WO2003027670A1 - Dispositif et methode de detection de defauts dans un produit en bois ou a base de bois a partir de sa signature acoustique - Google Patents

Dispositif et methode de detection de defauts dans un produit en bois ou a base de bois a partir de sa signature acoustique Download PDF

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WO2003027670A1
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brushes
wood
excitation
detection device
signal
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PCT/FR2002/003272
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Inventor
Richard Kronland-Martinet
Henri Bailleres
Philippe Guillemain
Gilles Calchera
Loic Brancheriau
Jean-Denis Lanvin
David Grenier
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Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
Centre De Cooperation Internationale En Recherche Agronomique Pour Le Developpement - C.I.R.A.D.
Centre Technique Du Bois Et De L'ameublement
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    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
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    • G01N2291/0238—Wood

Definitions

  • the present invention relates to a device and method for real-time detection of faults in a wooden or wood-based manufactured object.
  • Optimizing the industrial manufacturing stages in the wood sector requires increased quality control of the products upstream of the production chain. Indeed, a manufacturing defect detected at an early stage in the production chain will only entail a limited cost for its treatment. This search for optimization also responds to a concern for quality assurance and compliance with strict specifications of the products produced.
  • the type of defect that one wishes to detect consists mainly of inhomogeneities in a wooden or wood-based product. These can result from the separation of a material into two or more layers, from the presence of inclusion, from singularity, or from a lack of connection between two or more layers of a laminated or plated material. These are commonly called “delaminations”.
  • a first type of device allows direct and localized measurement of the density of the wood product using X-rays (Lanvin JD. Et al. (1998) Classification of structural wood using an X-ray densimeter, J.
  • a non-destructive detection method for delaminations is also known (US Patent 3,937,065) in which the surface of an object to be tested is subjected to transverse shocks ("tapping mode") at a frequency of 60 Hz and detects the acoustic response emitted by the object.
  • transverse shocks "tapping mode"
  • this method of probing the surface of the object is not continuous, its application to the detection of defects in wood products at an industrial level is unsuitable.
  • the objective of the present invention is therefore to propose a device and a method that is simple in their design and in their operating mode, rapid and economical for detecting faults in an object in real time.
  • the invention relates to a device for detecting faults in an object comprising: - means for local excitation of the surface of the object,
  • the means of local excitation of the surface of the object comprise at least one rubbing element.
  • rubbing element means an element which, brought into contact with an object to be tested, is subjected to friction with the latter. Continuous contact is maintained by the pressure exerted by the element on the object to be tested, the latter being moved relative to said element, or vice versa.
  • object any wooden or wood-based product.
  • the rubbing elements comprise brushes
  • the length and thickness of the bristles of the brush are adapted to bring their resonant frequency closer to the resonant frequency characteristic of defects;
  • the detection means include vibration sensors placed near the friction elements;
  • the rubbing elements are brushes and the detection means comprise vibration sensors coupled to the brushes;
  • the invention also relates to a method for detecting faults in an object in which:
  • - at least one rubbing element is used to excite the surface of the object tested, - the signal detected on a computer is processed digitally and in real time,
  • FIG. 1 is a schematic representation of the device for detecting faults in an object, according to the invention.
  • the time signal 14 constitutes the reference - its maximum amplitude calculated over a time interval can constitute a detection threshold - the time signal 15 is measured when the rubbing element meets a defect;
  • FIG. 3 is a schematic top view of a plaice having a defect related to the bonding lines.
  • inhomogeneity 1 can, for example, be a node in wood, inclusion or delamination in a material consisting of laminated or plated layers, this type of defect 1 being, in general, hidden.
  • the fault detection device 1 is based on the analysis of the vibrational response of an object 2 under the action of continuous excitation.
  • the device therefore comprises means of local excitation of the surface 3 of the object 2 comprising at least one rubbing element 4 (see FIG. 1).
  • the means of local excitation of the surface 3 of the object 2 include brushes.
  • These brushes include bristles 5 fixed to a plate-type support 6.
  • These bristles 5 are mainly defined by their length, their section and their intrinsic properties (density, Young's modulus, etc.).
  • these bristles 5 are metallic.
  • the friction elements 4 When using several friction elements 4 to obtain a characterization of the object 2 tested, no longer linear, therefore one-dimensional, but planar (two dimensions), the friction elements 4 are offset with respect to each other in the axis of advancement of said object 2. This positioning makes it possible to avoid possible interactions between the friction elements 4.
  • the detection means comprise, in one embodiment, a vibration sensor 7 placed near a friction element 4. In a preferred embodiment, these vibration sensors are microphones. In the case where several rubbing elements 4 are used, the microphones 7 are chosen to be directional and are placed in close proximity to each rubbing element 4 and to the object 2.
  • the acoustic signal being detected by a microphone 7, with a bandwidth of 30 Hz to 20,000 Hz, it is seen to transform a variation in sound pressure into a variation in analog voltage of the order of 50 mV.
  • This electrical signal is received on an acquisition card 8. It is first filtered, amplified and then digitized, using an analog / digital converter 9. This signal is finally processed by a micro- computer 10 or any computer system capable of processing information.
  • scrolling means 1 1 make it possible to advance the object 2 at constant speed relative to the excitation and detection means. In another embodiment, scrolling means 1 1 make it possible to advance excitation and detection means at constant speed relative to the object 2.
  • these scrolling means 1 1 comprise scrolling rollers. The running speed is between 0 and 50 m per minute.
  • the elements of the device according to the invention cannot be limited to the above description and are liable to modifications with the evolution of technologies.
  • the use of microphones 7 as detection means can for example be replaced by the use of vibration sensors directly coupled to the brushes.
  • these vibration sensors are then accelerometers.
  • Other rubbing elements 4 can also be used, in the context of the invention, such as styli, pads, tongues.
  • the invention also relates to a method for detecting faults 1 in an object 2 in which the surface 3 of the object 2 to be tested is locally excited by means of at least one friction element 4. This local excitation of the surface 3 of object 2 is continuous.
  • the friction elements 4 advantageously include brushes.
  • the acoustic response emitted by the object 2 is then detected by detection means.
  • the latter comprise, in a preferred embodiment, vibration sensors 7 placed near the friction elements 4.
  • these vibration sensors are microphones.
  • the object 2 is scrolled at a controlled speed with respect to the excitation and detection means.
  • the excitation and detection means are scrolled at a controlled speed with respect to the object 2.
  • the acoustic signal detected on a computer 10 is sent in real time, as well as the scrolling speed. of the object or means of excitation and detection to take it into account during digital processing.
  • this signal is digitally processed using software and a representation of the signal by its amplitude 12 over time 13 is displayed in real time on a display window.
  • the signal is automatically detected by fixing a detection threshold, either on the amplitude of the time signal, or on its frequency representation.
  • the acoustic signature 14 characteristic of one of said objects 2 does not have any defects 1. This prior calibration from a healthy object 2 therefore makes it possible to compare the amplitude of the acoustic signal measured 1 5 for each of the objects 2 in the set with said signature 14.
  • the abscissa axis 13 represents the time scale (s) of the ordinate axis 12, the amplitude scale (in arbitrary units).
  • a theory has been developed to explain the amplification of the vibrational modes resulting from inhomogeneities 1. This theory refers to a coupling between the vibration modes of the brush and those of the object 2 to be tested. These modes being close to each other, we would witness resonance phenomena making the detection of inhomogeneities 1 very easy. We search therefore to adapt the length and thickness of the bristles 5 of the brush before any measurement of a set of objects 2, in order to bring their frequencies closer to the specific frequencies of the defects 1. The surface 3 of the object 2 having a resistance to friction, the bristles 5 of said brushes are vibrated.
  • the first is that of the bristles in contact with the surface 3 of the object 2.
  • the excitation of these bristles is generated by their friction with the surface 3.
  • the second type of vibration of the bristles 5 relates to those which, without contact with the surface 3, are excited by their neighbors.
  • a simplified approach for determining the natural frequencies of vibrations of the bristles 5 of the brush then consists in modeling said bristles 5 using the assumptions and the Bernoulli model in beam dynamics.
  • Boundary conditions are also taken into account, ie the beam is either "embedded-free” for a pile 5 not in contact with the surface 3 of the object 2, or "embedded-pressed” for a pile 5 in contact with the surface 3.
  • This device and this method can advantageously be used for non-destructive industrial control of assembled pieces of wood and wood-based products.

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Abstract

Dispositif et méthode de détection de défauts (1) dans un objet (2) comprenant des moyens d'excitation locale de la surface (3) de l'objet (2) comportant au moins un élément frottant (4), des moyens de détection de la réponse vibratoire de l'objet (2) et des moyens de traitement du signal détecté. Les éléments frottants (4) comportent avantageusement des brosses. Les moyens de détection comportent des microphones (7), placés à proximité des brosses ou des accéléromètres (7), couplés auxdites brosses. Les moyens de traitement du signal comportent une carte d'acquisition (8) et un ordinateur (10). Des moyens de défilement (11) font avancer l'objet (2) à vitesse constante par rapport aux moyens d'excitation et de détection, ou inversement. Ce dispositif et cette méthode peuvent avantageusement être mis en oeuvre pour un contrôle industriel non destructif de pièces de bois massives assemblées et de produits à base de bois (carrelets, panneaux,...) afin de détecter rapidement des défauts (délaminations, soufflures,...).

Description

Dispositif et méthode de détection de défauts dans un produit en bois ou à base de bois à partir de sa signature acoustique
La présente invention concerne un dispositif et une méthode pour la détection en temps réel de défauts dans un objet manufacturé en bois ou à base de bois.
L'optimisation des étapes de fabrication industrielle dans la filière bois passe par un contrôle accru de la qualité des produits en amont de la chaîne de production. En effet, un défaut de fabrication détecté à un stade précoce dans la chaîne de production n'entraînera qu'un coût limité pour son traitement. Cette recherche d'optimisation répond également à un souci de garantie de qualité et de respect de spécifications strictes des produits fabriqués. Le type de défaut que l'on désire détecter consiste principalement en des inhomogénéités dans un produit en bois ou à base de bois. Celles-ci peuvent résulter de la séparation d'un matériau en deux ou plusieurs couches, de la présence d'inclusion, de singularité, ou d'un manque de liaison entre deux ou plusieurs couches d'un matériau laminé ou plaqué. Ces dernières sont appelées communément des "délaminations". Elles peuvent apparaître dans des produits reconstitués à base de bois tels que des carrelets qui consistent en des âmes constituées de plusieurs essences sur lesquelles sont collées des planchettes de quelques millimètres d'épaisseur donnant ainsi à ladite structure, l'apparence de bois massif. Ces types d'adhésion défectueuse peuvent résulter, par exemple, d'un manque de colle. Le même type de problème peut apparaître dans les panneaux à base de bois constitués d'une âme et de placages. Divers dispositifs ont ainsi vu le jour pour le contrôle non destructif de produits bois. Un premier type de dispositifs permet la mesure directe et localisée de la densité du produit bois au moyen de rayons X (Lanvin JD. et al. (1998) Classement des bois de structure au moyen d'un densimètre à rayons X, J. Phys. IV France (8) pp : 561 -567 ; Brevet US-4,941 ,357 ; machine "StenOgraph" de GreCon , Inc.). Ces dispositifs donnent accès à la cartographie densitométrique exacte de chaque produit permettant ainsi une bonne évaluation de leur qualité interne. Un second type de dispositifs utilisant les ultrasons et basé sur les variations d'absorption d'énergie dans le milieu traversé a également été proposé (machine "UPU 2000" de GreCon, Inc.).
L'analyse de la diffusion de la chaleur dans une structure en bois est aussi une méthode adaptée pour la détection de défauts. Une méthode de thermographie infrarouge a notamment été développée par l'institut Wilhelm Klauditz Institut (Meinischmidt P. et al. Zerstôrungsfreie Fehlererkennung mittels Thermografie, Holzfehlererkennung, Seite 780 - Nummer 52 - Holz-Zentralblatt). D'autres méthodes encore visent à évaluer le module d'élasticité statique (CAE Machinery Ltd.) ou dynamique (Oison Instruments I nc. , Sandes S.A.).
On connaît, par ailleurs, une méthode de détection non destructive de délaminations (Brevet US-3,937,065) dans laquelle on soumet la surface d'un objet à tester à des chocs transverses ("tapping mode") à une fréquence de 60 Hz et on détecte la réponse acoustique émise par l'objet. Cependant, comme cette méthode de sondage de la surface de l'objet n'est pas continue, son application à la détection de défauts dans des produits bois à un niveau industriel est inadaptée.
L'objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif et une méthode simple dans leur conception et dans leur mode opératoire, rapide et économique pour la détection de défauts dans un objet en temps réel.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détection de défauts dans un objet comprenant : - des moyens d'excitation locale de la surface de l'objet,
- des moyens de détection de la réponse vibratoire de l'objet,
- des moyens de traitement du signal vibratoire mesuré. Selon l'invention, les moyens d'excitation locale de la surface de l'objet comportent au moins un élément frottant. On entend par "élément frottant", un élément qui, mis en contact avec un objet à tester, est soumis à un frottement avec ce dernier. Un contact continu est maintenu par la pression exercée par l'élément sur l'objet à tester, ce dernier étant déplacé par rapport audit élément, ou inversement. On appelle "objet", tout produit en bois ou à base de bois.
Dans différents modes de réalisation particuliers ayant chacun ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles : - les éléments frottants comportent des brosses ;
- la longueur et l'épaisseur des poils de la brosse sont adaptées pour rapprocher leur fréquence de résonance de la fréquence de résonance caractéristique des défauts ;
- les moyens de détection comportent des capteurs de vibration placés à proximité des éléments frottants ;
- les éléments frottants sont des brosses et les moyens de détection comportent des capteurs de vibrations couplés aux brosses;
- des moyens de défilement produisent un mouvement relatif de l'objet à vitesse contrôlée par rapport aux moyens d'excitation et de détection ;
- il comporte plusieurs éléments frottants qui sont décalés les uns par rapport aux autres dans l'axe d'avancement de l'objet testé ; - les réponses acoustiques de l'objet sont comprises entre
30 Hz et 20.000 Hz.
L'invention concerne également une méthode de détection de défauts dans un objet dans laquelle :
- on excite localement la surface d'un objet, - on détecte la réponse vibratoire de l'objet,
- on traite le signal détecté. Selon l'invention :
- on utilise au moins un élément frottant pour exciter la surface de l'objet testé, - on traite numériquement et en temps réel le signal détecté sur un ordinateur,
- on fait défiler à vitesse contrôlée l'objet testé par rapport aux moyens d'excitation et de détection. Dans différents modes de réalisation particuliers ayant chacun ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles :
- on définit avant de tester un ensemble d'objets de même type, la signature vibratoire caractéristique d'un desdits objets ne présentant pas de défauts, on compare ensuite le signal vibratoire mesuré pour chacun des objets de l'ensemble à ladite signature.
L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de détection de défauts dans un objet, selon l'invention ;
- la figure 2 montre un exemple type de fenêtres d'affichage en temps réel : le signal temporel 14 constitue la référence - son amplitude maximale calculée sur un intervalle de temps peut constituer un seuil de détection - le signal temporel 15 est mesuré lorsque l'élément frottant rencontre un défaut ;
- la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un carrelet présentant un défaut lié aux lignes de collage.
On entend par - défaut - d'un objet 2, une imperfection matérielle de l'objet 2 caractérisée par la présence d'au moins une inhomogénéité 1 dans ledit objet 2. Ce type d'inhomogénéité 1 peut, par exemple, être un nœud dans le bois, une inclusion ou une délamination dans un matériau constitué de couches laminées ou plaquées, ce type de défaut 1 étant, en général, caché.
Le dispositif de détection de défauts 1 , selon l'invention , est basé sur l'analyse de la réponse vibratoire d'un objet 2 sous l'action d'une excitation continue. Le dispositif comprend donc des moyens d'excitation locale de la surface 3 de l'objet 2 comportant au moins un élément frottant 4 (voir figure 1 ). Dans un mode de réalisation préféré, les moyens d'excitation locale de la surface 3 de l'objet 2 comportent des brosses. Ces brosses comprennent des poils 5 fixés à un support 6 de type plaque. Ces poils 5 sont principalement définis par leur longueur, leur section et leurs propriétés intrinsèques (masse volumique, module d'Young, ..). Avantageusement, ces poils 5 sont métalliques. Lors de la mise en oeuvre de plusieurs éléments frottants 4 pour obtenir une caractérisation de l'objet 2 testé non plus linéaire, donc unidimensionnelle, mais planaire (deux dimensions), les éléments frottants 4 sont décalés les uns par rapport aux autres dans l'axe d'avancement dudit objet 2. Ce positionnement permet d'éviter d'éventuelles interactions entre les éléments frottants 4.
Lorsque la brosse est en frottement avec l'objet 2, les poils 5 entrent en interaction avec les aspérités de la surface 3 de l'objet 2 et c'est une série de micro-chocs qui excite localement ledit objet 2. La réponse vibratoire d'une structure à une excitation étant reliée à ses caractéristiques matériaux et géométriques, toute modification de ces grandeurs par la présence d'inhomogénéités 1 se répercute dans le spectre fréquentiel de la réponse vibratoire. Des moyens de détection permettent donc d'acquérir la réponse acoustique rayonnee par l'objet 2 sous l'effet de l'excitation locale de la surface 3. Les moyens de détection comportent, dans un mode de réalisation, un capteur de vibration 7 placé à proximité d'un élément frottant 4. Dans un mode de réalisation préféré, ces capteurs de vibration sont des microphones. Dans le cas où plusieurs éléments frottants 4 sont mis en oeuvre, les microphones 7 sont choisis directionnels et sont placés à proximité immédiate de chaque élément frottant 4 et de l'objet 2.
Le signal acoustique étant détecté par un microphone 7, de bande passante 30 Hz à 20.000 Hz, il se voit transformer une variation de pression sonore en une variation de tension analogique de l'ordre de 50 mV. Ce signal électrique est reçu sur une carte d'acquisition 8. Il est dans un premier temps filtré, amplifié puis numérisé, à l'aide d'un convertisseur analogique/numérique 9. Ce signal est enfin traité par un micro- ordinateur 10 ou tout système informatique capable de traiter l'information.
Dans un mode de réalisation, des moyens de défilement 1 1 permettent de faire avancer l'objet 2 à vitesse constante par rapport aux moyens d'excitation et de détection. Dans un autre mode de réalisation , des moyens de défilement 1 1 permettent de faire avancer des moyens d'excitation et de détection à vitesse constante par rapport à l'objet 2. Avantageusement, ces moyens de défilement 1 1 comportent des rouleaux de défilement. La vitesse de défilement est comprise entre 0 et 50 m par minute.
Les éléments du dispositif selon l'invention ne sauraient être limités à la description qui précède et sont susceptibles de modifications avec l'évolution des technologies. L'utilisation de microphones 7 comme moyens de détection peut par exemple, être remplacée par la mise en oeuvre de capteurs de vibration directement couplés aux brosses. Avantageusement, ces capteurs de vibration sont alors des accéléromètres. D'autres éléments frottants 4 peuvent également être mis en oeuvre, dans le cadre de l'invention, tels que des stylets, patins, languettes. L'invention concerne également une méthode de détection de défauts 1 dans un objet 2 dans laquelle on excite localement la surface 3 de l'objet 2 à tester au moyen d'au moins un élément frottant 4. Cette excitation locale de la surface 3 de l'objet 2 est continue. Les éléments frottants 4 comportent avantageusement des brosses. On détecte alors la réponse acoustique émise par l'objet 2 par des moyens de détection . Ces derniers comportent, dans un mode de réalisation préféré, des capteurs de vibration 7 placés à proximité des éléments frottants 4. Avantageusement, ces capteurs de vibration sont des microphones. Dans un mode de réalisation, on fait défiler à vitesse contrôlée l'objet 2 par rapport aux moyens d'excitation et de détection. Dans un autre mode de réalisation, on fait défiler les moyens d'excitation et de détection à vitesse contrôlée par rapport à l'objet 2. On envoie ensuite en temps réel le signal acoustique détecté sur un ordinateur 10, ainsi que la vitesse de défilement de l'objet ou des moyens d'excitation et de détection pour la prendre en compte lors du traitement numérique.
Dans un premier mode de réalisation, on traite numériquement ce signal grâce à un logiciel et on visualise en temps réel une représentation du signal par son amplitude 12 au cours du temps 13 sur une fenêtre d'affichage. Dans un deuxième mode de réalisation, on détecte automatiquement le signal par la fixation d'un seuil de détection, soit sur l'amplitude du signal temporel, soit sur sa représentation fréquentielle. On définit avant de tester un ensemble d'objets 2 de même type, la signature acoustique 14 caractéristique d'un desdits objets 2 ne présentant pas de défauts 1 . Ce calibrage préalable à partir d'un objet 2 sain permet donc de comparer l'amplitude du signal acoustique mesuré 1 5 pour chacun des objets 2 de l'ensemble à ladite signature 14. La réponse vibratoire d'un objet 2 à une excitation locale de sa surface 3 étant reliée à ses caractéristiques matériaux et géométriques, la présence d'inhomogénéités 1 dans ledit objet se traduit par un signal d'amplitude différente 15 de la signature 14 émise par un objet 2 sain dans la représentation amplitude-temps (voir figure 2) de la réponse vibratoire. Cette différence d'amplitude devient significative lorsque les modes de vibration des poils 5 de la brosse sont proches en fréquence des modes desdites inhomogénéités 1 . La vitesse de défilement de l'objet à tester 2 étant connue, on peut ainsi détecter en temps réel la présence et la position d'un défaut 1 .
Sur la figure 2, l'axe des abscisses 13 représente l'échelle de temps (s) de l'axe des ordonnées 12, l'échelle des amplitudes (en unités arbitraires). Une théorie a été développée pour expliquer l'amplification des modes vibratoires issus des inhomogénéités 1 . Cette théorie fait référence à un couplage entre les modes de vibrations de la brosse et ceux de l'objet 2 à tester. Ces modes étant proches les uns des autres, on assisterait à des phénomènes de résonances rendant la détection des inhomogénéités 1 très aisée. On cherche donc à adapter la longueur et l'épaisseur des poils 5 de la brosse préalablement à toute mesure d'un ensemble d'objets 2, pour rapprocher leurs fréquences des fréquences spécifiques des défauts 1 . La surface 3 de l'objet 2 présentant une résistance aux frottements, les poils 5 desdites brosses sont mis en vibration.
On distingue alors deux types de vibrations. La première est celle des poils en contact avec la surface 3 de l'objet 2. L'excitation de ces poils est engendrée par leur frottement avec la surface 3. Le deuxième type de vibration des poils 5 concerne ceux qui, sans contact avec la surface 3, sont excités par leurs voisins.
Une approche simplifiée pour déterminer les fréquences propres de vibrations des poils 5 de la brosse consiste alors à modéliser lesdits poils 5 en utilisant les hypothèses et le modèle de Bernoulli en dynamique des poutres.
L'équation donnant les fréquences propres est :
1 Cn El fn ~ - - 7 (1 ) 2π L2 "\| μ où L est la longueur du poil 5, n le rang du mode (n = 1 ,2), E le module d'Young, I le moment quadratique, μ la masse linéique du poil 5 et Cn les constantes associées au mode de rang n.
On tient également compte des conditions aux limites, i.e. la poutre est soit "encastrée-libre" pour un poil 5 non en contact avec la surface 3 de l'objet 2, soit "encastrée-appuyée" pour un poil 5 en contact sur la surface 3.
Dans un exemple de réalisation particulière (voir figure 3), on considère des carrelets 16 rectangulaires minces en bois présentant des défauts 1 liés au pas des lignes de collage 17 de dimensions typiques 5 cm par 2 cm. On observe alors pour ces défauts 1 , deux modes de vibration aux fréquences suivantes fi = 7500 Hz et f2 = 1 1 .500 Hz. Pour des moyens de détection faisant intervenir des brosses métalliques, on cherchera donc à adapter la longueur et l'épaisseur des poils 5 métalliques de façon à approcher leurs fréquences de vibrations de ces dernières valeurs. En prenant, par exemple, des poils de longueur 2.8 cm et de section 0.38 mm, on obtient en utilisant l'équation (1 ) des fréquences théoriques à environ 9.000 Hz et 13.000 Hz suffisamment proches des modes de vibrations observés pour les inhomogénéités 1 pour obtenir l'amplification en amplitude de ces dernières.
Ce dispositif et cette méthode peuvent avantageusement être mis en oeuvre pour un contrôle industriel non destructif de pièces de bois assemblées et de produits à base de bois
(carrelets, panneaux,...) afin de détecter rapidement des défauts
(délaminations, soufflures, ..).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection de défauts dans un objet comprenant :
- des moyens d'excitation locale de la surface (3) de l'objet
(2) , des moyens de détection de la réponse vibratoire de l'objet (2) ,
- des moyens de traitement du signal vibratoire mesuré, caractérisé en ce que les moyens d'excitation locale de la surface (3) de l'objet (2) comportent au moins un élément frottant (4) et en ce que les réponses acoustiques de l'objet (2) sont comprises entre 30 Hz et 20.000 Hz.
2. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les éléments frottants (4) comportent des brosses.
3. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur et l'épaisseur des poils (5) de la brosse sont adaptées pour rapprocher leur fréquence de résonance de la fréquence de résonance caractéristique des défauts (1 ).
4. Dispositif de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent des capteurs de vibrations(7), placés à proximité des éléments frottants (4).
5. Dispositif de détection de défauts selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments frottants (4) sont des brosses et que les moyens de détection comportent des capteurs de vibrations (7), couplés aux brosses.
6. Dispositif de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens de défilement produisent un mouvement relatif de l'objet à vitesse contrôlée par rapport aux moyens d'excitation et de détection.
7. Dispositif de détection de défauts selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments frottants (4) qui sont décalés les uns par rapport aux autres dans l'axe d'avancement de l'objet (2) testé.
8. Méthode de détection de défauts dans un objet, dans laquelle : - on excite localement la surface (3) d'un objet (2),
- on détecte la réponse vibratoire de l'objet (2),
- on traite le signal détecté, caractérisée en ce que :
- on utilise au moins un élément frottant (4) pour exciter la surface (3) de l'objet (2) testé,
- on traite numériquement et en temps réel le signal détecté sur un ordinateur (10),
- on fait défiler à vitesse contrôlée l'objet (2) testé par rapport aux moyens d'excitation et de détection.
9. Méthode de détection de défauts selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'on définit avant de tester un ensemble d'objets (2) de même type, la signature vibratoire caractéristique (14) d'un desdits objets (2) ne présentant pas de défauts (1 ), on compare ensuite le signal vibratoire mesuré (15) pour chacun des objets (2) de l'ensemble à ladite signature (14).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2932268A1 (fr) * 2008-06-06 2009-12-11 Cryospace Air Liquide Aerospat Procede et installation de controle non destructif de l'adherence d'un revetement colle sur un support
CN109738524A (zh) * 2019-01-30 2019-05-10 南京林业大学 一种阔叶材原木内部质量评估系统及应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016738B4 (de) * 2005-04-11 2010-01-07 Minda Industrieanlagen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Überprüfung von Holzbauteilen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4854172A (en) * 1988-09-22 1989-08-08 Regents Of The University Of California Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission
EP0372690A1 (fr) * 1988-11-15 1990-06-13 Rolls-Royce Dsv Limited Appareil de détermination de la rugosité de matériaux et de détection d'impuretés sur la surface d'un matériau
US5691476A (en) * 1993-09-07 1997-11-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method for ultrasonic imaging and device for performing the method
EP0880114A1 (fr) * 1997-05-24 1998-11-25 Ncr International Inc. Appareil d'authentification de documents
US6088547A (en) * 1999-07-16 2000-07-11 Hewlett-Packard Company Automatic fuser temperature control
US6276209B1 (en) * 1999-09-30 2001-08-21 Perceptron, Inc. System and method of assessing the structural properties of wooden members using ultrasound

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4854172A (en) * 1988-09-22 1989-08-08 Regents Of The University Of California Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission
EP0372690A1 (fr) * 1988-11-15 1990-06-13 Rolls-Royce Dsv Limited Appareil de détermination de la rugosité de matériaux et de détection d'impuretés sur la surface d'un matériau
US5691476A (en) * 1993-09-07 1997-11-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method for ultrasonic imaging and device for performing the method
EP0880114A1 (fr) * 1997-05-24 1998-11-25 Ncr International Inc. Appareil d'authentification de documents
US6088547A (en) * 1999-07-16 2000-07-11 Hewlett-Packard Company Automatic fuser temperature control
US6276209B1 (en) * 1999-09-30 2001-08-21 Perceptron, Inc. System and method of assessing the structural properties of wooden members using ultrasound

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2932268A1 (fr) * 2008-06-06 2009-12-11 Cryospace Air Liquide Aerospat Procede et installation de controle non destructif de l'adherence d'un revetement colle sur un support
CN109738524A (zh) * 2019-01-30 2019-05-10 南京林业大学 一种阔叶材原木内部质量评估系统及应用
CN109738524B (zh) * 2019-01-30 2021-07-30 南京林业大学 一种阔叶材原木内部质量评估系统及应用

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