LU88180A1 - Procede de soudure ceramique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Description

Procédé de soudure céramique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

La présente invention se rapporte à un procédé de soudure céramique dans lequel un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles est projeté depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente. L'invention s'étend à un dispositif de soudure céramique destiné à projeter un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente, et en particulier à un dispositif de soudure céramique comprenant une lance possédant un orifice pour projeter un mélange de poudres de soudure céramique.

Des procédés de soudure céramique sont principalement utilisés pour la réparation de revêtements réfractaires usés ou endommagés de fours de différents types.

Dans le procédé de soudure céramique tel qu'il est pratiqué commercialement, un mélange de poudres de soudure céramique qui comprend des grains de matière réfractaire et des particules de combustible est projeté contre une surface réfractaire à réparer dans un courant de gaz porteur qui consiste entièrement ou principalement en oxygène. La réparation de la surface réfractaire est meilleure si la surface est substantiellement à sa température de travail, qui peut être dans la gamme de 800° à 1300°C, et même davantage. Ceci présente de nombreux avantages: on évite d'attendre que la surface à réparer soit refroidie ou réchauffée, on minimise ainsi le temps d'arrêt du four, on évite de nombreux problèmes dûs aux contraintes thermiques dans la matière réfractaire dues à un tel refroidissement ou à un tel réchauffage, et on favorise également l'efficacité des réactions de soudure céramique par lesquelles les particules de combustible brûlent dans une zone de réaction contre la surface cible et y forment un ou plusieurs oxyde(s) réfractaire(s) tout en dégageant suffisamment de chaleur pour fondre ou ramollir au moins les surfaces des grains de matière réfractaire projetés de telle sorte qu'une soudure de réparation de haute qualité peut être formée sur l'endroit à réparer lorsqu'on y promène la lance. On peut trouver des descriptions de procédés de soudure céramique dans les brevets britanniques GB 1 330 894 et GB 2 110 200-A.

On a trouvé que la distance de travail, c'est-à-dire la distance entre la zone de réaction à la surface cible et l'orifice de la lance à partir duquel la poudre de soudure céramique est projetée, est importante pour différentes raisons. Si cette distance de travail est trop petite, le risque existe que le bout de la lance pénètre dans la zone de réaction, de sorte que de la matière réfractaire se déposera à l'extrémité de la lance et risquera d'en bloquer l'orifice. Il peut même exister un risque que la réaction se propage vers l'amont de la lance, quoique ceci puisse être largement évité en s'assurant que la vitesse du courant de gaz porteur soit supérieur à la vitesse de propagation de la réaction. Il se peut également que la lance soit surchauffée en raison de sa proximité immédiate de la zone de réaction, et qu'elle entre en contact avec la surface cible, ce qui pourrait provoquer aussi un blocage de son orifice. Si, d'autre part, la distance de travail est trop grande, le courant de poudre de soudure céramique pourra s'évaser de sorte que la réaction ne sera pas suffisamment concentrée, ce qui provoquera une perte d'efficacité, un accroissement du rebondissement de matière sur la surface cible, une soudure de moindre qualité, et même un risque d'arrêt de la réaction.

La distance optimale entre l'orifice de la lance et la surface cible dépendra de différents facteurs. Par exemple, dans une opération de soudure dans laquelle de la poudre de soudure céramique est projetée sous un débit compris entre 60 et 120 kg/h par un orifice de lance de 12 à 13mm d'ouverture, on a trouvé que la distance optimale est comprise entre 5 et 10 cm. Cette distance optimale est rarement supérieure à 15 cm.

En raison des températures élevées normalement rencontrées sur un site de réparation, la surface cible et les autres parties du revêtement du four tendent à rayonner fortement dans le spectre visible, et la zone de réaction est elle-même fortement incandescente. Ceci rend difficile l'observation directe de l'orifice de la lance, et la difficulté augmente avec la longueur de la lance. En fait, des lances de 10 mètres de long ne sont pas inconnues, pas plus qu'il est inconnu de réaliser une opération de soudure céramique à un endroit situé hors du champ visuel direct de l'opérateur.

Un des objets de l'invention est de fournir un- procédé et un dispositif grâce auquel un opérateur peut contrôler plus facilement la distance entre l'orifice d'une lance de soudure céramique et le site à réparer.

La présente invention, dans un procédé de soudure céramique dans lequel un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles est projeté depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente, se rapporte à un procédé pour contrôler la distance entre l'orifice de la lance et la zone de réaction, caractérisé en ce que la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre la zone de réaction et l'orifice de la lance sont contrôlées par une caméra et un signal électronique est produit, indicatif de la distance ("la distance de travail") entre l'orifice de la lance et la zone de réaction.

La présente invention inclut également un dispositif de soudure céramique destiné à projeter un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour contrôler la distance ("la distance de travail") entre l'orifice de la lance et la zone de réaction qui comprennent une caméra pour contrôler la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre l'orifice de la lance et la zone de réaction et des moyens pour produire un signal électronique, indicatif de la distance de travail.

Il apparaîtra qu'en raison d'un procédé et d'un dispositif selon l'invention, un opérateur peut faire usage du signal électronique produit pour pouvoir contrôler plus facilement la distance entre l'orifice d'une lance de soudure céramique et la zone de réaction sur un site de réparation et ainsi être mieux à même de s'assurer de l'obtention de conditions optimales de soudure. Il est surprenant qu'il soit possible d'obtenir un signal de contrôle indicatif de la distance de travail en utilisant une caméra dans l'ambiance très chaude et lumineuse d'un four à sa température de travail.

Dans des formes préférées de réalisation de l'invention, la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre la zone de réaction et l'orifice de la lance sont contrôlés par une caméra à réseaux à transfert de charge (CCD). Une telle caméra peut être fabriquée en de très petites dimensions de manière à être facile à manipuler, et sa mise en oeuvre convient pour produire de manière simple un tel signal électronique indicatif de la distance de travail. De nombreuses caméras CCD couramment disponibles présentent l'avantage complémentaire d'être particulièrement sensibles aux longueurs d'ondes lumineuses qui sont émises par une zone de réaction de soudure céramique.

Le signal de contrôle peut être utilisé directement pour le maintien automatique d'une distance de travail correcte. Par exemple, une lance peut être montée sur un chariot de manière à la rendre mobile vis-à-vis de trois axes perpendiculaires au moyen de trois moteurs contrôlés par un calculateur auquel le signal est envoyé.

En variante, ou en complément, ainsi qu'on le préfère, un signal audible et/ou visuel est généré pour distinguer entre les conditions opératoires dans lesquelles (a) la distance de travail réelle tombe dans une gamme de tolérances pour une distance de travail prédéterminée et (b) la distance de travail tombe en dehors de cette gamme de tolérances. L'opérateur peut de cette manière contrôler plus facilement la position de l'orifice de la lance par rapport à la cible lorqu'elle est sous contrôle manuel, ou il peut plus facilement être à même de surveiller une opération automatique de soudure.

Dans certaines formes de réalisation de l'invention, la dite caméra est mobile indépendamment de la dite lance et est utilisée simultanément pour contrôler les positions de l'orifice de la dite lance et de la dite zone de réaction. De telles formes de réalisation de l'invention peuvent être mises en pratique au moyen de lances de soudure céramique de type connu. Un positionnement approprié de la caméra permettra de surveiller la distance de travail entre l'orifice de sortie de la lance et la zone de réaction. Puisque l'orifice de la lance est également surveillé, la dimension de l'image de l'extrémité de sortie de la lance dans le plan focal de la caméra peut être utilisée pour donner une indication de la distance entre la caméra et l'extrémité de la lance, et ceci permet de calculer la distance entre l'extrémité de la lance et la zone de réaction. On préfère qu'un tel calcul soit effectué automatiquement, et on préfère dès lors qu'un signal proportionnel à la dimension de l'image de l'extrémité de sortie de la lance telle que contrôlée par la dite caméra soit généré et que ce signal soit utilisé en tant qu'échelle de grandeur pour une image de la distance entre la zone de réaction et l'orifice de la lance.

Le calibrage du dispositif est fortement simplifié lorsque la dirte caméra est montée dans une position et dans une orientation fixes sur la dite lance, et l'adoption de cette caractéristique est préférée.

En fait, l'invention s'étend à un dispositif de soudure céramique comprenant une lance ayant un orifice à son extrémité destinée à projeter un mélange de poudres de soudure céramique, caractérisé en ce que la lance incorpore une caméra électronique fixe dirigée vers le parcours le long duquel le mélange de poudres est projeté.

Une telle lance ne doit pas être de construction particulièrement compliquée et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est également simplifiée puisqu'il est certain que la caméra sera toujours orientée dans la direction correcte. Le champ de vision couvert par la caméra dans de telles formes de réalisation peut, mais ne doit pas, comprendre l'extrémité de sortie de la lance, puisque la position de cette extrémité de sortie par rapport au champ de vision sera connu. Le calibrage est également fortement simplifié, et peut être réalisé facilement dans les conditions ambiantes externes de tout four en déposant une échelle graduée sur l'extrémité de sortie de la lance, en alignement avec le parcours de projection du mélange de poudres, et en visionnant cette échelle au moyen de la caméra. Une telle échelle graduée peut de manière appropriée prendre la forme d'un faisceau lumineux qui est entouré d'un masque perforé à intervalles sur sa longueur, par exemple à intervalles de 1 cm, de sorte que la caméra peut enregistrer des taches lumineuses espacées.

Afin de protéger la caméra de la surchauffe lorsqu'elle est utilisée, on préfère que la dite caméra soit maintenue dans une enveloppe disposée et adaptée pour y faire circuler un fluide de refroidissement. De nombreuses formes de réalisation de lances de soudure céramique disponibles commercialement comportent déjà une chemise d'eau dont le but principal est d'éviter la surchauffe de la lance, spécialement aux environs de son extrémité de sortie, et une telle chemise d'eau peut être modifiée facilement pour y incorporer une telle caméra.

Avantageusement, un filtre est disposé pour protéger la caméra du rayonnement infrarouge. Des caméras actuellement disponibles commercialement ne sont la plupart du temps pas conçues pour convertir un rayonnement infra-rouge en signaux électriques, de sorte que la présence d'un tel filtre protégéra la caméra de la surchauffe sans nuire en aucune manière à son fonctionnement. Un tel filtre peut être constitué d'un mince film d'or qui est au moins partiellement transparent au rayonnement visible, mais qui réfléchit une proportion très élevée de rayonnement dans le spectre infra-rouge.

Beaucoup de ces caméras sont en fait aveugles au rayonnement ayant des longueurs d'ondes supérieures à 900 nm, et on a trouvé que l'émissivité spectrale d'une zone de réaction de soudure céramique typique a son maximum à une longueur d'onde inférieure à 850 nm. De ce fait, pour conférer à la caméra le maximum de protection contre le rayonnement infra-rouge, avec un effet minimum sur sa réponse, on préfère qu'un tel filtre soit disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes supérieures à 900nm.

Un autre filtre est de préférence disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 600nm. On peut protéger d'un tel rayonnement de courte longueur d'onde au moyen d'un filtre rouge, et celui-ci présente l'avantage de réduire fortement l'enregistrement par la caméra de la lumière qui n'émane pas de la zone de réaction en tant que telle. 11 réduit également l'éblouissement, ce qui permet une surveillance plus précide de la zone de réaction. Dans une forme de réalisation pratique spécifique adoptant ces deux caractéristiques préférées facultatives, la caméra est pourvue de filtres qui protègent substantiellement contre le rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 630 ou à 650 nm et des longueurs d'ondes supérieures à 850 nm, de sorte que la majorité du rayonnement énergétique tombant sur la caméra a une longueur d'ondes comprise entre ces limites.

Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, un filtre est disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 670nm. Comme la lance est déplacée sur la surface à réparer, il y aura évidemment un incrément de cette surface que la zone de réaction vient juste de quitter. En raison de la chaleur intense à la zone de réaction, cet incrément de surface aura été chauffé fortement et il peut même continuer à briller fortement après que la zone de réaction se soit déplacée sur une partie voisine de la surface à réparer. Cet éclat résiduel peut être réduit ou même éliminé en utilisant un filtre sub-670 nm, ce qui réduit ou évite toute distorsion apparente de la zone de réaction telle qu'elle est enregistrée par la caméra.

Avantageusement, il existe des moyens pour fournir un courant de gaz pour balayer la caméra. On notera que l'atmosphère à l'intérieur d'un four qui subit la réparation est vraisemblablement fortement chargée de poussières et de fumées, y compris des poussières et des fumées produites par le processus de soudure céramique lui-même, et l'adoption de cette caractéristique préférée contribue à maintenir la caméra dépourvue de poussières et de condensais de fumées qui, sinon, pourraient l'aveugler. La température d'un tel gaz est de préférence telle qu'il a également un effet réfrigérant sur la caméra.

La position d'une telle caméra sur une dite lance n'est pas critique, pour autant que le champ de vision couvert par la caméra comprenne la longueur voulue de la trajectoire de projection de la poudre. La caméra est de préférence montée sur la dite lance à une distance comprise entre 30 et 100 cm de l'orifice de la lance. En combinaison avec un réseau à transfert de charge de un demi-pouce (12,7 mm) de dimension, un objectif de 15mm donne un champ de vision de 24°. S'il est placé à 70 cm de l'extrémité de la lance, on pourra voir une longueur de trajectoire de projection de poudre de 30 cm.

Pour générer le signal indicatif de la distance de travail effective à tout moment, des signaux correspondant à l'image enregistrée par la caméra peuvent traverser un analyseur pour déterminer la position de la zone de réaction. Cette position est reconnue comme étant la zone de l'écran de la caméra où l'intensité lumineuse dépasse une valeur seuil prédéterminée. D'après un calibrage antérieur par lequel la distance effective entre deux points est mise en corrélation avec l'espacement des images de ces deux points, et la position de l'extrémité de la lance vis-à-vis de l'image, il est simple de dériver un signal qui est indicatif de la distance de travail.

Les signaux générés par la caméra en fonctionnement peuvent être stockés sous forme d'image électronique et utilisés de différentes manières. Il n'est en fait pas nécessaire que cette image soit affichée. Elle peut par exemple être utilisée pour contrôler un robot de soudure. En variante ou en complément, le signal indicatif de la position effective de travail peut être facilement comparé électroniquement, après calibrage approprié, avec un signal correspondant à une distance de travail optimale notionnelle, et toute différence peut être utilisée pour générer un signal audible. Par exemple, la disposition pourrait être telle que, lorsque l'orifice de la lance approche trop près de la cible, un signal aigu d'intensité croissante est généré, alors qu'un écartement entre l'orifice de la lance et la cible génère un signal grave d'intensité croissante. Le but de l'opérateur serait de maintenir les signaux audibles générés à un volume aussi bas que possible.

Cependant, on préfère que les signaux produits par la dite caméra soient utilisés pour générer une image sur un écran de moniteur vidéo. L'utilisation d'un écran de moniteur vidéo pour afficher une image de la scène vue par la dite caméra permet à l'opérateur d'accéder plus facilement à l'information dont il a besoin. Π n'est pas nécessaire que cette image soit une image totale bi-dimensionnelle de la scène opératoire. Puisque tout ce que l'opérateur doit savoir est la manière dont une dimension linéaire change, une caméra CCD linéaire peut être montée sur la lance, ce qui est beaucoup plus économique. Une telle caméra linéaire peut aussi être utilisée pour générer un signal audible, ainsi qu'on l'a signalé plus haut.

Mais on préfère qu'une telle caméra puisse fournir une image bidimensionnelle totale. Si une telle image est donnée, ceci procure une vue plus naturelle à l'opérateur, et peut permettre une plus grande précision de la surveillance de la distance entre le site à réparer et l'extrémité de la lance, ainsi qu'on le déterminera plus loin dans la présente description.

Avantageusement, le dit écran de moniteur vidéo est utilisé pour visualiser une image de la zone de réaction superposée à une échelle de calibrage. L'utilisation de moyens pour stocker une échelle de calibrage pour afficher une image de cette échelle sur le dit écran facilite fortement le travail de l'opérateur puisqu'il peut instantanément voir la distance séparant l'extrémité de la lance du site à réparer et prendre ainsi toutes les mesures correctives nécessaires. L'invention sera maintenant décrite davantage, à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:

La figure 1 est une vue générale d'une forme de réalisation de lance de soudure céramique dont l'extrémité de sortie est orientée vers une paroi à réparer, l'extrémité de la lance étant représentée en coupe pour plus de clarté;

La figure 2 est une coupe transversale du fût de la lance, prise sur la ligne A-B de la figure 1;

La figure 3 illustre une étape du calibrage de l'équipement de surveillance associé à la lance de la figure 1, et

La figure 4 montre un écran de moniteur vidéo tel qu'il peut apparaître pendant la mise en oeuvre d'un procédé de soudure céramique selon l'invention.

Dans les dessins, une lance 10 a une extrémité de travail 11 pourvue d'un orifice 12 pour projeter un courant de gaz porteur riche en oxygène qui transporte un mélange de poudres de soudure céramique.

La composition du courant projeté peut dépendre de la nature de la surface à réparer. Par exemple, pour réparer un réfractaire de silice, le gaz porteur peut consister en oxygène sec de qualité commerciale, et la poudre de soudure céramique peut consister en 87% en poids de particules de silice de dimensions comprises entre 100 pm et 2 mm en tant que composant réfractaire, et 12% de particules de silicium et 1% de particules d'aluminium de dimension nominale maximum d'environ 50 μτη en tant que composants combustibles.

La poudre de soudure céramique est acheminé à l'orifice de la lance 12 par un tube 13 qui est entouré par des tubes médian et extérieur 14 et 15 respectivement, qui communiquent à l'extrémité 11 de la lance. Le tube médian 14 est pourvu d'une entrée 16a pour l'alimentation en réfrigérant tel que de l'eau, et le tube extérieur 15 possède une sortie 16b pour le réfrigérant. De ce fait, la lance est pourvue d'une chemise d'eau pour éviter sa surchauffe.

Une caméra CCD 17 est disposée à quelques dizaines de centimètres, par exemple de 30 à 100 cm, de l'orifice de la lance, où elle est entourée d'une courte extension 18 de la chemise d'eau. Ainsi qu'on le représente, le champ de vision 19 de la caméra 17 embrasse l'extrémité de sortie 11 de la lance 10, ainsi que la surface endommagée 20 d'une paroi réfractaire 21 à réparer. Une zone de réaction 22 peut être établie comme indiqué sur le site à réparer 21. Les signaux en provenance de la caméra 17 passent par un cable 23 disposé à l'intérieur d'un tube ayant une conduite d'alimentation en air 24, lui-même placé dans le tube médian 14 de la chemise d'eau. Il faut noter que la référence 24 est utilisée pour la conduite d'alimentation en air dans la figure 1, et pour le tube lui-même dans la figure 2. Le tube alimenté en air 24 pénètre dans l'extension de la chemise d'eau 18 et son extrémité est disposée de manière telle qu'un courant continu d'air froid est soufflé autour de la caméra pour la maintenir dégagée de poussières et de condensais de fumées de manière à préserver la qualité de l'image, et pour contribuer au refroidissement de la caméra. La caméra est pourvue d'un filtre rouge vif et d'un filtre réfléchissant, par exemple en or, pour la protéger du rayonnement infra-rouge, de sorte que le rayonnement en-dehors de la bande de longueurs d'ondes 630 (ou 650) à 850 nm, de préférence en-dehors de la bande de longueurs d'ondes 670 à 850 nm, est empêché d'atteindre la caméra.

Une caméra CCD appropriée est celle commercialisée sous le nom commercial ELMO Color Camera System 1/2" CCD Image Sensor, nombre de pixels effectifs: 579(H) x 583(V); surface sensible d'image: 6,5 x 4,85 mm; diamètre extérieur 17,5 mm sur environ 5 cm de long. En variante, on peut utiliser une caméra CCD couleur telle que "WV-CDIE" de Panasonic ou "IK-M36PK" de Toshiba.

Un tel dispositif peut être calibré très facilement, ainsi que le montre la figure 3. Une échelle graduée 25 est appuyée et fixée à l'extrémité de sortie de la lance et est enregistrée par la caméra 17. Cette opération peut être effectuée à la convenance de l'opérateur en dehors d'un four, dans les conditions ambiantes de l'usine. En raison du filtrage assez puissant dont est de préférence pourvu la caméra, il convient de former l'échelle 25 sous la forme d'un masque d'un faisceau lumineux, lequel masque étant pourvu de trous régulièrement espacés tels que les trous 1 à 7 qui peuvent par exemple être distants d'un centimètre. La caméra enregistrera alors une ligne de points lumineux qui peuvent être affichés sur un écran de moniteur vidéo pendant la réparation par soudure céramique. Cela établit une ligne de points de référence dans le réseau à transfert de charge de la caméra qui correspond aux distances effectives connues de l'orifice de la lance, et cela permet d'établir une corrélation entre chaque pixel de l'image de la caméra et une distance effective de l'orifice de la lance.

Un tel écran de moniteur vidéo est représenté en 26 dans la figure 4. Sur cet écran, l'extrémité de sortie 11 de la lance sera enregistrée sous forme d'une silhouette sombre, et la zone de réaction de soudure céramique 22 qui est espacée de cette extrémité de sortie par une distance de travail donnée se présentera sous forme d'une surface brillante et incandescente. Les taches de calibrage indiquées en 0 à 8 peuvent être représentés sous forme blanche ou noire à l'écran. Le reste de la surface de l'écran sera une teinte intermédiaire de gris, si on utilise un moniteur monochrome.

On verra que la zone de réaction 22 est représentée sous forme d'une surface circulaire, avec un lobe qui se projette sur un côté. En raison de la chaleur intense dégagée pendant l'opération de soudure céramique, la surface de la paroi en cours de réparation est également chauffée. Comme la lance est promenée sur le site à réparer, un incrément de sa surface qui a été soumis aux effets directs de la zone de réaction peut continuer à briller, de sorte qu'il irradie assez d'énergie pour s'enregistrer sur l'équipement de surveillance. L'aspect d'un tel lobe peut être, et de préférence est, atténué par un filtre qui protège du rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 670 nm.

Différents degrés de perfectionnement sont possibles dans la surveillance de la distance entre la zone de réaction 22 sur la surface de travail et l'extrémité de sortie 11 de la lance, en fonction du degré de précision exigé.

Par exemple, en considérant la figure 4, un seuil de luminosité pourrait être établi pour donner une indication du démarrage de la zone de réaction, du côté droit de la zone, comme le représente la figure. En regardant la figure 4, ceci donnerait une indication que la distance de travail est 7 unités. Mais il se pourrait que la zone de travail change de dimension de temps en temps, en fonction des conditions opératoires et ce qui est important est la distance au centre de la zone de réaction. Ceci peut être estimé en utilisant également un seuil de luminosité applicable à l'extrémité de la zone de réaction à gauche de la figure 4 pour donner un résultat moyen: une telle distance de travail serait environ 8 1/2 unités. L'une et l'autre de ces méthodes peuvent être également utilisées lorsque la caméra CCD utilisée est une caméra linéaire, plutôt qu'un caméra donnant une représentation bi-dimensionnelle totale de l'ouvrage tel qu'on le représente sur l'écran du moniteur vidéo illustré par la figure 4. A un niveau plus perfectionné, les signaux émis par la caméra CCD peuvent être utilisés pour donner une indication de l'endroit où l'image de la zone de réaction de la figure 4 est la plus haute. Ceci donnera une indication plus précise du centre de la zone de réaction qui se trouve à une distance de travail de 8 unités dans la figure 4. Ce degré de perfectionnement nécessite l'emploi d'une caméra bi-dimensionnelle totale.

Il nest pas très significatif de donner des résultats numériques différents pour ce qui est en fait la même distance de travail contrôlée par ces différentes méthodes. En supposant que la zone de réaction représentée dans la figure 4 est à la distance de travail optimale de l'extrémité de sortie de la lance, on pourrait simplement dire que la distance optimale est de 7, 8 ou 8 1/2 unités de distance selon le cas, et les tolérances de travail seraient basées sur la valeur optimale appropriée de la distance de travail.

Qu'on utilise une caméra linéaire ou une caméra bidimensionnelle, il n'est pas nécessaire d'afficher une image visuelle, quoique cela soit de loin préférable. Ces mêmes signaux qui auraient été utilisés pour contrôler l'écran vidéo pourraient être transmis à un processeur pour donner une indication de la distance entre la zone de réaction et l'extrémité de sortie de la lance. La sortie du processeur pourrait être utilisée pour contrôler un écran digital ou analogique donnant une indication de la distance de travail à tout instant donné. En variante, ou en complément, un tel processeur pourrait être utilisé pour contrôler un générateur de signal sonore. La disposition pourrait par exemple être telle que lorsque la distance de travail est dans une tolérance étroite de la distance de travail optimale (quelle que soit la valeur de celle-ci), il ne se produit pas de signal sonore. Le générateur de signaux pourrait être réglé pour donner un signal audible croissant en fréquence et en volume lorsque la distance de travail descend en dessous de la limite de tolérance, et un signal de plus basse fréquence et de volume croissant lorsque la distance de travail augmente au-delà de la limite de tolérance. Une autre variante consiste à transmettre les signaux de la caméra à un calculateur destiné à contrôler un robot de soudure.

On notera que chacune des dispositions décrites dans le paragraphe précédent pourrait également être utilisée conjointement à un affichage vidéo tel que décrit en se référant à la figure 4, et en particulier qu'une indication digitale de la distance de travail à tout moment donné pourrait être affichée sur un tel écran vidéo.

Egalement en se référant à la figure 4, on notera qu'il n'est pas essentiel d'afficher, ou en fait de contrôler, la totalité de l'espace de travail et de l'extrémité de sortie de la lance utilisée. Lorsque la caméra 17 est montée en une position fixe et sous une orientation fixe vis-à-vis de l'orifice de la lance, la position notionnelle de cet orifice est connue, qu'il soit visualisé ou non. S'il est connu que la distance de travail correcte ne sera jamais inférieure à 2 unités, par exemple, il n'est pas nécessaire de montrer l'extrémité de la lance ou ces deux unités de la distance de travail. On notera cependant qu'une information utile concernant les conditions de travail dans le voisinage immédiat de l'extrémité de la lance peut être déduite si la totalité de la distance de travail et cet orifice sont contrôlés.

On notera également qu'il n'est pas essentiel pour la mise en oeuvre d'au moins le procédé selon l'invention que la caméra CCD soit fixée à la lance. Elle pourrait être une pièce d'équipement tout-à-fait séparée et donner encore des résultats utiles. Ceci peut être réalisé de la manière suivante. La caméra CCD est manipulée de manière à visionner la distance de travail comprenant l'extrémité de la lance et la zone de réaction plus largement que celle représentée à la figure 4. Comme précédemment, la caméra CCD représentera l'extrémité de la lance sous forme d'une silhouette sombre et la zone de réaction sous forme d'une surface brillante. La séparation apparente de la zone de réaction et de l'extrémité de sortie de la lance telle qu'enregistrée dans le plan focal de la caméra peut facilement être dérivée dans un processeur alimenté par des signaux en provenance de la caméra. De même, la dimension apparente de l'extrémité de sortie de la lance peut être dérivée. Puisque l'extrémité de sortie de la lance est de diamètre connu, il n'est pas difficile de régler le processeur de manière qu'il convertisse la séparation apparente entre la zone de réaction et l'extrémité de sortie de la lance en une mesure linéaire approchée de la distance de travail. Un réajustement continu de la distance de travail se produirait pendant l'opération de soudure de manière à tenir compte des changements de positions relatives de la lance de soudure et de la caméra. Comme précédemment, une échelle synthétisée et/ou une indication digitale de la distance de travail peut être affichée à l'écran d'un moniteur vidéo en même temps que l'image vue par la caméra, et/ou d'autres signaux visibles ou sonores peuvent être générés pour donner une indication de la distance effective de travail par comparaison avec la distance de travail optimale.

Claims (21)

1. Dans un procédé de soudure céramique dans lequel un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles est projeté depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente, procédé pour contrôler la distance entre l'orifice de la lance et la zone de réaction, caractérisé en ce que la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre la zone de réaction et l'orifice de la lance sont contrôlées par une caméra et un signal électronique est produit, indicatif de la distance ("la distance de travail") entre l'orifice de la lance et la zone de réaction.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre la zone de réaction et l'orifice de la lance sont contrôlés par une caméra à réseaux à transfert de charge (CCD).

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un signal audible et/ou visuel est généré pour distinguer entre les conditions opératoires dans lesquelles (a) la distance de travail réelle tombe dans une gamme de tolérances pour une distance de travail prédéterminée et (b) la distance de travail tombe en dehors de cette gamme de tolérances.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dite caméra est mobile indépendamment de la dite lance et est utilisée simultanément pour contrôler les positions de l'orifice de la dite lance et de la dite zone de réaction.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un signal proportionnel à la dimension de l'image de l'extrémité de sortie de la lance telle que contrôlée par la dite caméra est généré et ce signal est utilisé en tant qu'échelle de grandeur pour une image de la distance entre la zone de réaction et l'orifice de la lance.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dite caméra est montée dans une position et dans une orientation fixes sur la dite lance.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les signaux produits par la dite caméra sont utilisés pour générer une image sur un écran de moniteur vidéo.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dit écran de moniteur vidéo est utilisé pour visualiser une image de la zone de réaction superposée à une échelle de calibrage.

9. Dispositif de soudure céramique destiné à projeter un mélange de particules réfractaires et de particules combustibles depuis un orifice situé à l'extrémité d'une lance dans un courant de gaz porteur contre une surface cible où les particules combustibles brûlent dans une zone de réaction pour produire de la chaleur de manière à ramollir ou à fondre les particules réfractaires projetées et former de la sorte une masse de soudure réfractaire cohérente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour contrôler la distance ("la distance de travail") entre l'orifice de la lance et la zone de réaction qui comprennent une caméra pour contrôler la zone de réaction et au moins une partie de l'espace entre l'orifice de la lance et la zone de réaction et des moyens pour produire un signal électronique, indicatif de la distance de travail.

10. Dispositif de soudure céramique comprenant une lance ayant un orifice à son extrémité destinée à projeter un mélange de poudres de soudure céramique, caractérisé en ce que la lance incorpore une caméra électronique fixe dirigée vers le parcours le long duquel le mélange de poudres est projeté.

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la dite caméra est une caméra à réseaux à transfert de charge (CCD).

12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour générer un signal audible et/ou visuel pour distinguer entre les conditions opératoires dans lesquelles (a) la distance de travail réelle tombe dans une gamme de tolérances d'une distance de travail prédéterminée et (b) la distance de travail tombe en dehors de cette gamme de tolérances.

13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la dite caméra est maintenue dans une enveloppe disposée et adaptée pour y faire circuler un fluide de refroidissement.

14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'un filtre est disposé pour protéger la caméra du rayonnement infrarouge.

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dit filtre est disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes supérieures à 900nm.

16. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'un filtre est disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 600nm.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'un filtre est disposé et adapté pour protéger la dite caméra du rayonnement ayant des longueurs d'ondes inférieures à 670nm.

18. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fournir un courant de gaz pour balayer la caméra.

19. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 18, caractérisé en ce que la dite caméra est montée sur la dite lance à une distance comprise entre 30 et 100 cm de l'orifice de la lance.

20. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend un écran de moniteur vidéo pour visualiser une image de la scène vue par la dite caméra.

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en qu'il comprend des moyens pour stocker une échelle de calibrage et visualiser une image de cette échelle sur le dit écran.