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DISPOSITIF DE CONTROLE NON DESTRUCTIF D'UNE PIECE PAR
ANALYSE DE DISTRIBUTION DU CHAMP MAGNETIQUE DE FUITE
La présente invention concerne un dispositif de contrôle non destructif
d'une pièce par analyse de distribution du champ magnétique de fuite émis
par la pièce lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique d'excitation,
comprenant des moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation
au sein de la pièce à contrôler, et des moyens de mesure de la distribution du
champ magnétique émis par la pièce en réponse au champ d'excitation.
L'ensemble des moyens est intégré dans un support souple pour former un
dispositif sous forme de revêtement souple destiné à venir se fixer sur une
zone de la surface de la pièce à contrôler. La présente invention trouve des
applications pour le contrôle non destructif (CND) des pièces d'aéronef, mais
peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le contrôle de
l'intégrité
des pièces est important, tels que l'automobile, le ferroviaire, la
construction
navale ou le nucléaire.
Dans le cadre de l'exploitation et de la maintenance des aéronefs, il est
nécessaire d'utiliser des méthodes de contrôle qui permettent de déterminer
si les structures sont endommagées par des criques ou fissures sans
endommager les pièces constituant les structures. Les techniques utilisées
sont regroupées sous la dénomination de contrôle non destructif (CND). Les
techniques de CND sont nombreuses et en constante évolution car les
secteurs industriels concernés sont demandeurs d'un accroissement des
performances de ces techniques de CND. Les secteurs du transport aérien et
du génie civil sont toujours à la recherche de techniques CND de plus en plus
performantes pour remplir à la fois les impératifs de sécurité et une
politique
de réduction des coûts.
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Pour une pièce non ferromagnétique et conductrice, on connaît les
techniques de contrôle basées sur les courants de Foucault. Le principe de
ces techniques repose sur l'utilisation d'un champ magnétique d'excitation qui
induit une circulation de courant de Foucault dans la pièce à contrôler. La
circulation de ces courants induits dans la pièce est modifiée par la présence
de défauts, de fissures ou de corrosions. Cette modification des distributions
de Courants de Foucault agit sur la distribution du champ magnétique de
surface de la pièce générée par les courants de Foucault. Cette distribution
est mesurée généralement par effet d'induction. Des informations sur les
défauts sont alors extraites à partir de la distribution du champ magnétique.
On connaît également des techniques plus récentes basées sur une
combinaison du champ magnétique d'excitation avec un dispositif d'imagerie
magnéto-optique. Le dispositif d'imagerie magnéto-optique comportant un
matériau magnétique permet de mesurer une rotation Faraday générée qui
est proportionnelle à l'aimantation du matériau magnétique en présence de la
distribution du champ magnétique émis par la pièce.
Tous ces moyens de contrôle nécessitent que l'aéronef soit immobilisé
au sol pour procéder à une inspection des zones sensibles de l'avion à l'aide
d'un appareil de contrôle. Ceci implique un temps de contrôle relativement
long et la présence d'un opérateur qualifié, entraînant par conséquent un coût
de maintenance relativement élevé.
A la connaissance du concepteur du présent dispositif, il n'existe pas à
ce jour de moyens performants permettant de contrôler en temps réel l'état
des structures, par exemple des structures aéronautiques tout au long de leur
période d'utilisation, en particulier pouvant effectuer un diagnostic global
de
santé des structures aéronautiques pendant le vol de l'avion.
La présente invention propose un dispositif adapté à un tel contrôle en
temps réel qui permet de surveiller la santé structurale d'une pièce tout au
long de sa période d'utilisation par des mesures locales de la configuration
du
champ magnétique de fuite émis par ladite pièce en réponse à un champ
d'excitation.
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Les problèmes à résoudre pour un tel dispositif sont
- de disposer d'un moyen de contrôle non destructif adapté pour
être facilement fixé sur la surface des structures à contrôler qu'elles soient
accessibles ou non tout en restant de masse et d'encombrement négligeable
et en ne nécessitant qu'une faible puissance électrique pour son
fonctionnement,
- de disposer d'un moyen de contrôle adapté pour être installé en
permanence sur les structures à contrôler durant leur utilisation pour
effectuer
une maintenance prédictive en détectant l'apparition de défauts le plutôt
possible, permettant ainsi de réaliser des réparations moins coûteuses et de
garantir une sûreté maximale des structures,
- de disposer d'un moyen de contrôle qui permet une gestion
automatique des contrôles et de délivrer un diagnostic complet de la santé
des structures afin de réduire au maximum le travail de l'opérateur pour
réduire le coût de maintenance.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de contrôle non destructif
d'une pièce en temps réel. Selon l'invention, ledit dispositif comprend des
moyens de génération d'un champ magnétique d'excitation au sein de la
pièce, lesdits moyens de génération étant intégrés dans un support, ledit
support étant destiné à venir couvrir une surface de ladite pièce à contrôler,
et des moyens de mesure d'une distribution du champ magnétique émis par
ladite pièce en réponse au champ d'excitation, lesdits moyens de mesure
étant superposés auxdits moyens de génération de champ d'excitation.
Avantageusement le support est un support souple destiné à venir
couvrir la surface de la pièce en épousant la forme de la pièce.
Avantageusement les moyens de mesure ont une sensibilité adaptée
pour déterminer des anomalies dans la distribution du champ magnétique
susceptible de révéler la présence des défauts dans la pièce.
Selon l'invention, les moyens de génération dudit champ magnétique
d'excitation comprennent un réseau de microbobines, chacune desdites
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microbobines étant parcourue par un courant alternatif pour générer ledit
champ magnétique d'excitation.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens de
génération dudit champ magnétique d'excitation comprennent un réseau de
micro-aimants.
Dans un mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils
comprennent une membrane de cristaux liquides sensibles au champ
magnétique et un réseau de microcapteurs optoélectroniques superposé à
ladite membrane de cristaux liquides. Chaque microcapteur optoélectronique
comporte une cellule photosensible pour transformer le rayonnement
lumineux reçu en charges électriques, ladite cellule étant couplée à un
dispositif de transfert de charges pour recueillir les charges électriques.
Dans un autre mode de réalisation desdits moyens de mesure, ils
comprennent un réseau de microcapteurs magnétorésistifs pour mesurer
directement ladite distribution du champ magnétique émis par ladite pièce.
Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, lesdits
réseaux sont organisés en matrice lignes colonnes.
Le dispositif comprend en outre une électronique d'interface reliant
lesdits moyens de mesure à une mémoire d'enregistrement. L'électronique
d'interface et la mémoire sont intégrées dans le support souple de manière à
réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique.
Avantageusement le dispositif de contrôle comprend un système
calculateur tel qu'un microprocesseur pour déterminer de manière
automatique des informations relatives aux défauts telles que la dimension, la
localisation et la nature des défauts à partir de la distribution du champ
magnétique émis par la pièce à contrôler.
Selon une forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit
système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple, ledit
dispositif
de contrôle comporte des moyens d'émission pour envoyer des signaux
électriques enregistrés dans la mémoire d'enregistrement vers ledit système
calculateur en utilisant une liaison filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
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Selon une autre forme de réalisation du dispositif de l'invention, ledit
système calculateur est intégré dans ledit support souple et est connecté
entre ladite électroniques d'interface et ladite mémoire d'enregistrement.
Selon l'invention, le système calculateur comprend une mémoire
5 contenant au moins une cartographie d'une distribution du champ magnétique
de référence de la pièce ou des pièces, des moyens de calcul convertissant
le signal électrique reçu par ledit système calculateur en signal
représentatif
de la distribution du champ magnétique de fuite mesuré par les
microcapteurs, et des moyens d'analyse de ladite distribution du champ
magnétique par rapport à la distribution du champ magnétique de référence.
Les moyens d'analyse comprennent des moyens d'analyse
comparative entre la distribution du champ magnétique de fuite mesuré et la
distribution de champ magnétique de référence. Avantageusement lesdits
moyens d'analyse comparative comportent des moyens pour générer un
signal d'état S et des informations relatives à des défauts présents dans la
pièce.
Avantageusement ledit signal d'état S et lesdites informations sont soit
transmis par ledit système calculateur vers des moyens d'alarme soit
enregistrés dans ladite mémoire d'enregistrement relié audit système
calculateur, puis transmis vers des moyens d'alarme en utilisant une liaison
filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
Les moyens d'alarme comportent de préférence par exemple des
moyens d'affichage et des indicateurs lumineux ou sonores.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux
compris à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins
qui représentent :
en figure 1 : une représentation schématique d'une vue de profil en
coupe d'un dispositif de contrôle selon un mode de réalisation de l'invention
comprenant un réseau de microbobines pour générer un champ magnétique
d'excitation, une membrane de cristaux liquides et un réseau de
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microcapteurs optoélectroniques, le dispositif couvrant la surface d'une pièce
à contrôler et étant recouvert par une couche de peinture;
en figure 2 : une représentation schématique d'une vue de dessus
d'une microbobine selon un mode de réalisation ;
en figure 3: une représentation schématique d'une vue de profil en
coupe d'un dispositif de contrôle selon un autre mode de réalisation de
l'invention comprenant un réseau de microbobines, un réseau de
microcapteurs magnétiques à base de magnétorésistance, ledit dispositif
couvrant la surface d'une pièce à contrôler et étant recouvert par une couche
de peinture;
en figure 4.A et 4.B : deux représentations schématiques illustrant
respectivement le principe de fonctionnement d'une cellule à GMR
(magnétorésistance géante) en champ nul et sous champ magnétique ;
en figure 5 : une représentation schématique d'une vue de dessus du
dispositif de contrôle illustrant un mode de réalisation du dispositif ;
en figure 6 : une représentation schématique du dispositif de contrôle
de la figure 5 en position opérationnelle de transmission du signal électrique
vers un système calculateur disposé à distance ;
en figure 7 : une vue schématique d'un réseau de dispositifs de
contrôle disposés sur la surface des pièces d'un avion au sol en position de
transmission de signaux enregistrés au cours du vol de l'avion.
Lorsqu'une pièce est soumise à des sollicitations mécaniques
importantes, parfois de manière cyclique, après un certain temps, des fissures
de fatigue apparaissent dans la pièce. Lorsque la pièce est soumise à un
champ magnétique d'excitation, la présence de ses fissures constituent des
barrières magnétiques et agissent sur la distribution du champ magnétique
émis par la pièce en réponse au champ magnétique d'excitation. En
établissant une cartographie de cette distribution du champ magnétique émis
par la pièce et en mettant en oeuvre des moyens d'analyse adaptés, des
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informations relatives aux défauts présents dans la pièce peuvent être
extraites à partir de la cartographie de la distribution du champ magnétique.
Dans le cas d'une pièce non ferromagnétique et électriquement
conductrice, le champ magnétique d'excitation induit la circulation des
courants de Foucault dans la pièce. Les courants de Foucault qui
apparaissent au sein de la pièce génèrent à leur tour un champ magnétique
de fuite rayonnant autour de la pièce. Les caractéristiques de ces courants
sont liées étroitement aux caractéristiques de la pièce telles que sa forme,
sa
conductivité. Ces courants peuvent être modifiés par l'existence de défauts
structuraux, de fissures ou de la corrosion. La modification de ces
distributions de courant de Foucault agit alors sur la distribution du champ
magnétique émis par la pièce à contrôler. En établissant de manière précise
une cartographie de la distribution du champ magnétique émis par la pièce,
on peut localiser les défauts et les fissures.
Dans le cas d'une pièce ferromagnétique qui présente une structure en
domaines magnétiques de direction d'aimantation différente, le champ
magnétique d'excitation réoriente directement l'aimantation de chaque
domaine et modifie par conséquent la configuration en domaines
magnétiques de la pièce. La nouvelle configuration en domaines magnétiques
est alors perturbée par la présence éventuelle des défauts, de fissures ou de
la corrosion. En établissant une cartographie magnétique de la pièce
ferromagnétique, on peut localiser les défauts et les fissures.
En figures 1 et 3 sont représentés deux modes de réalisations du
dispositif de contrôle non destructif d'une pièce par analyse de la
distribution
du champ magnétique. Il comprend des moyens de génération d'un champ
magnétique d'excitation au sein de la pièce et des moyens de mesure aptes à
déterminer une distribution du champ magnétique de fuite émis par la pièce,
les moyens de mesure étant superposés aux moyens de génération. Les
moyens de génération sont intégrés dans un support 2 qui vient se fixer sur
une zone de la surface de la pièce à contrôler.
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Avantageusement ce support 2 est un support souple qui est par
exemple réalisé dans un matériau plastique, permettant de fixer le dispositif
de contrôle 1 sur la surface de la pièce à contrôler en épousant la forme de
la
pièce. Cette fixation est effectuée au moyen d'un matériau adhésif. De
préférence le matériau adhésif choisi permet de faire retirer le dispositif de
la
pièce à contrôler, de manière à pouvoir changer facilement le dispositif
lorsqu'il est endommagé.
De préférence ce dispositif est réalisé dans une dimension limitée
adaptée pour être fixé sur une zone critique de la pièce où les fissures sont
susceptibles d'apparaître. Sur un avion, le dispositif peut être disposé sur
des
zones considérées critiques qui se situent par exemple au niveau des
éléments d'attaches, au niveau des éléments d'assemblage des panneaux et
des zones à forte concentration de contraintes.
Avantageusement le dispositif de contrôle est adapté pour recevoir une
couche superficielle 8 qui peut être par exemple une couche de peinture qui
vient se superposer au dispositif de contrôle.
Un exemple, non limitatif, de mode de réalisation des moyens de
génération du champ magnétique est décrit en relation avec la figure 1 et la
figure 2. Dans cet exemple, les moyens de génération du champ magnétique
d'excitation comprennent un réseau de microbobines 6 adapté pour générer
un champ magnétique d'excitation pouvant pénétrer au sein d'une pièce 4 à
contrôler.
Dans un autre exemple de réalisation des moyens de génération du
champ magnétique d'excitation, ils comprennent un réseau de micro-aimants
dont l'aimantation est entretenue par une électronique située par exemple à la
périphérie 10 du support..
Avantageusement les moyens de génération du champ magnétique
sont découplés des moyens de mesure, dans ce cas, les moyens de
génération du champ magnétique comporte une seule macrobobine adaptée
pour générer un champ magnétique pouvant pénétrer au sein de la pièce 4.
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Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, le réseau de
microbobines est organisé en matrice lignes colonnes. Chaque microbobine
est parcourue par un courant alternatif. Les microbobines sont réalisées par
exemple par un procédé de microlithographie comportant une étape de
photolithographie pour obtenir un moule en résine des microbobines et une
deuxième étape de dépôt électrolytique d'un métal, qui est par exemple du
cuivre. La résine est ensuite enlevée par un solvant. Dans le cadre de
l'invention, le substrat sur lequel sont réalisées les microbobines est un
substrat souple réalisé dans un matériau plastique de manière à épouser la
forme de la surface de la pièce sur laquelle est disposée le dispositif de
contrôle 1, afin de réponse au besoin des pièces de formes différentes.
La figure 2 décrit un exemple de forme particulière de microbobine 6
constituée d'un enroulement de trois spires rectangulaires planaires. Les
dimensions de chaque spire sont de l'ordre de dizaines de micron et la taille
de la microbobine est de l'ordre de centaines de micron. Les dimensions de
chaque spire sont adaptées afin de concentrer le courant dans la spire, tout
en ayant une surface de section du cuivre qui permet un accrochage efficace
au substrat et une dissipation thermique. Le champ magnétique local obtenu
par ces microbobines est apte à pénétrer au sein de la pièce à contrôler.
En figure 1 est représenté un mode de réalisation des moyens de
mesure d'une distribution de champ magnétique généré soit par les courants
de Foucault créés au sein de la pièce à contrôler soit directement par les
domaines magnétiques de la pièce ferromagnétique à contrôler comprenant
une membrane de cristaux liquides 7 superposée au réseau de microbobines
6. Les cristaux liquides sont sensibles au champ magnétique et aptes à
s'orienter en fonction de l'intensité et du sens du champ. La membrane de
cristaux liquides est par exemple piégée entre deux supports plastiques. La
structure de ces cristaux liquides est modifiée en fonction du sens et de
l'intensité du champ magnétique de fuite généré par les courants de Foucault
au sein de la pièce, ceci se traduit par une variation de la composition
spectrale des ondes réfléchies par les différents plans des cristaux liquides,
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conduisant par conséquent à un changement de coloration en surface de la
membrane des cristaux liquides 7. La distribution du champ magnétique
émise de la pièce est ainsi restituée par la membrane de cristaux liquides
sous la forme d'un spectre de lumière renvoyé sélectivement par lesdits plans
5 de cristaux liquides.
Pour détecter ce changement de coloration en fonction du champ
magnétique, on superpose à cette membrane de cristaux liquides 7 un réseau
de microcapteurs optoélectroniques 3. Chaque microcapteur optoélectronique
est apte à transformer le rayonnement lumineux émis par la membrane de
10 cristaux liquides en charges électriques au moyen d'une cellule
photosensible
qui convertit l'énergie lumineuse en charges électriques. Chaque cellule est
couplée à un dispositif de transfert de charge qui a pour fonction d'évacuer
les charges électriques. Un signal électrique représentatif de l'énergie
lumineuse est généré par la cellule photosensible.
De préférence, les ondes lumineuses incidentes sur la surface de la
membrane proviennent d'une source lumineuse intégrée dans chaque
microcapteur optoélectronique 3.
Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, les moyens
de mesure de la distribution du champ magnétique comportent seulement un
réseau de microcapteurs jouant à la fois le rôle de capteur assurant ainsi le
rôle de la membrane de cristaux liquides, d'émetteur et de récepteur. Les
microcapteurs sont capables de stocker une information représentative de la
distribution du champ magnétique et de l'envoyer sur commande suite à une
demande cyclique ou de l'envoyer automatiquement lorsque l'information
indiquant des valeurs supérieures à un seuil.
En figure 3 est représenté un autre mode de réalisation des moyens de
mesure comprenant un réseau de microcapteurs magnétorésistances 9 pour
mesurer directement la distribution du champ magnétique généré soit par les
courants de Foucault soit par les domaines magnétiques de la pièce à
contrôler. Le principe de fonctionnement des microcapteurs magnétorésistifs
est basé sur la variation de résistance électrique d'un matériau magnétique
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en fonction de la direction du champ magnétique appliquée. Les
microcapteurs magnétorésistifs sont de préférence des microcapteurs à effet
GMR (magnétorésistance géante) présentant une variation importante de
résistance électrique par rapport à la résistance électrique en champ nul.
Généralement cette variation électrique est de l'ordre de 16%.
Dans un mode de réalisation particulier de microcapteurs à effet GMR,
chaque microcapteur à effet GMR est constitué d'un pont de Wheatstone de
quatre magnétorésistances GMR. Lorsque le pont est en équilibre, la tension
de sortie du pont est nulle. Sous l'action d'un champ magnétique non
uniforme, le pont se déséquilibre, entraînant l'apparition d'une tension de
sortie proportionnelle à la variation du champ magnétique. Les figures 4.A et
4.B décrivent respectivement une magnétorésistance comportant un
empilement de couches ferromagnétiques 16 et non magnétique 17 de
quelques nanomètres d'épaisseurs respectivement en champ nul, et en
présence d'un champ magnétique appliqué. En champ nul, les aimantations
représentées par des flèches des couches ferromagnétiques 16 de part et
d'autre de la couche non ferromagnétique 17 sont orientées dans des
directions opposées. Le passage de l'électron perpendiculairement à travers
les couches est difficile, induisant une résistance élevée Ro. Sous l'action
du
champ magnétique appliqué, les aimantations sont orientées en position
parallèle au champ appliqué, cette configuration laisse passer plus facilement
les électrons, induisant alors une réduction de la résistance R,.
Les magnétorésistances sont réalisés par exemple par un procédé de
microlithographie dans un empilement de couches ferromagnétique et non
magnétiques comportant une étape de photolithographie et une étape de
gravure pour obtenir un réseau de piliers de magnétorésistifs.
La figure 5 représente schématiquement une vue du dessus du
dispositif de contrôle selon les modes de réalisation présentés
précédemment. Selon une forme de réalisation particulier de l'invention, le
dispositif a une forme sensiblement rectangulaire comportant ici par exemple
à titre illustratif un réseau de 56 microcapteurs optoélectroniques 3 ou
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magnétorésistifs 9 organisés en matrice lignes colonnes. Le dispositif de
contrôle comprend en plus une électronique d'interface 10 reliant le réseau
de microcapteurs 3, 9 à une mémoire d'enregistrement 11. L'électronique 10
et la mémoire 11 sont également intégrées dans le support souple 2 de
manière à réaliser avantageusement un dispositif de contrôle monolithique.
Des données sous forme de signal électrique caractéristiques du
champ magnétique local mesurée par les microcapteurs 3, 9 sont transmises
vers l'électronique d'interface 10 qui consiste par exemple en un
amplificateur
pour augmenter la puissance du signal afin d'améliorer le rapport signal sur
bruit et également un convertisseur numérique/analogique pour convertir le
signal électrique analogique reçu en signal numérique. Le signal électrique à
la sortie de l'électronique d'interface peut être une intensité, ou une
tension.
Le signal électrique amplifié est ensuite acheminé vers la mémoire
d'enregistrement 11. L'électronique d'interface 10 est disposée à l'extrémité
des lignes de microcapteurs sur la figure 5. Dans une autre forme de
réalisation, l'électronique d'interface 10 peut être disposée à l'extrémité
des
colonnes de microcapteurs.
L'organisation des microcapteurs en matrice lignes colonnes permet
d'obtenir une cartographie de la distribution du champ magnétique de sorte
qu'un défaut de la pièce peut être localisé à la surface de la pièce.
Afin de localiser précisément les défauts, le pas entre microcapteurs
est fixé de préférence à une valeur inférieure aux dimensions des défauts
minimum à détecter de sorte que la discrimination de la position des défauts
soit possible et de sorte qu'en cas d'endommagement localisé du réseau de
microcapteurs, les microcapteurs situés autour de la zone endommagée du
réseau puissent toujours permettre de réaliser une surveillance des zones au
plus près du défaut susceptible d'apparaître dans la zone surveillée.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le mode de
transfert du signal électrique issu des microcapteurs 3, 9 vers l'électronique
d'interface 10 est un mode de transfert à interlignes. Au dessus de chaque
ligne de microcapteurs est disposée une ligne de stockage 18. Le signal est
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temporairement stocké dans cette ligne de stockage 18. Le contenu des
lignes de stockage est ensuite transféré vers l'électronique d'interface 10
selon un mode en parallèle. Ensuite les signaux électriques sont évacués en
série vers une mémoire d'enregistrement 11.
Dans une variante du mode de transfert du signal électrique, chaque
microcapteur est adressé directement pour envoyer le signal électrique à
l'électronique d'interface 10.
Afin de traiter de manière automatique le signal électrique mesuré par
les microcapteurs, le dispositif de contrôle comprend de plus un système
calculateur 13 pour convertir le signal électrique en signal représentatif du
champ magnétique de fuite émis par la pièce et déterminer une distribution du
champ magnétique. Le système calculateur est par exemple un système à
microprocesseur.
Dans un mode préféré de réalisation de l'invention représenté sur la
figure 6, le système calculateur n'étant pas intégré dans le support souple 2,
le dispositif comporte des moyens d'émission 12 pour envoyer le signal
électrique enregistré dans la mémoire d'enregistrement 11 vers le système
calculateur 13 en utilisant une liaison sans fil, radio ou infrarouge. Ces
moyens d'émission comportent par exemple un transpondeur intégré dans le
support souple qui fonctionne de préférence à une fréquence fixée, ladite
fréquence étant choisie de sorte que l'émission du signal électrique
représentatif de la distribution du champ magnétique de fuite de la pièce
n'interfère pas avec l'émission des autres données par des dispositifs autre
que le dispositif de contrôle 1.
Les moyens d'émission 12 pour envoyer le signal électrique
enregistrés dans la mémoire 11 vers le système calculateur 13 peuvent être
également une liaison filaire.
Le signal électrique reçu par le système calculateur 13 est converti en
signal représentatif du champ magnétique de fuite de la pièce grâce à des
moyens de calcul dans lequel est intégré un modèle théorique adapté reliant
le champ magnétique au signal électrique. Ces moyens de calcul génèrent
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des cartographies qui peuvent être une cartographie de l'amplitude, et une
cartographie en représentation spectrale du champ magnétique. Ces données
représentatives de la distribution du champ magnétiques émis par la pièce
sont ensuite envoyées vers des moyens d'analyse.
Les moyens d'analyse comportent des moyens d'analyse comparative
pour effectuer une étude comparative en amplitude entre la distribution du
champ magnétique mesuré par le réseau de microcapteurs et la distribution
de référence. Avantageusement ces moyens d'analyse comparative
permettent d'établir une cartographie d'une distribution de variation du champ
magnétique de fuite de la pièce. Pour cela le système calculateur comporte
une mémoire dans laquelle est enregistrée une base de donnée de
cartographies de la distribution du champ magnétique de référence de la
pièce. Ces cartographies de référence constituent un modèle de comparaison
prédéfini par rapport au comportement de la zone couverte par le dispositif de
contrôle. Ces cartographies de référence peuvent être prédéterminées sur
une pièce de référence. On entend par pièce de référence, une pièce jugée
ne comportant pas de défaut, par exemple une pièce à la sortie de sa ligne de
fabrication et ayant réussi toutes les étapes de qualification. Elles peuvent
être également prédéterminée par une modélisation. Dans ce mode de
réalisation, le système calculateur est de préférence un système portatif.
Lorsque les moyens d'analyse effectuent une comparaison en amplitude entre
la distribution du champ magnétique de référence et la distribution du champ
magnétique mesuré par les microcapteurs, si la valeur différentielle
déterminée entre le champ de référence et le champ mesuré dépasse une
valeur seuil, un signal d'état S est généré par les moyens d'analyse.
Avantageusement les moyens d'analyse comportent des moyens
d'analyse spectrale qui déterminent une représentation spectrale du champ
magnétique de fuite mesuré par les microcapteurs pour déterminer des
informations relatives aux défauts présents dans la pièce. Notamment
l'analyse spectrale permet de déterminer la nature du défaut et sa dimension.
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Dans le cadre d'un contrôle en temps réel des structures, le dispositif
de contrôle est par exemple programmé pour être activé lorsque l'avion n'est
plus au sol et il effectue ensuite des mesures à intervalles de temps
réguliers,
par exemple tous les 5 minutes pendant une période déterminée de manière
5 à réaliser des mesures en fonction du temps. Ainsi le dispositif de contrôle
permet d'obtenir une cartographie de la zone surveillée en fonction du temps
pour établir l'évolution de la distribution du champ magnétique.
Le signal d'état ainsi que toutes les informations relatives aux défauts
telles que la nature des défauts, la dimension des défauts et la localisation
10 des défauts sont transmis par le système calculateur vers des moyens
d'alarme 14 qui comportent par exemple un écran d'affichage 22 pour afficher
les informations et des indicateurs lumineux et/ou sonores 20 pour avertir
l'opérateur de maintenance.
La transmission des signaux électriques enregistrés dans la mémoire
15 12 vers le système calculateur peut être programmée de manière à ce qu'elle
soit effectuée automatiquement à la fin d'un vol de l'avion par exemple. Cette
transmission peut aussi être activée manuellement par l'opérateur de
maintenance en interrogeant le dispositif de contrôle lors de l'inspection de
l'avion.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le système
calculateur 13 est intégré directement dans le support souple 2 et connecté
entre l'électronique d'interface 10 et la mémoire d'enregistrement 11. Dans ce
mode de réalisation, le système calculateur 13 reçoit directement le signal
électrique de l'électronique d'interface 10 et envoie vers la mémoire
d'enregistrement 12 seulement le signal d'état et les informations relatives
aux défauts. Lors d'une inspection, en interrogeant le dispositif, l'opérateur
décharge le signal d'état et les informations enregistrés dans la mémoire du
dispositif de contrôle vers des moyens d'alarme 14 en utilisant une liaison
filaire, sans fil, radio ou infrarouge.
La figure 7 présente une vue schématique d'un réseau de dispositifs de
contrôle 1 disposés sur la surface des structures d'un avion 15. L'avion est
au
CA 02650829 2008-10-30
WO 2007/135051 PCT/EP2007/054751
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sol et le réseau de dispositifs de contrôle 1 est en position de transmission
de
signaux enregistrés au cours du vol de l'avion vers un système calculateur 13
qui est relié à des moyens d'alarme 14 qui comportent ici par exemple un
ordinateur avec un écran d'affichage 22 et des indicateurs sonores 20.
Tous les composants électroniques intégrés dans le support souple
sont réalisés à partir d'une technologie de microfabrication sur un substrat
dur
transposée ici sur un substrat souple tel qu'un substrat plastique. Cependant
la température utilisée au cours du processus de microfabrication est
susceptible de détruire le substrat plastique. Une des solutions proposée
actuellement consiste d'abord à réaliser les composants sur un substrat dur
déposé lui-même sur du verre. Le substrat dur est par exemple du silicium, de
l'alumine A1203. Une autre couche de verre servant de protection vient se
fixer
sur les composants au moyen d'un adhésif soluble, le substrat dur est ensuite
retiré de l'empilement par ablation au moyen d'un laser. Les composants sont
appliqués sur un substrat plastique et fixés à ce dernier au moyen d'un
adhésif permanent et le verre de protection est retiré.
Dans un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle
se présente sous la forme d'un film mince ayant une épaisseur de l'ordre de
50 pm, et une surface de 10x10 cm de côté qui intègre des microcapteur de
dimension de l'ordre de centaine de micron, avec un pas d'environ dizaine de
micron par exemple.
L'invention a été présentée dans le cadre du contrôle des pièces
d'aéronefs, mais peut être utilisée dans tous les secteurs industriels où le
contrôle de l'intégrité des pièces travaillées est important tels que
l'automobile, le ferroviaire, la construction navale ou le nucléaire.
