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Septembre-Octobre 2014 : Procédés automatiques de lecture des indications de discontinuités et d’acceptation/rejet des pièces

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Écrit par Dubosc
Vendredi, 19 Septembre 2014 10:21

Septembre 2014

1. INTRODUCTION

Dès le début des années 70, de nombreux spécialistes du ressuage étaient arrivés à la conclusion que ce ne serait qu’en remplaçant l’observation humaine, qui est sujette à des fluctuations imprévisibles, par un système qui détecterait les indications fluorescentes avec un haut niveau de confiance, qu’il serait alors possible d’améliorer de façon significative la reproductibilité et la fiabilité du contrôle par ressuage fluorescent.

Un contrôleur examine des pièces dont généralement plus de 60-70 % ne nécessite pas d’être examinées, au risque de laisser passer des pièces qui, elles, le nécessitent, tout simplement par relâchement de sa vigilance, un peu comme un conducteur qui finit par s’endormir au volant de sa voiture en roulant sur une longue route toute droite. L’utilisation de « pièces fantômes », comme en contrôle dans l’industrie automobile, n’élimine pas le risque de laisser passer des indications.

2. RAPPEL HISTORIQUE

2.1. 1972

Un brevet(1) fut déposé concernant un moyen de détecter et de mettre en évidence des discontinuités en ressuage et magnétoscopie fluorescents.

Source de rayonnement

Les sources UV-A qui étaient disponibles à cette époque présentaient les inconvénients suivants :

  • Une large distribution spectrale,
  • La séparation spectrale en longueurs d'onde, entre les pics d'absorption et d’émission de la fluorescence de tout pigment ou colorant, est relativement constante et indépendante dans le spectre. Ainsi, si un matériau absorbe fortement le rayonnement dans le proche ultraviolet, il émettra fortement une fluorescence bleue, si un matériau absorbe le rayonnement bleu, il émettra de la fluorescence jaune,
  • Le grand angle selon lequel les sources émettent de la lumière.

De ce constat, il résulta qu’en matière de source d’éclairage, le choix se porta sur :

  • Soit un laser à vapeur métallique d’hélium-cadmium émettant une énergie cohérente à la longueur d’onde de 441,6 nm,
  • Soit un laser à argon émettant une énergie cohérente à la longueur d’onde de 488 nm.

Notez que la longueur d’onde de 441,6 nm se trouve dans le spectre électromagnétique de la lumière bleue actinique qui est utilisée, depuis quelques années, pour effectuer des contrôles intermédiaires. Cela prouve bien que l’histoire est un éternel recommencement !

Comme vous pouvez le constater, l’utilisation de la lumière bleue à la place du rayonnement UV-A ne faisait apparemment l’objet d’aucune objection, ce qui n’est pas le cas de nos jours compte-tenu des normes et spécifications en vigueur.

Cette lumière bleue actinique, qui n’a aucun effet sur l’azurant optique(2), est absorbée par le colorant jaune des pénétrants dans le domaine des longueurs d’ondes comprises entre 400 et 440 nm, selon le solvant dans lequel il est solubilisé. Sous lumière bleue actinique, ce colorant jaune émet une fluorescence centrée sur la longueur d’onde de 550 nm(2).

Cette même lumière bleue convient pour les pigments fluorescents des produits indicateurs de magnétoscopie qui présentent un pic d’absorption vers 470 nm et un pic d’émission vers 525 nm.

En conséquence, l’utilisation d’un laser à vapeur métallique d’hélium-cadmium est bien appropriée pour le ressuage fluorescent tout comme pour la magnétoscopie fluorescente.

En revanche, le rayonnement lumineux à la longueur d’onde de 488 nm n’est pas compatible avec les pénétrants fluorescents précités. Comme colorant compatible avec cette longueur d’onde, les auteurs mentionnent l’uranine, connu également sous le nom de D & C Yellow No 8, qui est le sel disodique de la fluorescéine (CAS N° 518-47-8). L’uranine a en effet un pic d’absorption à 490-500 nm et il émet une fluorescence jaune ou jaune-vert vers 515 nm.

Un tel laser n’a pas été retenu pour les contrôles fluorescents, car il aurait fallu changer de colorants dans tous les pénétrants fluorescents et de pigments dans tous les produits indicateurs fluorescents de magnétoscopie, ce qui aurait entraîné le remplacement des produits de ressuage et de magnétoscopie existants homologués par de nouveaux produits à homologuer : un travail qui aurait été considérable et qui ne se justifiait pas !

Système de balayage

Le faisceau laser était focalisé par une lentille pour fournir un faisceau étroit qui passait à travers un dispositif ultrasonore qui assurait la déviation transversale périodique du faisceau. Le faisceau ainsi dévié était ensuite soumis à un dispositif de déviation longitudinale qui était constitué de huit surfaces réfléchissantes sur la périphérie d'un tambour octogonal, ce dernier pouvant être entraîné par un moteur.

Système d’enregistrement des données

Lorsque le spot de balayage rencontrait une indication, l’énergie était transmise à une cellule photo-électrique qui fournissait un signal électrique. Les signaux ainsi produits étaient amplifiés par un amplificateur et étaient appliqués à la grille de contrôle de la cathode d'un tube image de télévision. La déviation horizontale du faisceau de rayons cathodiques de l'image était contrôlée à partir du circuit de balayage horizontal tandis qu’un circuit de balayage vertical contrôlait la déviation verticale. Les circuits de balayage horizontal et vertical étaient contrôlés à l’aide d’un circuit d'horloge qui était connecté à un circuit de commande pour le moteur. Le balayage horizontal du tube image était ainsi synchronisé avec le fonctionnement du dispositif de déviation alors que le balayage vertical était synchronisé avec la rotation du tambour.

La sortie de l'amplificateur était également appliquée à un circuit contrôlé depuis l’horloge pour permettre l’enregistrement en liaison avec un système de reconnaissance de formes. Ces circuits étaient mis en œuvre pour détecter des indications ayant une  orientation ou des orientations prédéfinies, sur la surface de la pièce en cours d'examen, quelle que soit leur position sur la surface.

 

2.2.  1973

John J. FLAHERTY et Eric J. STRAUTS présentèrent une conférence intitulée « Automatic Fluorescent Indication Detection Using a Flying Spot Laser System » (ndlr : Détection Automatique d’indications fluorescentes utilisant un système laser à Spot Mobile) dans le cadre de la Conférence Nationale de Printemps de l’ASNT (American Society for Non-Destructive Testing) qui s’était tenue à Los Angeles en Californie (États-Unis). Nous ne possédons pas ce texte. Ce système a été conçu pour le contrôle de roulements.

Un brevet(3) fut déposé concernant le contrôle de bouteilles en verre par ressuage fluorescent, en se limitant aux filetages et aux parties supérieures, après leur nettoyage et avant leur remplissage. Un des buts de l’invention était de procurer une technique de contrôle fluorescent compatible avec des techniques de traitement des données numériques.

Résumé de ce brevet

« Un procédé pour l'examen de la partie supérieure d'un récipient en verre pour la détection de défauts comprend les opérations d'application d'une substance fluorescente sur la surface sélectionnée de la partie supérieure du récipient, tout en empêchant l’introduction de la substance fluorescente dans les trous ou les défauts existants sur les surfaces revêtues, d’irradiation de la surface revêtue avec une lumière à une fréquence  d’excitation de la substance, de balayage de la surface pour rechercher les discontinuités qui apparaissent sous le rayonnement fluorescent qui correspondent à des défauts dans le récipient, et pour fournir une indication de l'existence d'une telle discontinuité. Les surfaces sélectionnées, en particulier, comprennent les filetages de forme hélicoïdale et les surfaces supérieures des goulots à vis des bouteilles de boisson. Un appareil conforme à l'invention est fourni pour effectuer l'examen d'un récipient en verre ».

Les étapes du procédé étaient les suivantes:

  • Nettoyage et rinçage des bouteilles,
  • Revêtement de la partie supérieure des bouteilles avec la substance fluorescente contenant une faible concentration de quinine dans de l'alginate de sodium ou de l'eau,
  • Examen,
  • Rebut des bouteilles défectueuses et remplissage des bouteilles non défectueuses.

L'inventeur mentionna, comme substance fluorescente compatible avec la consommation humaine, des solutions diluées de quinine (pic d'absorption : 347 nm, pic d'émission : 454 nm), dans de l'alginate de sodium ou de l'eau, qui pouvaient rester sur la bouteille après contrôle.

Là où il était possible de rincer la bouteille après contrôle, l'inventeur mentionna l’utilisation d’autres substances fluorescentes telles que :

  • L’anthracène dans l'alcool,
  • Le naphtalène dans l'alcool,
  • La résorcine bleue dans l'eau,
  • Et la rhodamine dans l'eau.

 

Après l'application de la substance fluorescente, les bouteilles étaient acheminées d'un plateau tournant à la station d'examen, où chaque bouteille en rotation passait devant un dispositif fixe de détection des discontinuités.

Les moyens de détection comprenaient :

  • Une source de rayonnement ultraviolet, munie d'un filtre pour bloquer la lumière visible, qui émettait un faisceau focalisé sur la surface supérieure,
  • Le balayage de cette surface exposée séquentiellement au faisceau de rayonnement ultraviolet,
  • Un photo-détecteur qui envoyait un signal électrique d’amplitude proportionnelle à l'intensité du faisceau de lumière incidente, couplé au balayage et au préamplificateur,
  • Le signal amplifié était couplé à des moyens d'analyse du signal du photo-détecteur et de détermination et d'indication de l'existence d'un défaut dans la bouteille.

Les informations binaires fournies par le photo-détecteur à chaque position de la bouteille en rotation étaient transmises à un ordinateur et stockées dans sa mémoire. Dans sa mémoire sont enregistrés un modèle, une configuration ou « signature » d'une bouteille connue comme étant non-défectueuse. Ces informations ou signatures étaient fournies par l'examen d'une bouteille connue pour être non-défectueuse afin de générer des modèles de signaux, qui étaient ensuite stockés en tant que données de référence. Les données provenant d'une bouteille en cours d'examen et qui étaient stockées temporairement dans la mémoire étaient ensuite transférées à l'unité de calcul, pour être comparées à la « signature » ou aux données correspondant à une bouteille non-défectueuse.

Typiquement, des bouteilles ayant des défauts de l'ordre d'un demi- millimètre ou plus dans le sens de la longueur de la surface définie selon la direction générale de rotation étaient considérées comme potentiellement dangereuses, devaient être détectées et rebutées.

 

2.3. 1975

Un brevet(4) fut déposé concernant une technique et un appareil de détection automatique d’indications de discontinuités mises en évidence par magnétoscopie fluorescente.

Résumé de ce brevet

« Méthode et appareillage pour détecter automatiquement seulement les défauts significatifs à la surface des pièces. Les défauts significatifs peuvent être mis en évidence à partir de signaux vidéo et de signaux différentiels correspondant à des lignes de balayage particulières qui, soit éliminent les zones de bruit de fond qui montrent une largeur d'impulsion plus grande dans la direction du balayage, soit éliminent les zones qui présentent un faible bruit de fond, en laissant les zones avec la plus grande densité de poudre magnétique fluorescente. »

Source de rayonnement

Une source de lumière émettait des rayons ultraviolets sur la surface du matériau examiné dans une direction donnée dans une chambre noire. Aucune autre information n’est fournie.

Système de balayage

Une caméra de télévision était placée au-dessus de la pièce examinée située dans la chambre noire, l’objectif de la caméra étant dirigé vers le bas ; un tube de visualisation d’image y était incorporé. Un filtre optique permettait de ne laisser passer que les rayonnements de longueur d’onde adéquate pour détecter les défauts de surface, la lumière étant triée parmi les rayons lumineux réfléchis par la pièce examinée. Une unité de commande de la caméra régissait le fonctionnement de balayage de la caméra de télévision, et ne sélectionnait et ne transmettait que les signaux vidéos correspondant à des lignes particulières de balayage.

Système de traitement du signal et d’enregistrement des données

Un circuit de traitement du signal transmettait un signal de présence de défaut lorsque les signaux vidéo provenant de l’unité de commande de la caméra avaient été traités et qu'un défaut à signaler avait été détecté. Un circuit-retard transmettait un signal avec un certain décalage après la détection du défaut. Un marquage des zones de défauts était commandé par le signal du circuit-retard.

 

2.4. 1977

Un brevet(5) fut déposé concernant un procédé et appareil pour la reconnaissance automatique et l'évaluation des indications optiques de fissures sur la surface des pièces.

Résumé de ce brevet

« Un procédé et un dispositif pour la détection et l’évaluation automatiques d’indication optique de fissures sur la surface des pièces sont divulgués. Dans un tel procédé et un tel dispositif, les affichages visuels étaient convertis en signaux électriques tout-ou-rien par l'utilisation d'un dispositif photosensible, par exemple un tube enregistreur d'images. La surface examinée était balayée par le dispositif photosensible, ligne par ligne ; la largeur de chacune d’elles (soit en tant que ligne individuelle, soit comme un groupe de lignes adjacentes) correspondait à la largeur d'affichage optique maximale à partir de laquelle l'évaluation devait être effectuée. Les signaux tout-ou-rien ainsi obtenus, à partir de trois lignes ou groupes de lignes, étaient comparés. À partir du signal de la ligne du milieu ou du groupe de lignes situé au milieu et des signaux des deux autres lignes ou groupes de lignes, il apparaissait un signal différentiel qui était évalué afin de générer un signal d'erreur si une valeur minimale est dépassée. »

Résumé de l’invention

«L’appareil pour réaliser le procédé selon l'invention est caractérisé par un système de contrôle pour le dispositif sensible à la lumière qui balaye la surface examinée selon des lignes dont la largeur, soit en tant que ligne individuelle soit en tant que groupe de lignes adjacentes, correspond à la largeur d'affichage optique maximale à partir de laquelle l'évaluation doit être effectuée, et par un circuit logique de comparaison pour les signaux tout-ou-rien ainsi obtenus à partir de trois lignes ou groupes de lignes adjacentes ou séparées l'une de l'autre par une ligne intermédiaire et directement numérisés successivement ou simultanément , pour fournir un signal d'évaluation d'erreur seulement si la différence entre le signal du groupe de lignes ou de la ligne médiane et les signaux des deux autres lignes ou de groupe de lignes est supérieure à une valeur minimale. Le système de contrôle peut effectuer le balayage par la méthode dite « entrelacement de lignes » dans laquelle la numérisation est effectuée par l'omission d'une ligne à la fois.

Une caractéristique avantageuse d’un appareillage de ce type est le fait que le dispositif sensible à la lumière comprend une caméra pour enregistrer la projection de la surface observée sur l'écran d'un tube d'enregistrement dont le faisceau d'électrons qui balaie ladite ligne de l'écran ligne par ligne est contrôlé par un oscillateur à fréquence de ligne qui définit le rythme de la ligne de déplacement, par un oscillateur d'impulsions de synchronisation, monté en aval de celui-ci et qui effectue un contrôle du fond noir, et par un oscillateur horizontal et vertical et dont les signaux vidéo sont amplifiés et sont fournis à la mémoire logique et au système comparateur.

Avantageusement, un tel dispositif incorpore également un tube de visualisation qui est piloté par le système de contrôle du tube d'enregistrement et qui reproduit l'image de la surface observée et dont la grille de commande est reliée à la sortie du système logique du système comparateur.

L'image de la surface est optiquement mise en rotation, par exemple à l’aide de systèmes de miroirs, ou par voie électronique, par exemple par modulation des tensions de déviation pour le faisceau de balayage, ou les faisceaux de balayage sont mis en rotation au moyen d'un oscillateur sinus-cosinus de sorte qu'il est possible d'évaluer les indications dans n'importe quelle direction, et pas seulement celles dont la direction est susceptible d'être orientée parallèlement à la ligne. La rotation mécanique relative entre l'objet et le dispositif de balayage peut également être utilisée à cette fin.

Des tubes à trois canons peuvent être utilisés à la place de tubes d’enregistrement et de lecture à canon unique, ou il est possible d'utiliser des tubes qui balaient simultanément trois lignes par « découpage », le stockage des signaux tout-ou-rien étant omis.

Le dispositif sensible à la lumière pour le balayage de la surface observée peut comprendre en outre un dispositif de balayage du faisceau lumineux ou du faisceau laser.»

 

2.5. 1980-1984

2.5.1. Système AEOS® de première génération

Au début des années 80, un brevet(6) fut déposé et le propriétaire de ce brevet déposa la marque AEOS®, acronyme de Automatic Electronic and Optical Scanning system (ndlr : Système automatique à balayage électronique et optique).

Les systèmes automatiques proposés jusqu’alors étaient susceptibles de causer des erreurs quand il s’agissait de mettre en évidence la présence d'une fissure située à proximité d'un bord de la pièce. Dans ce cas, l'appareil devait faire la distinction entre une réponse sombre à l'extérieur des bords de la pièce et les bords de la pièce, et le bord d'une pièce insuffisamment lavée qui comportait une indication à sa surface. Les systèmes de contrôle automatique précédents avaient tendance à enregistrer une pièce ainsi insuffisamment lavée comme présentant des défauts et, par conséquent, les systèmes automatiques précédents de contrôle s’étaient avérés décevants et non fiables.

L’un de nous présenta une conférence(7) et publia un article(8) concernant le système AEOS®.

Sachez que la tâche ne fut pas facile car, il y a plus d’une trentaine d’années, l’informatique n’avait rien à voir à ce qu’elle est aujourd’hui : lenteur des systèmes d’exploitation et du traitement des données, faible capacité de mémoire et de stockage obligeant à utiliser de vastes salles climatisées bourrées d’armoires de stockage, logiciels peu élaborés et peu nombreux, etc.

N’oubliez pas que le Macintosh® n’a été présenté que quelques années après, le 24 janvier 1984 !

Le système AEOS® était un système de réponse « tout » ou « rien » qui rejetait toutes les pièces comportant des indications de discontinuités mises en évidence par ressuage.

Un démonstrateur AEOS® fut construit, capable de contrôler automatiquement des aubes de turbomachines et pièces similaires ayant une longueur pouvant atteindre 250 mm, à la cadence de trois pièces à la minute.

Plan d’aménagement général de l’AEOS®

Le principe de base reposait sur le balayage par un spot mobile produit par un faisceau laser collimaté réfléchi par des miroirs oscillants.

Le rayonnement visible généré par le rayon laser qui excitait le colorant du pénétrant retenu par les discontinuités était recueilli par des photomultiplicateurs.

Les signaux étaient ensuite introduits dans un convertisseur analogique-numérique et étaient analysés par un microprocesseur. Ces signaux étaient utilisés pour actionner l’équipement électromécanique de manipulation des pièces et ils apparaissaient sur l’écran d’un oscilloscope de contrôle.

 

Le système AEOS® était composé de trois parties :

  • Le module de contrôle,
  • Le module de manipulation électromécanique,
  • Le microprocesseur.

Module de contrôle

Les sources UV-A disponibles à cette époque, basées sur les ampoules à vapeur de mercure, présentaient deux inconvénients :

  • Elles ne pouvaient fournir un rayonnement énergétique UV-A suffisant que si elles étaient placées suffisamment près de la surface à contrôler ; or, cela n’était pas possible à cause de la présence du manipulateur de la pièce. De plus, il aurait été impératif de focaliser le faisceau de rayonnement UV-A,
  • Elles émettaient un éclairement lumineux (lumière visible parasite) important collecté par les détecteurs en même temps que la fluorescence émise par les indications de discontinuités.

L’utilisation d’une source UV-A de ce type, mais plus puissante n’aurait pas résolu le problème car l’éclairement lumineux (lumière visible parasite) augmente avec l’éclairement énergétique UV-A émis.

La source choisie pour l’excitation des colorants des pénétrants fluorescents ou des pigments des produits indicateurs fluorescents de magnétoscopie fut un laser à vapeur métallique d’hélium-cadmium qui fournissait un rayonnement cohérent à la longueur d’onde de 442 nm (lumière bleue actinique).

Afin de garantir l’absence de toute lumière visible parasite provenant du laser, un filtre en « verre noir » était monté devant le laser.

Le faisceau laser était réfléchi par des miroirs oscillants. Le premier miroir oscillait autour d’un pivot horizontal à une fréquence comprise entre 100 et 400 Hz, de manière à générer un spot mobile dans le mode vertical. Le second miroir oscillait à une fréquence beaucoup plus basse autour d’un axe vertical de manière à générer un  spot mobile dans le mode horizontal.

Le faisceau entrait dans la chambre noire où se trouvait la pièce à examiner et balayait sa surface avec un diamètre de tache lumineuse de 1,4 millimètre (diamètre instantané) sur une hauteur de 250 mm et de 100 mm de large environ.

Le diamètre de la tache lumineuse et les fréquences d’oscillations des miroirs étaient choisis de manière à assurer l’illumination de tous les points de la surface examinée (250 x 100 mm environ) qui pouvait être augmentée ou diminuée à l’aide de diaphragmes et de déflecteurs.

La pièce à examiner était maintenue au centre de la chambre noire, son axe étant en coïncidence avec la ligne verticale centrale du balayage.

La fluorescence émise par le pénétrant ou le produit indicateur était captée par six photomultiplicateurs judicieusement disposés de manière à collecter toute lumière émise par n’importe quel point situé à l’intérieur de la zone balayée. Des filtres optiques montés devant chaque photomultiplicateur éliminaient toute lumière indésirable autre que la lumière fluorescente.

Module de manipulation électromécanique

Le système de manipulation était conçu pour présenter toutes les faces de la pièce à contrôler. Un robot retirait la pièce à contrôler d’un support spécialement adapté à la sortie de la chaîne automatique de ressuage et la plaçait dans un porte-pièce, pouvant tourner verticalement, monté sur une table tournante.

La table tournante effectuait ensuite une rotation de 180° de manière que le porte-pièce pénètre dans la chambre noire où s’effectue le balayage. Là, la pièce tourne de 360° en quatre opérations égales, observant une pause à chaque opération pour effectuer le balayage du rayon laser.

Ensuite, une pince horizontale à action pneumatique saisissait la pièce par le milieu de son axe vertical. Le porte-pièce libérait la pièce et la pince la faisait tourner de 90° dans un plan vertical pour présenter l’une des extrémité de la pièce au balayage du rayon laser et la faisait ensuite tourner de 180° pour présenter l’autre extrémité au balayage du rayon laser. La pince remettait ensuite la pièce dans le porte-pièce. La table tournante effectuait une rotation de 180°et le robot se saisissait de la pièce contrôlée pour la placer dans le panier des pièces acceptées ou dans celui des pièces rebutées.

La décision « pièce acceptée » ou « pièce rebutée » s’affichait à l’écran et était imprimée.

Microprocesseur

Le microprocesseur commandait et contrôlait le système complet.

Toute lumière collectée par les photomultiplicateurs était convertie en un signal électrique qui était d’abord traité par son amplificateur associé, puis par un intégrateur de signaux électriques. Là, les signaux élémentaires étaient combinés de manière instantanée. Le signal était traité ensuite dans un convertisseur analogique-numérique et était transmis à un microprocesseur. Le microprocesseur moyennait la réponse du signal des balayages répétés, en collectant un signal complet et en le divisant dans les éléments d’une matrice M x N où M et N étaient des nombres de l’ordre de 250.

Ce dispositif divisait effectivement chaque balayage vertical moyenné en M sections et chaque balayage horizontal moyenné en N sections.

Si un élément de surface produisait un signal de niveau élevé par comparaison à un standard prédéterminé et programmé, la valeur seuil de détection, alors une « indication » était inscrite.

Les coordonnées de l’élément de la matrice présentant une anomalie étaient enregistrées et les signaux étaient utilisés pour faire entrer en action le manipulateur électromécanique.

Le microprocesseur comparait la réponse de chaque élément de la matrice avec celles de ses voisins.

La comparaison de l’intensité d’un signal détecté dans une position donnée avec l’intensité des signaux produits par la zone environnante s’était révélée comme étant une méthode efficace pour la compensation du bruit de fond fluorescent. Lorsqu’une indication extrêmement grande s’étendrait sur plusieurs éléments de la matrice, le système traiterait le signal comme s’il s’agissait d’un bruit de fond. Par conséquent, le système accepterait à tort la pièce alors qu’il aurait dû la rebuter. Cette éventualité avait été prévue et, dans le programme, une valeur plafond absolue dérogatoire faisait que le système actionnait un signal chaque fois qu’une intensité d’un tel niveau était détectée indépendamment de l’intensité des signaux de la zone environnante.

Ce processus de traitement des données est détaillé dans un autre brevet(9) des mêmes inventeurs.

Une image de la pièce, générée par l’ordinateur en temps réel, s’affichait sur l’écran de contrôle. Les indications détectées clignotaient de manière à attirer l’attention sur leur vrai emplacement par rapport à la géométrie de la pièce, ce qui facilitait un contrôle ultérieur plus approfondi en utilisant d’autres techniques ou méthodes d’essais non destructif (END).

L’information était conservée en mémoire, ce qui permettait de sortir la pièce de l’AEOS® et de comparer les indications fluorescentes, par un contrôle visuel conventionnel, avec les signaux clignotants sur l’image générée par l’ordinateur sur l’écran de contrôle.

L’AEOS® devait réduire la charge de travail du contrôleur entre 50 et 75 %.

L’AEOS® fit l’objet d’une évaluation approfondie dans l’usine de Bristol de Rolls-Royce, constructeur de moteurs d’avions, en Angleterre en 1981, et le deuxième prototype fut évalué dans l’usine de Charleston d’Avco Lycoming (devenu Textron Lycoming Turbine Engine, une filiale de Textron Inc.), autre constructeur de moteurs d’avions en Caroline du Sud (États-Unis). Les résultats de ces diverses évaluations se sont avérés de très grande valeur et ont mis l’accent sur un certain nombre de difficultés rencontrées(10).

 

2.5.2. Travaux de J. F. Vaerman

En 1983, un brevet américain(11) et un brevet américain(12) furent déposés qui font référence à certains brevets précités(1) (6).

Ce dispositif lisait automatiquement les indications de discontinuités sur des pièces traitées par ressuage. Un rayon ultraviolet focalisé (pas nécessairement monochromatique, fourni par une lampe UV-A ou un laser), illuminait la surface de la pièce à contrôler, après réflexions successives sur un miroir séparateur (ayant la propriété de réfléchir les rayons ultraviolets, mais pas la lumière visible) et sur deux miroirs oscillants assurant le balayage de la surface de la pièce selon deux axes. Le faisceau de lumière visible réémise, parallèle au faisceau incident, traversait le miroir de séparation et il était reçu par un détecteur photoélectrique après avoir traversé un filtre qui laissait passer la lumière visible mais qui bloquait le passage des ultraviolets résiduels. Les informations de sortie étaient transmises à une unité de traitement de données qui recevait également les informations sur la position du miroir oscillant par un chemin différent.

 

2.5.3. Travaux de Y. F. Cheu

Y. F. Cheu publia un article(13) en 1984 qui traitait de la détection automatique d’indications de fissures par magnétoscopie avec vision artificielle et reconnaissance de formes. Il présenta une conférence(14) sur le même sujet en 1985.

La lecture automatique des indications de discontinuités détectées par magnétoscopie se heurte à deux difficultés majeures bien connues :

  • Le contraste des indications de fissures est faible,
  • L'indication ne peut être différentiée de l'indication d’une fissure.

Yen Fwu Cheu explique qu’il a surmonté ces difficultés grâce à par un traitement pré-image et traitement de l’image avec un rinçage intermédiaire à l’eau des bielles après application de la liqueur magnétique fluorescente à base aqueuse et aimantation.

Les paramètres critiques du rinçage étaient sa durée et la pression de l’eau qui devaient être déterminés expérimentalement afin de s’affranchir l’effet de bord et de favoriser en même temps la visibilité des indications. De cette manière, l’auteur a pu s’affranchir du positionnement strict des bielles lors de la lecture automatique. Par ailleurs, la puissance requise de calcul de l’ordinateur s’en était trouvée réduite à une époque où la puissance et la vitesse de calcul des ordinateurs n’avaient rien à voir avec les performances des ordinateurs actuels.

Le système comportait deux sous-systèmes, chacun étant assisté de son propre micro-ordinateur.

  • Le sous-système vision composé de : quatre tubes UV-A au xénon, quatre caméras à dispositif à transfert de charge (DTC), une unité de numérisation d’images avec 256 niveaux de gris. L’algorithme permettait d’obtenir 16 x 16 pixels et de calculer le niveau moyen de gris. La lecture des indications de discontinuités à partir d’images binaires consistait à comparer la longueur de l’indication ainsi que les rapports largeur/longueur des indications par rapport à des seuils d’acceptation prédéterminés.
  • Le sous-système mécanique qui se présentait sous forme d’une installation circulaire comportant dix postes (y compris celui du marquage des bielles rebutées, la désaimantation et la protection anticorrosion des bielles après examen).

Ce système était capable de contrôler 1200 bielles à l’heure.

Les bielles acceptées étaient mises en caisse, tandis que celles rebutées par le système étaient examinées par le contrôleur.

 

2.6. 1985

Deuxième génération du système AEOS®

La filiale américaine du Groupe britannique qui conçut le système AEOS® signa un contrat avec l’U.S. Naval Air Rework Facility (NARF), Cherry Point (Caroline du Nord) pour l’étude, la réalisation et la fourniture d’une chaîne automatique de ressuage fluorescent et de lecture automatique des indications de défauts pour le contrôle des aubes de turbines des ADAV (aéronefs à décollage et atterrissage verticaux) AV8B, une version améliorée des ADAV HARRIER dotés des moteurs Pegasus 11-61 (F402-RR-408 selon la nomenclature de l’U.S. Air Force) de Rolls-Royce Ltd.

Pour la première fois au monde, un système automatique de traitement d’images, baptisé « AEOS® Mark III Fully Automated Fluorescent Blade Inspection System ») (ndlr : AEOS® Type 3, Système Entièrement automatique de contrôle fluorescent des aubes) fut couplé à la chaîne automatique de ressuage la plus sophistiquée qui avait été construite jusque-là.

Ce système satisfaisait aux objectifs suivants :

  • Traitement en chaîne automatique de ressuage des aubes répertoriées selon leurs numéros affectés par leur fabricant,
  • Manipulation robotisée des aubes traitées, y compris l’extraction des aubes de la chaîne avec leur présentation au système de lecture automatique, puis répartition des aubes en plusieurs catégories en fonction de la décision effectuée par le système de traitement d’images,
  • Illumination de l’aube à l’aide d’une source ultraviolette appropriée et exposition de l’aube illuminée à un système de vision couplé avec un traitement d’images, assisté par ordinateur, des indications détectées,
  • Classification des aubes en diverses catégories qui correspondent à l’emplacement des défauts,
  • Détection des défauts dans le domaine de dimension de 0,25 mm, ce qui représentait une amélioration de 300 % par rapport au pouvoir de résolution des meilleurs systèmes qui existaient à celle époque-là.

Les premiers systèmes, tous basés sur un procédé de balayage rapide par un spot mobile, permettaient d’obtenir un éclairement énergétique (UV-A) élevé uniformément sur toute la surface de la pièce examinée. En revanche, ce procédé générait des réflexions qui, trop intenses, étaient difficile de traiter. Un autre inconvénient est qu’il était difficile d’obtenir des pixels de dimension bien inférieure à 1, 5 mm de diamètre. Enfin, les divers mécanismes de balayage étaient complexes.

Déjà à cette époque, il s’est avéré que les caméras vidéo, même les moins onéreuses, donnaient un bon contraste même avec des niveaux peu élevés d’éclairement énergétique (UV-A). Les difficultés résidaient dans la possibilité d’utiliser une ouverture suffisamment petite en vue d’obtenir une profondeur de champ acceptable et dans la réalisation d’un contraste net dans le réseau des pixels.

Description de la chaîne automatique de ressuage

Cette chaîne linéaire était composée de 18 postes et elle était surmontée d’un convoyeur aérien de transfert des balancelles chargées chacune de 8 aubes. Deux pénétrants fluorescents à post-émulsion et le révélateur sec étaient appliqués par pulvérisation électrostatique ; la solution aqueuse d’émulsifiant hydrophile était appliquée sous forme de mousse. Cette chaîne comportait une installation de traitement des eaux de rinçage et de lavage.

Après traitement, les pièces étaient présentées au système robotisé.

Gestion du robot et du traitement d’image

Un ordinateur faisait communiquer le système de gestion du robot et le système de traitement d’image.

L’opérateur gère le fonctionnement de tout le système à partir d’un ordinateur. S’affichent à l’écran :

  • En page 1 : le menu principal sur le moniteur graphique en couleur,
  • En page 2 : le diagramme multicolore de la chaîne de ressuage avec repérage des différents postes par leurs noms avec des rectangles colorés pour figurer la séquence des opérations de traitement. L’ensemble du dispositif, son mode de fonctionnement, le temps du cycle complet et la position de chaque poste. Si tout est prêt pour fonctionner à un poste donné, le rectangle que représente ce poste s’affiche en vert. S’il se présente une anomalie qui doit être corrigée, le rectangle s’affiche en rouge. Les détails de l’anomalie s’affichent à l’écran du moniteur monochrome sous forme d’un résumé d’alarme. Lorsque l’anomalie est corrigée, le rectangle rouge passe au vert. Lorsque tous les témoins sont verts, cela signifie que la chaîne fonctionne normalement
  • En pages 3 et 4 : le numéro de programme de traitement et le numéro de l’aube soumise à ce programme. Le système est conçu pour contrôler jusqu’à 99 types d’aubes.
  • En page 5 : la position du poste de chargement. L’information qui apparaît à l’écran indique en rouge les anomalies éventuelles à ce poste. Au bas de l’écran, lorsque tout revient normal, l’information passe au vert. Lorsque toutes les indications en rouge ont disparu de l’écran, cela signifie que tout est en ordre au poste de chargement pour enclencher l’envoi du premier panier d’aubes.
  • Sur les pages suivantes : des informations similaires pour chaque poste programmé et, en plus, des informations concernant chacun des dispositifs de traitement des eaux.

 

Enfin, il y a trois écrans qui indiquent en détail la procédure pour faire fonctionner la chaîne selon chacun de ses trois modes de fonctionnement, c’est-à-dire : manuel, en cycle unique ou automatique.

Grâce au contrôleur de traitement et à ses écrans de contrôle, simples mais très bien détaillés, un opérateur unique est capable, seul, de mettre en route, de programmer, de contrôler et de faire fonctionner l’ensemble du système.

Le système complet fut décrit dans deux articles(10) et (15).

 

2.7. 1987

Franz FEIL et Klaus GOEBBELS publièrent un article(16) concernant un système qui permettait la détection automatique de défauts de surface par ressuage ou magnétoscopie.

Ce système comprenait :

  • Un robot qui pouvait manipuler deux pièces en mode « local » ou « distant »,
  • Une chaîne automatique de ressuage avec les postes suivants : pré-nettoyage préliminaire, séchage, application du pénétrant coloré, post-nettoyage, application du révélateur humide non aqueux. Le nettoyant, le pénétrant et le révélateur étaient appliqués à l’aide de pistolet de pulvérisation. Après contrôle, un capteur coloré vérifiait si l’application du processus avait été correctement accomplie,
  • Les pièces étaient éclairées en utilisant un ensemble de sources de lumière blanche,
  • Une caméra DTC.

Le signal de la caméra était  numérisé en 512 points par ligne d’amplitude huit octets. Le seuil de décision pouvait être choisi pour tenir compte de l’état de surface et du contraste.

La décision d'acceptation/de rejet était une fonction de conditions aux limites définies par un logiciel et pouvait être basée soit sur un seul défaut au-delà d'une longueur donnée, soit sur plusieurs occurrences de défauts. Des défauts inférieurs à 2 % de l'extension verticale de l'image pouvaient être trouvés.

L'acquisition des données pouvaient, le traitement et l'évaluation, ainsi que la décision accepté/rebuté étaient effectués en 40 ms.

Les signaux accepté/rebuté pouvaient être utilisés pour marquer les pièces.

Les pièces acceptées étaient soumises à un contrôle par ultrasons.

Un tel système avait été construit pour contrôler des pièces cylindriques présentant des surfaces frittées par ressuage pour la détection de défauts superficiels (porosités et de fissures) et par ultrasons (UT) pour la détection de porosités internes et de défauts de collage.

Le système optoélectronique/informatique avait également été utilisé pour effectuer avec succès le contrôle par magnétoscopie de divers composants de moteurs automobiles. L’éclairage pouvait être effectué avec de la lumière blanche ou sous rayonnement ultraviolet (UV-A).

 

2.8. FIN DES ANNÉES 80

Des constructeurs automobiles manifestèrent un certain intérêt pour la lecture automatique des indications. Voici quelques exemples.

2.8.1 Premier constructeur français

Gordon D. STEWART, Directeur de la Division Ingénierie du groupe britannique qui conçut le système AEOS®, conçut et proposa une chaîne automatique de ressuage fluorescent avec mise en œuvre d’un pénétrant fluorescent lavable à l’eau de sensibilité Niveau 2, utilisé sans révélateur, pour le contrôle en série de patins de culbuteurs pour le compte d’un de ses fournisseurs au Portugal.

Cette chaîne automatique était couplée à un dispositif de lecture automatique des indications de défauts et à un dispositif automatique de tri (pièces acceptées ou rebutés). La seule réelle difficulté, qui fut résolue par un traitement du signal approprié, fut de s’affranchir de « l’effet de bord » dû à la rétention de pénétrant par les arêtes de ces patins qui mesuraient environ 2 cm x 2 cm.

Ce projet fut abandonné car le coût de cette installation, bien que très attractif, ne permettait pas un retour sur investissement suffisant, compte-tenu du bas coût, déjà à cette époque, de la main d’œuvre portugaise !

2.8.2 Deuxième constructeur français

À peu près à la même époque, l’un de nous fut contacté pour un besoin similaire pour le contrôle de biellettes de direction. Le but était de réduire la durée de l’examen des pièces, en passant de neuf secondes pour un contrôleur à sept secondes en lecture automatique...mais en « faisant l'impasse » sur des zones où « l’on ne trouve jamais rien ».

Évidemment, de nos jours, avec les progrès de l’informatique, ce temps de 7 secondes pourrait certainement être réduit.

La question est de savoir s’il est raisonnable de se dispenser de contrôler des zones où il n’y a jamais rien à détecter. Certainement pas dans le cas de pièces critiques. Par exemple, en aéronautique, sur des disques de turbine en Inconel® après usinage, alors que le contrôle par ressuage fluorescent est effectué unitairement.

2.8.3 Automobile allemande

Nous avions entendu parler de deux systèmes de lecture automatique couplée à des bancs de contrôle par magnétoscopie fournis par une société allemande. À notre connaissance, ces systèmes ne fonctionnent plus depuis bien longtemps.

 

2.9. Programme IBIS (1978-1992)

L’aviation, l’armée et la marine des États-Unis, en collaboration avec General Electric, constructeur américain de moteurs d’avion, avaient entamé un programme de la plus grande importance portant sur le développement de l’inspection automatique, connu sous le nom d’IBIS(9), acronyme de « Integrated Blade Inspection System » qui signifie « Système Intégré d’Inspection d’aubes ».

Ce programme, dont les travaux avaient commencé en 1978 et devaient s’achever en 1985, comportait les opérations de traitement des pièces par ressuage fluorescent en chaîne automatique ainsi que celle de l’inspection automatique.

Ce projet avait d’ailleurs été décrit, dans ses grandes lignes, dans un document de General Electric, Evendale dans l’Ohio (États-Unis).

Dans ce document, l’accent avait été mis sur l’importance d’une certaine expertise dans le domaine de la transformation des images et celui de la reconnaissance des formes. Il y avait même été inclus une phase de « levée de doute(17) ».

Trois des principaux constructeurs de moteurs d’avions ainsi que les deux fabricants de produits de ressuage les plus importants au monde prirent part à de tels projets.

Le système Ibis, ainsi que l’installation dont s’est doté Pratt and Whitney, autre constructeur américain de moteurs d’avion, étaient toutes les deux basées sur un laser hélium-cadmium qui émettait un faisceau collimaté avec un système de balayage au moyen de miroirs. Des photomultiplicateurs étaient utilisés comme récepteurs pour capter la fluorescence émise à la longueur d’onde de 520 nm par toute indication, quelle qu’elle soit.

Ce programme fit l’objet d’une étude actualisée publiée en décembre 2012(18).

Nous ne disposons que d’un résumé dont la traduction en français est la suivante :

« Le but de cette étude de conception est d’identifier des moyens d'améliorer le système IBIS. L’Armée de l’Air des États-Unis exige le contrôle des aubes de compresseurs et des aubes de turbines de moteurs d’avion pour localiser les défauts et éviter les pannes de moteurs. Le processus habituel de contrôle met en œuvre un pénétrant fluorescent comme aide à l’identification des aubes fissurées. Un processus de conception d'ingénierie des systèmes a été appliqué pour évaluer les techniques actuelles de contrôle et pour développer des méthodes alternatives pour satisfaire aux exigences de l’Armée de l’Air des États-Unis. Trois systèmes différents de contrôle ont été développés et comparés aux procédés actuels de traitement des pièces : manuel, semi-automatique et entièrement automatique. Cette étude a fait l’objet de plusieurs contributions remarquables : le développement de logiciels de classification pour valider l'approche des réseaux neuronaux pour la classification précise des aubes, la démonstration des avantages potentiels des caméras à dispositif à transfert de charge (caméras DTC) pour la collecte de données , la quantification du coût du classement incorrect d’aubes de moteurs d'avions , l'examen de la valeur d'un plan de contrôle statistique de la qualité pour le processus d'inspection et l'identification d'un procédé utilisant plusieurs images pour extraire des caractéristiques supplémentaires des fissures . L'étude démontre que le système entièrement automatisé pourrait considérablement surclasser le processus manuel de contrôle par l'amélioration de la cohérence du processus de contrôle et élever le niveau de qualité des aubes remises en service. »

Nous ne savons pas si cette nouvelle étude a conduit à des applications industrielles concrètes.

 

2.10. 1998

Un brevet(19) fut déposé concernant « un procédé de contrôle non destructif de l’état d’une surface susceptible de présenter des fissures, par une méthode basée sur l’observation de l’onde émise par un produit colorant appliqué sur la surface et dans les fissures, sous l’effet d’un faisceau d’excitation incident de longueur d’onde appropriée au produit colorant, caractérisé en ce qu’on utilise la rotation de l’onde polarisée horizontale émise par le colorant en fonction de l’épaisseur du colorant par rapport à une onde de lumière polarisée rectiligne incidente, pour éliminer l’observation des taches dues au produit colorant résiduel présent sur la surface. »

Le dispositif comprenait un laser qui générait le faisceau incident d’excitation et une caméra qui enregistrait l’onde émise par le produit colorant.

Ce procédé était conçu pour le ressuage et la magnétoscopie.

Il permettait d’optimiser les images et d’apprécier la profondeur des fissures. L’invention était basée sur la constatation que lorsque le produit colorant était excité par une onde polarisée horizontale, le produit colorant qui se trouvait sur la surface ou dans les fissures émettait une onde polarisée horizontale qui faisait un angle avec l’onde polarisée horizontale incidente, qui était fonction de l’épaisseur du produit coloré dans la zone ou dans les fissures considérées.

Cet écart angulaire entre l’onde polarisée horizontale incidente et l’onde polarisée horizontale émise par le produit colorant était utilisé pour éliminer de l’observation les zones où le produit colorant résiduel était présent sur la surface pour ne conserver que les zones où ce produit colorant avait pénétré dans les fissures, en tirant parti du fait que l’écart angulaire correspondant à une onde émise par du produit colorant résiduel en surface était différent de celui dû à du produit colorant présent dans une fissure, du fait que l’épaisseur du produit colorant résiduel en surface était toujours inférieure à l’épaisseur du produit colorant dans une fissure.

De plus, les écarts angulaires correspondant aux différentes fissures étaient utilisés pour déterminer la profondeur des fissures.

 

Source de rayonnement

Source de lumière non polarisée à laquelle était associé un polarisateur ou, de préférence, une source de lumière polarisée. Par exemple, un laser qui délivrait une onde monochromatique polarisée rhorizontale à bords parallèles et qui émettait un éclairement lumineux ou un rayonnement énergétique centré sur la longueur d’onde appropriée au colorant utilisé.

Le faisceau du laser pouvait être transmis à l’aide de fibres optiques jusqu’à la surface à contrôler.

Pour le contrôle des alésages et des alvéoles, le faisceau du laser était transmis par des fibres optiques à un endoscope.

Le brevet mentionnait d’autres dispositifs.

 

Balayage de la surface

Celui-ci  pouvait s’effectuer  en déplaçant :

  • Soit le faisceau, par exemple, à l’aide de miroirs fixes et oscillants pilotés par un ordinateur programmé,
  • Soit la surface, en plaçant la pièce à contrôler sur une table tournante qui pouvait subir une translation ou qui pouvait monter ou descendre selon un axe parallèle à l’axe de rotation de la pièce.

Moyen d’observation

Caméra dotée d’un téléobjectif et équipée d’un analyseur d’onde pour sélectionner les ondes polarisées horizontales émises par le colorant.

Quand l’analyseur tournait, les taches parasites disparaissaient progressivement pour ne laisser que les images dues aux fissures pour une certaine rotation de l’analyseur. En continuant à faire tourner l’analyseur, on éliminait successivement les images des fissures dans l’ordre des profondeurs croissantes. Il était alors possible d’établir une courbe d’étalonnage des degrés de rotation de l’analyseur en  fonction des profondeurs de fissures de manière à déterminer ultérieurement la profondeur des fissures d’une surface à contrôler.

L’élimination des taches parasites et la détermination des profondeurs des fissures détectées pouvaient être effectuées en même temps en utilisant deux analyseurs successifs.

 

2.11. 1999

L’inventeur du précédent brevet français(19) déposa un brevet américain(20) très similaire à son brevet français.

Un tel système fut lancé par le propriétaire du brevet américain(20).

En 2001, le Directeur Général de cette société fit une tournée en Europe.

Il rendit visite, accompagné par un consultant qui était un technicien END retraité d'un constructeur aéronautique, aux principaux fabricants/fournisseurs français de produits/équipement de ressuage et de magnétoscopie, en vue de signer avec eux, rapidement, des accords de distribution.

Il rendit visite également à certains fabricants de moteurs d'avions et des centres aéronautiques de réparation.

L'un de nous participa à une démonstration effectuée avec ce système dans un atelier de maintenance aéronautique situé en Île-de-France.

Une évaluation en laboratoire fut réalisée, également en 2001, chez un fabricant français de produits et d’équipements de magnétoscopie sur des pièces automobiles tels que : pivots, arbres à came, crémaillères de direction, etc.

Les capacités indéniables du système et ses limites furent mises en évidence pour la détection automatique des défauts en magnétoscopie.

 

Les intérêts du système étaient les suivants :

  • Simplicité de fonctionnement et de mise en œuvre,
  • Possibilité de localiser et de quantifier une quantité de produit fluorescent présent à un endroit, exactement comme le ferait un opérateur. Cette information peut alors être facilement sauvegardée sous la forme d’une image informatique en niveaux de gris où chaque niveau correspond à une certaine quantité de produit,
  • Fonctionnement sans contact et possibilité, avec une seule caméra, d’examiner une zone étendue car l’angle d’incidence du rayon laser peut aller jusqu'à ± 40°,
  • Système évolutif grâce à l’adjonction possible d’algorithmes de traitement informatique.

 

Les problèmes et les limites du système étaient les suivants :

  • Sensibilité insuffisante de la caméra pour mettre en évidence des défauts très fins, mais pourtant réellement visibles à l’œil nu. Une nouvelle caméra noir et blanc plus sensible était prévue dans le système final,
  • Mise au point difficile à faire. Il fallait assurer une distance précise entre la pièce et la caméra.
  • En magnétoscopie, contrairement au ressuage, le produit fluorescent n’entre généralement pas à l’intérieur des fissures. La quantité de produit présente au droit de la discontinuité n’est pas toujours supérieure à la quantité de produit accumulée sur des endroits sains (zone de rétention, zone de champ de fuite) ; la vision 3D n’est donc pas réalisable,
  • L’influence des zones parasites pouvait être limitée par un positionnement précis de la caméra vis-à-vis de la zone à contrôler, mais dans ce cas, cela entraînait une diminution substantielle de la simplicité de mise en œuvre.

Un banc de contrôle par magnétoscopie avec détection automatique des défauts basée sur ce système ne semblait pas réalisable sans l’adjonction d’algorithmes de traitement d’image plus ou moins complexes.

Finalement, ce système semblait mieux approprié à l’aide à la décision et à la fiabilisation de la détection.

Ce même système fut prêté (ou loué ?) à un centre français de réparation de moteurs d’avions et la conclusion de ces essais démontra que ce système convenait bien pour un laboratoire mais pas en production.

Aucune société ne fit l’acquisition de ce système en France.

Si l’on en croit les déclarations de l’inventeur de ce système, un important fabricant de moteurs d’avions, à la demande d'une grande compagnie aérienne, modifia, ou, tout du moins envisagea de modifier, ses processus de maintenance pour intégrer ce système dans ses moyens de contrôle. Qu’en est-il réellement advenu ?

En 2002, une société américaine commercialisa ce système, sous sa la propre marque comme système de contrôle par ressuage fluorescent, uniquement pour le ressuage et non pas pour la magnétoscopie.

Toujours est-il que la société qui inventa ce système cessa toute activité fin 2009 en indiquant que « malheureusement, le triste état de l'économie l’avait contrainte à suspendre toutes ses activités. »

 

3. SITUATION ACTUELLE

Depuis janvier 2008, date à laquelle nous sommes tous les deux à la retraite, il n’y a toujours pas de systèmes de contrôle entièrement automatique en fonctionnement.

Si, depuis les années 80, les systèmes d’acquisition et de traitement du signal ont gagné en performance et en rapidité, si beaucoup de sociétés proposent des logiciels, ce qui fait cruellement défaut, ce sont les intégrateurs capables de relier ces systèmes aux chaînes de ressuage ou aux bancs de contrôle par magnétoscopie.

Un des problèmes est la saisie des pièces pour les présenter au système de lecture et de sanction automatiques. Les pièces doivent être saisies par le robot-manipulateur à des endroits où il n’y a aucune trace fluorescente pour éviter de masquer ces zones ou de faire disparaître ces traces, ou encore, pour éviter que le manipulateur soit pollué par des traces résiduelles de pénétrant fluorescent ou de particules magnétiques fluorescentes qui, en se déposant ensuite sur d’autres pièces, génèreraient des indications fallacieuses.

Le contrôleur humain, doté des yeux et de son cerveau, sait parfaitement saisir habilement les pièces sans toucher les indications de discontinuités.

Un autre problème est qu’aucun système expert de détection automatique ne possède la capacité d’un contrôleur de faire la distinction entre une indication rédhibitoire et une indication acceptable, ou fallacieuse. Tout au plus, ces systèmes pourront effectuer un certain tri et c’est toujours un contrôleur qui examinera les pièces « litigieuses » rejetées par le système.

Ce sujet reste passionnant et de nouveaux projets, plus ou moins ambitieux, sont constamment lancés et de nouveaux brevets sont déposés, ce qui prouve que ce sujet suscite toujours autant d’intérêt.

Cela ressemble à la quête du Saint Graal ou à la recherche de la pierre philosophale.

 

Références

(1)Brevet américain N° 3 774 030 Defect detecting and indicating means for non-destructive testing (ndlr : Moyen de détection et indications de défauts pour les essais non destructifs), déposé le 2 juin 1972 et publié le 20 novembre 1973. Inventeurs : Donald T. O’Connor, Bruce C. Graham, David W. Price. Propriétaire : Magnaflux Corporation, Chicago (Illinois), États-Unis d’Amérique.

(2)Pierre Chemin et Patrick Dubosc, Les colorants et les pénétrants fluorescents, août 2012.

(3)Brevet américain N° 3 829,690 Method and apparatus for the examination of articles for defects (ndlr: Procédé et dispositif d’examen des pièces pour détecter des défauts), déposé le 29 août 1973 et publié le 13 août 1974. Inventeur : Elly P. Snyder.

(4)Brevet américain N° 3 988 530 Automatic defect-detecting method and apparatus (ndlr: Technique et appareil de détection automatique de défauts), déposé le 30 septembre 1975 et publié le 26 octobre 1976. Inventeurs : Yoshizo Ikegami, Kuniomi Abe, Seijiro Kushibe, Takao Yoshinaga, Tsunemasa OKada. Propriétaires : Konan Camera Reseach Institute; Sumitomo Metal Industries Ltd, Japon.

(5)Brevet américain N° 4 207 593 Method and apparatus for the automatic recognition and evaluation of optical crack indications on the surface of workpieces (ndlr : Procédé et appareil pour la reconnaissance automatique et l'évaluation des indications optiques de fissures sur la surface des pièces), déposé le 27 juillet 1977 et publié le 10 juin 1980. Inventeurs : Volker Deutsch, Ernst-August Becker, Ulrich Förstermann (Allemagne). Propriétaire : Karl Deutsch Prüf- und Messgérätebau GmbH & Co. KG, Wuppertal, Allemagne.

(6)Brevet européen N° 0 050 935 Method and apparatus for examining a workpiece» (ndlr : Procédé et dispositif pour l'examen d'une pièce), déposé 12 octobre 1981 et publié le 29 mai 1985. Inventeurs : Martin Edwin Allard et Joseph Augustine Willcox. Propriétaire : Brent Chemicals International Plc, Ridgeway, Iver SLO 9JJ, Buckinghamshire (Grande Bretagne).

(7)Pierre Chemin, Automatisation de la lecture des indications de défauts en ressuage et magnétoscopie fluorescents sous rayonnement ultra-violet par un dispositif automatique à balayage électronique et optique, Journées Nationales sur les Essais Non Destructifs, janvier 1982, organisées par le Comité Français des Essais Non Destructifs (COFREND), Rue Olivier de Serres, 75015 Paris. Recueil des textes de Conférences pages147-157.

(8)Jean-Claude Hugues, Pierre Chemin et Karl Marcus Jacobsen, Dispositif de lecture automatique à l’aide d’un scanner des indications fluorescentes des défauts mis en évidence par ressuage ou magnétoscopie, N° 121 bis de la Revue Pratique du Contrôle Industriel, Éditions Ampère, Paris, janvier 1983, pages 60-64.

(9)Brevet américain N° 4 428 672 Variable threshold workpiece examination (ndlr : Examen de pièces à seuil variable), déposé le 15 octobre 1981 et publié le 31 janvier 1984. Inventeurs : Martin Edwin Allard et Joseph Augustine Willcox. Propriétaire : Brent Chemicals International Plc, Ridgeway, Iver SLO 9JJ, Buckinghamshire (Royaume-Uni).

(10)Pierre Chemin, La lecture automatique des indications de défauts mis en évidence par ressuage fluorescent, N°143 bis de la Revue Pratique du Contrôle Industriel. Éditions Ampère, Paris, mars 1987.

(11)Brevet américain N° 4 536 654 Device for detecting flaws on a piece (ndlr : Dispositif de détection de défauts sur une pièce), déposé le 21 avril 1983 et publié le 20 août 1985. Inventeur : Jean Fernand VAERMAN (11.04.1930 – 13.12.2009). Propriétaire : Société Nationale d’études et de Construction de Moteurs d’Aviation, Paris, France.

(12)Brevet européen N° 0 093 636, Dispositif de détection de défauts sur une pièce, déposé le 20 avril 1983 et publié le 25 juin 1986. Inventeur: Jean Fernand VAERMAN. Propriétaire : Société Nationale d’études et de Construction de Moteurs d’Aviation, Paris, France.

(13)Yen Fwu Cheu, Automatic Crack Detection with Computer Vision and Pattern Recognition of Magnetic Particle Indications (ndlr : Détection Automatique d’Indications de Fissures par Magnétoscopie avec Vision Artificielle et reconnaissance de formes), revue mensuelle Materials Evaluation (Volume 42. No 12, pages 1506-1510, Novembre 1984) de l’ASNT (American Society for Nondestructive Testing), PO Box 28518, 1711 Arlingate Lane, Columbus, OH 43228-0518, États-Unis.

(14)Yen Fwu Cheu, Automatic Crack Detection with Computer Vision and Pattern Recognition of Magnetic Particle Indications (ndlr : Détection Automatique d’Indications de Fissures par Magnétoscopie avec Vision Artificielle et reconnaissance de formes), 11ième Conférence Mondiales sur les Essais Non Destructifs, Las Vegas, Nevada, États-Unis.

(15)Charles H. Armstrong High Defect-Resolution Capability from a Computer-Controlled Fluorescent Penetrant Processing and Viewing System (ndlr: Capacité à haute resolution d’un système automatique de ressuage fluorescent et de lecture automatique), Revue mensuelle Materials Evaluation, Vol. 44, No. 12, Novembre 1986, pp. 1426–1429 de l’ASNT (American Society for Nondestructive Testing), PO Box 28518, 1711 Arlingate Lane, Columbus, OH 43228-0518, États-Unis.

(16)Franz Feil and Klaus Goebbels Automation of Surface Defect Detection and Evaluation with Liquid Penetrants: Development and Industrial Application (ndlr Automatisation de la détection par ressuage des défauts de surface et de l’évaluation : développement et application industrielle). Revue mensuelle Materials Evaluation Vol. 45, N° 7, July 1987, pp. 838–840 de l’ASNT (American Society for Nondestructive Testing), PO Box 28518, 1711 Arlingate Lane, Columbus, OH 43228-0518, États-Unis.

(17)Pierre Chemin et Patrick Dubosc, La levée de doute, DPCNewsletter N° 020, janvier 2010.

(18)DeLiberato, Tony J. ; Perkins, Steven W. ; Saplin, Steven K. ; Snyder, John G. ; Toussaint, Gregory, Air Force Institute of Technology Wright-Patterson, Air Force Base (AFB), Ohio, USA, School of Engineering. Integrated Blade Inspection System (IBIS) Upgrade Study (ndlr: Système Intégré de contrôle d’aubes (IBIS) Étude Mise à Jour).

(19)Brevet français N° 98 10062 Procédé et dispositif pour le contrôle non destructif de l’état d’une surface au moyen d’un produit colorant déposé le 5 août 1998 et publié le 11 février.2000. Inventeur : Pierre-Marie Paillotet. Mandataire : Regimbeau.

(20)Brevet américain N° 6 556 298 B1 Method and system for non-destructive dye penetration testing of a surface (ndlr: Procédé et système non destructif par ressuage d’une surface) déposé le 5 avril 1999 et publié le 29 avril 2003. Inventeur: Pierre-Marie Paillotet. Propriétaire: Holores Inc., Port St. Luae, Floride (États-Unis).

Mis à jour ( Vendredi, 19 Septembre 2014 14:24 )