each life profile will be defined by a mathematical curve giving the number of arrows ammunition shots (NOFL) that it is still possible to fire depending on the
volume d'usure (V) qui sera mesuré. wear volume (V) which will be measured.
La figure 14 donne à titre d'exemple un réseau de trois Figure 14 gives an example of a network of three
courbes profils de vie fl, f2 et f3. life profile curves fl, f2 and f3.
La première courbe fl correspond à un profil tel que le rapport R s 5% ce qui correspond à un faible nombre de tirs de munitions flèche, La deuxième courbe f2 correspond à un profil tel que R est compris entre 5 et 20%, La troisième courbe f3 correspond à un profil tel que R 2 20% ce qui The first curve fl corresponds to a profile such that the ratio R s 5% which corresponds to a low number of arrow ammunition shots, The second curve f2 corresponds to a profile such that R is between 5 and 20%, The third curve f3 corresponds to a profile such as R 2 20% which
correspond à un grand nombre de tirs de munitions flèches. corresponds to a large number of arrows ammunition shots.
Les valeurs limites de R pourront être paramétrées en fonction des natures de tubes lisse ou rayé et du nombre et The limit values of R can be configured according to the types of smooth or striped tubes and the number and
de la nature des munitions possibles. the nature of the possible ammunition.
Il est possible de réaliser un jeu global de courbes pour le tube et également un jeu de courbes par zone longitudinale puisque les niveaux d'usure occasionnés par un projectile donné sont variables en fonction des zones longitudinales du tube. Les courbes de vie sont des courbes logarithmiques décroissantes dont les coefficients dépendent de la géométrie du tube, du procédé de fabrication du tube considéré (résistance du chromage) et des caractéristiques érosives des munitions. Il nlest pas possible de donner des courbes génériques s' appliquant à tous les tubes d'armes. Ces courbes dépendent de la structure du tube d'arme, de la nature de son revêtement interne, du procédé de fabrication du revêtement, It is possible to produce a global set of curves for the tube and also a set of curves per longitudinal zone since the wear levels caused by a given projectile are variable as a function of the longitudinal zones of the tube. The life curves are decreasing logarithmic curves whose coefficients depend on the geometry of the tube, the method of manufacturing the tube considered (chromium plating resistance) and the erosive characteristics of the ammunition. It is not possible to give generic curves that apply to all weapon tubes. These curves depend on the structure of the weapon barrel, the nature of its internal coating, the method of manufacturing the coating,
des caractéristiques érosives des munitions utilisées. erosive characteristics of the ammunition used.
Les courbes doivent donc être établies de façon empirique pour un type d'arme donné et ses munitions associées par la mesure sur le terrain de l'usure de différents tubes ayant des profils de vie différents. Ces mesures permettent d'établir de façon empirique une relation mathématique entre le niveau d'usure mesuré et le nombre de munitions déjà tirées d'une nature donnée. La fiabilité des courbes mises au point dépendra bien entendu du nombre de tubes qui pourront êtres analysés et elle s'accroîtra au fil du temps par la mise à j our des tables empiriques associant les profils de The curves must therefore be established empirically for a given type of weapon and its associated ammunition by measuring on the ground the wear of different tubes having different life profiles. These measurements make it possible to establish empirically a mathematical relationship between the level of wear measured and the number of ammunition already fired from a given nature. The reliability of the curves developed will of course depend on the number of tubes that can be analyzed and it will increase over time by updating empirical tables associating the profiles of
vie et le niveau d'usure.life and level of wear.
La clé de prédiction ainsi établie, on mémorisera dans le calculateur les différentes courbes donnant les différents profils de vie possibles (fl, f2, f3) ainsi que l'algorithme permettant d'associer automatiquement une de ces courbes The prediction key thus established, we will memorize in the calculator the different curves giving the different possible life profiles (fl, f2, f3) as well as the algorithm allowing to automatically associate one of these curves
théoriques à un profil de vie donné. theoretical to a given life profile.
Il suffit alors de prévoir une interface permettant la saisie des valeurs de X, Y et Z (nombres de coups déjà tirés par le tube pour chaque type de munitions). L'algorithme associera automatiquement à ces valeurs la courbe de vie la It then suffices to provide an interface allowing the entry of the values of X, Y and Z (number of shots already fired by the tube for each type of ammunition). The algorithm will automatically associate the life curve with these values
plus appropriée.more appropriate.
Une fois la mesure de l'usure du tube réalisée, la courbe de vie précédemment choisie (par exemple fl sur la figure 14) permettra d'associer automatiquement au volume d'usure mesuré (V1) le nombre de coups N1 de munitions flèches qu'il est Once the wear of the tube has been measured, the life curve previously chosen (for example fl in FIG. 14) will automatically associate with the measured wear volume (V1) the number of shots N1 of ammunition arrows that 'he is
encore possible de tirer avec ce tube. still possible to shoot with this tube.
Les tables de conversion précédemment citées donneront en parallèle le nombre maximal de coups des autres types de The above-mentioned conversion tables will give in parallel the maximum number of moves of the other types of
munitions qu'il sera possible de tirer. ammunition that can be fired.
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