FR2891903A1

FR2891903A1 - Dispositif et procedes de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudes

Info

Publication number: FR2891903A1
Application number: FR0608495A
Authority: FR
Inventors: Hermann Relard; Rainer Lubbers; Cordt Erfling
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-13
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: US20070154062A1; FR2891903B1; US8027530B2; DE102005048134B3

Abstract

Dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, notamment d'essieux de véhicules automobiles ou de supports d'instruments, comprenant un compartiment de mesure (1) dans lequel se trouvent des caméras (2) destinées à enregistrer des images d'un groupe structurel soudé (3), ainsi qu'un système d'interprétation, le compartiment de mesure (1) renfermant une plaque de base (5) munie d'au moins deux colonnes de support (7-10), dispositif caractérisé en ce qu'une unité de blocage (15), comportant deux éléments de blocage (16, 17) mobiles l'un vis-à-vis de l'autre, est respectivement prévue à l'extrémité libre (14) d'une colonne de support (7-10), pour le blocage du groupe structurel soudé (3), et en ce qu'une broche (23-25), mobile par rapport à l'unité de blocage (15), est disposée sur au moins une colonne de support (7-10).

Description

DISPOSITIF ET PROCEDES DE MESURE ET/OU D'INSPECTION OPTIQUE(S) DE GROUPES

STRUCTURELS SOUDES La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, notamment des essieux de véhicules automobiles ou des supports d'instruments ; ainsi qu'à des procédés respectifs de mesure ou d'inspection d'un groupe structurel soudé, à l'aide d'un tel dispositif. Le respect des cotes de groupes structurels soudés, par exemple d'essieux de véhicules automobiles ou de supports d'instruments, est jusqu'à présent contrôlé ou inspecté, dans la production en série, soit selon un mode attributif, soit selon un mode de mesure.

Des contrôles attributifs sont effectués à l'aide de gabarits de jalonnage mécanique. Néanmoins, ce mode opératoire est long, offre peu de souplesse et est en partie imprécis, ou sujet à des pannes. L'état de la technique comprend également la mesure par échantillonnage de groupes structurels soudés sur des machines de mesure par coordonnées. Une telle machine est décrite, par exemple, dans le brevet DE-C2-39 41 144 ou dans la demande de brevet DE-Al-198 05 892. Toutefois, ce mode opératoire occasionne des durées de cycles très longues et, de ce fait, c'est à peine s'il peut être concrètement appliqué dans l'environnement proche de la production. Il est également possible de mesurer les pièces structurelles par exploration des zones pertinentes desdites pièces à l'aide d'un capteur à coupe optique, ou bien au moyen de capteurs optiques à triangulation fonctionnant au laser. Les capteurs sont alors guidés par des robots, ce qui occasionne des coûts élevés et de longues durées de cycles. Des systèmes optiques commandés par ordinateurs, en vue d'une mesure 30 tridimensionnelle couvrant toute la superficie de la géométrie de différents corps, ont actuellement atteint un degré d'évolution très élevé. Tous les systèmes précités ont respectivement pour objet de mesurer ou d'inspecter des groupes structurels soudés complexes, avec une précision minimale requise, en des temps de cycles déterminés. Une importance est alors accordée au 35 blocage bien défini du groupe structurel considéré, et à un agencement précis des composants optiques. Un impératif important réside dans la conception correcte du blocage mécanique visant, d'une part, à procurer une grande stabilité mécanique tout en garantissant cependant, d'autre part, la libre accessibilité des capteurs optiques à des repères caractéristiques devant être mesurés. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, qui permette un blocage du groupe structurel avec une haute stabilité mécanique, tout en garantissant, aux capteurs, un champ de vision techniquement requis pour l'étape de mesure. L'invention vise, de surcroît, à fournir des procédés de mesure et de contrôle d'un groupe structurel soudé, en utilisant le dispositif conforme à l'invention.

Le dispositif conforme à l'invention, affecté à la mesure et/ou à l'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, en particulier d'essieux de véhicules automobiles ou de supports d'instruments, comprend un compartiment de mesure dans lequel se trouvent des caméras destinées à enregistrer des images d'un groupe structurel soudé. L'interprétation des images enregistrées s'opère dans un système d'interprétation, avec assistance par ordinateur. Le compartiment de mesure renferme une plaque de base dotée d'au moins deux colonnes de support. Un groupe structurel soudé, devant être respectivement mesuré ou inspecté, est bloqué sur lesdites colonnes dans ledit compartiment. Une unité de blocage, pourvue de deux éléments de blocage mobiles l'un par rapport à l'autre, est respectivement prévue à l'extrémité libre d'une colonne de support pour provoquer le blocage ponctuel ou superficiel dudit groupe structurel, sachant qu'une broche, mobile par rapport à l'unité de blocage, est disposée sur au moins une colonne de support. Le dispositif conforme à l'invention permet d'effectuer, avec souplesse et haute stabilité mécanique, le blocage d'un groupe structurel soudé dans la cellule de mesure. Cela autorise une grande précision de mesure, moyennant des temps de mesure très courts. La pièce structurelle considérée est mesurée par l'intermédiaire de caméras qui enregistrent le groupe structurel à partir d'angles différents. Une mesure tridimensionnelle peut être convertie grâce à la combinaison, dans une unité de calcul, des informations émanant des caméras individuelles. Dans le cadre de la photogrammétrie, la position spatiale ou la forme tridimensionnelle du groupe structurel soudé est alors respectivement reconstituée et mesurée, sur la base des images enregistrées. Un aspect essentiel, pour l'invention, réside dans un blocage bien défini du groupe structurel soudé dans la cellule de mesure. Le blocage d'un groupe structurel en quatre points autorise une mesure précise et reproductible. Un blocage en trois points, le quatrième point demeurant libre dans l'espace, rend de surcroît possible une mesure de la torsion ("twist") d'un groupe structurel soudé. Au moins une colonne de support peut être respectivement introduite dans la zone de prise d'images des caméras, ou extraite de ladite zone. Différentes variantes du blocage du groupe structurel soudé peuvent être simulées de façon correspondante. Un groupe structurel soudé est prélevé par les broches respectivement implantées sur les colonnes de support ou sur les unités de blocage. A cette fin, lesdites broches pénètrent dans des orifices dudit groupe structurel. Les broches présentent, de manière appropriée, deux tronçons longitudinaux munis de diamètres différents les uns des autres. Pour provoquer l'orientation des groupes structurels soudés, au moyen des broches, ces dernières peuvent être équipées d'éléments d'écartement. Cela permet d'employer des broches de blocage dotées d'éléments d'écartement qui agissent dans deux ou trois directions.

Au moins une broche peut également être conçue comme une "broche de mesure". A l'aide de ladite broche de mesure, il est possible de mesurer la position absolue d'un repère caractéristique du groupe structurel soudé, en mode indirect, par le biais de la position respectivement occupée, vis-à-vis dudit repère, par la broche de mesure ou par l'unité de support de ce dernier. Par ailleurs, il est possible de mesurer ou d'inspecter directement un repère caractéristique déterminé, par exemple un orifice pratiqué dans le groupe structurel, en enregistrant une image de ce repère caractéristique. En vue d'améliorer respectivement, pour les capteurs optiques, l'accessibilité ou la visibilité des repères caractéristiques devant être mesurés, les éléments de blocage possèdent des évidements qui dégagent le champ de vision des caméras sur des repères situés entre lesdits éléments. De ce fait, lesdits éléments sont structurellement agencés de façon telle qu'ils garantissent une libre accessibilité optique des repères individuels devant être mesurés, également lorsque le groupe structurel est bloqué.

Le compartiment de mesure est de conception étanche à la lumière, grâce à la présence d'un chemisage. Ledit chemisage élimine une incidence de lumière provenant de l'extérieur, ce qui crée, dans l'espace interne du compartiment, des conditions de lumière bien définies grâce à des illuminations correspondantes. Ces conditions de lumière bien définies favorisent la précision de mesure et constituent, de la sorte, une condition préalable essentielle pour la qualité de la mesure. Par ailleurs, il est prévu que le compartiment de mesure possède une ventilation par surpression. Une légère surpression est engendrée dans l'espace interne du compartiment, par l'intermédiaire d'une soufflerie en amont de laquelle un filtre est installé, ce qui évite la pénétration d'impuretés provenant de l'air. Cette précaution contribue, elle aussi, à la qualité respective des opérations de mesure ou d'inspection.

Le dispositif comporte, avantageusement, des moyens de détermination de la température d'un groupe structurel soudé devant être mesuré. Une mesure de la température de la pièce structurelle permet d'établir des valeurs décalées, pour la mesure considérée, si bien qu'un résultat de mesure peut toujours être respectivement rapporté à une température de référence, ou à la température ambiante mesurant 20 C, par exemple. L'un des procédés conformes à l'invention permet d'effectuer une mesure directe d'un repère caractéristique d'un groupe structurel soudé, par enregistrement de plusieurs images dudit repère, avec interprétation consécutive. Conformément à l'invention, une mesure indirecte d'un repère caractéristique du groupe structurel soudé est également possible grâce à une détermination optique de la position de l'une des broches, vis-à-vis du repère considéré. L'enregistrement d'une image d'un repère caractéristique du groupe structurel soudé permet d'exécuter simultanément un contrôle intégral dudit groupe structurel, outre une mesure pure et simple. Le dispositif conforme à l'invention permet d'effectuer une mesure sans contact d'un groupe structurel soudé. Les enregistreurs de mesures, c'est-à-dire les caméras y compris des capteurs, mesureurs d'illumination et éléments similaires nécessaires, occupent des positions fixes. Le dispositif de mesure optique permet de se dispenser de pièces mobiles. Ledit dispositif est en conséquence robuste, et réclame peu de maintenance. C'est à peine si des phénomènes d'usure sont à redouter. Des sources de perturbations sont également réduites à un minimum. Du fait qu'il peut être renoncé à des pièces mobiles, pour effectuer la mesure, le dispositif et les procédés conformes à l'invention fonctionnent de façon très rapide comparativement à d'autres. Une pluralité d'enregistrements d'images peut être simultanément exécutée, si bien que le temps de mesure proprement dit peut prendre des fractions de seconde. Cela exerce, par ailleurs, l'effet positif consistant en ce que des perturbations provenant de l'extérieur, dues par exemple à des vibrations, ont une influence modeste sur le résultat de la mesure. De surcroît, il est possible d'opérer une mesure parallèle de la température de la pièce structurelle qui peut, de façon correspondante, être englobée dans l'interprétation, de sorte que des résultats de mesures peuvent être toujours rapportés à une température ambiante mesurant, par exemple, 20 C. De manière résumée, la présente invention porte sur un dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, notamment d'essieux de véhicules automobiles ou de supports d'instruments, comprenant un compartiment de mesure dans lequel se trouvent des caméras destinées à enregistrer des images d'un groupe structurel soudé, ainsi qu'un système d'interprétation, le compartiment de mesure renfermant une plaque de base munie d'au moins deux colonnes de support, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'une unité de blocage, comportant deux éléments de blocage mobiles l'un vis-à-vis de l'autre, est respectivement prévue à l'extrémité libre d'une colonne de support, pour le blocage du groupe structurel soudé, et en ce qu'une broche, mobile par rapport à l'unité de blocage, est disposée sur au moins une colonne de support. Avantageusement, au moins une colonne de support est apte à être 15 respectivement introduite dans la zone de prise d'images des caméras, ou extraite de ladite zone. De manière avantageuse, la broche présente deux tronçons longitudinaux munis de diamètres mutuellement différents. Selon un mode de réalisation avantageux, la broche est équipée d'éléments 20 d'écartement. Avantageusement, le dispositif selon l'invention est caractérisé par la présence, dans les éléments de blocage, d'évidements qui libèrent la visibilité des caméras sur des repères caractéristiques situés entre lesdits éléments. De manière avantageuse, le compartiment de mesure est de conception 25 étanche à la lumière. Avantageusement, le compartiment de mesure possède une ventilation par surpression. Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif selon l'invention est caractérisé par la présence de moyens de détermination de la température d'un 30 groupe structurel soudé. Selon un second aspect, la présente invention porte également sur un procédé de mesure d'un groupe structurel soudé, en particulier d'un essieu de véhicule automobile ou d'un support d'instrument(s), à l'aide d'un dispositif présentant les caractéristiques précédemment mentionnées, le procédé selon 35 l'invention étant caractérisé en ce qu'une mesure directe d'un repère caractéristique dudit groupe structurel soudé a lieu par enregistrement de plusieurs images dudit repère. De manière alternative au procédé ci-dessus mentionné, le procédé de mesure d'un groupe structurel soudé selon l'invention est caractérisé en ce qu'une mesure indirecte d'un repère caractéristique du groupe structurel soudé a lieu par détermination de la position de la broche par rapport audit repère. Toujours de manière alternative aux procédés ci-dessus mentionnés, le procédé de mesure d'un groupe structurel soudé selon l'invention est caractérisé en ce qu'un contrôle direct d'un repère caractéristique du groupe structurel soudé a lieu par enregistrement d'une image dudit repère. L'invention va à présent être décrite de manière plus détaillée, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une illustration en perspective du compartiment de mesure d'un dispositif conforme à l'invention ; la figure 2 montre une colonne de support, selon la même vue en perspective ; la figure 3 est une représentation fragmentaire de l'extrémité supérieure d'une colonne de support ; la figure 4 est une vue détaillée d'une broche ; la figure 5 est une illustration de la broche selon un autre angle d'observation ; la figure 6 est une vue planaire d'un support d'essieu ; la figure 7 est une représentation techniquement schématisée du détail F de la figure 6 ; et la figure 8 est une illustration techniquement schématisée du détail G de la figure 6. La figure 1 montre un dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, en particulier des essieux de véhicules automobiles ou des supports d'instruments. Sur la figure 1, des coordonnées spatiales sont désignées par X, Y et Z. Le dispositif comprend un compartiment de mesure 1 dans lequel se trouvent des caméras 2 destinées à enregistrer des images d'un groupe structurel soudé 3. Le groupe 3 visible sur la figure 1 se présente comme un support d'essieu, tel qu'illustré également sur la figure 6.

Le compartiment de mesure 1 est logé à l'intérieur d'un chemisage 4 uniquement évoqué dans le présent cas, et est d'une conception étanche à la lumière.

Le compartiment 1 possède, en outre, une ventilation par surpression. Cela permet d'éviter la pénétration de souillures dans ledit compartiment 1. Le compartiment de mesure 1 renferme, sur une plaque de base stable 5, des colonnes de support 6-10 au nombre total de cinq, parmi lesquelles les colonnes 5 7 à 10 sont réglables en hauteur. La colonne de support 6 comporte, à son extrémité supérieure 11, deux bras 12 en porte-à-faux respectivement dotés d'une broche 13 pouvant venir se loger dans des orifices du groupe structurel soudé 3. L'une, 7, des colonnes de support 7-10 réglables en hauteur est 10 représentée plus en détail sur la figure 2. Elle possède, à une extrémité supérieure libre 14, une unité de blocage 15 équipée de deux éléments de blocage 16, 17 mobiles l'un par rapport à l'autre. Dans ce contexte, il est également fait renvoi aux figures 3 à 5. L'élément de blocage 16 supérieur peut pivoter sur l'extrémité 14, autour 15 d'un axe horizontal 18. Par l'intermédiaire d'un bras de support 19, l'élément de blocage 17 inférieur peut être déplacé sur un guide vertical 20. A l'aide des éléments de blocage 16, 17, un groupe structurel soudé 3 est ponctuellement bloqué par points (points A- D sur la figure 6). Lesdits éléments de blocage 16, 17 sont munis d'évidements 21, 22, et sont conçus de manière à dégager la visibilité des caméras 2 20 sur des repères caractéristiques M tels que des trous, par exemple, situés entre lesdits éléments de blocage 16, 17. Une broche 23, 24, 25, déplaçable par rapport à l'unité de blocage 15, est respectivement disposée sur les colonnes de support 7-10. Une broche 23, 24, 25 peut aussi bien être déplacée en hauteur, qu'animée de pivotements latéraux. Comme l'atteste notamment une observation de la figure 4, une broche 23, 25 24, 25 offre deux tronçons longitudinaux 26, 27 de diamètres mutuellement différents. Le décrochement formé entre les deux tronçons 26, 27 matérialise, respectivement, une butée 28 en hauteur ou une surface d'appui affectée au groupe structurel soudé 3. Les broches 23, 24 sont pourvues d'éléments d'écartement 29, 30. Le 30 groupe structurel soudé 3 peut, de la sorte, être orienté dans une position zéro sur les colonnes de support 7-10. La broche 23 illustrée sur la figure 7 compte deux éléments d'écartement 29, 30 qui agissent dans la direction Y. En conséquence, un centrage dans la direction Y peut être effectué par l'intermédiaire de cette broche 23. L'orientation dans la direction Z a lieu, sur la broche 23, grâce à la butée 28 en 35 hauteur.

La broche 24 représentée sur la figure 8 compte trois éléments d'écartement 29-31. Cela autorise une orientation aussi bien dans la direction X, que dans la direction Y. L'orientation dans la direction Z s'opère, là encore, par l'intermédiaire de la butée 28 en hauteur.

Le groupe structurel soudé 3 peut être enregistré, par les caméras 2, à partir d'angles différents. Une mesure tridimensionnelle dudit groupe 3 peut être effectuée par la combinaison des informations des caméras 2 individuelles, et par l'interprétation desdites informations dans un système d'interprétation assisté par ordinateur.

Le blocage du groupe structurel soudé 3 en quatre points A, B, C, D, par l'intermédiaire des colonnes de support 7-10, autorise une mesure précise et reproductible. Compte tenu de la torsion du groupe 3, ce dernier n'est bloqué qu'en trois points A, B, C. Le quatrième point D demeure libre dans l'espace, ce qui permet de mesurer la torsion. A cette fin, la colonne de support 9 ou l'unité de blocage 15 de celle-ci peut être respectivement introduite dans la zone de prise d'images des caméras 2, ou extraite de ladite zone. La mesure directe d'un repère caractéristique M du groupe structurel soudé 3 a lieu par enregistrement de plusieurs images dudit repère M, avec interprétation consécutive des informations d'images dans le système d'interprétation. En outre, une mesure indirecte d'un repère M du groupe 3 est possible par une détermination de la position d'une broche 23-25 vis-à-vis dudit repère M. Un contrôle direct d'un repère M du groupe 3 a lieu par enregistrement d'une image dudit repère M à contrôler. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS

- 1. Dispositif de mesure et/ou d'inspection optique(s) de groupes structurels soudés, notamment d'essieux de véhicules automobiles ou de supports d'instruments, comprenant un compartiment de mesure (1) dans lequel se trouvent des caméras (2) destinées à enregistrer des images d'un groupe structurel soudé (3), ainsi qu'un système d'interprétation, le compartiment de mesure (1) renfermant une plaque de base (5) munie d'au moins deux colonnes de support (7-10), dispositif caractérisé en ce qu'une unité de blocage (15), comportant deux éléments de blocage (16, 17) mobiles l'un vis-à-vis de l'autre, est respectivement prévue à l'extrémité libre (14) d'une colonne de support (7-10), pour le blocage du groupe structurel soudé (3), et en ce qu'une broche (23-25), mobile par rapport à l'unité de blocage (15), est disposée sur au moins une colonne de support (7-10).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une colonne de support (7-10) est apte à être respectivement introduite dans la zone de prise d'images des caméras (2), ou extraite de ladite zone.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la broche (23-25) présente deux tronçons longitudinaux (26, 27) munis de diamètres mutuellement différents.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la broche (24, 25) est équipée d'éléments d'écartement (29-31).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par la présence, dans les éléments de blocage (16, 17), d'évidements (21, 22) qui libèrent la visibilité des caméras (2) sur des repères caractéristiques (M) situés entre lesdits éléments (16, 17).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le compartiment de mesure (1) est de conception étanche à la lumière.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le compartiment de mesure (1) possède une ventilation par surpression.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par la présence de moyens de détermination de la température d'un groupe structurel soudé (3).
9. Procédé de mesure d'un groupe structurel soudé, en particulier d'un essieu de véhicule automobile ou d'un support d'instrument(s), à l'aide d'un 35 dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, procédé caractérisé en cequ'une mesure directe d'un repère caractéristique (M) dudit groupe structurel soudé (3) a lieu par enregistrement de plusieurs images dudit repère (M).
10. Procédé de mesure d'un groupe structurel soudé, en particulier d'un essieu de véhicule automobile ou d'un support d'instrument(s), à l'aide d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, procédé caractérisé en ce qu'une mesure indirecte d'un repère caractéristique (M) du groupe structurel soudé (3) a lieu par détermination de la position de la broche (23-25) par rapport audit repère (M).
11. Procédé de contrôle d'un groupe structurel soudé, en particulier d'un essieu de véhicule automobile ou d'un support d'instrument(s), à l'aide d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, procédé caractérisé en ce qu'un contrôle direct d'un repère caractéristique (M) du groupe structurel soudé (3) a lieu par enregistrement d'une image dudit repère (M).