FR3010793A1 - Architecture modulaire d'un systeme de controle non destructif - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système (20) de contrôle non destructif comportant un module configuré pour l'acquisition et le traitement de signaux physiques obtenus à partir d'un capteur de mesure (10). Le module comporte, en tant qu'éléments constitutifs, deux unités monoblocs distinctes, reliées entre elles par un moyen de communication: - une première unité (30) comportant une carte électronique (31) d'acquisition des signaux physiques et un moyen (32) de prétraitement desdits signaux physiques, - une seconde unité (40) comportant un moyen de traitement des données obtenues en sortie du moyen de pré-traitement et un moyen de visualisation (41).

Description

La présente invention s'inscrit dans le domaine du contrôle non destructif. Elle concerne plus particulièrement une nouvelle architecture des systèmes d'acquisition de données de contrôle non destructif. L'invention trouve application dans tous les domaines dans lesquels il est nécessaire d'effectuer, sur des pièces ou tous types de matériaux, des contrôles par des technologies non destructives, par exemple des mesures d'épaisseur, des tests de détection de corrosion, etc. On peut citer notamment les domaines de l'aéronautique et du spatial, du bâtiment et des travaux publics, du nucléaire, du naval, cette liste n'étant nullement exhaustive.

Dans de tels domaines, pour réaliser le contrôle non destructif d'une pièce, les opérateurs doivent fréquemment se déplacer sur de longues distances et/ou dans des zones difficiles d'accès. Dans le domaine aéronautique notamment, les opérations d'inspection sur les lignes d'assemblage final, dont les dimensions sont de plus en plus importantes, nécessitent des déplacements sur de longues distances. Certaines opérations d'inspection dans des zones d'accès difficile telles que l'empennage d'un aéronef nécessitent de plus l'utilisation de harnais pour amener l'opérateur dans la zone où le contrôle doit être effectué. Les dispositifs de contrôle non destructif existants se composent 20 toujours de deux modules : un dispositif électronique de mesure comportant un ou plusieurs capteurs de mesure, ledit premier module permettant de réaliser des mesures non destructives sur la pièce ou la structure de type prédéterminé en fonction de l'application visée, par exemple par 25 ultrasons ou par courant de Foucault ; un module d'acquisition, de traitement et de visualisation de signaux obtenus en sortie du dispositif électronique de mesure. Ce module, portable, intègre à la fois les composants électroniques et logiciels nécessaires à l'acquisition, au traitement et à la visualisation des 30 signaux ainsi qu'à l'ajustement des nombreux paramètres du contrôle.

Ce module présente cependant de nombreux inconvénients, notamment en termes d'encombrement, de poids (de l'ordre de 6 à 10 kg) et il est peu adapté à une utilisation itinérante. Ce module présente de plus un dimensionnement, en termes de traitement des signaux et de visualisation, adapté uniquement à une utilisation par des opérateurs experts du domaine du contrôle non destructif, donc peu convivial, compréhensible et surdimensionné pour les opérateurs non experts. La présente invention vise à améliorer les conditions de travail des opérateurs de contrôle non destructif, et par là-même la qualité et la rapidité des inspections. La présente invention vise également à adapter les outils pour le contrôle non destructif aux besoins réels et spécifiques de chaque opérateur, qu'il soit expert ou non dans le domaine du contrôle non destructif. Le contrôle non destructif est défini dans la présente description de manière classique, c'est-à-dire comme un contrôle réalisé sur des pièces ou des structures externes à l'opérateur, et visant à fournir des informations sur la santé de ces pièces ou structures, plus particulièrement sur leur intégrité et/ou leur conformité à des exigences de qualité matière, ceci sans qu'il en résulte des altérations préjudiciables à leur utilisation ultérieure. Le contrôle non destructif permet ainsi de mettre en évidence des défectuosités susceptibles d'altérer la disponibilité, la sécurité d'emploi et, plus généralement, la conformité de la pièce ou de la structure à l'usage auquel elle est destinée. A titre d'exemple, le contrôle non destructif permet ainsi de repérer des défauts non visibles sur les pièces, tels que des fissures, des délaminations dans les matériaux composites, des défauts de collage entre les pièces, ou encore un défaut de porosité d'une résine dans un matériau composite. Le contrôle non destructif au sens de la présente invention met en oeuvre un capteur de mesure non destructive associé à un système de contrôle non destructif. Le capteur de mesure non destructive est de type manuel, c'est-à-dire à tenir à la main pour réaliser les mesures, ou de type automatisé, c'est à dire géré par un dispositif robotisé. Il est proposé selon l'invention un système configuré pour le contrôle non destructif d'une pièce qui comporte un module configuré pour l'acquisition et le traitement de signaux physiques obtenus à partir d'un capteur de mesure non destructive, dit capteur de mesure. Le module comporte, en tant qu'éléments constitutifs, deux unités monoblocs distinctes : - une première unité comportant une carte électronique d'acquisition des signaux physiques et un moyen de pré-traitement desdits signaux physiques, - une seconde unité comportant un moyen de traitement des données obtenues en sortie du moyen de pré-traitement et un moyen de visualisation, lesdites deux unités étant reliées entre elles par un moyen de communication. La première unité, notamment la carte électronique, est configurée pour être reliée au capteur de mesure. Les différents éléments constitutifs des deux modules du système 15 selon l'invention, ainsi que par extension le capteur de mesure, sont spécifiques du contrôle non destructif et connus de l'homme du métier. Ainsi, le capteur de mesure est du type apte à émettre un signal d'excitation de sorte à générer un stimulus dans la pièce et le système selon l'invention est du type apte à traiter et interpréter un signal résultant, reçu en 20 retour de la pièce. Le système de l'invention, ainsi que le capteur de mesure auquel il est destiné à être relié, sont conçus, de manière classique en elle-même, pour permettre des mesures actives de la santé de la pièce, c'est-à-dire par stimulation de cette dernière et mesure de sa réponse à cette stimulation, par opposition à une simple mesure passive d'une caractéristique physique 25 d'un matériau, telle que sa température, etc. Par unités monoblocs distinctes, on entend deux blocs physiquement séparés, présentant chacun une fonction spécifique. La première unité regroupe tous les éléments nécessaires à l'acquisition des signaux physiques, qu'ils soient analogiques ou numériques, 30 provenant du capteur de mesure et à leurs mises en forme pour un traitement ultérieur. La seconde unité regroupe tous les éléments nécessaires au traitement des données issues de la première unité et à la présentation de l'information sur la présence ou non d'un défaut de la pièce.

Une telle architecture du système de contrôle non destructif, c'est à dire le scindement du module unique de l'art antérieur en deux modules présentant chacun une fonction spécifique, permet avantageusement d'adapter ledit système de contrôle non destructif, et en particulier la seconde unité, aux besoins et exigences spécifiques de chaque opérateur.

Le dimensionnement de la seconde unité et ses propriétés sont avantageusement adaptés à l'application souhaitée, c'est-à-dire le type de défaut ou le type de mesure non destructive visée. Ce dimensionnement est également adapté au niveau de connaissance de l'opérateur, dans le domaine du contrôle non destructif, auquel ce système de contrôle non destructif est destiné. Ainsi, dans l'exemple d'un opérateur non expert, les moyens de traitement sont basiques et seules quelques données issues du moyen de pré-traitement sont nécessaires et utilisées. Par exemple, seule une information binaire, de type « bon » ou « mauvais », sur l'état de la pièce est suffisante. Le moyen de visualisation est également adapté à une présentation sommaire de cette l'information. Dans l'exemple d'un opérateur expert, les moyens de traitement sont plus élaborés, pouvant nécessiter toutes les données issues du premier module, et de multiples informations sont retranscrites sur le moyen de visualisation qui se trouve lui aussi adapté à la masse d'informations à afficher.

L'opérateur, équipé d'un tel système, n'a avantageusement plus besoin, pour se déplacer et effectuer les opérations d'inspections, qu'à utiliser le second module spécifiquement adapté à ses besoins. Une telle architecture du système de contrôle non destructif permet en outre avantageusement de bénéficier des évolutions rapides des 30 consommables informatiques « grand public » pour la seconde unité car le couplage entre les deux unités est réduit au maximum. Un tel système permet avantageusement une ergonomie d'utilisation élevée, un dimensionnement adapté à l'utilisation requise et en suivant un gain de masse, un encombrement et un coût réduit.

Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans des modes de réalisation préférés, le moyen de pré-traitement est un moyen d'exécuter une logique de pré-traitement des données.

Préférentiellement, le moyen de pré-traitement comporte un système d'exploitation et un logiciel de traitement adapté audit système d'exploitation. Dans des exemples de réalisation, le moyen de pré-traitement permet la détection des pics des signaux acquis. En variante, le moyen de pré-traitement permet la sommation de signaux (forme d'onde) déphasés en provenance d'un ensemble de capteurs piézo-électriques pour produire un signal dit « signal somme focalisé». Une détection de pics est effectuée ensuite sur le signal somme focalisé obtenu. Les pics ainsi produits peuvent servir par exemple à : - compresser l'information, - effectuer un diagnostic, - quantifier la qualité du couplage entre le capteur et la pièce inspectée, - mesurer des épaisseurs de pièces. En variante, le moyen de pré-traitement permet : - d'appliquer un gain numérique pour normaliser les signaux, - de réaliser un filtrage numérique, de type filtre à réponse impulsionnelle infinie ou filtre à réponse impulsionnelle finie, - d'appliquer un gain variable dans le temps pour compenser l'atténuation intrinsèque d'un matériau.

En variante, le moyen de pré-traitement réalise une transformation en format standard et/ou une datation et/ou une signature,... Dans des modes de réalisation préférés, le moyen de pré-traitement est une application logicielle. Elle dépend notamment du type de mesure effectuée par le capteur de mesure.

Dans un exemple de réalisation, l'application logicielle porte sur l'automatisation de la détection d'un délaminage dans un matériau composite suite à un impact sur la surface dudit composite. Dans des modes de réalisation préférés, le moyen de visualisation est un écran de visualisation comportant au moins un indicateur destiné à informer l'opérateur de la présence ou non d'un défaut de la pièce, suite à une inspection de celle-ci. Dans un exemple de réalisation, l'indicateur est une source lumineuse. Préférentiellement, la source lumineuse est une diode électroluminescente (DEL). Pour exemple, la source lumineuse s'allume pour indiquer qu'un défaut de la pièce est détecté par le capteur de mesure. Dans d'autres exemples de réalisation, l'indicateur est une source sonore, une courbe sur un graphique ou une combinaison de celles-ci. Dans des modes de réalisation préférés, le moyen de visualisation est un écran de visualisation et de commande configuré pour permettre d'ajuster des paramètres pour réaliser la mesure du contrôle de la pièce. Dans des modes de réalisation préférés, les deux unités sont reliées par une liaison filaire. Préférentiellement, la première unité est reliée à la seconde unité via le moyen de pré-traitement. Dans un exemple de réalisation, la liaison filaire est un câble 25 comportant à chacune des extrémités de connexion, un connecteur de type USB (en anglais « Universal Serial Bus », en français « bus série universel ») ou Ethernet. Dans des modes de réalisation préférées, les deux unités sont reliées par une liaison non filaire. Les deux unités coopèrent avec au moins une 30 connexion permettant le transfert des données de la première vers la seconde unité. Dans des exemples de réalisation, au moins une connexion est une connexion WIFI ou Bluetoote. Une telle caractéristique s'avère particulièrement avantageuse, 5 notamment en ce qu'elle permet à l'opérateur, au moment d'effectuer ses opérations d'inspection, de ne transporter que le second module au plus près de lui. Dans des modes de réalisation préférées, la première unité est configurée pour être reliée au capteur de mesure par une liaison filaire, par 10 exemple via des connecteurs de type USB ou Ethernet et/ou par une liaison non filaire. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le système comporte une pluralité de premières unités reliées, filairement ou non, à une unique seconde unité. 15 Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, le système comporte une pluralité de secondes unités reliées, filairement ou non, à une unique première unité. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, le système comporte une pluralité de premières unités reliées, filairement ou non, à une 20 pluralité de secondes unités. Dans des modes de réalisation préférés, la première unité comporte un moyen de stockage des données obtenues en sortie du moyen de pré-traitement. Toutes les données obtenues en sortie du moyen de prétraitement, ainsi que les signaux physiques, sont stockés dans la première unité, 25 indépendamment du type de seconde unité qui lui sera connectée ultérieurement. Tout ou partie de ces données seront accessibles ultérieurement. Le système de contrôle non destructif selon l'invention, répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant, s'avère tout à fait adapté à un usage itinérant. Il offre notamment l'avantage d'une ergonomie d'utilisation élevée, tant pour les déplacements jusqu'aux sites d'inspection que pour la réalisation des mesures d'inspection elles-mêmes. Il s'adapte à l'opérateur devant effectuer ces inspections.

L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 2c, dans lesquelles : - la figure 1 représente de façon schématique les différents éléments constitutifs d'un système de contrôle non destructif selon un exemple de réalisation de l'invention, - les figures 2a à 2c illustrent un système de contrôle non destructif selon trois modes de réalisation. Un système 20 pour le contrôle non destructif d'une pièce selon un mode de réalisation de l'invention est décrit figure 1.

Le système 20 de contrôle non destructif est configuré pour être associé à un capteur de mesure non destructive 10. Ce capteur de mesure 10 peut être de tout type connu de l'homme du métier, qui saura le choisir en fonction de l'application visée. Il est par exemple du type des capteurs à main, c'est-à-dire des capteurs qui sont tenus dans la main pour les approcher de la zone où doit être effectuée l'inspection. Il peut notamment s'agir d'un capteur de mesure par ultrasons, ou encore par exemple par courant de Foucault. Le système 20 de contrôle non destructif est composé de deux unités monoblocs : une première unité 30 configurée pour acquérir des signaux provenant du capteur de mesure 10, - une seconde unité 40 configurée pour traiter des données issues en sortie de la première unité 30 et présenter une information de la présence ou non d'un défaut de la pièce.

La première unité 30 comporte : - une carte électronique d'acquisition 31 des signaux physiques obtenus à partir du capteur de mesure 10, - un moyen de pré-traitement 32 des signaux physiques.

De façon générale, la carte électronique 31 est choisie de sorte à être légère et compacte, à présenter un faible besoin en alimentation électrique, et à permettre la connexion de multiples connecteurs. La carte électronique 20 est alimentée électriquement par une source d'alimentation électrique, ou une batterie électrique portative (non représentée). Cette dernière est classique en elle-même, et choisie préférentiellement pour présenter le meilleur compromis possible entre poids et autonomie de fonctionnement. Dans un exemple de réalisation, lorsque le capteur de mesure est un capteur de mesure par ultrasons, la carte électronique est une carte d'acquisition ultrasonore. Dans un exemple de réalisation, le moyen de pré-traitement 32 est un système embarqué ou un calculateur, dit COM (« computer on module » en anglais) de la marque GUMSTIX OVERC. Le COM est préférentiellement compact et à basse consommation électrique. Il permet avantageusement de déployer une application logicielle adaptée avec un système d'exploitation permettant d'assurer l'interaction avec la carte électronique ainsi qu'avec la seconde unité 40. Les applications logicielles permettent à la seconde unité 40 connectée à la première unité 30 de les paramétrer et de collecter les signaux physiques en temps réel ou en différé. Les applications logicielles sont de préférence accessibles à distance par l'intermédiaire des connections 50 filaires et/ou sans fil établies entre les deux unités. La première unité 30 est reliée au capteur de mesure 10 via la carte électronique 31, qui assure d'une part son paramétrage et d'autre part la réception des signaux physiques qui sont issus du capteur de mesure. Dans un mode de réalisation, la première unité 30 comporte des moyens de stockage des signaux physiques.

La seconde unité 40 prend de préférence la forme d'un ordinateur ou d'une tablette disposant d'au moins une interface sans fil et/ou filaire lui permettant de se connecter à la première unité avec une application logicielle adaptée. Ladite application logicielle permet le traitement de certaines données issues de la première unité 30 et l'affichage des résultats sur l'écran de l'ordinateur ou de la tablette. L'ordinateur ou la tablette comporte un système d'exploitation pour la gestion de l'application logicielle. Dans un exemple de réalisation, l'application logicielle est une application Labviee.

De façon générale, l'ordinateur ou la tablette est choisi de sorte à être léger et compact, à présenter un faible besoin en alimentation électrique, et à permettre la connexion de multiples connecteurs. La seconde unité 40 comporte en outre un écran de commande et de visualisation 41, pour le paramétrage des mesures à effectuer par l'opérateur et l'affichage des résultats de ces mesures. Dans des variantes de l'invention, cet écran 41 est mobile et relié à la carte électronique 31 par une liaison filaire de grande longueur, si bien qu'il peut être déplacé à distance de la première unité 30 pour assurer la commodité de son utilisation.

Dans d'autres variantes de l'invention, qui ne sont pas incompatibles avec les précédentes, l'écran 41 est un écran flexible et/ou tactile. Dans l'exemple de la figure 1, l'écran 41 comporte un indicateur sous la forme d'une courbe graphique 411 permettant de visualiser la présence ou non d'un défaut sur la pièce inspectée.

De préférence, le capteur de mesure 10 est relié à la première unité 30 par un câble filaire, par exemple de type Ethernet, via des connecteurs adaptés sur le capteur et la carte électronique. Dans un autre exemple de réalisation, pour ne pas entraver l'opérateur dans ses mouvements lors de leur transport ou de l'inspection, la liaison entre le capteur de mesure 10 et la première unité 30 est une liaison wifi. La première unité 30 est reliée à la deuxième unité 40 par un câble filaire, par exemple de type Ethernet, via des connecteurs adaptés sur le COM et à l'écran.

Dans des modes de réalisation préférés, comme illustré sur la figure 2a, l'invention prévoit la possibilité de connecter, filairement ou non, deux premières unités 30 à une seule seconde unité 40. Dans des modes de réalisation préférés, comme illustré sur la figure 2b, l'invention prévoit la possibilité de connecter, filairement ou non, une seule 15 première unité 30 à deux secondes unités 40. Cette disposition permet la connexion simultanée de plusieurs opérateurs avec des secondes unités 40 différentes ou non. Dans des modes de réalisation préférés, comme illustré sur la figure 2c, l'invention prévoit la possibilité de connecter, filairement ou non, deux 20 premières unités à deux secondes unités. Chaque première unité est connectée à une seconde unité. Lorsque des opérations de contrôle non destructif, par exemple la détection d'un dommage interne dans l'épaisseur d'une pièce, doivent être réalisées, un premier opérateur, non expert dans le domaine du contrôle non 25 destructif, se charge d'effectuer la première inspection, dite de premier niveau. L'opérateur se munit du capteur de mesure et des deux unités. La seconde unité est par exemple un écran avec un indicateur sous la forme d'une LED qui s'allumera lorsqu'un défaut sera détecté sur la pièce. Son déplacement jusqu'à la zone où doit être réalisée l'inspection est facilité par le fait que le poids à 30 supporter est réparti entre ses deux mains.

Lorsqu'il s'apprête à effectuer les mesures d'inspection, l'opérateur connecte le capteur de mesure à la première unité via les connecteurs adéquats. Il connecte également l'écran de commande et de visualisation à la première unité 30. Après les avoir placés aux endroits les plus adéquats pour leur utilisation, il effectue le paramétrage des mesures. En même temps, il peut visualiser l'écran et la LED pour déterminer si un défaut est présent dans la pièce. Lorsque la LED ne s'allume pas lors de l'inspection de la pièce complète, ladite pièce est validée et l'opérateur peut inspecter une nouvelle 10 pièce. Lorsque la LED s'allume, signe d'un défaut de la pièce, l'opérateur fait alors intervenir un opérateur expert dans le domaine du contrôle non destructif, qui possède sa propre seconde unité, plus élaborée, afin de déterminer le degré de ce défaut.

15 La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit un système de contrôle non destructif qui présente, par rapport aux systèmes de l'art antérieur, une grande modularité qui permet de proposer à l'opérateur la seconde unité la plus 20 adaptée à son application.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Système (20) de contrôle non destructif comportant un module configuré pour l'acquisition et le traitement de signaux physiques obtenus à partir d'un capteur de mesure (10), caractérisé en ce que le module comporte, en tant qu'éléments constitutifs, deux unités monoblocs distinctes : - une première unité (30) comportant une carte électronique (31) d'acquisition des signaux physiques et un moyen (32) de pré- traitement desdits signaux physiques, - une seconde unité (40) comportant un moyen de traitement des données obtenues en sortie du moyen de pré-traitement et un moyen de visualisation (41), lesdites deux unités étant reliées entre elles par un moyen de communication (50).
2. 2. Système (20) de contrôle non destructif selon la revendication 1 dans lequel le moyen de visualisation (41) est un écran de visualisation et de commande.
3. 3. Système (20) de contrôle non destructif selon l'une des revendications précédentes dans lequel les deux unités (30, 40) sont reliées par une liaison filaire.
4. 4. Système (20) de contrôle non destructif selon l'une des revendications précédentes dans lequel les deux unités (30, 40) sont reliées par une liaison non filaire, notamment par wifi.
5. 5. Système (20) de contrôle non destructif selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première unité (30) comporte un moyen de stockage des données obtenues en sortie du moyen (32) de pré- traitement.