WO2018065731A1 - Procédé de localisation de défaut dans des harnais électriques - Google Patents

Procédé de localisation de défaut dans des harnais électriques Download PDF

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WO2018065731A1
WO2018065731A1 PCT/FR2017/052732 FR2017052732W WO2018065731A1 WO 2018065731 A1 WO2018065731 A1 WO 2018065731A1 FR 2017052732 W FR2017052732 W FR 2017052732W WO 2018065731 A1 WO2018065731 A1 WO 2018065731A1
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electrical
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Hervé Ressencourt
Farad BHOLAH
Sylvain POIGNANT
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Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating three-dimensional [3D] models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality

Definitions

  • the invention relates to the field of maintenance on electrical cables in the aeronautical environment.
  • the invention relates to a defect locating method in electrical harnesses of an aircraft.
  • the Airbus A380 aircraft model has a cable length of 530km. This increase is due to the introduction of new electrical systems and the replacement of hydraulic and pneumatic systems by electrical systems.
  • the cabling data is essentially viewable in 2D, so it is difficult for the operator to translate this data into 3D information.
  • the invention implements assistance from a maintenance operator in fault detection tasks in electrical cables.
  • the invention relates to a defect locating method in an electrical line of an aircraft, said line comprising a plurality of electrical harnesses, comprising the following steps:
  • test tool determining a distance of a fault on the line by means of a test tool from one end of said line, said test tool being configured with physical parameters of the line to be tested,
  • said module identifying the environment linked to the aircraft by setting correspondence of equipment present in images captured by a camera with equipment of the digital model of the aircraft.
  • the invention makes it easy to locate a line to be tested and to clearly visualize its path in the aircraft interactively in 2D and 3D and this even if the harnesses are not visible to the operator, as in the case of a furnished cabin.
  • the invention also makes it possible to display the result of a fault location, to interpret it and to identify the removal operations to be performed to access the fault by locating it precisely and quickly.
  • the invention frees up time for the operator, and thus reduces the financial cost of the inspection.
  • the invention may further include the following features:
  • the virtual elements are elements of electrical wiring
  • the diagnostic tool determines the distance by reflectometry
  • the reflectometry is of TDR, STDR, SSTDR, MCTDR, FDR type or any other principle of reflectometry,
  • the diagnostic tool is connected to a connector at one end of the line to be tested
  • the diagnostic step is performed from a ground test tool or integrated into an embedded system
  • the physical parameters of the line are the impedance, the attenuation and the speed of propagation,
  • the stages of visualization in augmented reality, and calculation of distance to the defect comprise the use of databases containing a 3D model of the structure of the aircraft, a 3D model of the electrical harnesses, and composition files of each harness,
  • a plurality of files is generated in a generic format, each said file defining the composition of a harness and its morphology
  • the electrical database includes a wiring diagram, the physical models of the harnesses, the details of the cables and their terminations,
  • the database containing a 3D model of the structure of the aircraft includes zoning information of the structure of said aircraft, the method indicating to the operator in a preliminary step in which zone of the structure to perform the following location steps of the defect.
  • the invention also relates to a transportable maintenance device comprising an augmented reality display means, a camera, a means for accessing the digital model and the electrical database, an augmented reality module, and a unit of calculation allowing the implementation of the method as described above.
  • the invention may further include the following features:
  • said device comprises a fault sensor
  • the invention also relates to a computing unit, comprising processing means and a memory, said unit being configured to implement the steps of a fault localization method in a power line of an aircraft by a maintenance operator such as previously described.
  • the invention also relates to a computer program product, configured to be executed for a computing unit as described above for putting a work of the steps of a method of fault location in an electric line of an aircraft by a maintenance operator as described above.
  • FIG. 1 illustrates certain steps of an embodiment according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a mobile fault localization device according to the invention
  • FIG. 3 illustrates the composition of a functional line to be tested
  • FIG. 4 illustrates certain steps of an alternative embodiment in accordance with the invention.
  • FIGS. 1 and 2 a typical operating operating scenario is described below. This starts when a cable fault is suspected to be the cause of a system failure following the execution of a typical troubleshooting procedure on an aircraft (TSM - Troubleshooting Manual).
  • the procedure concerning a given failure indicates to a maintenance operator 100, one or more functional lines (s) likely to be involved in the failure.
  • the proposed method is applied in the case of investigation of a given line to search for a defect.
  • the procedure tells the operator which line to inspect.
  • the indication of the line can be done from a mobile device 200 used by the operator 100.
  • Said mobile device 200 comprises a HMI 210, preferentially tactile. It also comprises an electrical maintenance module 220, allowing the processing of the different data to be displayed on the interface 210.
  • the indication of the wire to be inspected is done via the maintenance module 220 and the display on the interface 210.
  • a step El the operator 100 from, for example, the identifier of the line to be inspected, from the interface 210 opens the technical data of the line, allowing the operator 100 to have technical information. on a given functional line.
  • This information can be related to the maintenance documentation EWIS (Electrical Wiring Interconnection System) of the aircraft and are processed by the electrical maintenance module 220.
  • Figure 3 illustrates the diagram of a line to be tested.
  • the functional line L1 to be tested is composed of a set of complex harnesses (H 1, H 2).
  • a harness is composed of a plurality of electrical cables, each consisting of wires belonging to a functional line. Each wire has an input or output connector. Thus, two successive harnesses are connected together by a connector.
  • a line tested corresponds to a power or data interconnection line that travels in the aircraft from a start connector to an end connector through several complex harnesses.
  • the line L1 is defined by an input connector C1 and an output connector C8.
  • Each thread is composed of a set of branches.
  • the line to be tested is defined by the plurality of branches, bl1-bl2-bl3-bl4-bl5.
  • Augmented Reality refers to computer systems that superimpose virtual data in real time and in a contextual manner to the user's perception of reality.
  • this perception is visual, we come to embed virtual objects (3D and 2D) on a sequence of images to give them a realistic character.
  • the method thus makes it possible to display to the operator 100 information relating to the fault finding process in a contextual and dynamic manner (without the need to intervene on the current state of the aircraft, for example to remove the dressing cabin to view the electrical harnesses).
  • the device 200 comprises:
  • an augmented reality module 240 implementing a 3D registration algorithm in order to understand the environment, to mix it with virtual elements (modeled in a digital model) and to display to the user the result of this combination.
  • the augmented reality display means is composed, for example, of a laptop, smartphone, touch pad, augmented reality telescope, projector, etc.
  • the display means may correspond to ⁇ 210;
  • the augmented reality module enabling the augmented reality module to capture the real environment, the movements of the operator (high-definition camera, gyroscope depth sensors, etc.) and the object of interest of the augmented reality
  • the sensors 241 can be integrated in the mobile device 200, or be deported from it.
  • the sensors 241 are in the latter case in wired or non-wired communication with said device 200.
  • a calculation unit 250 is provided for performing the computer processing. It comprises processing means 251 such as a microprocessor and a memory 252.
  • a step E3 from the technical data of the line, the method defines the input connector of the line to be tested, thus making it possible to characterize an entry point for the test of the line.
  • the augmented reality display allows the operator 100 to view, without dismantling the structure of the aircraft, the positioning of the input connector of the line to be tested, in order to be able to connect a tool to said connector. diagnosis.
  • the maintenance module 220 of the augmented reality mobile device is in connection with various databases relating to the structure of the aircraft and to its electrical wiring diagram.
  • These databases are extracted preferentially from data from the manufacturer of the aircraft. These databases are, for example, composed of:
  • the database 420 containing the digital mock-up of the aircraft (DMU: Digital Mock-Up), which is a geometric and digital representation of its structure with the elements that are installed there.
  • the aircraft electrical database 410 (eDB) containing: the wiring diagram of the aircraft, the physical models of the harnesses as well as the details of the cables and their terminations.
  • a database 330 storing a simplified representation of the digital model of the aircraft,
  • a database 320 storing a 3D geometrical representation of the harnesses installed in the aircraft,
  • a database 310 storing composition files of each harness (described later in the description).
  • the database 330 relating to a simplified representation of the digital model of the aircraft, allows the augmented reality module 220 to mix virtual elements of the aircraft structure with the actual elements captured by the camera 241.
  • the simplified representation allows the mobile device 200 to process only the information necessary for the process.
  • the database 320 relating to the 3D geometrical representation of the harnesses, allows the module 220 to represent said harnesses on the augmented reality display means. However, said database 320 only defines the geometric structure of the harnesses, it does not have information on the composition of the harnesses.
  • the database 310 also makes it possible to represent on the augmented reality display means the composition of each harness, and more particularly to represent the arrangement of the connectors.
  • the maintenance operator 100 to diagnose the line to be tested can connect to the input connector of the line.
  • the maintenance operator 100, by the display means actually augmented, can quickly visualize the connector to which it must access.
  • a step E5 the operator has a tool 231 allowing him to diagnose the line L1.
  • the test tool 231 includes a connection device adapted to connect to the start connector of the line to be tested. Harness connection devices generally include standardized adapters. In a step E6, the test tool 231 is configured according to specific physical parameters of the line to be tested and the electrical cables that compose it.
  • the test tool 231 includes a sensor for measuring the distance to the fault.
  • a sensor measuring said distance is preferably used by reflectometry.
  • OTDR is a non-destructive method that both detects a fault in an electrical cable, locates it and characterizes it. Its principle is based on the injection of a wave propagating through the cable.
  • the injection point of the wave is the start connector of the line to be tested.
  • the reflectometry method allows a very precise measurement of the distance to the defect, generally of the order of 1% of the maximum length of the line, or even of the order of ten centimeters or even one centimeter (potentially at the expense of the maximum distance attainable).
  • the physical parameters of the functional line to be tested allowing the configuration of the tool 231 are for example: the attenuation, the impedance of said line, the speed of propagation of a wave in said line.
  • the configuration parameters can be determined automatically by the maintenance module 220 processing the EWIS maintenance documentation ("Electrical Wiring Interconnection System").
  • the test tool is integrated with the mobile device 200.
  • the augmented reality means and the tool for test a line can be integrated in a carrying case.
  • the fault distance sensor may be integrated in ground equipment or be on board an aircraft.
  • the steps E2 to E5 are not performed, the operator does not have to connect a diagnostic tool to the line to be tested.
  • an embedded sensor it is possible to envisage several types of integration:
  • CBs Circuit Breakers
  • RRCBs Remote Control Circuit Breakers
  • SSPCs Solid State Power Controllers
  • the distance sensor to the fault can also:
  • TDR time Domain Reflectometry
  • the OTDR can also be of the STDR, SSTDR, MCTDR, FDR type or any other OTDR principle.
  • the operator After having started the diagnosis of the line in a step E7, the result is displayed, the operator thus obtains as information the curvilinear location of the defect. This information is difficult to use directly by the maintenance operator 100. It is then necessary to convert this location along a cable into three-dimensional Cartesian coordinates (x, y, z) with the starting point of the connector as the starting point. line.
  • a step E8 therefore, the Cartesian coordinates (x, y, z) of a defect in a harness are calculated from a curvilinear coordinate obtained by the defect sensor (231, 232, 233).
  • the conversion script is specific to the CAD environment and above all prevents the process from being independent of this environment
  • the method therefore uses a generic data format that is independent of the CAD environment of the digital model and that makes it possible to work on data that can be easily embedded on a mobile device, and therefore has less computing power than a station typical CAD work.
  • a set of files called PH is derived from aircraft wiring engineering processes, using the database 420 containing the data of the digital model of the aircraft and the electrical database 410.
  • Each file PH thus defines the detail of the composition of a harness, thanks to the electrical database 410:
  • the PH file also defines the 3D morphology of said harness (sequence of points by which each wire of the electrical harness passes).
  • a file PH allows a geometric representation (see again in FIG. 3) and in 3D of a harness installed in the aircraft by:
  • the database 310 therefore comprises a file PH by harnesses installed in the aircraft.
  • the PH file is structured in a generic, standard and exchange format. For example, preferably in XML format.
  • Each harness object has:
  • Each cable object has:
  • Each thread object has:
  • Each branch object has:
  • Each segment object has:
  • Each port object has: o an identifier
  • a step E9 the system makes it possible to display the augmented reality fault on ⁇ 210. If the location of the fault is not directly visible by the camera. HMI 210 indicates the direction to go to view the fault. This indication is made for example via an arrow on ⁇ 210. The operator can then view the defect in augmented reality, it can therefore interpret it and easily identify the operations of removal to achieve to access the defect. These operations can be displayed on ⁇ 210.
  • the database representing the simplified model of the aircraft also contains information of areas of the cabin of the aircraft.
  • the augmented reality technology used is preferably a technology operating without a marker, that is to say that the augmented object itself is a marker.
  • the volume of the digital model of the aircraft is much larger and can not be processed in one block
  • an aircraft cabin has the particularity of containing repetitive and similar objects (portholes, frames, seats, etc.) which can lead to confusion over the 3D registration algorithm: may be that the registration is not done on the right cab panel but on another that looks like it.
  • the digital mockup is segmented into zones (or sections).
  • zones or sections.
  • E6 ' The operator is in the hold of an aircraft and performs a diagnosis of electrical harnesses (via a ground test tool or via an interaction with an on-board system),
  • E8 ' When the operator asks the system to locate the fault in the aircraft, the system tells him in which area of the aircraft he must go. This indication may be in the form of textual information or more directly be a display of the location of the defect in 3D model of the aircraft. The system also indicates to the operator an object of the cabin, easily distinguishable, on which he will have to initialize augmented reality (an aircraft door, an initialization marker, a row of seats, etc.),
  • E9 ' Once rendered in the zone, the operator initializes the augmented reality and the system indicates to him via arrows on the screen the direction to go to display the defect on the screen.
  • the invention thus allows a maintenance operator to have a virtual and contextual visualization of elements, maintenance operations (in connection with the EWIS) and the localization of a fault in a cable without having to dismantle panels.
  • the structure of an aircraft (cabin, cargo ).

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Abstract

Procédé de localisation de défaut dans des harnais électriques L'invention concerne un procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique d'un aéronef, ladite ligne comportant une pluralité de harnais électriques, comprenant les étapes suivantes : - déterminer une distance d'un défaut sur la ligne au moyen d'un outil de test (230) à partir d'une extrémité de ladite ligne, ledit outil de test étant configuré avec des paramètres physiques de la ligne à tester, - calculer la position dudit défaut dans une maquette numérique de l'aéronef à partir de ladite distance déterminée, et - visualiser ladite position du défaut en réalité augmentée sur un moyen d'affichage (210) d'un module de réalité augmentée (240), ledit module identifiant l'environnement lié à l'aéronef par mise en correspondance d'équipements présents dans des images capturées par une caméra (241) avec des équipements de la maquette numérique (330) de l'aéronef.

Description

PROCEDE DE LOCALISATION DE DEFAUT DANS DES HARNAIS
ELECTRIQUES
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne le domaine de la maintenance sur des câbles électriques dans le cadre aéronautique.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de localisation de défaut dans des harnais électriques d'un aéronef.
ETAT DE L'ART
Dans un contexte où les aéronefs deviennent de plus en plus électriques, le nombre et la criticité des harnais électriques augmentent constamment, aussi bien en volume qu'en complexité des câblages électriques.
Par exemple, le modèle d'aéronef A380 d'Airbus comporte une longueur de câble de 530km. Cette augmentation est due à l'introduction de nouveaux systèmes électriques et aux remplacements des systèmes hydrauliques et pneumatiques par des systèmes électriques.
Les pannes liées au câblage sont peu fréquentes, mais engendrent des coûts de maintenance très importants, et non maîtrisés à chaque occurrence. De plus, le taux de ces pannes augmente avec l'âge de l'aéronef et la complexité du système de câblage.
Il est donc primordial d'aider les avionneurs et les compagnies aériennes à améliorer la détection et la localisation des défauts électriques afin de réduire les coûts de maintenance.
Des besoins sont clairement formulés par les compagnies aériennes, mais également par les avionneurs pour disposer de meilleurs outils pour localiser les défauts de câblage en phase de maintenance, mais aussi pendant la phase d'assemblage des aéronefs. Actuellement, il y a peu d'aide à la localisation des défauts de câblage dans les manuels de maintenance. Ainsi, de façon traditionnelle, le principal outil recommandé pour un opérateur de maintenance est le multimètre. De plus, l'opérateur peut avoir à tester un ensemble de lignes fonctionnelles. Les opérations de recherche de défaut sont donc longues et fastidieuses.
En outre, les données de câblage sont essentiellement visualisables en 2D, il est donc difficile pour l'opérateur de transposer ces données en informations 3D.
Depuis quelques années, les avionneurs proposent de nouvelles interfaces 3D sur le manuel de maintenance de leurs derniers programmes aéronefs afin d'apporter une vue de la maquette numérique de l'aéronef aux opérateurs de maintenance.
Cependant, ces interfaces ne proposent pas de liens dynamiques entre les plans de câblage 2D et les plans d'installation 3D. Ainsi, il n'est pas possible d'avoir une visualisation claire et immédiate du cheminement d'un câble ou d'une ligne fonctionnelle dans un harnais électrique complexe.
Egalement, l'utilisation de ces interfaces 3D nécessite un accès distant non compatible avec une utilisation dynamique et contextuelle lors d'une recherche de panne menée à l'intérieur de l'aéronef.
L'utilisation de ces interfaces 3D nécessite des équipements informatiques lourds (en termes de puissance de traitement et de volume de données à traiter), spécifiques à un environnement dans lequel la maquette numérique de l'aéronef est conçue (par exemple le logiciel Catia® de Dassault Systèmes) non compatible avec un équipement mobile d'assistance au diagnostic. On connaît le brevet US200160019212 (2016, Airbus, Maintenance assistance for an aicraft by augmented reality). Cette publication propose une méthode basée sur la réalité augmentée permettant d'afficher des instructions de maintenance et/ou des données techniques sur les équipements de l'aéronef.
Cependant, ce brevet très général ne traite pas de la maintenance des harnais électriques et de la détection des défauts dans ceux-ci. Cette publication ne décrit pas également de procédé de visualisation des câblages électriques en 3D.
Il existe donc un besoin de détection plus fiable et d'une localisation plus précise des défauts de câblage, pour identifier automatiquement les opérations de maintenance appropriée.
Il existe également le besoin de proposer une méthode de localisation d'un défaut simple, directe et transparente pour un opérateur de maintenance permettant une procédure de recherche de panne dynamique et contextuelle.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention met en œuvre une assistance d'un opérateur de maintenance dans les tâches de détection de défaut dans des câbles électriques.
Dans ce but, l'invention concerne un procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique d'un aéronef, ladite ligne comportant une pluralité de harnais électriques, comprenant les étapes suivantes :
- déterminer une distance d'un défaut sur la ligne au moyen d'un outil de test à partir d'une extrémité de ladite ligne, ledit outil de test étant configuré avec des paramètres physiques de la ligne à tester,
- calculer la position dudit défaut dans une maquette numérique de l'aéronef à partir de ladite distance déterminée, et
- visualiser ladite position du défaut en réalité augmentée sur un moyen d'affichage d'un module de réalité augmentée, ledit module identifiant l'environnement lié à l'aéronef par mise en correspondance d'équipements présents dans des images capturées par une caméra avec des équipements de la maquette numérique de l'aéronef.
L'invention permet de localiser facilement une ligne à tester ainsi que de visualiser clairement son cheminement dans l'aéronef de manière interactive en 2D et 3D et cela même si les harnais ne sont pas visibles par l'opérateur, comme dans le cas d'une cabine aménagée. L'invention permet également de visualiser le résultat d'une localisation de défaut, de l'interpréter et d'identifier les opérations de dépose à réaliser pour accéder au défaut en le localisant précisément et rapidement.
L'invention permet de libérer du temps à l'opérateur, et donc de diminuer le coût financier de l'inspection.
L'invention peut en outre comprendre les caractéristiques suivantes :
- les éléments virtuels sont des éléments de câblage électrique,
- l'outil de diagnostic détermine la distance par réflectométrie,
la réflectométrie est de type TDR, STDR, SSTDR, MCTDR, FDR ou tout autre principe de réflectométrie,
- l'outil de diagnostic est branché à un connecteur à une extrémité de la ligne à tester,
- l'étape de diagnostic est réalisée depuis un outil de test au sol ou intégré dans un système embarqué,
- les paramètres physiques de la ligne sont l'impédance, l'atténuation et la vitesse de propagation,
- les étapes de visualisation en réalité augmentée, et de calcul de distance au défaut comportent l'utilisation de bases de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef, un modèle 3D des harnais électriques, et des fichiers de compositions de chaque harnais,
- à partir de la base de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef et de la base de données électrique de l'aéronef, une pluralité de fichiers est générée dans un format générique, chaque dit fichier définissant la composition d'un harnais et sa morphologie,
la base de données électrique comprend un schéma de câblage, les modèles physiques des harnais, le détail des câbles et leurs terminaisons,
la base de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef, comporte des informations de zonage de la structure dudit aéronef, le procédé indiquant à l'opérateur dans une étape préalable dans quelle zone de la structure opérer les étapes suivantes de localisation du défaut.
L'invention concerne aussi un dispositif de maintenance transportable comprenant un moyen d'affichage de réalité augmentée, une caméra, un moyen d'accès à la maquette numérique et à la base de données électriques, un module de réalité augmentée, et une unité de calcul permettant la mise en œuvre du procédé tel que décrit précédemment.
L'invention peut en outre comprendre les caractéristiques suivantes :
- ledit dispositif comporte un capteur de défaut,
- le moyen d'affichage superpose à partir des images acquises par la caméra des informations d'identification d'une ligne à tester et/ou la localisation d'un défaut sur ladite ligne. L'invention concerne aussi une unité de calcul, comprenant des moyens de traitement et une mémoire, ladite unité étant configurée pour mettre en œuvre les étapes un procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique d'un aéronef par un opérateur de maintenance telles que décrites précédemment.
L'invention concerne aussi un produit programme d'ordinateur, configuré pour être exécuté pour une unité de calcul tel que décrite précédemment pour mettre un œuvre les étapes d'un procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique d'un aéronef par un opérateur de maintenance telles que décrites précédemment.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- La figure 1, illustre certaines étapes d'un mode de réalisation conforme à l'invention,
- La figure 2, illustre un dispositif mobile de localisation de défaut conforme à l'invention,
- La figure 3, illustre la composition d'une ligne fonctionnelle à tester,
- La figure 4 illustre certaines étapes d'un mode de réalisation alternatif conforme à l'invention .
DESCRIPTION DETAILLEE En référence aux figures 1 et 2, un scénario opérationnel d'utilisation type est décrit ci-après. Celui-ci démarre lorsqu'un défaut de câble est suspecté comme étant la cause d'une panne système suite à l'exécution d'une procédure de résolutions de problèmes classique sur un aéronef (TSM - Troubleshooting Manual) .
La procédure concernant une panne donnée indique à un opérateur de maintenance 100, une ou plusieurs lignes fonctionnelle(s) susceptibles d'être impliquées dans la panne.
La méthode proposée est appliquée dans le cas d'investigation d'une ligne donnée pour y rechercher un défaut.
Dans une étape EO, la procédure indique à l'opérateur quelle ligne inspecter. L'indication de la ligne peut se faire depuis un appareil mobile 200 utilisé par l'opérateur 100. Ledit appareil mobile 200 comporte une IHM 210, préférentiellement tactile. Il comporte également un module de maintenance électrique 220, permettant le traitement des différentes données à afficher sur l'interface 210.
Par exemple, l'indication du fil à inspecter est faite par l'intermédiaire du module de maintenance 220 et l'affichage sur l'interface 210.
Dans une étape El, l'opérateur 100 à partir, par exemple, de l'identifiant de la ligne à inspecter, depuis l'interface 210 ouvre les données techniques de la ligne, permettant à l'opérateur 100 de disposer d'informations techniques sur une ligne fonctionnelle donnée. Ces informations peuvent être relatives à la documentation de maintenance EWIS (« Electrical Wiring Interconnection System ») de l'aéronef et sont traitées par le module de maintenance électrique 220. La figure 3 illustre le schéma d'une ligne à tester.
La ligne fonctionnelle Ll à tester est composée d'un ensemble de harnais complexes (H l, H2).
Un harnais est composé d'une pluralité de câbles électriques, chacun composé de fils appartenant à une ligne fonctionnelle. Chaque fil comporte un connecteur d'entrée ou de sortie. Ainsi, deux harnais successifs sont connectés ensemble par un connecteur.
Une ligne testée correspond à une ligne d'interconnexion de puissance ou de données qui chemine dans l'aéronef d'un connecteur de début à un connecteur de fin en traversant plusieurs harnais complexes.
Ainsi, la ligne Ll est définie par un connecteur d'entrée Cl et un connecteur de sortie C8.
Chaque fil est composé d'un ensemble de branches. Par exemple, la ligne à tester est définie par la pluralité de branches, bl l-bl2-bl3-bl4- bl5.
Lors d'une étape E2, l'opérateur visualise le cheminement de la ligne à tester par un module de réalité augmentée 240 du dispositif mobile 200. La réalité augmentée (RA) désigne des systèmes informatiques qui permettent de superposer, en temps réel et de manière contextuelle, des données virtuelles à la perception que l'utilisateur a de la réalité. Lorsque cette perception est visuelle, on vient incruster des objets virtuels (3D et 2D) sur une séquence d'images afin de leur donner un caractère réaliste.
Le procédé permet ainsi d'afficher à l'opérateur 100 des informations relatives au processus de recherche de panne de manière contextuelle et dynamique (sans nécessité d'intervenir sur l'état courant de l'avion, comme par exemple de retirer l'habillage cabine pour visualiser les harnais électriques).
Concrètement, le dispositif 200 comporte :
- un module de réalité augmentée 240, mettant en œuvre un algorithme de recalage 3D afin de comprendre l'environnement, le mélanger avec des éléments virtuels (modélisés dans une maquette numérique) et afficher à l'utilisateur le résultat de cette combinaison. Le moyen d'affichage de réalité augmentée est composé, par exemple, d'un ordinateur portable, smartphone, tablette tactile, lunette de réalité augmentée, projecteur, etc. Le moyen d'affichage peut correspondre à ΙΊΗΜ 210;
- un ou plusieurs capteurs 241 permettant au module de réalité augmentée de capter l'environnement réel, les mouvements de l'opérateur (caméra haute définition, capteurs de profondeurs gyroscope ...) et l'objet d'intérêt de la réalité augmentée
(extérieur de l'aéronef, meuble électrique, environnement cabine...).
Les capteurs 241 peuvent être intégrés dans le dispositif mobile 200, ou être déportés de celui-ci. Les capteurs 241 sont dans ce dernier cas en communication filaire ou non-filaire avec ledit dispositif 200. - une unité de calcul 250 est prévue pour effectuer les traitements informatiques. Elle comprend des moyens de traitement 251 comme un micro-processeur et une mémoire 252.
Dans une étape E3, à partir des données techniques de la ligne, le procédé définit le connecteur d'entrée de la ligne à tester, permettant ainsi de caractériser un point d'entrée pour le test de la ligne.
Dans une étape E4, la visualisation en réalité augmentée permet à l'opérateur 100 de visualiser, sans démonter la structure de l'aéronef, le positionnement du connecteur d'entrée de la ligne à tester, afin de pouvoir brancher sur ledit connecteur un outil de diagnostic. Comme illustré en figure 2, le module de maintenance 220 du dispositif mobile de réalité augmentée est en connexion avec différentes bases de données relatives à la structure de l'aéronef et à son schéma de câblage électrique.
Ces bases de données sont extraites préférentiellement à partir de données du fabricant de l'aéronef. Ces bases données sont, par exemple, composées de :
- la base de données 420 contenant la maquette numérique de l'aéronef (DMU : Digital Mock-Up), qui est une représentation géométrique et numérique de sa structure avec les éléments qui y sont installés.
La base de données électrique de l'aéronef 410 (eDB) contenant : le schéma de câblage de l'aéronef, les modèles physiques des harnais ainsi que le détail des câbles et de leurs terminaisons.
De ces bases de données du fabricant de l'aéronef sont extraites :
- Une base de données 330 stockant une représentation simplifiée de la maquette numérique de l'aéronef, - Une base de données 320 stockant une représentation géométrique en 3D des harnais installés dans l'aéronef,
- Une base de données 310 stockant des fichiers de compositions de chaque harnais (décrits plus loin dans la description).
La base de données 330, relative à une représentation simplifiée de la maquette numérique de l'aéronef, permet au module de réalité augmentée 220 de mélanger des éléments virtuels de la structure de l'aéronef avec les éléments réels captés par la caméra 241.
La représentation simplifiée permet au dispositif mobile 200 de ne traiter que les informations nécessaires au procédé.
La base de données 320, relative à la représentation géométrique en 3D des harnais, permet au module 220 de représenter lesdits harnais sur le moyen d'affichage de réalité augmentée. Cependant, ladite base de données 320 ne définit que la structure géométrique des harnais, elle ne dispose pas d'informations sur la composition des harnais.
Ainsi, la base de données 310 permet également de représenter sur le moyen d'affichage de réalité augmentée la composition de chaque harnais, et plus particulièrement de représenter la disposition des connecteurs.
L'opérateur de maintenance 100 pour diagnostiquer la ligne à tester peut se brancher au connecteur d'entrée de la ligne. L'opérateur de maintenance 100, par le moyen d'affichage en réalité augmentée, peut donc visualiser rapidement le connecteur auquel il doit accéder.
Dans une étape E5, l'opérateur dispose d'un outil 231 lui permettant de diagnostiquer la ligne Ll .
L'outil de test 231 comporte un dispositif de connexion adapté à se connecter au connecteur de début de la ligne à tester. Les dispositifs de connexions aux harnais incluent généralement des adaptateurs standardisés. Dans une étape E6, l'outil de test 231 est configuré en fonction de paramètres physiques spécifiques de la ligne à tester et des câbles électriques qui la compose.
Dans un mode de réalisation particulier, l'outil de test 231 comporte un capteur de mesure de la distance au défaut.
On utilise de préférence un capteur mesurant ladite distance par réflectométrie.
La réflectométrie est une méthode non destructive qui permet à la fois de détecter un défaut dans un câble électrique, de le localiser et de le caractériser. Son principe repose sur l'injection d'une onde se propageant à travers le câble.
Le point d'injection de l'onde est le connecteur de début de la ligne à tester.
Si ladite onde rencontre une discontinuité et donc un changement local d'impédance, une partie de son énergie sera alors renvoyée vers le point d'injection et ne sera donc pas transmise. L'état du câble et la localisation du défaut ne seront connus que lorsque l'impulsion émise sera revenue à son point de départ.
La méthode de réflectométrie permet une mesure de distance au défaut très précise, en général de l'ordre de 1% de la longueur maximale de la ligne, voire de l'ordre de la dizaine de centimètre, voire du centimètre (potentiellement au détriment de la distance maximale atteignable).
Les paramètres physiques de la ligne fonctionnelle à tester permettant la configuration de l'outil 231 sont par exemple : l'atténuation, l'impédance de ladite ligne, la vitesse de propagation d'une onde dans ladite ligne. Les paramètres de configuration peuvent être déterminés automatiquement par le module de maintenance 220 traitant la documentation de maintenance EWIS (« Electrical Wiring Interconnection System »).
Dans ce mode de réalisation, l'outil de test est intégré au dispositif mobile 200. Par exemple les moyens de réalité augmentée et l'outil de test d'une ligne peuvent être ainsi intégrés dans une mallette de transport.
Dans un mode de réalisation alternatif, le capteur de distance au défaut peut être intégré dans un équipement au sol ou être embarqué à bord d'un aéronef. Dans ce mode de réalisation alternatif, les étapes E2 à E5 ne sont pas réalisées, l'opérateur n'ayant pas à connecter d'outil de diagnostic à la ligne à tester. Dans le cadre d'un capteur embarqué, il est possible d'envisager plusieurs types d'intégration :
- intégration à l'intérieur de dispositifs de coupure tels que des CB (Circuit Breakers), RCCB (Remote Control Circuit Breakers) ou SSPC (Solid state power controllers),
- intégration dans un calculateur dédié au diagnostic des harnais,
- intégration dans les fonctions de monitoring d'un calculateur système de l'aéronef.
Le capteur de distance au défaut peut également :
- surveiller d'une à plusieurs lignes,
- détecter et localiser des défauts intermittents, les enregistrer pour pouvoir ensuite les localiser via la réalité augmentée,
- détecter, localiser et identifier des défauts francs (circuits ouverts et court-circuit),
- détecter et localiser des singularités dues à des défauts non francs,
- détecter, localiser et identifier des arcs électriques sur des lignes de puissance. Bien entendu, toute autre technique permettant d'obtenir une distance au défaut peut être mise en œuvre dans le procédé décrit ci-avant. Préférentiellement, on utilise une réflectométrie de type TDR (Time Domain Reflectometry), la mesure du décalage temporel entre le signal émis et la réception du signal réfléchi permet de calculer la distance du défaut par rapport au point d'injection du signal . La localisation est dite « curviligne », c'est-à-dire le long du câble et associée à la connaissance de la vitesse de propagation du signal dans le câble.
La réflectométrie peut être également du type STDR, SSTDR, MCTDR, FDR ou tout autre principe de réflectométrie.
Après avoir lancé le diagnostic de la ligne dans une étape E7, le résultat est affiché, l'opérateur obtient donc comme information la localisation curviligne du défaut. Cette information est difficilement exploitable directement par l'opérateur de maintenance 100. Il est alors nécessaire de convertir cette localisation le long d'un câble en coordonnées cartésiennes tridimensionnelles (x, y, z) avec comme point d'origine le connecteur de début de ligne.
Dans une étape E8, on calcule donc les coordonnées cartésiennes (x, y, z) d'un défaut dans un harnais à partir d'une coordonnée curviligne obtenue par le capteur de défaut (231, 232, 233).
La conversion d'une distance au défaut en coordonnées cartésiennes (x, y, z) consiste à parcourir la ligne en partant du connecteur de début et nécessite de connaître sa définition physique ainsi que sa géométrie 3D. Pour réaliser cette conversion, une approche simple serait de développer un script de conversion de la distance dans l'environnement CAO qui a servi à développer la maquette numérique. Cette approche présente néanmoins plusieurs inconvénients :
- le script de conversion est spécifique à l'environnement de CAO et surtout empêche le procédé d'être indépendante de cet environnement,
- de plus, il est difficile, voire impossible avec cette solution d'avoir une application fonctionnant sur un dispositif mobile 200, l'environnement CAO nécessitant des ressources matérielles (processeur, mémoire, stockage...) importantes.
Le procédé utilise donc un format de données générique indépendant de l'environnement de CAO de la maquette numérique et qui permet de travailler sur des données pouvant être facilement embarquées sur un dispositif mobile, et donc disposant de moins de puissance de calcul qu'une station de travail CAO typique. Un ensemble de fichiers dit PH (Process Harness) est issu des processus d'ingénierie des câblages des aéronefs, en utilisant la base de données 420 contenant les données de la maquette numérique de l'aéronef et la base de données électrique 410.
Chaque fichier PH définit ainsi le détail de la composition d'un harnais, grâce à la base de données électrique 410 :
- la liste des câbles électriques chacun composé de fils appartenant à une ligne fonctionnelle de l'aéronef,
- la liste des extrémités des fils,
- la liste des connecteurs des harnais.
Le fichier PH définit également la morphologie 3D dudit harnais (suite de points par lesquels chaque fil du harnais électrique passe).
Ainsi, un fichier PH permet une représentation géométrique (voir de nouveau en figure 3) et en 3D d'un harnais installé dans l'aéronef par :
- la liste des branches décomposées en segments élémentaires,
- la liste des ports servant de jonction entre les segments, élémentaires ainsi que les coordonnées XYZ de ces ports,
- pour chaque fil du harnais, la séquence des branches du harnais par lesquelles le fil chemine.
La base de données 310 comporte donc un fichier PH par harnais installés dans l'aéronef. Le fichier PH est structuré dans un format générique, standard et d'échange. Par exemple, de préférence au format XML.
Le fichier est basé sur des listes d'objets caractéristiques définis de la manière suivante :
- Des listes de harnais contenant des objets harnais,
Des listes de lignes fonctionnelles contenant des objets câbles. même :
Chaque objet harnais a :
o un identifiant
o une liste de câble.
Chaque objet câble a :
o un identifiant
o une liste de fils
Chaque objet fil a :
o un identifiant
o des connecteurs (entrée/sortie)
o des pins
o une liste de branches
o une liste de branches inverses
Chaque objet branche a :
o un identifiant
o une distance max
o une distance min
une liste de segments
Chaque objet segment a :
o un identifiant
o une distance max
o une distance min
o une taille
o un port d'entrée
o un port de sortie
Chaque objet port a : o un identifiant
o une distance
o des coordonnées X, Y et Z Grâce à ce modèle générique, il est possible de parcourir les lignes fonctionnelles et de calculer la position en coordonnées cartésiennes d'un défaut de harnais dans l'aéronef en fonction d'un connecteur de départ, d'un pin de départ et d'une distance au défaut. Dans une étape E9, le système permet la visualisation du défaut en réalité augmentée sur ΙΊΗΜ 210. Si la localisation du défaut n'est pas directement visible par la caméra. L'IHM 210 indique la direction vers laquelle se rendre pour visualiser le défaut. Cette indication est faite par exemple via un fléchage sur ΙΊΗΜ 210. L'opérateur peut ensuite visualiser le défaut en réalité augmentée, il peut donc l'interpréter et identifier aisément les opérations de dépose à réaliser pour accéder au défaut. Les dites opérations peuvent être affichées sur ΙΊΗΜ 210.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la base de données représentant le modèle simplifié de l'aéronef contient également des informations de zones de la cabine de l'aéronef. En effet, la technologie de réalité augmentée utilisée est préférentiellement une technologie fonctionnant sans marqueur, c'est-à-dire que l'objet augmenté lui-même est un marqueur. Ces technologies fonctionnent bien lorsque l'opérateur est à l'extérieur de l'objet, mais il y a plusieurs difficultés pour la faire fonctionner à l'intérieur d'un aéronef de ligne de grande dimension :
- le volume de la maquette numérique de l'aéronef est beaucoup plus important et ne peut pas être traitée d'un seul bloc
- une cabine d'aéronef a la particularité de contenir des objets répétitifs et similaires (hublots, cadres, sièges...) qui peut entraîner une confusion sur l'algorithme de recalage 3D : il se peut que le recalage ne se fasse pas sur le bon panneau de cabine mais sur un autre qui lui ressemble.
- il faut pouvoir aussi localiser l'opérateur qui se situe à l'intérieur de l'objet augmenté.
Pour répondre à ce problème, la maquette numérique est segmentée en zones (ou sections). Ainsi, à ce mode de réalisation particulier, illustré en figure 4, correspond la séquence opérationnelle suivante, qui va guider l'opérateur vers la zone où le défaut est présent avant de démarrer l'expérience de réalité augmentée :
E6' : L'opérateur se situe en soute d'un aéronef et réalise un diagnostic des harnais électrique (via un outil de test sol ou via une interaction avec un système embarqué),
E8' : Lorsque l'opérateur demande au système de localiser le défaut dans l'aéronef, le système lui indique dans quelle zone de l'aéronef il doit se rendre. Cette indication peut avoir la forme d'une information textuelle ou plus directement être un affichage de la localisation du défaut dans maquette 3D de l'aéronef. Le système indique également à l'opérateur un objet de la cabine, facilement distinguable, sur laquelle il devra initialiser la réalité augmentée (une porte de l'aéronef, un marqueur d'initialisation, une rangée de sièges...),
E9' : Une fois rendu dans la zone, l'opérateur initialise la réalité augmentée et le système lui indique via des flèches sur l'écran la direction vers laquelle aller pour visualiser le défaut sur l'écran.
L'invention permet ainsi à un opérateur de maintenance d'avoir une visualisation virtuelle et contextuelle des éléments, des opérations de maintenance (en relation avec l'EWIS) et de la localisation d'un défaut dans un câble sans avoir à démonter de panneaux de la structure d'un aéronef (cabine, cargo...).

Claims

Revendications
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique d'un aéronef, ladite ligne comportant une pluralité de harnais électriques, comprenant les étapes suivantes :
déterminer une distance d'un défaut sur la ligne au moyen d'un outil de test (230) à partir d'une extrémité de ladite ligne, ledit outil de test (230) étant configuré avec des paramètres physiques de la ligne à tester,
calculer la position dudit défaut dans une maquette numérique de l'aéronef à partir de ladite distance déterminée, et
visualiser ladite position du défaut en réalité augmentée sur un moyen d'affichage (210) d'un module de réalité augmentée (240), ledit module (240) identifiant l'environnement lié à l'aéronef par mise en correspondance d'équipements présents dans des images capturées par une caméra (241) avec des équipements de la maquette numérique (330) de l'aéronef.
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon la revendication 1, dans lequel si le défaut n'est pas localisé en réalité augmentée sur le moyen d'affichage de réalité augmentée (210), une information de direction vers le défaut est affichée sur ledit moyen d'affichage de réalité augmentée (210),
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel des éléments virtuels de câblage électrique de la maquette numérique de l'aéronef sont superposés aux images acquises par la caméra (241) sur le moyen d'affichage (210) d'un module de réalité augmentée (240).
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'outil de test (230) détermine la distance par réflectométrie. Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon la revendication précédente, dans lequel les paramètres physiques de la ligne sont l'impédance, l'atténuation et la vitesse de propagation.
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'outil de test (230) est branché à un connecteur à une extrémité de la ligne à tester.
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape la détermination d'une distance du défaut est réalisée depuis un outil de test au sol (232) ou intégré dans un système embarqué (233).
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les étapes de visualisation en réalité augmentée, et de calcul de distance au défaut comportent l'utilisation de bases de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef (330), un modèle 3D des harnais électriques (320), et des fichiers de compositions de chaque harnais (310).
Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon la revendication 8, dans lequel à partir de la base de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef (420) et de la base de données électriques de l'aéronef (eDB) une pluralité de fichiers (PH - Process Harness) est générée dans un format générique, chaque dit fichier définissant la composition d'un harnais et sa morphologie.
0. Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel la base de données électrique(410) comprend un schéma de câblage, les modèles physiques des harnais, le détail des câbles et leurs terminaisons.
1. Procédé de localisation de défaut dans une ligne électrique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la base de données contenant un modèle 3D de la structure de l'aéronef (330), comporte des informations de zonage de la structure dudit aéronef, le procédé indiquant dans une étape préalable à l'étape de visualisation de défaut dans quelle zone de la structure opérer la localisation du défaut sur le moyen d'affichage de réalité augmenté (210).
2. Dispositif de maintenance transportable (200) comprenant un moyen d'affichage de réalité augmentée (210), une caméra (241), un moyen d'accès à la maquette numérique (420) et à la base de données électriques (410), un module de réalité augmentée (240), et une unité de calcul (250) permettant la mise en œuvre du procédé définit selon l'une des revendications 1 à
13. Dispositif de maintenance transportable (200) selon la revendication précédente, dans lequel ledit dispositif comporte un capteur de distance au défaut.
14. Dispositif de maintenance transportable (200) selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d'affichage superpose à partir des images acquises par la caméra (241) des informations d'identification d'une ligne à tester et/ou la localisation d'un défaut sur ladite ligne.
5. Produit programme d'ordinateur, destiné à être exécuté par des moyens de traitement (250) d'une unité de calcul (251) d'un dispositif de maintenance transportable (200), ladite unité de calcul (251) comprenant en outre une mémoire (252), et configuré pour la mise en œuvre du procédé défini selon l'une des revendications 1 à 11.
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