FR3075353A1 - Mesure non intrusive du calage d'une pale - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (4) de mesure du calage d'une pale d'une soufflante non carénée d'une turbomachine, la soufflante comportant :
a. un moyeu (3),
b. au moins une plateforme (2) mobile en rotation par rapport au moyeu (3) et
c. au moins une pale (1) montée sur la plateforme (2), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins un premier repère visuel (13) fixé sur la plateforme (2),
- au moins un deuxième repère visuel (14) fixé sur le moyeu (3), le premier et le deuxième repère visuel (13, 14) formant un motif (15) qui évolue en fonction du calage de la pale (1), et
- au moins un appareil d'acquisition optique (10), l'appareil d'acquisition optique (10) étant configuré pour capturer une image du motif (15) de manière à en déduire le calage de la pale (1).
Description
MESURE NON INTRUSIVE DU CALAGE D'UNE PALE
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR
La présente invention concerne le domaine des turbomachines comprenant une hélice ou une soufflante à calage variable.
Différentes architectures de turbomachine ont recours à une hélice (turbopropulseur, open rotor) ou une soufflante à calage variable.
Cette variabilité permet à la turbomachine de s'adapter aux conditions de vol variables en maintenant un angle d'incidence de l'air favorable sur les pales.
La variabilité du calage est particulièrement nécessaire pour les rotors ayant un faible taux de compression, comme les hélices de turbopropulseurs et les soufflantes de turbomachines ayant un taux de dilution (rapport entre le débit du flux secondaire (froid) et le débit du flux primaire (qui traverse le corps primaire)) élevé.
Afin d'asservir le calage des pales, il est nécessaire de détecter le calage des pales de manière précise.
Au cours du développement de ce type de systèmes, notamment afin d'étudier le comportement de sous-ensembles ou de sous-systèmes, des maquettes d'essais sont réalisées dans le but de simuler le fonctionnement du système.
Due à la grande complexité de ce type de systèmes compte tenu du nombre de pièces en mouvement, un système de mesure interne à la soufflante serait particulièrement difficile à concevoir et à réaliser.
Des capteurs classiques seraient compliqués à intégrer en raison des contraintes de température et de mobilités relatives des différents éléments.
De plus l'utilisation de systèmes de transmission d'informations sans fil est proscrite en raison des contraintes liées aux nombreux appareils de commande ou de mesure fonctionnant simultanément lors du fonctionnement de telles maquettes expérimentales.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un premier but de l'invention est de permettre une mesure non intrusive du calage des aubes ou pales de l'hélice (ou soufflante, ou roue à aubes). Par non intrusive, il est entendu que le dispositif de mesure du calage est externe à la soufflante (ou hélice), au moins au niveau de ses moyens d'acquisition.
Un autre but de l'invention est de proposer une mesure précise du calage. Par précise, il est entendu que le pas minimal de précision est compris entre 0,01 et 1 degré d'angle.
Un autre but de l'invention est de mesurer le calage pendant la rotation de l'élément comprenant les pales ou les aubes.
Un autre but de l'invention est de mesurer simultanément le calage des pales de deux hélices externes dont les calages respectifs sont indépendants.
Un autre but de l'invention est de limiter l'émission de signaux électromagnétiques.
Pour cela, l'invention propose un dispositif de mesure du calage d'une pale d'une soufflante non carénée d'une turbomachine, la soufflante comportant :
a. un moyeu,
b. au moins une plateforme mobile en rotation par rapport au moyeu et
c. au moins une pale montée sur la plateforme, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
au moins un premier repère visuel fixé sur la plateforme, au moins un deuxième repère visuel fixé sur le moyeu, le premier et le deuxième repère visuel formant un motif qui évolue en fonction du calage de la pale, et au moins un appareil d'acquisition optique, l'appareil d'acquisition optique étant configuré pour capturer une image du motif de manière à en déduire le calage de la pale.
De cette manière, le calage de la pale est mesuré avec une grande précision sans que le dispositif de mesure n'ait d'interaction mécanique avec la pale ou la plateforme.
L'utilisation d'un appareil d'acquisition optique permet en outre de limiter l'émission de signaux électromagnétiques pour transmettre des données d'acquisition.
L'invention peut être optionnellement mais avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le dispositif comporte en outre un module de traitement comportant une mémoire, un processeur et un dispositif de communication, le dispositif de communication étant configuré pour communiquer les images capturées par l'appareil d'acquisition optique au processeur, la mémoire comportant des instructions, le processeur étant configuré pour mettre en œuvre les instructions de la mémoire de manière à détecter le motif sur l'image et en déduire le calage de l'aube ;
- le dispositif comprend en outre :
o un moteur configuré pour entraîner le moyeu en rotation, et o un dispositif d'acquisition d'une position angulaire du moyeu configuré pour délivrer un signal fonction de la position angulaire du moyeu, le processeur étant configuré pour entraîner le déclenchement de l'appareil d'acquisition optique en fonction du signal ; de cette manière, la mesure de calage peut être effectuée au cours de la rotation du moyeu ;
- le dispositif comporte en outre au moins une source de lumière dirigée vers une zone comportant le motif, de manière à augmenter l'intensité lumineuse sur la zone ; de cette manière, le cliché pris par l'appareil d'acquisition optique est net malgré la vitesse d'obturation nécessaire pour prendre un cliché d'une pale en rotation ;
- l'appareil d'acquisition optique est monté sur un support mobile comprenant au moins un actionneur permettant un réglage d'une orientation et/ou d'une position de l'appareil d'acquisition optique par rapport au moyeu ; de cette manière, l'orientation de l'appareil d'acquisition optique par rapport au moyeu peut être optimisée pour maximiser la qualité des clichés ;
- le dispositif comporte en outre un capteur configuré pour déterminer une vitesse de rotation du moyeu et un système de commande configuré pour asservir la position de l'appareil d'acquisition optique en fonction de la vitesse de rotation du moyeu ; de cette manière, l'orientation de l'appareil d'acquisition optique est optimale quelle que soit la configuration géométrique causée par la rotation de la soufflante (ou moyeu) ;
- l'appareil d'acquisition optique comprend une caméra vidéo ;
- la turbomachine comprend deux soufflantes et le dispositif comprend au moins un appareil d'acquisition optique par soufflante, de préférence deux appareils d'acquisition d'optique par soufflante ; de cette manière, il est possible de mesurer simultanément le calage de deux hélices.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose également un procédé de mesure du calage d'une pale à l'aide d'un tel dispositif de mesure du calage d'une pale, comportant les étapes de :
a. Acquisition d'une image d'un motif à l'aide de l'appareil d'acquisition optique,
b. Détection du motif sur l'image acquise,
c. Analyse du motif détecté de manière à en déduire une valeur de calage de l'aube.
Un tel procédé peut optionnellement mais avantageusement comprendre en outre une étape de calibration au cours de laquelle la soufflante et le dispositif sont simulés numériquement de manière à simuler la position d'une pale pour au moins une valeur de calage, formant ainsi une configuration du motif correspondant à la valeur de calage simulée, de manière à assigner une valeur de référence de calage pour la configuration du motif simulée.
PRÉSENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est un schéma 3D d'une pale solidaire d'une plateforme montée à rotation sur un moyeu ;
- la figure 2 est un schéma en 3D d'une turbomachine et d'un dispositif de mesure de calage conforme à l'invention ;
- la figure 3 est un schéma en 3D d'un dispositif de mesure de calage conforme à l'invention ;
- la figure 4 est une représentation schématique d'un motif conforme à l'invention permettant de déduire le calage d'une pale ;
- la figure 5 est une représentation 3D d'un dispositif de modification de la position de l'appareil d'acquisition optique selon l'invention ;
- la figure 6 est un schéma de principe du fonctionnement d'un dispositif de mesure de calage selon l'invention ; plus précisément la figure 6a représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel deux appareils d'acquisition optique sont utilisés pour réaliser le suivi d'une même soufflante, la figure 6b représentant le suivi de l'évolution du calage au cours du temps réalisé par les deux appareils lorsque leurs dates de déclenchement sont déphasées ;
- la figure 7 est un modèle virtuel d'un dispositif de mesure de calage conforme à l'invention, le modèle virtuel étant utilisé lors de la simulation et la calibration du système ;
- la figure 8 est un schéma représentant le modèle géométrique utilisé lors d'une méthode de calcul selon l'invention qui permet de déduire le calage en fonction du motif ;
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATION
Dispositif :
L'invention s'applique à une turbomachine comprenant une soufflante (ou hélice) non carénée, ladite soufflante comportant :
a. un moyeu 3,
b. au moins une plateforme 2 mobile en rotation par rapport au moyeu 3 et
c. au moins une pale 1 montée sur la plateforme 2.
On notera que, dans ce qui suit, les termes « soufflante » et hélice sont considérés comme des synonymes, l'invention s'appliquant mutatis mutandis à ces deux types d'ensembles.
En référence à la figure 2, une turbomachine 31 à soufflante 32 non carénée, également désignée par sa dénomination anglaise d'« Open Rotor », peut présenter au moins une ou deux soufflantes 32, qui peuvent alors être contra rotatives.
Dans ce qui, l'invention sera plus particulièrement décrite dans le cas où la turbomachine comprend deux soufflantes 32. On comprendra bien entendu que l'invention s'applique également au cas où le nombre de soufflantes est différent.
Les soufflantes 32 s'étendent selon un axe longitudinal X et présentent chacune une pluralité de pales 1 s'étendant chacune selon un axe radial qui lui est propre.
Le calage, c'est-à-dire l'angle de rotation d'une pale 1 autour de l'axe selon lequel elle s'étend, est réglable en fonction des phases de vol.
La pale 1 s'étend radialement à partir de la plateforme 2. La plateforme 2 est montée à rotation sur le moyeu 3, le moyeu 3 étant globalement cylindrique et s'étendant selon l'axe X longitudinal de la turbomachine.
Le moyeu 3 est monté à rotation selon l'axe X de la turbomachine 31, la turbomachine 31 comportant un moteur entraînant le moyeu 3 en rotation.
Le moyeu 3 comporte un dispositif de mesure de position angulaire 30.
L'invention concerne un dispositif de mesure du calage 4 des pales 1 comprenant :
au moins un premier repère visuel 13 fixé sur la plateforme 2, au moins un deuxième repère visuel 14 fixé sur le moyeu 3, le premier et le deuxième repère visuel 13, 14 formant un motif 15 qui évolue en fonction du calage de la pale 1, et au moins un appareil d'acquisition optique 10, l'appareil d'acquisition optique 10 étant configuré pour capturer une image du motif 15 de manière à en déduire le calage de la pale 1.
Le premier repère visuel 13 est placé sur une surface externe visible de la plateforme 2. Par exemple, le premier repère visuel 13 peut comporter, comme illustré sur la figure 4, une pluralité de points, ou mires.
Le deuxième repère visuel 14 est placé sur une surface externe visible du moyeu 3. Par exemple, le deuxième repère visuel 14 peut comporter, comme illustré sur la figure 4, une pluralité de points, ou mires.
La position du premier repère 13 de la plateforme 2 par rapport au deuxième repère 14 du moyeu 3 forme ainsi un motif 15.
Le dispositif de mesure de calage 4 comporte un ou plusieurs appareils d'acquisition optique 10. Les appareils d'acquisition optique 10 sont logés dans un châssis 12 comportant une ouverture en regard de la soufflante 32.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les appareils d'acquisition optique 10 comprennent un appareil d'acquisition optique 10 par soufflante 32. Les appareils d'acquisition optique 10 peuvent comprendre chacun une caméra.
Optionnellement, le châssis 12 peut comporter des plaques métalliques ou un volet roulant obturant son ouverture de manière à protéger les éléments contenus dans le châssis 12 contre les intempéries.
Il est également envisageable de fournir une vitre couvrant l'ouverture du châssis 12. Le cas échéant, le châssis 12 comprend alors également un système de refroidissement pour éviter la surchauffe des appareils d'acquisition optique 10.
Chacun des deux appareils d'acquisition optique 10 est dirigé vers une soufflante 32 respective.
Les appareils d'acquisition optique 10 sont positionnés de sorte que le motif 15 se trouve dans son champ angulaire. En d'autres termes, les premiers et deuxième repères visuels 13, 14 sont visibles simultanément dans une image prise par l'appareil d'acquisition 10.
La position et l'inclinaison de la pale 1 crée nécessairement des zones mortes, c'est-à-dire des zones invisibles pour l'appareil d'acquisition optique
10. Par conséquent, la dispersion et le positionnement des mires des premiers et deuxième repères 13, 14 est choisie de sorte à garantir que, quelle que soit la position et l'orientation de la pale 1, au moins un motif 15 reste dans le champ angulaire de la pale 1. Ainsi, un nombre de mires permettant une précision de mesure prédéfinie est toujours visible par la caméra 10.
Le dispositif 4 est placé dans une zone déportée de la soufflante 32, c'est-à-dire à distance de la soufflante 32.
Plus précisément, le dispositif de mesure du calage 4 est situé dans le prolongement d'un axe radial issu d'une des pales 1.
Le dispositif de mesure de calage 4 est relié à un serveur 5 via un dispositif de communication 6.
Le serveur 5 peut être déporté et être situé dans une enceinte séparée avec un module de traitement 7, comportant un processeur 8 et une mémoire 9.
Optionnellement, le dispositif 4 comprend en outre une ou plusieurs sources de lumière 11 et/ou un dispositif de communication 6.
Par exemple, la source de lumière 11 comprend au moins un projecteur à DEL (pour Diode Electro Luminescente). Les sources de lumière 11 sont dirigés vers les soufflantes, de manière à augmenter l'intensité lumineuse de la zone échantillonnée par les appareils d'acquisition optique
10.
Dans l'exemple illustré, la source lumineuse 11 est logée dans le châssis 12 avec les appareils d'acquisition optique 10.
Le dispositif de communication 6 peut comporter une liaison Ethernet et/ou des fibres optiques s'étendant entre les appareils d'acquisition 10 et le serveur 5.
En référence à la figure 5, au moins un des appareils d'acquisition 10 peut être monté sur un support mobile 16 permettant de modifier la position et l'orientation de la caméra 10.
Le support mobile 16 comporte une plaque longitudinale 17 sur laquelle est montée en translation selon une direction longitudinale une plaque transversale 18.
Une plaque supérieure 19 est montée en translation selon une direction transversale sur la plaque transversale 18
Un support pivot 20 est monté à rotation selon une direction azimutale sur la plaque supérieure 19.
Une bielle 21 est montée à rotation selon une direction horizontale sur le support pivot 20, la direction ayant une composante longitudinale et une composante transversale en fonction de la position du support pivot.
L'appareil d'acquisition optique 10 est monté à rotation sur la bielle 21, selon une direction orthogonale à la direction selon laquelle la bielle 21 s'étend.
De cette manière, l'appareil d'acquisition optique 10 possède 5 degrés de liberté.
Il est entendu que les degrés de liberté des différents éléments du support mobile 16 listés ci-dessus peuvent différer selon la configuration choisie et que cette description n'est pas limitative.
Ainsi, la plaque transversale 18 peut être montée à coulissement selon une direction transversale, la plaque supérieure 19 peut être montée à coulissement selon une direction longitudinale, le support pivot 20 peut être monté à rotation selon une direction longitudinale ou transversale.
La bielle 21 peut être montée à rotation selon n'importe quelle direction par rapport au support pivot 20, de même que l'appareil d'acquisition optique 10 peut être monté à rotation par rapport à la bielle 21 selon n'importe quelle direction.
Il est cependant préférable que l'appareil d'acquisition optique 10 possède 5 degrés de liberté, même s'il est envisageable qu'il soit réglable selon un nombre plus important ou moins important de paramètres.
Chacune des mobilités relatives entre les différents éléments du support mobile 16 est entraînée par un actionneur 22 propre à entraîner cette mobilité.
Les différents actionneurs 22 du support mobile 16 sont pilotés par le module de traitement 7.
Fonctionnement :
On notera tout d'abord que le dispositif 4 permet d'obtenir des mesures angulaires relatives pour les pales 1 de la soufflante 32. Afin de traduire ces mesures en mesures angulaires absolues, il est possible, dans un mode de réalisation, de réaliser une étape de calibration préalablement à un cycle de mesures. De la sorte, il devient possible d'assigner une configuration du motif 15 à chacune des valeurs de réglage de calage des pales 1. Cette étape de calibration est réalisée sur un modèle virtuel, illustré en figure 7, de la turbomachine et du dispositif de mesure de calage 4. Dans ce modèle virtuel, le dispositif de mesure de calage 4 et la soufflante 32 sont positionnés et orientés l'un par rapport à l'autre de manière similaire à la réalité. A chaque image détectée par l'appareil d'acquisition optique 10 correspond donc une image simulée dans le modèle virtuel.
Des positions de calage des pales 1 de la soufflante 32 sont simulées afin de déterminer le motif 15 formé pour ces positions de calage des pales
1.
La valeur absolue de calage simulé sur le modèle virtuel correspondant au motif 15 formé sur ce même modèle virtuel sera donc assignée à ce motif 15, de manière à définir un référentiel.
En fonctionnement réel, la mesure angulaire relative d'une pale 1 sera estimée par le dispositif 4 à partir du motif 15 observé.
On pourra déduire le calage absolu d'une pale 1 réelle en comparant le motif 15 observé par l'appareil d'acquisition optique 10 lors de la mesure avec les motifs 15 simulés dans le modèle virtuel.
Puis, au cours d'une première étape, on acquiert une image d'un motif 15 à l'aide de l'appareil d'acquisition optique 10.
Pour cela, lorsque la soufflante 32 tourne, le dispositif de mesure de la position angulaire 30 du moyeu 3 émet un signal lorsque l'aube 1 se trouve dans une position permettant au dispositif de mesure de calage 4 de déclencher l'acquisition.
L'appareil d'acquisition optique 10 enregistre une image du motif 15 formé par les premier et deuxième repères visuels 13, 14 de la pale 1 et du moyeu 3.
Les sources de lumière 11 permettent, en augmentant l'intensité lumineuse au niveau du motif 15, d'obtenir un cliché de bonne qualité malgré la vitesse d'obturation nécessaire pour prendre un cliché net de la pale 1 de soufflante 32 en rotation.
Il est possible d'augmenter la fréquence d'échantillonnage du calage et ainsi de proposer un meilleur suivi en augmentant le nombre de pales 1 comportant un motif 15. Ainsi, un cliché est pris à chaque fois qu'un motif 15 passe dans le champ de l'appareil d'acquisition optique 10. Le dispositif de mesure de la position angulaire 30 du moyeu 3 est alors configuré pour émettre un signal à chaque fois qu'une pale 1 comportant un motif 15 passe dans le champ de l'appareil d'acquisition optique 10.
Il est également envisageable d'augmenter le nombre d'appareils d'acquisition optique 10 réalisant l'acquisition du calage sur une même soufflante, en déphasant les dates de déclenchement des appareils d'acquisition optique 10 de manière à augmenter la fréquence d'échantillonnage tel qu'illustré en figure 6a.
Deux appareils d'acquisition optique 10 et 10' prennent des clichés d'une même soufflante, leurs déclenchements étant déphasés de manière à augmenter la fréquence d'échantillonnage et ainsi améliorer la résolution du suivi du calage.
On peut observer en figure 6b que le suivi réalisé au moyen de l'appareil 10 ou l'appareil 10' pris séparément, ou l'association synchronisée des deux appareils, ne transmettrait pas autant d'informations sur l'évolution du calage au cours de la durée d'échantillonnage que l'association en déphasage des deux appareils.
Lors du fonctionnement de la turbomachine 31, la poussée générée peut déformer la structure à laquelle est reliée la turbomachine 31, ici un banc d'essai, et provoquer un déplacement relatif entre la soufflante 32 et le dispositif de mesure du calage 4.
Ce déplacement relatif peut faire perdre de la précision à la mesure de calage.
Le support mobile 16 de l'appareil d'acquisition optique 10 peut donc être commandé pour asservir la position de l'appareil d'acquisition optique 10 en fonction du régime de fonctionnement de la turbomachine 31, et donc en fonction du déplacement de la soufflante 32.
Ainsi, l'axe optique de l'appareil d'acquisition optique 10 reste aligné sur le motif 15 quel que soit le régime de rotation de la turbomachine 31. De cette manière, la zone morte, c'est-à-dire la zone du motif qui est cachée par la pale 1 sur le cliché, reste maîtrisée, évitant ainsi une perte de précision de la mesure de calage.
Le cliché est communiqué au serveur 5 via le système de communication 6, puis analysé par le module de traitement 7, qui peut être par exemple un ordinateur, une tablette ou une console, ou un appareil comportant une mémoire 9 et un processeur 8.
Le processeur 8 met en œuvre le procédé d'analyse du cliché permettant d'en déduire le calage de la pale 1.
Au cours d'une étape de détection, le module de traitement 7 analyse le cliché pour détecter les mires formant le motif 15, identifiant ainsi le motif 15 formé.
Le motif 15 est ensuite analysé de manière à déduire le calage de l'aube 1, par exemple grâce à l'étape de calibration.
En référence à la figure 8, au cours de l'analyse, la position d'un barycentre C du motif 15 est déduite de la position des mires sur le cliché.
Un référentiel est centré sur le barycentre C, permettant d'effectuer une étape de mesure de différentes valeurs :
- Les distances entre les mires du deuxième repère visuel 14 et les mires du premier repère visuel 13 sont mesurées d'une part, fournissant une distance mesurée Dk entre une mire Pk du moyeu 3 et une mire P de la plateforme 2,
- Les positions angulaires des mires Pk du deuxième repère visuel 14 par rapport au référentiel centré sur le barycentre C, fournissant des angles dk.
D'autre part, les distances entre les mires du deuxième repère visuel 14 et les mires du premier repère visuel 13 sont estimées en fonction d'un calcul vectoriel par rapport au barycentre C du motif 15, fournissant ainsi une distance estimée Dk' entre une mire Pk du moyeu 3 et une mire P de la plateforme 2.
Par exemple, une estimation Di' de la distance entre P et PI serait effectuée selon une formule bien connue, faisant intervenir la distance notée RI entre PI et le barycentre C du motif 15, la distance notée R entre P et le barycentre C, et l'angle a - Ok formé par les segments CP et CPI :
P1P2' = Di'2 = R12 + R2 - 2.R1.R.COS (a - ai)
Une estimation angulaire est ensuite réalisée en sommant les différences entre les distances estimées Dk' et les distances mesurées Dk, selon une formule telle que :
CO ρ(α)=^Σ(ο1<’2 dr2) fc = l
Notamment, selon cette formule, l'angle a représentant le calage de l'aube à retenir sera celui pour lequel le coût Q(a) sera le plus faible.
L'estimation est ensuite corrigée de manière à compenser l'effet de perspective causé notamment par la courbure du moyeu 3 et de la 10 plateforme 2 ainsi que l'orientation de l'appareil d'acquisition optique 10 par rapport à la plateforme 2.
La mesure du calage est donc réalisée au cours du fonctionnement de la soufflante sans que le dispositif de mesure de calage 4 n'aie d'interaction mécanique avec la pale 1 ni la plateforme 2, simplifiant donc grandement 15 la conception et l'intégration du dispositif.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale d'une soufflante non carénée d'une turbomachine, la soufflante comportant :a. un moyeu (3),b. au moins une plateforme (2) mobile en rotation par rapport au moyeu (3) etc. au moins une pale (1) montée sur la plateforme (2), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :au moins un premier repère visuel (13) fixé sur la plateforme (2), au moins un deuxième repère visuel (14) fixé sur le moyeu (3), le premier et le deuxième repère visuel (13, 14) formant un motif (15) qui évolue en fonction du calage de la pale (1), et au moins un appareil d'acquisition optique (10), l'appareil d'acquisition optique (10) étant configuré pour capturer une image du motif (15) de manière à en déduire le calage de la pale (1).
- 2. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon la revendication 1, dans lequel le dispositif (4) comporte en outre un module de traitement (7) comportant une mémoire (9), un processeur (8) et un dispositif de communication (6), le dispositif de communication (6) étant configuré pour communiquer les images capturées par l'appareil d'acquisition optique (10) au processeur (8), la mémoire (9) comportant des instructions, le processeur (8) étant configuré pour mettre en œuvre les instructions de la mémoire (9) de manière à détecter le motif sur l'image et en déduire le calage de l'aube (1).
- 3. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon la revendication 2 comprenant en outre :un moteur configuré pour entraîner le moyeu (3) en rotation, et un dispositif d'acquisition (30) d'une position angulaire du moyeu (3) configuré pour délivrer un signal fonction de la position angulaire du moyeu (3), le processeur (8) étant configuré pour entraîner le déclenchement de l'appareil d'acquisition optique (10) en fonction du signal.
- 4. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon l'une des revendications 1 à 3 comportant en outre au moins une source de lumière (11) dirigée vers une zone comportant le motif (15), de manière à augmenter l'intensité lumineuse sur la zone.
- 5. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'appareil d'acquisition optique (10) est monté sur un support mobile (16) comprenant au moins un actionneur (22) permettant un réglage d'une orientation et/ou d'une position de l'appareil d'acquisition optique (10) par rapport au moyeu (3).
- 6. Dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon la revendication 5, comprenant en outre un capteur configuré pour déterminer une vitesse de rotation du moyeu (3) et un système de commande configuré pour asservir la position de l'appareil d'acquisition optique (10) en fonction de la vitesse de rotation du moyeu (3).
- 7. Dispositif (4) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'appareil d'acquisition optique (10) comprend une caméra vidéo.
- 8. Dispositif (4) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la turbomachine comprend deux soufflantes et le dispositif comprend au moins un appareil d'acquisition optique (10) par soufflante, de préférence deux appareils d'acquisition d'optique (10) par soufflante.
- 9. Procédé de mesure du calage d'une pale à l'aide d'un dispositif (4) de mesure du calage d'une pale selon l'une des revendications 1 à 8, comportant les étapes de :d. Acquisition d'une image d'un motif (15) à l'aide de l'appareil5 d'acquisition optique (10),e. Détection du motif (15) sur l'image acquise,f. Analyse du motif (15) détecté de manière à en déduire une valeur de calage de l'aube (1).
- 10 10. Procédé de mesure du calage d'une pale selon la revendication 9, comprenant en outre une étape de calibration au cours de laquelle la soufflante et le dispositif sont simulés numériquement de manière à simuler la position d'une pale (1) pour au moins une valeur de calage, formant ainsi une configuration du motif (15) correspondant à la valeur
- 15 de calage simulée, de manière à assigner une valeur de référence de calage pour la configuration du motif (15) simulée.
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|---|---|---|---|---|
| WO2017110183A1 (fr) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社デンソー | Ventilateur et procédé de détection de vitesse de rotation |
| FR3103212B1 (fr) * | 2019-11-14 | 2022-04-01 | Safran Aircraft Engines | Ensemble modulaire et autonome de détection de la position angulaire des aubes d’une roue à aubes et ensemble modulaire et autonome de détection d’endommagement des aubes d’une roue à aubes d’une turbomachine |
| US11767769B2 (en) | 2020-12-11 | 2023-09-26 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method and system for testing a sensor of a propeller blade angle position feedback system |
| US20220185451A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Test rig and method for blade pitch measurement system |
| FR3137756A1 (fr) * | 2022-07-05 | 2024-01-12 | Safran Aircraft Engines | Dispositif de mesure d’angle de calage et procédé de mesure d’angle de calage associé |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948337A (en) * | 1989-05-01 | 1990-08-14 | United Technologies Corporation | Aircraft engine propulsor blade pitch sensing |
| DE102008042023A1 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Drehachse eines optisch registrierbaren Targets, insbesondere für die optische Achsvermessung von Kraftfahrzeugen |
| DE102009007938A1 (de) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Baumer Innotec Ag | Messvorrichtung zum Messen von Verformungen elastisch verformbarer Objekte |
| US20100290909A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Airbus Operations (S.A.S) | Device to adjust the pitch angle of propeller blades for a model engine |
| US20110103933A1 (en) * | 2008-05-30 | 2011-05-05 | Vestas Wind Systems A/S | wind turbine rotor, a wind turbine and use thereof |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292584B1 (en) * | 1998-04-08 | 2001-09-18 | Lsp Technologies, Inc. | Image processing for laser peening |
| US6213713B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-04-10 | United Technologies Corporation | Apparatus for indicating pitch angle of a propeller blade |
| US7062861B2 (en) * | 2001-06-28 | 2006-06-20 | Snap-On Incorporated | Self-calibrating position determination system and user interface |
| FR2940437B1 (fr) * | 2008-12-22 | 2013-02-15 | Airbus France | Outil, ensemble d'outillages et procede de reglage du pas des pales d'une helice de maquette |
| US9821901B2 (en) * | 2013-11-21 | 2017-11-21 | Pratt & Whitney Canada Corp. | System and method for electronic propeller blade angle position feedback |
| CN108036743B (zh) * | 2017-11-06 | 2019-11-19 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | 一种可变桨距涡轮的叶片桨距角测量方法 |
-
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948337A (en) * | 1989-05-01 | 1990-08-14 | United Technologies Corporation | Aircraft engine propulsor blade pitch sensing |
| US20110103933A1 (en) * | 2008-05-30 | 2011-05-05 | Vestas Wind Systems A/S | wind turbine rotor, a wind turbine and use thereof |
| DE102008042023A1 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Drehachse eines optisch registrierbaren Targets, insbesondere für die optische Achsvermessung von Kraftfahrzeugen |
| DE102009007938A1 (de) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Baumer Innotec Ag | Messvorrichtung zum Messen von Verformungen elastisch verformbarer Objekte |
| US20100290909A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Airbus Operations (S.A.S) | Device to adjust the pitch angle of propeller blades for a model engine |
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