WO2021228610A1 - Procédé et système d'inspection visuelle d'une pièce mécanique par un opérateur - Google Patents

Procédé et système d'inspection visuelle d'une pièce mécanique par un opérateur Download PDF

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WO2021228610A1
WO2021228610A1 PCT/EP2021/061614 EP2021061614W WO2021228610A1 WO 2021228610 A1 WO2021228610 A1 WO 2021228610A1 EP 2021061614 W EP2021061614 W EP 2021061614W WO 2021228610 A1 WO2021228610 A1 WO 2021228610A1
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WO
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geometric
mechanical part
geometric tolerance
tolerance range
real mechanical
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Application number
PCT/EP2021/061614
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Thibaud CHONG
Florian MAURIN
Mathieu LE MONNIER
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Safran Engineering Services
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Definitions

  • the present invention relates to the field of visual inspection of a mechanical part, in particular, an aeronautical part following its manufacture or repair.
  • an aeronautical part of an aircraft engine can be damaged during its operation due to wear or impact of foreign bodies. Following its repair, the aeronautical part must be inspected in order to verify the absence of geometric defects whose value exceeds the geometric tolerances predetermined during the certification of the aeronautical part.
  • Geometric tolerances are defined in a representation of the aircraft part in the form of a point cloud, in which each point is associated with a geographic position and a degree of geometric tolerance. In practice, such a point cloud is obtained by a finite element calculation using computer-aided design software.
  • an aeronautical part In practice, the inspection of an aeronautical part is carried out visually by an operator. With reference to the , there is schematically represented a real aeronautical part PR which comprises three geometric defects D1, D2, D3 which must be verified by the operator. To carry out the inspection, the operator has in a known manner printed schematic views M of the envelope of the aeronautical part (front, rear, top, etc.).
  • the envelope of the aeronautical part is represented by different colored surfaces C1, C2, C3, C4 corresponding to degrees of geometric tolerances (C1 being the smallest tolerance and C4 being the largest tolerance ).
  • C1 being the smallest tolerance
  • C4 being the largest tolerance
  • the real aeronautical part PR is rejected (POK).
  • the real aeronautical part PR is accepted (OK).
  • Such a visual inspection is complex for the operator since it is difficult to locate a geometric defect D1-D3 of the actual aircraft part PR on the printed view M in order to determine the degree of geometric tolerance. Indeed, the operator is obliged to carry out operations for measuring the position of the geometric defect D1-D3 which are imprecise and time-consuming, which presents a first drawback. In this example, it is difficult for the operator to determine whether the first geometric defect D1 belongs to the first colored surface C1 or to the second colored surface C2.
  • the printed M views are not precise and represent the colored surfaces C1-C4 roughly (rectangles for example) in order to be conveniently read by the operator.
  • the C1-C4 colored surfaces are simplified by favoring the strictest geometric tolerances to the detriment of the widest tolerances. Such a simplification has the disadvantage of increasing the number of aeronautical parts rejected following an inspection by the operator.
  • the invention thus aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a method and a system for visual inspection of a mechanical part which is simple and practical for an operator while making it possible to determine precisely for each geometric defect at what degree of tolerance he is subject to.
  • an operator can easily and conveniently determine whether a geometric defect is acceptable since each geometric defect is visually associated with a color during display. It is no longer necessary to perform complex and time-consuming measurement operations.
  • Using an augmented reality display saves time compared to printed views
  • the composite images can be updated independently and the operator is sure to benefit from the latest geometric tolerances.
  • an augmented reality display is not obvious for a room defined by a point cloud since such point clouds are not displayable as such by augmented reality software.
  • the present invention makes it possible to transform these points into elementary surfaces, displayable in augmented reality, but also to color them dynamically in order to facilitate inspection when it is displayed in augmented reality.
  • the method makes it possible to detect defects visually for the whole part by handling it.
  • a measurement is not carried out on the mechanical part to detect faults in a computerized manner by calculation. It is thus not necessary to resort to numerous sensors and projectors as in the methods of the prior art.
  • the operator measures a value of the geometric defect and compares it to the geometric tolerance range associated with the displayed color.
  • the operator accepts the geometric defect if the value of the geometric defect is less than the geometric tolerance range associated with the displayed color.
  • the operator rejects the geometric defect if the value of the geometric defect is greater than the geometric tolerance range associated with the displayed color.
  • At least three geometric tolerance ranges are determined in order to have a large particle size within the geometric tolerances.
  • the geometric surfaces of the composite image entirely form the envelope of the actual mechanical part.
  • each point of the envelope is colored. Any geometric defect in the envelope can thus be associated with a geometric tolerance color.
  • the method comprises a step of forming a plurality of geometric surfaces from the geometric positions of the points associated with different geometric tolerance ranges, the geometric surfaces having the color associated with the strictest geometric tolerance range.
  • surfaces are also formed between the points associated with different geometric tolerance ranges. By coloring them with the color of the strictest geometric tolerance range, it is ensured that no excessive geometric defects can be accepted.
  • Such surfaces, between points of different ranges, are rare and can also be omitted to form the entire envelope.
  • the composite image is three-dimensional so as to facilitate the interpretation by the operator of a geometric defect.
  • the display device is a computer tablet.
  • The is a schematic representation of several predetermined geometric tolerance ranges.
  • The is a schematic representation of the step of associating each point of the point cloud with a geometric tolerance range.
  • The is a schematic representation of the step of forming a plurality of geometric surfaces from the geometric positions of the points associated with said geometric tolerance range.
  • The is a schematic representation of the step of forming a plurality of geometric surfaces between points belonging to different geometric tolerance ranges.
  • The is a schematic representation of the step of displaying in augmented reality a composite image on an image of said real mechanical part.
  • the invention relates to a system and method for visually inspecting a mechanical part by an operator.
  • the invention is presented in an aeronautical context, in particular, for the inspection of aeronautical parts following their manufacture or their repair. It goes without saying, however, that the invention applies to any mechanical part in any technical field.
  • the invention relates to a method of visual inspection of a real mechanical part PR by an operator, the real mechanical part PR being associated with a point cloud NP (theoretical part) defining the envelope of the real mechanical part PR, the point cloud NP having been obtained by a computer-aided calculation and design tool, each point Q defining, on the one hand, a geographical position POS and, on the other hand, a degree of geometric tolerance DEG.
  • a point cloud NP theoretical part
  • the real mechanical part PR has been obtained by means of a computer-aided design and calculation tool, for example, mechanical design software performing finite element calculations.
  • the degree of geometric tolerance DEG determines a tolerance on the geographical position POS of said point Q.
  • each point is associated with a geographical position POS defined in a three-dimensional reference frame X, Y, Z and a degree of geometric tolerance for each component of the POS geographic position.
  • the degree of geometric tolerance DEG can have one or more dimensions. In this example, for the sake of clarity and brevity, it will be assumed that the degree of geometric tolerance DEG has only one dimension.
  • a plurality of geometric tolerance ranges T1-T4 are determined. These T1-T4 geometric tolerance ranges are more or less strict and depend on the real mechanical part PR to be inspected.
  • the first geometric tolerance range T1 is a strict tolerance range
  • the second geometric tolerance range T2 is a medium tolerance range
  • the third geometric tolerance range T3 is a large tolerance range
  • the fourth geometric tolerance range T4 is a very large tolerance range.
  • five tolerance limits ⁇ 1- ⁇ 5 determine the four geometric tolerance ranges T1-T4.
  • the tolerance limits ⁇ 1- ⁇ 5 are chosen in order to form the geometric tolerance ranges T1-T4 most relevant for the real mechanical part to be inspected.
  • the method comprises a step of association ET1 of each point Q of the cloud of points NP with a range of geometric tolerance T1-T4 as a function of its degree of geometric tolerance DEG.
  • a point Q has a degree of geometric tolerance DEG comprised between [ ⁇ 3; ⁇ 4], it is associated with the third geometric tolerance range T3. This is done by analyzing the degree of geometric tolerance DEG of each point Q of the point cloud NP.
  • each geometric tolerance range T1-T4 The lower and upper limits of each geometric tolerance range T1-T4 are used and a result R is “true” (degree of geometric tolerance DEG in the passband) or “false” (degree of geometric tolerance DEG outside the band.governing).
  • a few points Q of the NP point cloud are represented diagrammatically which are associated, by way of example, with the first geometric tolerance range T1 (black dots) and with the second geometric tolerance range T2 (white dots) .
  • the method comprises, for each geometric tolerance range T1-T4, a step of forming ET2 of a plurality of geometric surfaces from the geometric positions POS of the points Q associated with said geometric tolerance range T1-T4.
  • the geometric surfaces of a geometric tolerance range T1-T4 have the same color C1-C4, the geometric surfaces of different geometric tolerance ranges T1-T4 having different colors C1-C4.
  • the points of the same geographic tolerance range DEG are transformed into colored surfaces.
  • the formation of a plurality of geometric surfaces as a function of the association of the points Q with the geometric tolerance ranges T1, T2.
  • Several adjacent points associated with the same geometric tolerance range T1, T2 are connected to form a surface.
  • geometric surfaces of two different colors C1, C2 are formed.
  • Such geometric surfaces are preferably produced using a computer-aided design and calculation tool.
  • the adjacent points Q associated with ranges of different geometric tolerances T1-T4 can form a geometric surface having the color of the strictest geometric tolerance range associated with said points Q.
  • the restriction is advantageously carried out only marginally and makes it possible to form colored surfaces for each portion of the envelope as will be presented below.
  • the adjacent points Q associated with the geometric tolerance ranges T1, T2 form a geometric surface of color C1 corresponding to the strictest tolerance. Thanks to this step, a plurality of geometric surfaces having different colors C1-C4 are formed. Each portion of the envelope of the real mechanical part PR is thus associated with a colored geometric surface.
  • the method comprises a step of forming ET3 of a composite image IC by association of all the colored geometric surfaces in order to recreate the envelope of the real mechanical part PR.
  • the entire envelope of the real mechanical part PR is colored.
  • such a composite image IC is displayable and relevant to the operator.
  • a composite image IC is formed from the NP point cloud obtained by the computer-aided design and calculation tool.
  • a composite image IC is obtained by processing images using a computer terminal for each actual mechanical part PR to be inspected.
  • the composite image IC is advantageously three-dimensional.
  • the composite IC images corresponding to all of the actual PR mechanical parts to be inspected are stored in a DB database which can be local or remote.
  • the DB database forms a catalog of composite images IC for the actual mechanical parts PR to be inspected.
  • the method comprises a step of displaying ET4 in augmented reality of said composite image IC on an IM image of said real mechanical part PR to be inspected.
  • the display step is implemented by means of a display device 1 which is in the form of a computer terminal comprising a display screen 10 so as to display the composite image IC and I IM image of the real mechanical part PR.
  • the display device 1 comprises a camera 11 for obtaining IM images of the real mechanical part PR in real time.
  • the display device 1 comprises a calculation unit (not shown) for processing the superposition of the composite image IC and the image IM.
  • Such a display device 1 is preferably in the form of a computer tablet, preferably a tactile tablet, a computer computer or a smart phone.
  • the actual mechanical part PR has three geometric defects D1-D3, for example, pits or bumps, and the operator should check if they are acceptable.
  • the composite image IC is displayed in augmented reality on the image IM of the real mechanical part PR.
  • the operator simultaneously observes the real mechanical part PR, including its defects D1-D3, and the colors C1-C4 of the composite image IC.
  • the augmented reality display makes it possible to orient, to size the composite image IC so that it corresponds to the IM image of the real mechanical part PR as illustrated in .
  • the operator determines that the first geometric defect D1 is within the average geometric tolerance range T2 since the first geometric defect D1 is displayed with the second color C2.
  • the operator can then measure the value of the geometric defect D1, by any known manner, and compare it to the geometric tolerance range T2 associated with the displayed color C2.
  • the operator accepts the geometric defect D1 if the value of the geometric defect D1 is admissible with respect to the second geometric tolerance range T2.
  • the operator rejects the geometric defect D1 if the value of the geometric defect D1 is greater than the second geometric tolerance range T2. In this example, the value of the geometric defect D1 is admissible (OK).
  • the operator would have determined that the first geometric defect D1 was within the strict geometric tolerance range T1 and would have considered the first geometric defect D1 as inadmissible. Thanks to the invention, the rejection rate is advantageously reduced.
  • the operator performs the measurement, the comparison and makes his decision by visual observation.
  • a visual inspection method allows the operator to scan the entire envelope of the real mechanical part PR with his display device 1 and instantly determine whether the real mechanical part PR conforms or whether it needs to be brought into focus. scum. Inspection is more relevant, more convenient and faster, which limits the number of errors and improves inspection rates compared to the prior art.

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Abstract

Un procédé d'inspection visuelle d'une pièce mécanique réelle (PR) par un opérateur, la pièce étant associée à un nuage de points (NP) définissant chacun une position géographique (POS) et un degré de tolérance géométrique (DEG), le procédé comporte une étape d'association (ET1) de chaque point (Q) à une plage de tolérance géométrique (T1-T4), une étape de formation (ET2) d'une pluralité de surfaces géométriques à partir des points (Q) associés à une plage de tolérance géométrique (T1-T4), les surfaces géométriques ayant la même couleur, une étape de formation (ET3) d'une image composite (IC) par association de l'ensemble des surfaces géométriques afin de recréer l'enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR) et une étape d'affichage (ET4) en réalité augmentée de ladite image composite (IC) sur une image (IM) de ladite pièce mécanique réelle (PR) de manière à assister l'opérateur lors de l'inspection des défauts géométriques de la pièce mécanique réelle (PR).

Description

Procédé et système d’inspection visuelle d’une pièce mécanique par un opérateur
La présente invention concerne le domaine de l’inspection visuelle d’une pièce mécanique, en particulier, une pièce aéronautique suite à sa fabrication ou à sa réparation.
De manière connue, une pièce aéronautique d’un moteur d’aéronef peut subir des endommagements au cours de son fonctionnement du fait de l’usure ou d’impacts de corps étrangers. Suite à sa réparation, la pièce aéronautique doit être inspectée afin de vérifier l’absence de défauts géométriques dont la valeur excède des tolérances géométriques prédéterminées lors de la certification de la pièce aéronautique. Les tolérances géométriques sont définies dans une représentation de la pièce aéronautique sous la forme d’un nuage de points, dans lequel chaque point est associé à une position géographique et à un degré de tolérance géométrique. En pratique, un tel nuage de points est obtenu par un calcul d’éléments finis au moyen d’un logiciel de conception assistée par ordinateur.
En pratique, l’inspection d’une pièce aéronautique est réalisée de manière visuelle par un opérateur. En référence à la , il est représenté schématiquement une pièce aéronautique réelle PR qui comporte trois défauts géométriques D1, D2, D3 qui doivent être vérifiés par l’opérateur. Pour réaliser l’inspection, l’opérateur dispose de manière connue de vues schématiques imprimées M de l’enveloppe de la pièce aéronautique (avant, arrière, dessus, etc.).
Dans cet exemple, en référence à la , pour chaque vue imprimée M, l’enveloppe de la pièce aéronautique est représentée par différentes surfaces colorées C1, C2, C3, C4 correspondant à des degrés de tolérances géométriques (C1 étant la tolérance la plus faible et C4 étant la tolérance la plus large). Ainsi, il suffit à l’opérateur de localiser un défaut géométrique D1-D3 de la pièce aéronautique réelle PR sur la vue imprimée M afin de déterminer son degré de tolérance géométrique. Comme illustré à la , si la valeur du défaut géométrique D1-D3 excède le degré de tolérance géométrique, la pièce aéronautique réelle PR est rejetée (POK). A l’inverse, la pièce aéronautique réelle PR est acceptée (OK).
Une telle inspection visuelle est complexe pour l’opérateur étant donné qu’il est difficile de localiser un défaut géométrique D1-D3 de la pièce aéronautique réelle PR sur la vue imprimée M afin de déterminer le degré de tolérance géométrique. En effet, l’opérateur est obligé de réaliser des opérations de mesure de la position du défaut géométrique D1-D3 qui sont imprécises et chronophages, ce qui présente un premier inconvénient. Dans cet exemple, il est difficile pour l’opérateur de déterminer si le premier défaut géométrique D1 appartient à la première surface colorée C1 ou à la deuxième surface colorée C2.
De plus, les vues imprimées M ne sont pas précises et représentent les surfaces colorées C1-C4 de manière grossière (rectangles par exemple) afin d’être lues de manière pratique par l’opérateur. Pour éviter que des défauts géométriques non-acceptables soient acceptés, les surfaces colorées C1-C4 sont simplifiées en favorisant les tolérances géométriques les plus strictes au détriment des tolérances les plus larges. Une telle simplification a l’inconvénient d’augmenter le nombre de pièces aéronautiques rejetées suite à une inspection par l’opérateur.
L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un procédé et un système d’inspection visuelle d’une pièce mécanique qui soit simple et pratique pour un opérateur tout en permettant de déterminer de manière précise pour chaque défaut géométrique à quel degré de tolérance il est soumis.
On connaît dans l’art antérieur par le document US2019/279433A1 une méthode de contrôle d’une pièce réelle sur laquelle on affiche, à l’aide d’un projecteur, une image d’une pièce virtuelle afin de mettre en avant des défauts. Une telle méthode enseigne de réaliser des mesures à l’aide de capteurs et d’afficher les écarts de mesure avec une pièce virtuelle de manière informatique. Du fait de la présence des capteurs et des projecteurs, une telle méthode est très lourde à mettre en œuvre. De plus, une telle méthode ne permet pas de traiter l’ensemble de la pièce mais seulement les parties accessibles par les capteurs et les projecteurs.
 PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé d’inspection visuelle d’une pièce mécanique réelle par un opérateur, la pièce mécanique réelle étant associée à un nuage de points définissant l’enveloppe de la pièce mécanique réelle, le nuage de points ayant été obtenu par un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, chaque point définissant, d’une part, une position géographique et, d’autre part, un degré de tolérance géométrique, une pluralité de plages de tolérance géométrique étant déterminées, le procédé comporte :
  • une étape d’association de chaque point du nuage de points à une plage de tolérance géométrique en fonction de son degré de tolérance géométrique,
  • pour chaque plage de tolérance géométrique, une étape de formation d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques des points associés à ladite plage de tolérance géométrique, les surfaces géométriques d’une plage de tolérance géométrique ayant la même couleur, les surfaces géométriques de plages de tolérance géométrique différentes ayant des couleurs différentes,
  • une étape de formation d’une image composite par association de l’ensemble des surfaces géométriques afin de recréer l’enveloppe de la pièce mécanique réelle et
  • une étape d’affichage en réalité augmentée de ladite image composite sur une image de ladite pièce mécanique réelle de manière à assister l’opérateur lors de l’inspection des défauts géométriques de la pièce mécanique réelle, chaque défaut géométrique étant visuellement associé à une couleur au cours de l’affichage.
Grâce à l’invention, un opérateur peut de manière simple et pratique déterminer si un défaut géométrique est acceptable étant donné que chaque défaut géométrique est visuellement associé à une couleur au cours de l’affichage. Il n’est plus nécessaire de réaliser des opérations de mesures complexes et chronophages. L’utilisation d’un affichage en réalité augmentée procure un gain de temps par comparaison à des vues imprimées
Contrairement à l’art antérieur dans lequel les zones colorées des vues imprimées étaient simplifiées pour l’inspection visuelle, on dispose d’une image composite très pertinente obtenue directement à partir du calcul éléments finis de la pièce théorique conçue par ordinateur. Toute imprécision est ainsi éliminée, ce qui réduit de manière avantageuse le taux de rejet de pièces suite à une inspection. De manière avantageuse, les images composites peuvent être mises à jour de manière indépendante et l’opérateur est certain de bénéficier des dernières tolérances géométriques.
De plus, un affichage en réalité augmentée n’est pas évident pour une pièce définie par un nuage de points étant donné que de tels nuages de points ne sont pas affichables en tant que tel par un logiciel de réalité augmentée. La présente invention permet de transformer ces points en surfaces élémentaires, affichables en réalité augmentée, mais également de les colorer de manière dynamique afin de faciliter l’inspection lors de son affichage en réalité augmentée.
De manière avantageuse, le procédé permet de détecter des défauts de manière visuelle pour toute la pièce en la manipulant. Il n’est pas réalisé de mesure sur la pièce mécanique pour détecter des défauts de manière informatique par calcul. Il n’est ainsi pas nécessaire de recourir à de nombreux capteurs et projecteurs comme dans des procédés de l’art antérieur.
De manière préférée, l’opérateur mesure une valeur du défaut géométrique et la compare à la plage de tolérance géométrique associée à la couleur affichée. Selon un aspect, l’opérateur accepte le défaut géométrique si la valeur du défaut géométrique est inférieure à la plage de tolérance géométrique associée à la couleur affichée. Selon un autre aspect, l’opérateur rejette le défaut géométrique si la valeur du défaut géométrique est supérieure à la plage de tolérance géométrique associée à la couleur affichée.
De manière préférée, au moins trois plages de tolérance géométrique sont déterminées afin d’avoir une granulométrie importante dans les tolérances géométriques.
De préférence, les surfaces géométriques de l’image composite forment entièrement l’enveloppe de la pièce mécanique réelle. Ainsi, chaque point de l’enveloppe est coloré. Tout défaut géométrique de l’enveloppe peut ainsi être associé à une couleur de tolérance géométrique.
De manière préférée, le procédé comprend une étape de formation d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques des points associés des plages de tolérance géométrique différentes, les surfaces géométriques ayant la couleur associée à la plage de tolérance géométrique la plus stricte. Autrement dit, pour couvrir entièrement l’enveloppe, on forme également des surfaces entre les points associés à des plages de tolérance géométrique différentes. En les colorant avec la couleur de la plage de tolérance géométrique la plus stricte, on s’assure qu’aucun défaut géométrique excessif ne peut être accepté. De telles surfaces, entre points de plages différentes, sont rares et peuvent également être omises pour former entièrement l’enveloppe.
De manière préférée, l’image composite est tridimensionnelle de manière à faciliter l’interprétation par l’opérateur d’un défaut géométrique.
L’invention concerne également un système d’inspection visuelle d’une pièce d’une pièce mécanique réelle, la pièce mécanique réelle étant associée à un nuage de points définissant l’enveloppe de la pièce mécanique réelle, le nuage de points ayant été obtenu par un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, chaque point définissant, d’une part, une position géographique et, d’autre part, un degré de tolérance géométrique, une pluralité de plages de tolérance géométrique étant déterminées, le système d’inspection comporte :
  • au moins un dispositif de calcul configuré pour :
    • associer chaque point du nuage de points à une plage de tolérance géométrique en fonction de son degré de tolérance géométrique,
    • pour chaque plage de tolérance géométrique, former une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques des points associés à ladite plage de tolérance géométrique, les surfaces géométriques d’une plage de tolérance géométrique ayant la même couleur, les surfaces géométriques de plages de tolérance géométrique différentes ayant des couleurs différentes, et
    • former une image composite par association de l’ensemble des surfaces géométriques afin de recréer l’enveloppe de la pièce mécanique réelle
  • au moins un dispositif d’affichage configuré pour afficher en réalité augmentée ladite image composite sur une image de ladite pièce mécanique réelle de manière à assister l’opérateur lors de l’inspection des défauts géométriques de la pièce mécanique réelle, chaque défaut géométrique étant visuellement associé à une couleur au cours de l’affichage.
De manière préférée, le dispositif d’affichage est une tablette informatique.
 PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
La est une représentation schématique d’un procédé d’inspection visuelle d’une pièce aéronautique selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique d’une vue imprimée d’une face de l’enveloppe de la pièce aéronautique.
La est une représentation schématique des étapes d’une mise en œuvre d’un procédé d’inspection visuelle selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
La est une représentation schématique de plusieurs plages de tolérances géométriques prédéterminées.
La est une représentation schématique de l’étape d’association de chaque point du nuage de points à une plage de tolérance géométrique.
La est une représentation schématique de l’étape de formation d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques des points associés à ladite plage de tolérance géométrique.
La est une représentation schématique de l’étape de formation d’une pluralité de surfaces géométriques entre points appartenant à des plages de tolérance géométrique différentes.
La est une représentation schématique de l’étape d’affichage en réalité augmentée d’une image composite sur une image de ladite pièce mécanique réelle.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
 DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne un système et un procédé d’inspection visuelle d’une pièce mécanique par un opérateur.
L’invention est présentée dans un contexte aéronautique, en particulier, pour l’inspection de pièces aéronautiques suite à leur fabrication ou à leur réparation. Il va néanmoins de soi que l’invention s’applique à toute pièce mécanique dans tout domaine technique.
En référence à la , l’invention concerne un procédé d’inspection visuelle d’une pièce mécanique réelle PR par un opérateur, la pièce mécanique réelle PR étant associée à un nuage de points NP (pièce théorique) définissant l’enveloppe de la pièce mécanique réelle PR, le nuage de points NP ayant été obtenu par un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, chaque point Q définissant, d’une part, une position géographique POS et, d’autre part, un degré de tolérance géométrique DEG.
De manière connue, la pièce mécanique réelle PR a été obtenue au moyen d’un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, par exemple, un logiciel de conception mécanique réalisant des calculs par éléments finis.
Le degré de tolérance géométrique DEG détermine une tolérance sur la position géographique POS dudit point Q. A titre d’exemple, chaque point est associé à une position géographique POS définie dans un repère tridimensionnel X, Y, Z et un degré de tolérance géométrique pour chaque composante de la position géographique POS. Le degré de tolérance géométrique DEG peut avoir une ou plusieurs dimensions. Dans cet exemple, par souci de clarté et concision, il sera supposé que le degré de tolérance géométrique DEG ne possède qu’une unique dimension.
Une telle conception sous la forme d’un nuage de points NP est classique étant donné qu’elle résulte de calcul d’éléments finis pour lesquels des conditions sont déterminées en plusieurs points. De manière connue, le degré de tolérance géométrique DEG n’est pas identique en tout point Q du nuage de points NP étant donné que certaines portions d’une pièce mécanique réelle PR sont plus critiques que d’autres.
Selon l’invention, une pluralité de plages de tolérance géométrique T1-T4 sont déterminées. Ces plages de tolérance géométrique T1-T4 sont plus ou moins strictes et dépendent de la pièce mécanique réelle PR à inspecter.
Dans cet exemple, on définit quatre plages de tolérance géométrique T1, T2, T3, T4 mais il va de soi que le nombre de plages de tolérance géométrique pourrait être différent. Comme illustré à la , la première plage de tolérance géométrique T1 est une plage de tolérance stricte, la deuxième plage de tolérance géométrique T2 est une plage de tolérance moyenne, la troisième plage de tolérance géométrique T3 est une plage de tolérance grande et la quatrième plage de tolérance géométrique T4 est une plage de tolérance très grande.
Dans cet exemple, cinq bornes de tolérance α1- α5 déterminent les quatre plages de tolérance géométrique T1-T4. Les bornes de tolérances α1- α5 sont choisies afin de former les plages de tolérance géométrique T1-T4 les plus pertinentes pour la pièce mécanique réelle à inspecter.
Selon l’invention, en référence à la , le procédé comporte une étape d’association ET1 de chaque point Q du nuage de points NP à une plage de tolérance géométrique T1-T4 en fonction de son degré de tolérance géométrique DEG. A titre d’exemple, si un point Q possède un degré de tolérance géométrique DEG compris entre [α3 ; α4], il est associé à la troisième plage de tolérance géométrique T3. Cela est réalisé par analyse du degré de tolérance géométrique DEG de chaque point Q du nuage de points NP.
Dans cet exemple, afin d’associer chaque point Q à une plage plages de tolérance géométrique T1-T4, on utilise une fonction mathématique de type filtre passe-bande dont un exemple de formule mathématique est présenté ci-dessous :
Figure pctxmlib-appb-M000001
Les bornes inférieures et supérieures de chaque plage de tolérance géométrique T1-T4 sont utilisées et on obtient un résultat R « vrai » (degré de tolérance géométrique DEG dans la bande passante) ou « faux » (degré de tolérance géométrique DEG hors de la bande passante).
Comme illustré à la , il est représenté de manière schématique quelques points Q du nuage de points NP qui sont associés, à titre d’exemple, à la première plage de tolérance géométrique T1 (points noirs) et à la deuxième plage de tolérance géométrique T2 (points blancs).
En référence de nouveau à la , le procédé comporte, pour chaque plage de tolérance géométrique T1-T4, une étape de formation ET2 d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques POS des points Q associés à ladite plage de tolérance géométrique T1-T4. Les surfaces géométriques d’une plage de tolérance géométrique T1-T4 ont la même couleur C1-C4, les surfaces géométriques de plages de tolérance géométrique T1-T4 différentes ayant des couleurs différentes C1-C4. Autrement dit, les points d’une même plage de tolérance géographique DEG sont transformés en surfaces colorées. Comme illustré à la , il est représenté la formation d’une pluralité de surfaces géométriques en fonction de l’association des points Q aux plages de tolérance géométrique T1, T2. Plusieurs points adjacents associés à une même plage de tolérance géométrique T1, T2 sont reliés pour former une surface. Dans cet exemple, on forme des surfaces géométriques de deux couleurs différentes C1, C2. De telles surfaces géométriques sont de préférence réalisées à l’aide d’un outil de calcul et conception assistée par ordinateur.
De manière préférée, en référence à la , les points adjacents Q associés à des plages de tolérances géométrique différentes T1-T4 peuvent former une surface géométrique ayant la couleur de la plage de tolérance géométrique la plus stricte associée auxdits points Q. La restriction n’est avantageusement réalisée que de manière marginale et permet de former des surfaces colorées pour chaque portion de l’enveloppe comme cela sera présenté par la suite. Dans l’exemple de la , les points adjacents Q associés aux plages de tolérance géométrique T1, T2 forment une surface géométrique de couleur C1 correspondant à la tolérance la plus stricte. Grâce à cette étape, on forme une pluralité de surfaces géométriques ayant des couleurs différentes C1-C4. Chaque portion de l’enveloppe de la pièce mécanique réelle PR est ainsi associée à une surface géométrique colorée.
Selon l’invention, en référence à la , le procédé comporte une étape de formation ET3 d’une image composite IC par association de l’ensemble des surfaces géométriques colorée afin de recréer l’enveloppe de la pièce mécanique réelle PR. De manière préférée, toute l’enveloppe de la pièce mécanique réelle PR est colorée. Contrairement à un nuage de points NP qui ne peut pas être affiché en réalité augmentée, une telle image composite IC est affichable et pertinente pour l’opérateur.
De manière avantageuse, on forme une image composite IC à partir du nuage de points NP obtenus par l’outil de calcul et conception assistée par ordinateur. Une image composite IC est obtenue par traitement d’images au moyen d’un terminal informatique pour chaque pièce mécanique réelle PR devant être inspectée. L’image composite IC est avantageusement tridimensionnelle. Les images composites IC correspondant à l’ensemble des pièces mécaniques réelles PR devant être inspectées sont stockées dans une base de données DB qui peut être locale ou déportée. Autrement dit, la base de données DB forme un catalogue d’images composites IC pour les pièces mécaniques réelles PR devant être inspectées.
Dans cet exemple de mise en œuvre, en référence aux figures 2 et 7, le procédé comporte une étape d’affichage ET4 en réalité augmentée de ladite image composite IC sur une image IM de ladite pièce mécanique réelle PR à inspecter.
En référence à la , l’étape d’affichage est mise en œuvre au moyen d’un dispositif d’affichage 1 qui se présente sous la forme d’un terminal informatique comportant un écran d’affichage 10 de manière à afficher l’image composite IC et l’image IM de la pièce mécanique réelle PR. De manière préférée, le dispositif d’affichage 1 comporte une caméra 11 pour obtenir des images IM de la pièce mécanique réelle PR en temps réel. Le dispositif d’affichage 1 comporte une unité de calcul (non représentée) pour traiter la superposition de l’image composite IC et de l’image IM. Un tel dispositif d’affichage 1 se présente de manière préférée sous la forme d’une tablette informatique, de préférence tactile, d’un ordinateur informatique ou d’un téléphone intelligent.
Dans cet exemple, comme illustré à la , la pièce mécanique réelle PR comporte trois défauts géométriques D1-D3, par exemple, des creux ou des bosses, et l’opérateur doit vérifier s’ils sont acceptables.
Grâce à l’invention, l’image composite IC est affichée en réalité augmentée sur l’image IM de la pièce mécanique réelle PR. Autrement dit, l’opérateur observe de manière simultanée la pièce mécanique réelle PR, dont ses défauts D1-D3, et les couleurs C1-C4 de l’image composite IC. L’affichage par réalité augmentée permet d’orienter, de dimensionner l’image composite IC afin qu’elle corresponde à l’image IM de la pièce mécanique réelle PR comme illustré à la .
Cela permet de manière avantageuse d’assister l’opérateur lors de l’inspection des défauts géométriques D1-D3 de la pièce mécanique réelle PR. En effet, lorsqu’il détecte visuellement un défaut géométrique D1-D3, celui-ci est associé à une couleur C1-C4 au cours de l’affichage. L’opérateur peut ainsi en déduire visuellement si le défaut géométrique D1-D3 est dans une plage de tolérance géométrique stricte T1, moyenne T2, large T3 ou très large T4.
A titre d’exemple, l’opérateur détermine que le premier défaut géométrique D1 est dans la plage de tolérance géométrique moyenne T2 étant donné que le premier défaut géométrique D1 est affiché avec la deuxième couleur C2. L’opérateur peut alors mesurer la valeur du défaut géométrique D1, par toute manière connue, et la comparer à la plage de tolérance géométrique T2 associée à la couleur affichée C2. L’opérateur accepte le défaut géométrique D1 si la valeur du défaut géométrique D1 est admissible par rapport à la deuxième plage de tolérance géométrique T2. A l’inverse, l’opérateur rejette le défaut géométrique D1 si la valeur du défaut géométrique D1 est supérieure à la deuxième plage de tolérance géométrique T2. Dans cet exemple, la valeur du défaut géométrique D1 est admissible (OK).
Par comparaison à l’art antérieur, du fait des simplifications des vues imprimées M, l’opérateur aurait déterminé que le premier défaut géométrique D1 était dans la plage de tolérance géométrique stricte T1 et aurait considéré le premier défaut géométrique D1 comme non admissible. Grâce à l’invention, le taux de rejet est avantageusement réduit.
Grâce à l’invention, l’opérateur réalise la mesure, la comparaison et prend sa décision par observation visuelle. Un tel procédé d’inspection visuelle permet à l’opérateur de balayer toute l’enveloppe de la pièce mécanique réelle PR avec son dispositif d’affichage 1 et de déterminer instantanément si la pièce mécanique réelle PR est conforme ou si elle doit être mise au rebut. L’inspection est plus pertinente, plus pratique et plus rapide, ce qui limite le nombre d’erreurs et améliore les cadences d’inspection par comparaison à l’art antérieur.

Claims (10)

  1. Procédé d’inspection visuelle d’une pièce mécanique réelle (PR) par un opérateur, la pièce mécanique réelle (PR) étant associée à un nuage de points (NP) définissant l’enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR), le nuage de points (NP) ayant été obtenu par un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, chaque point (Q) définissant, d’une part, une position géographique (POS) et, d’autre part, un degré de tolérance géométrique (DEG), une pluralité de plages de tolérance géométrique (T1-T4) étant déterminées, le procédé comporte :
    • une étape d’association (ET1) de chaque point (Q) du nuage de points (NP) à une plage de tolérance géométrique (T1-T4) en fonction de son degré de tolérance géométrique (DEG),
    • pour chaque plage de tolérance géométrique (T1-T4), une étape de formation (ET2) d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques (POS) des points (Q) associés à ladite plage de tolérance géométrique (T1-T4), les surfaces géométriques d’une plage de tolérance géométrique (T1-T4) ayant la même couleur (C1-C4), les surfaces géométriques de plages de tolérance géométrique (T1-T4) différentes ayant des couleurs différentes (C1-C4),
    • une étape de formation (ET3) d’une image composite (IC) par association de l’ensemble des surfaces géométriques afin de recréer l’enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR) et
    • une étape d’affichage (ET4) en réalité augmentée de ladite image composite (IC) sur une image (IM) de ladite pièce mécanique réelle (PR) de manière à assister l’opérateur lors de l’inspection des défauts géométriques (D1-D3) de la pièce mécanique réelle (PR), chaque défaut géométrique (D1-D3) étant visuellement associé à une couleur (C1-C4) au cours de l’affichage.
  2. Procédé d’inspection visuelle selon la revendication 1, dans lequel l’opérateur mesure une valeur du défaut géométrique (D1-D3) et la compare à la plage de tolérance géométrique(T1-T4) associée à la couleur (C1-C4) affichée.
  3. Procédé d’inspection visuelle selon la revendication 2, dans lequel l’opérateur accepte le défaut géométrique (D1-D3) si la valeur du défaut géométrique (D1-D3) est inférieure à la plage de tolérance géométrique (T1-T4) associée à la couleur (C1-C4) affichée.
  4. Procédé d’inspection visuelle selon la revendication 2, dans lequel l’opérateur rejette le défaut géométrique (D1-D3) si la valeur du défaut géométrique (D1-D3) est supérieure à la plage de tolérance géométrique (T1-T4) associée à la couleur (C1-C4) affichée.
  5. Procédé d’inspection visuelle selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant au moins trois plages de tolérance géométrique (T1-T4).
  6. Procédé d’inspection visuelle selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les surfaces géométriques de l’image composite (IC) forment entièrement l’enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR).
  7. Procédé d’inspection visuelle selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant une étape de formation (ET2) d’une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques (POS) des points (Q) associés des plages de tolérance géométrique (T1-T4) différentes, les surfaces géométriques ayant la couleur (C1-C4) associée à la plage de tolérance géométrique (T1-T4) la plus stricte.
  8. Procédé d’inspection visuelle selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel l’image composite (IC) est tridimensionnelle.
  9. Système d’inspection visuelle d’une pièce d’une pièce mécanique réelle (PR), la pièce mécanique réelle (PR) étant associée à un nuage de points (NP) définissant l’enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR), le nuage de points (NP) ayant été obtenu par un outil de calcul et conception assistée par ordinateur, chaque point (Q) définissant, d’une part, une position géographique (POS) et, d’autre part, un degré de tolérance géométrique (DEG), une pluralité de plages de tolérance géométrique (T1-T4) étant déterminées, le système d’inspection comporte :
    • au moins un dispositif de calcul (1) configuré pour :
      • associer chaque point (Q) du nuage de points (NP) à une plage de tolérance géométrique (T1-T4) en fonction de son degré de tolérance géométrique (DEG),
      • pour chaque plage de tolérance géométrique (T1-T4), former une pluralité de surfaces géométriques à partir des positions géométriques (POS) des points (Q) associés à ladite plage de tolérance géométrique (T1-T4), les surfaces géométriques d’une plage de tolérance géométrique (T1-T4) ayant la même couleur (C1-C4), les surfaces géométriques de plages de tolérance géométrique (T1-T4) différentes ayant des couleurs différentes (C1-C4), et
      • former une image composite (IC) par association de l’ensemble des surfaces géométriques afin de recréer l’enveloppe de la pièce mécanique réelle (PR)
    • au moins un dispositif d’affichage (1) configuré pour afficher en réalité augmentée ladite image composite (IC) sur une image (IM) de ladite pièce mécanique réelle (PR) de manière à assister l’opérateur lors de l’inspection des défauts géométriques (D1-D3) de la pièce mécanique réelle (PR), chaque défaut géométrique (D1-D3) étant visuellement associé à une couleur (C1-C4) au cours de l’affichage.
  10. Système d’inspection visuelle selon la revendication 9, dans lequel le dispositif d’affichage (1) est une tablette informatique.
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