CA2780329A1 - Systeme comportant un capteur-roue de mesures non destructices d'objets , capteur-roue et methode d'inspection correspondants - Google Patents
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Abstract
Système de mesure ultrasonique, permettant le contrôle non destructif d'un objet, et comportant une tête de mesure ultrasonique, un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne de l'objet, un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier, ledit pulseur-récepteur permettant de produire les courtes impulsions électriques qui seront utilisées pour exciter le transducteur piézoélectrique; une unité de calcul configurée pour piloter le pulseur, pour visualiser le signal échographique obtenu et pour réaliser tous les post-traitements nécessaires à l'analyse du signal. Capteur-roue ultrasonique constitué d'une roue comportant un pneu, une chambre remplie d'un liquide couplant avec au moins une cavité permettant de piéger les éventuelles bulles d'air présentes lors des mesures, un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu de la roue, un miroir acoustique permettant de réfléchir le faisceau dans la direction de la paroi à inspecter. Méthode d'inspection d'objets utilisant au moins un système de mesure ultrasonique selon l'invention et/ou au moins un capteur-roue selon l'invention. Pneu pour capteur-roue ultrasonique, dans lequel la forme interne du pneu du capteur-roue permet d'éviter la présence de bulles, dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par un liquide couplant, sur le trajet acoustique lorsque ledit capteur-roue est utilisé pour inspecter une conduite, par exemple dans la direction du "plafond".
Description
Application number / numéro de demande: 2.q?0321 Figures: ___________________________________ Pages: /01 /1 Unscannable items received with this application (Request original documents in File Prep. Section on the 10ffi floor) Documents reçu avec cette demande ne pouvant être balayés (Commander les documents originaux dans la section de préparation des dossiers au 10ème étage) =
SYSTEME COMPORTANT UN CAPTEUR-ROUE DE MESURES NON DESTRUCTICES
D'OBJETS, CAPTEUR-ROUE ET MÉTHODE D'INSPECTION CORRESPONDANTS
DOMAINE DE L'INVENTION
Le domaine technique considéré par l'invention est celui du contrôle de qualité, et plus spécifiquement celui des contrôles et essais non destructifs réalisés dans des conduites.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des systèmes (aussi appelé robots) destinés à
réaliser des mesures et/ou des essais à l'intérieur de tuyaux, ainsi que des méthodes d'inspections et d'essais utilisant les robots de l'invention.
Le domaine de l'invention est aussi celui des capteurs-roues, notamment celui des capteurs-roues destinés à réaliser des mesures ultrasoniques dans des espaces confinés.
Le robot de l'invention peut notamment être utilisé pour réaliser des mesures de contrôle par ultrasons dans des tuyaux enterrés.
La technologie de la présente invention est particulièrement adaptée pour la réalisation de mesures par ultrasons dans des conduites souterraines, notamment de petite taille, et ce sans détériorer les conduites inspectées.
ART ANTERIEUR
De façon générale, les capteurs-roues existants se caractérisent par une ou plusieurs sondes logée(s) à
l'intérieur de la roue dans une chambre remplie d'un liquide couplant qui permet la propagation des ondes ultrasoniques et par un pneu de 20 à 40 mm dont le matériau constitutif est sélectionné de façon à
provoquer le moins d'atténuations possible du signal. Dans ce type d'appareils, le nombre de transducteurs varie selon la finalité ou le type de traitement visé: un émetteur-récepteur, un émetteur et un récepteur distinct ou des transducteurs multiéléments (Phased array).
Généralement, la largeur du capteur-roue varie de 50 à 100 mm et le diamètre est de 30 mm et plus. Les fréquences utilisées varient aussi selon le type d'inspection visée, de 1 à 15 MHz. Le capteur-roue peut être utilisé, selon les besoins avec ou sans couplant (généralement de l'eau) entre le pneu et la pièce inspectée.
Les brevets sur le sujet du capteur-roue proposent une roue cylindrique assez large avec un ou deux transducteurs insérés à l'intérieur d'une chambre formée par les parois externes de la roue et un pneu. Il y a une grande diversité des matériaux composant le pneu. Dans tous les cas, on recherche la meilleure impédance possible en fonction de l'usage à laquelle on destine l'appareil.
Dans certains cas, on notera la présence d'une jante de métal entre la chambre et le pneu pour améliorer sa résistance à la pression ou encore l'étanchéité. Dans tous les brevets cités, l'impédance des pneus n'est pas favorable à la mesure de matériaux très atténuants.
Les capteurs-roues sont surtout commercialisés sous forme de systèmes dédiés à
des fonctions spécifiques et sont notamment composés, outre le capteur-roue, d'un boîtier et d'outils de traitement des données.
Parmi les fournisseurs connus de capteurs-roues, il existe au Royaume-Uni, la compagnie SONATEST, à http://www.sonatest-plc.com/products/multi/wheelprobes/Overview.html , qui décline ces capteurs sous diverses formes dédiées à des applications spécifiques, chacune conçue comme un système intégré
ayant son propre packaging. Ces systèmes sont, notamment en raison de leur dimension, inadaptés pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains.
En Australie, la compagnie NTS ULTRASONICS Pty ltee, à
http://www.amnet.net.au/---ntsu/
wheel_probes and test rigs wheel_probes 1.htm , décrit un capteur-roue mono-élément de 120 mm, lui aussi inadapté pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains.
Aux États-Unis, la compagnie SIGMA TRANSDUCER Inc., à :
http://www.sigmatx.com/home.htm, décrit un capteur-roues à sec inadapté pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains et ce, notamment en raison de la largeur de la roue et de sa forme trop encombrante qui ne s'adapte pas aux applications visées, et ce bien que le design varie.
Des fournisseurs majeurs de sondes pour le contrôle non destructif par ultrasons, Olympus NDT
(Québec) et General Electric Inspection Technologies, réalisent des capteurs-roues d'un style légèrement différent. Leur produit est plutôt nommé roller probe ou roller transducer . Il est composé de deux éléments (un émetteur et un récepteur) insérés dans un tube dont le matériau du pneu est fait d'un caoutchouc à forte atténuation, ce qui disqualifie cette technologie pour la mesure de matériaux atténuants. Par ailleurs, les rollers probe travaillent souvent dans des gammes de fréquences basses (0,5 à quelques MHz) qui ne permettent pas d'avoir une résolution suffisante pour mesurer des couches de polymère ou de matériaux composites de quelques millimètres seulement.
Le brevet américain, intitulé Ultrasound probe including a hydrophilic couplant, qui porte le numéro US
Patent 6343512, délivré le 5 février 2002, décrit une roue cylindrique tournant autour d'un essieu auquel est fixé un transducteur et à travers duquel passe les fils de transmission des signaux.
La demande de brevet américaine portant le numéro de série 06/629,480, intitulée A wheel probe for ultrasonically inspecting a component such as the wall of a pipeline, décrit une roue cylindrique contenant une chambre remplie de liquide couplant dans laquelle est fixé le transducteur. Cette roue comporte une jante métallique et un pneu au travers duquel circule l'onde ultrasonique et son écho.
Le brevet américain portant le numéro de série 05/825,502, délivré le 4 juillet 1978, intitulée Ultrasonic wheel probe with improved acoustic barrier, décrit une roue cylindrique traditionnelle à deux capteurs entre lesquels fut inséré un écran pour couper les bruits parasitaires entre les capteurs.
La demande européenne, portant le numéro EPO 0 001 674 et intitulée Wheel probe for ultrasonic inspection of pipeline, décrit une roue cylindrique traditionnelle à deux capteurs complétée d'un guide externe qui permet certains ajustements de la roue pendant la lecture de données.
Le brevet américain portant le numéro de série 06/067,791, intitulé Ultrasonic pipe inspection apparatus, délivré le 25 aout 1981, décrit une roue cylindrique traditionnelle d'un capteur qui comporte un écran acoustique. La roue comporte une jante et un pneu à forte atténuation. L'appareil est conçu pour l'inspection de tuyaux de métal.
La demande américaine de brevet 09/566331, intitulée Ultrasonic testing of tank car welds et publiée le 03/11/2003, décrit la fonction d'un capteur-roue.
Le brevet américain, délivré le 12 octobre 1971 sous le numéro US 2004/0045358 A et intitulé Wheel type transducer probe, décrit un appareil de type rouleau à très haute atténuation et qui apparait inapproprié pour l'usage ou même la comparaison.
La demande de brevet américain, portant le numéro de série 10/450,433, déposée le 13 Juin 2003 et intitulée Method and wheel probe head for ultrasound monitoring of overlapping welded, décrit un appareil qui usurpe le nom de capteur-roue puisque ce n'est pas dans la roue que se trouve le capteur.
La demande de brevet américain, portant le numéro de série 09/396435 et déposée le 2 mai 2002 et intitulée Ultrasound probe including a hydrophilic couplant, décrit une roue cylindrique traditionnelle
SYSTEME COMPORTANT UN CAPTEUR-ROUE DE MESURES NON DESTRUCTICES
D'OBJETS, CAPTEUR-ROUE ET MÉTHODE D'INSPECTION CORRESPONDANTS
DOMAINE DE L'INVENTION
Le domaine technique considéré par l'invention est celui du contrôle de qualité, et plus spécifiquement celui des contrôles et essais non destructifs réalisés dans des conduites.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des systèmes (aussi appelé robots) destinés à
réaliser des mesures et/ou des essais à l'intérieur de tuyaux, ainsi que des méthodes d'inspections et d'essais utilisant les robots de l'invention.
Le domaine de l'invention est aussi celui des capteurs-roues, notamment celui des capteurs-roues destinés à réaliser des mesures ultrasoniques dans des espaces confinés.
Le robot de l'invention peut notamment être utilisé pour réaliser des mesures de contrôle par ultrasons dans des tuyaux enterrés.
La technologie de la présente invention est particulièrement adaptée pour la réalisation de mesures par ultrasons dans des conduites souterraines, notamment de petite taille, et ce sans détériorer les conduites inspectées.
ART ANTERIEUR
De façon générale, les capteurs-roues existants se caractérisent par une ou plusieurs sondes logée(s) à
l'intérieur de la roue dans une chambre remplie d'un liquide couplant qui permet la propagation des ondes ultrasoniques et par un pneu de 20 à 40 mm dont le matériau constitutif est sélectionné de façon à
provoquer le moins d'atténuations possible du signal. Dans ce type d'appareils, le nombre de transducteurs varie selon la finalité ou le type de traitement visé: un émetteur-récepteur, un émetteur et un récepteur distinct ou des transducteurs multiéléments (Phased array).
Généralement, la largeur du capteur-roue varie de 50 à 100 mm et le diamètre est de 30 mm et plus. Les fréquences utilisées varient aussi selon le type d'inspection visée, de 1 à 15 MHz. Le capteur-roue peut être utilisé, selon les besoins avec ou sans couplant (généralement de l'eau) entre le pneu et la pièce inspectée.
Les brevets sur le sujet du capteur-roue proposent une roue cylindrique assez large avec un ou deux transducteurs insérés à l'intérieur d'une chambre formée par les parois externes de la roue et un pneu. Il y a une grande diversité des matériaux composant le pneu. Dans tous les cas, on recherche la meilleure impédance possible en fonction de l'usage à laquelle on destine l'appareil.
Dans certains cas, on notera la présence d'une jante de métal entre la chambre et le pneu pour améliorer sa résistance à la pression ou encore l'étanchéité. Dans tous les brevets cités, l'impédance des pneus n'est pas favorable à la mesure de matériaux très atténuants.
Les capteurs-roues sont surtout commercialisés sous forme de systèmes dédiés à
des fonctions spécifiques et sont notamment composés, outre le capteur-roue, d'un boîtier et d'outils de traitement des données.
Parmi les fournisseurs connus de capteurs-roues, il existe au Royaume-Uni, la compagnie SONATEST, à http://www.sonatest-plc.com/products/multi/wheelprobes/Overview.html , qui décline ces capteurs sous diverses formes dédiées à des applications spécifiques, chacune conçue comme un système intégré
ayant son propre packaging. Ces systèmes sont, notamment en raison de leur dimension, inadaptés pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains.
En Australie, la compagnie NTS ULTRASONICS Pty ltee, à
http://www.amnet.net.au/---ntsu/
wheel_probes and test rigs wheel_probes 1.htm , décrit un capteur-roue mono-élément de 120 mm, lui aussi inadapté pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains.
Aux États-Unis, la compagnie SIGMA TRANSDUCER Inc., à :
http://www.sigmatx.com/home.htm, décrit un capteur-roues à sec inadapté pour l'inspection non destructrice de conduits souterrains et ce, notamment en raison de la largeur de la roue et de sa forme trop encombrante qui ne s'adapte pas aux applications visées, et ce bien que le design varie.
Des fournisseurs majeurs de sondes pour le contrôle non destructif par ultrasons, Olympus NDT
(Québec) et General Electric Inspection Technologies, réalisent des capteurs-roues d'un style légèrement différent. Leur produit est plutôt nommé roller probe ou roller transducer . Il est composé de deux éléments (un émetteur et un récepteur) insérés dans un tube dont le matériau du pneu est fait d'un caoutchouc à forte atténuation, ce qui disqualifie cette technologie pour la mesure de matériaux atténuants. Par ailleurs, les rollers probe travaillent souvent dans des gammes de fréquences basses (0,5 à quelques MHz) qui ne permettent pas d'avoir une résolution suffisante pour mesurer des couches de polymère ou de matériaux composites de quelques millimètres seulement.
Le brevet américain, intitulé Ultrasound probe including a hydrophilic couplant, qui porte le numéro US
Patent 6343512, délivré le 5 février 2002, décrit une roue cylindrique tournant autour d'un essieu auquel est fixé un transducteur et à travers duquel passe les fils de transmission des signaux.
La demande de brevet américaine portant le numéro de série 06/629,480, intitulée A wheel probe for ultrasonically inspecting a component such as the wall of a pipeline, décrit une roue cylindrique contenant une chambre remplie de liquide couplant dans laquelle est fixé le transducteur. Cette roue comporte une jante métallique et un pneu au travers duquel circule l'onde ultrasonique et son écho.
Le brevet américain portant le numéro de série 05/825,502, délivré le 4 juillet 1978, intitulée Ultrasonic wheel probe with improved acoustic barrier, décrit une roue cylindrique traditionnelle à deux capteurs entre lesquels fut inséré un écran pour couper les bruits parasitaires entre les capteurs.
La demande européenne, portant le numéro EPO 0 001 674 et intitulée Wheel probe for ultrasonic inspection of pipeline, décrit une roue cylindrique traditionnelle à deux capteurs complétée d'un guide externe qui permet certains ajustements de la roue pendant la lecture de données.
Le brevet américain portant le numéro de série 06/067,791, intitulé Ultrasonic pipe inspection apparatus, délivré le 25 aout 1981, décrit une roue cylindrique traditionnelle d'un capteur qui comporte un écran acoustique. La roue comporte une jante et un pneu à forte atténuation. L'appareil est conçu pour l'inspection de tuyaux de métal.
La demande américaine de brevet 09/566331, intitulée Ultrasonic testing of tank car welds et publiée le 03/11/2003, décrit la fonction d'un capteur-roue.
Le brevet américain, délivré le 12 octobre 1971 sous le numéro US 2004/0045358 A et intitulé Wheel type transducer probe, décrit un appareil de type rouleau à très haute atténuation et qui apparait inapproprié pour l'usage ou même la comparaison.
La demande de brevet américain, portant le numéro de série 10/450,433, déposée le 13 Juin 2003 et intitulée Method and wheel probe head for ultrasound monitoring of overlapping welded, décrit un appareil qui usurpe le nom de capteur-roue puisque ce n'est pas dans la roue que se trouve le capteur.
La demande de brevet américain, portant le numéro de série 09/396435 et déposée le 2 mai 2002 et intitulée Ultrasound probe including a hydrophilic couplant, décrit une roue cylindrique traditionnelle
2 =
sans chambre creuse. Celle-ci est remplacée par un matériel hydrophile au centre duquel est fixé un capteur.
La méthode de contrôle la plus basique pouvant être utilisée pour inspecter une conduite souterraine ou son revêtement de restructuration consiste à réaliser des coupes à différentes sections du tuyau afin de mesurer directement l'épaisseur et la qualité de la paroi ou du revêtement.
Cette technique présente l'inconvénient d'être destructive en plus d'être très coûteuse (plusieurs excavations doivent être réalisées pour accéder à la conduite souterraine) et de donner des informations très partielles (le revêtement ne peut être mesuré qu'aux sections de coupes, nécessairement en nombre très limité).
Des caméras embarquées sur des robots se déplaçant dans la conduite sont fréquemment utilisées et donnent des indications sur la surface interne du tuyau. Cependant, aucune information quantitative ne peut être obtenue avec cette technique à la fois sur l'épaisseur des parois, des revêtements ou la présence de défauts dans la matière.
Le contrôle des conduites souterraines métalliques est souvent réalisé à
l'aide de sondes électromagnétiques à courants de Foucault. Cette méthode est non destructive, permet de connaître l'épaisseur de métal et de détecter les défauts de corrosion dans la conduite avant sa réhabilitation.
Cependant, comme cette technique induit un champ magnétique dans la pièce à
contrôler, elle ne fonctionne que sur les pièces métalliques et ne peut donc donner aucun renseignement sur les revêtements de restructuration de la conduite qui sont généralement en résine polymère.
Des méthodes à ultrasons par immersion sont employées pour l'inspection de tuyaux ou de conduites par l'intérieur, notamment pour les pipelines destinés au transport des hydrocarbures. Différents systèmes existent pour réaliser ces inspections à l'aide de multiples transducteurs à
ultrasons montés dans des structures mécaniques dédiées (souvent appelées racleurs). Ces méthodes imposent généralement que la conduite soit remplie de fluide (de l'eau ou le liquide habituellement transporté par la conduite, du pétrole par exemple) pour permettre aux ultrasons de se propager entre la sonde et la paroi de la conduite. Cependant, dans le cas de la réhabilitation des conduites souterraines, les différents traitements réalisés sur la paroi interne des tuyaux imposent de travailler en conduite vide. Les méthodes ultrasoniques classiques en immersion sont alors inutilisables de par l'absence d'un milieu couplant permettant la transmission des ultrasons entre le capteur et la paroi à
inspecter.
Enfin, il existe des systèmes de contrôle non destructif de conduites utilisant des capteurs-roues à
ultrasons montés sur des véhicules se déplaçant à l'intérieur des tuyaux. Ces solutions permettent de réaliser une inspection précise dans des conduites sèches, par la mesure de l'épaisseur de paroi ou la recherche de défauts. Les différentes technologies utilisées à ce jour présentent cependant différentes limitations par rapport aux objectifs visés ici.
Les capteurs-roues sont surtout commercialisés sous la forme d'un système dédié à des fonctions spécifiques et ils sont composés, outre le capteur-roue, d'un boîtier, d'outils de traitement des données, etc..
La Dimension des tuyaux : pour procéder à l'inspection de conduites souterraines d'un diamètre minimal de 10 cm, il fallait concevoir un capteur-roue de petite taille dans lequel l'utilisation de l'espace et l'optimisation des fonctions des composantes appelait à faire table rase des façons de faire traditionnelles. On notera que la plupart des capteurs-roues existants ont des largeurs et des diamètres incompatibles avec les usages considérés.
Amplitude du signal : pour l'inspection de conduites constituées de matériaux métalliques, qui sont faiblement atténuants pour les ultrasons aux fréquences de contrôle classiquement utilisées, l'amplitude du signal ne constitue pas un enjeu majeur. Cependant, dans le cas de revêtements constitués de résines polymères ou de matériaux composites, les atténuations acoustiques deviennent très importantes. Afin de contrer cette problématique propre aux conduites réhabilitées avec ces matériaux pour lesquels
sans chambre creuse. Celle-ci est remplacée par un matériel hydrophile au centre duquel est fixé un capteur.
La méthode de contrôle la plus basique pouvant être utilisée pour inspecter une conduite souterraine ou son revêtement de restructuration consiste à réaliser des coupes à différentes sections du tuyau afin de mesurer directement l'épaisseur et la qualité de la paroi ou du revêtement.
Cette technique présente l'inconvénient d'être destructive en plus d'être très coûteuse (plusieurs excavations doivent être réalisées pour accéder à la conduite souterraine) et de donner des informations très partielles (le revêtement ne peut être mesuré qu'aux sections de coupes, nécessairement en nombre très limité).
Des caméras embarquées sur des robots se déplaçant dans la conduite sont fréquemment utilisées et donnent des indications sur la surface interne du tuyau. Cependant, aucune information quantitative ne peut être obtenue avec cette technique à la fois sur l'épaisseur des parois, des revêtements ou la présence de défauts dans la matière.
Le contrôle des conduites souterraines métalliques est souvent réalisé à
l'aide de sondes électromagnétiques à courants de Foucault. Cette méthode est non destructive, permet de connaître l'épaisseur de métal et de détecter les défauts de corrosion dans la conduite avant sa réhabilitation.
Cependant, comme cette technique induit un champ magnétique dans la pièce à
contrôler, elle ne fonctionne que sur les pièces métalliques et ne peut donc donner aucun renseignement sur les revêtements de restructuration de la conduite qui sont généralement en résine polymère.
Des méthodes à ultrasons par immersion sont employées pour l'inspection de tuyaux ou de conduites par l'intérieur, notamment pour les pipelines destinés au transport des hydrocarbures. Différents systèmes existent pour réaliser ces inspections à l'aide de multiples transducteurs à
ultrasons montés dans des structures mécaniques dédiées (souvent appelées racleurs). Ces méthodes imposent généralement que la conduite soit remplie de fluide (de l'eau ou le liquide habituellement transporté par la conduite, du pétrole par exemple) pour permettre aux ultrasons de se propager entre la sonde et la paroi de la conduite. Cependant, dans le cas de la réhabilitation des conduites souterraines, les différents traitements réalisés sur la paroi interne des tuyaux imposent de travailler en conduite vide. Les méthodes ultrasoniques classiques en immersion sont alors inutilisables de par l'absence d'un milieu couplant permettant la transmission des ultrasons entre le capteur et la paroi à
inspecter.
Enfin, il existe des systèmes de contrôle non destructif de conduites utilisant des capteurs-roues à
ultrasons montés sur des véhicules se déplaçant à l'intérieur des tuyaux. Ces solutions permettent de réaliser une inspection précise dans des conduites sèches, par la mesure de l'épaisseur de paroi ou la recherche de défauts. Les différentes technologies utilisées à ce jour présentent cependant différentes limitations par rapport aux objectifs visés ici.
Les capteurs-roues sont surtout commercialisés sous la forme d'un système dédié à des fonctions spécifiques et ils sont composés, outre le capteur-roue, d'un boîtier, d'outils de traitement des données, etc..
La Dimension des tuyaux : pour procéder à l'inspection de conduites souterraines d'un diamètre minimal de 10 cm, il fallait concevoir un capteur-roue de petite taille dans lequel l'utilisation de l'espace et l'optimisation des fonctions des composantes appelait à faire table rase des façons de faire traditionnelles. On notera que la plupart des capteurs-roues existants ont des largeurs et des diamètres incompatibles avec les usages considérés.
Amplitude du signal : pour l'inspection de conduites constituées de matériaux métalliques, qui sont faiblement atténuants pour les ultrasons aux fréquences de contrôle classiquement utilisées, l'amplitude du signal ne constitue pas un enjeu majeur. Cependant, dans le cas de revêtements constitués de résines polymères ou de matériaux composites, les atténuations acoustiques deviennent très importantes. Afin de contrer cette problématique propre aux conduites réhabilitées avec ces matériaux pour lesquels
3 l'amplitude du signal reçu avec les systèmes existants serait probablement trop faible pour permettre une mesure, il iinporteit de diminuer considérablement le niveau d'atténuation des matériaux utilisés, notamment jâns Id fabrication des pneus.
Direction de la prise de mesure : le contrôle des revêtements de réhabilitation impose une inspection de n'importe quel point de la paroi, et notamment des points situés près du plafond du tuyau contrairement à l'usage pour la plupart des capteurs-roues qui sont principalement conçus pour prendre une mesure vers le bas . Cet enjeu pose immédiatement la problématique de la gestion des bulles d'air dans le liquide couplant, puisqu'elles ont tendance à couper la trajectoire du faisceau ultrasonore en mode mesure au plafond ;
Irrégularités de la surface : les revêtements de réhabilitation projetés ou insérés à l'intérieur des conduites peuvent présenter des irrégularités importantes (bosses, creux, plis, stalactites) rendant une mesure précise plus délicate voire impossible. Ce contexte de mesure pose des problématiques de pression lors de la lecture combinées à une souplesse d'adaptation aux irrégularités ainsi que de positionnement optimal du capteur-roue, particulièrement lorsqu'il est en déplacement, en mode de mesure en continu. Cette problématique éloigne considérablement l'appareil à
concevoir des systèmes existants qui sont généralement conçus pour mesurer des surfaces planes et régulières.
Capteur-roue à ultrasons commercialisés: à ce jour le déposant ne connait aucun système de l'art antérieur susceptible de réaliser les mesures souhaitées. Il existait donc un besoin pour un capteur-roue dépourvu d'au moins un des inconvénients des capteurs roues de l'art antérieur.
Il existait plus particulièrement un besoin pour un nouveau type de capteur-roue ayant au moins une des propriétés suivantes:
- des dimensions réduites;
- une capacité à s'adapter à la forme intérieure de tuyaux de 10 cm de diamètre et plus;
- une amplitude du signal importante grâce à des pertes minimum;
- une diminution importante du niveau d'atténuation des matériaux utilisés, notamment dans la fabrication des pneus et ce, en particulier, dans le cas dans le cas d'inspection de revêtements de conduits constitués de résines polymères ou de matériaux composites;
- une capacité d'inspection multidirectionnelle, sur n'importe quel point dela paroi, et notamment des points situés près du plafond du tuyau; et - la capacité à réaliser des mesures même lorsque les conduites présentes des irrégularités importantes, telles que bosses, creux, plis, stalactites.
Il existait également un besoin pour des systèmes de mesure ultrasoniques mobiles permettant le contrôle efficace et non destructif d'épaisseur et/ou de recherche de défauts, en particulier dans les conduites souterraines et dépourvues d'au moins un des inconvénients des systèmes de l'art antérieur.
Il existait finalement un besoin pour une méthode performante de mesure et d'inspection des surfaces notamment dans un espace confiné.
.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure I: représente une photographie de coté d'un système de mesure ultrasonique selon un mode de r6lisation de l'invention et son dispositif de fixation à un crawleur.
La Figure II: représente le système de la Figure I, en perspective droite.
La Figure III: est la représentation graphique de la photographie de la Figure I.
La Figure IV: représente le système de la Figure I en vue de dessus décalée et son dispositif de fixation au crawleur.
La Figure V: représente le capteur-roue, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, et en vue de dessus.
La Figure VI: représente le détail du capteur-roue en vue de perspective dans son boitier qui est partiellement transparent.
La Figure VII : représente le détail du capteur-roue en vue de face et avec le pneu représenté de façon transparente.
La Figure VIII : représente le capteur-roue en vue de face et le capteur-roue en coupe verticale.
La Figure IX: représente le détail du pneu et de la chambre, utilisé dans le capteur-roue représenté dans la Figure VII, en perspective et en perspective droite avec une coupe partielle selon un plan vertical.
La Figure X: représente un capteur-roue selon un mode de réalisation de l'invention en vue de coté et en vue de face.
La Figure XI: représente le détail du miroir utilisé dans le capteur-roue représenté sur la Figure VII et le système correspondant d'insertion dans l'essieu, en vue éclatée.
DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
L'invention a pour premier objet des systèmes ultrasoniques de mesures d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets et plus particulièrement d'objets confinés tels que des tuyaux souterrains.
Selon un mode préférentiel, les systèmes de l'invention permettent la mesure d'épaisseur et/ou la recherche de défauts d'une conduite. Ces systèmes permettent notamment de mesurer un revêtement ayant pu être appliqué sur la paroi interne d'une conduite afin de la réhabiliter et/ou de la restructurer.
Le revêtement peut être constitué d'au moins un matériau qui peut être de type polymère et/ou de type composite.
Les systèmes ultrasoniques de l'invention comprennent de préférence:
a. une tête de mesure ultrasonique composée d'un:
- capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur qui est de préférence de type piézoélectrique, - un miroir acoustique, une chambre, au moins partiellement, et de préférence complètement remplie d'un liquide couplant, - un pneu majoritairement et, de préférence, entièrement, composé d'un matériau de type élastomère à faible atténuation et qui présente de préférence une impédance proche de celle de l'eau, la forme dudit pneu permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore la majorité, la quasi intégralité ou l'intégralité des bulles de gaz (de préférence d'air) d'air présentes dans le liquide couplant, particulièrement en mode de mesure au plafond, - de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore, de préférence quel que soit l'angle de mesure dans la conduite, et - optionnellement, d'un boîtier protégeant les éléments constitutifs de ladite tête de mesure et contribuant à l'assemblage et au positionnement desdits éléments constitutifs;
b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne de ladite conduite, pour une mesure ponctuelle ou linéaire, de préférence selon n'importe quel angle et cela même si la paroi comporte des irrégularités (bosses, plis, etc.), le dit-système de positionnement étant de préférence constitué:
- d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel de préférence de type à
ressorts, d'une suspension verticale; et - d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique;
c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier, ledit pulseur-récepteur comprenant de préférence un générateur haute tension qui permet de produire les courtes impulsions électriques qui seront utilisées pour exciter le transducteur piézoélectrique;
d. une unité de calcul (qui peut être interne, externe ou Wifi), de préférence un ordinateur, configurée pour (équipé de logiciels spécifiques permettant de) piloter le pulseur, optionnellement de visualiser le signal échographique obtenu et, optionnellement, de réaliser tous les post-traitements nécessaires à
l'analyse du signal.
e. optionnellement, un véhicule à traction autonome ou quasi-autonome, de préférence de type crawleur.
L'invention a également pour second objet un nouveau type de capteur-roue hautement performant et intégrable dans les systèmes ultrasoniques de mesures d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets.
Le capteur-roue ultrasonique est constitué:
- d'une roue qui est de préférence en métal ou faite d'un polymère haute densité, ladite roue comportant:
- un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé d'un élastomère à faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - une chambre à liquide qui est définie par les supports, de préférence métalliques, entre le pneu et le couvercle de la roue (=essieu) et configurée pour faciliter la transmission ultrasonique; et remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut , - d'un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue; et - d'un miroir acoustique permettant de réfléchir le faisceau, émis par ledit transducteur piézoélectrique, dans la direction de la paroi à inspecter.
L'invention a aussi pour troisième objet des méthodes non destructrices de mesure d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets.
Les méthodes de l'invention permettent la réalisation de mesures ultrasoniques de l'épaisseur d'un revêtement de conduit et/ou de l'état de surface de la surface intérieure d'une conduite, et elles sont caractérisées en ce qu'elles mettent en oeuvre un système tel que défini dans le premier objet de l'invention ou un capteur-roue tel que défini dans le second objet de l'invention.
De façon avantageuse, les méthodes de mesure de l'invention comprennent les étapes suivantes:
- l'introduction du système de mesure ultrasonique dans la conduite;
- le réglage du miroir;
- la mise en fonction avec option première mesure de test;
- le déplacement/choix des endroits de mesure/conduite des mesures en continu ou en semi-continu /arrêt-marche, arrêt, déplacement; et - les enregistrements dont ceux de la caméra permettent d'assurer la gestion, l'optimisation et l'exploitation des mesures.
Un quatrième objet de la présente invention est constitué par un pneu pour capteur-roue ultrasonique.
Le pneu du capteur-roue est configuré de façon à éviter la présence de bulles, dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par un liquide couplant, sur le trajet acoustique lorsque ledit capteur-roue est utilisé pour inspecter une conduite, par exemple dans la direction du "plafond".
MODE PRÉFÉRENTIEL DE RÉALISATION DE L'INVENTION
Il s'agit d'un instrument ultrasonique de mesure d'épaisseur et non destructif, conçu pour inspecter des conduites souterraines, ainsi que les revêtements de restructuration pouvant être appliqués sur la paroi interne de ces conduites. Il utilise pour cela un capteur-roue et un système mécanique développés pour inspecter des tuyaux de diamètre intérieur minimal de 10 cm.
Les tuyaux et revêtements inspectés peuvent être composés de différents matériaux (métaux, plastique, résine polymérique, matériau composite, etc.) et présenter certaines irrégularités de surface (rugosités, bosses, plis, etc. ).
L'appareil est initialement conçu pour un usage et un contexte d'utilisation précis: la mesure d'épaisseur d'un revêtement très atténuant (en résine polymère ou en matériaux composites), à l'intérieur d'un tuyau souterrain d'un diamètre minimal de 15 cm. Ce sont ces contraintes d'usage qui ont permis de déterminer certaines des caractéristiques et performances que devraient avoir le capteur-roue, ainsi que les systèmes mécaniques et électroniques associés. Ce système devant aussi de préférence permettre de réaliser des contrôles non destructifs des matériaux.
Compte tenu du contexte d'utilisation dans des conduites à partir d'un diamètre intérieur minimal de 15 cm, un capteur-roue d'une taille réduite a été conçu: avec une réduction du diamètre de la roue à 60 mm et de sa largeur (hors tout) à 65 mm, voir la Figure X.
Le Capteur-roue comporte une chambre remplie d'eau pour faciliter le déplacement des ondes ultrasonores hors du pneu. Cette chambre est constituée de réceptacles et de couvercles latéraux scellés qui maintiennent le pneu. Ils sont montés sur un essieu qui traverse le centre du capteur-roue et qui sert à
fixer les réceptacles et couvercles. L'essieu, formé d'un cylindre évidé, comporte en son centre une fenêtre permettant la diffusion des ondes ultrasonores, voir la figure XI.
Celles-ci sont émises et reçues par un transducteur inséré à l'une des extrémités de l'essieu. Elles sont réfléchies et orientées par un miroir fixé à l'autre extrémité de l'essieu, faisant face au transducteur, de manière à être dirigées vers le pneu, voir la Figure VII.
De façon surprenante, le capteur-roue de l'invention permet de réaliser des mesures de n'importe quel point de la paroi interne, notamment le plafond , grâce à l'utilisation d'un pneu de conception particulière intégrant des cavités internes destinées à piéger les bulles d'air en dehors du trajet du faisceau ultrasonore, voir la Figure IX. Dans la majorité des utilisations, la mesure des capteurs-roues visent des contrôles au plancher ou plus généralement orientés vers le bas , configurations où la problématique des bulles ne se pose pas.
Le choix d'un élastomère à très faible atténuation pour la fabrication du pneu: le ACE, produit par la société Eclipse Scientific (Waterloo, ON, Canada), atténuation de 0,65 dB/mm @
5 MHz, a, de façon surprenante, permis une atténuation beaucoup plus faible que celle des polyuréthanes ou caoutchouc classiques utilisés dans les capteurs-roues. Le capteur-roue de l'invention permet de façon surprenante d'obtenir des échos d'amplitudes suffisantes pour réaliser la mesure de matériaux très atténuants, comme les polymères ou les matériaux composites utilisés pour le revêtement de réhabilitation des conduites.
La conception originale de la tête porteuse du capteur-roue, articulée, munie de suspensions et de roues de positionnement angulaire on remarquablement faciliter le positionnement optimal du capteur-roue sur la surface à mesurer, même si cette dernière est irrégulière. Le capteur-roue de l'invention, voir la Figue II, s'est avérée de façon inattendue adaptée à l'usage prévu, c'est-à-dire, notamment à la capture de données à angles variables sur une surface courbe et potentiellement accidentée. Cette solution s'est avérée faciliter l'alignement du capteur-roue et du faisceau ultrasonore tout au long de son utilisation en limitant l'inclinaison du capteur-roue à un maximum acceptable d'environ 2,5 .
Cette tête porteuse comporte un ensemble d'éléments de contrôle qui favorisent son fonctionnement optimal ou permettent de vérifier son fonctionnement. Ainsi, un inclinomètre contrôle les mouvements latéraux et permet d'évaluer l'inclinaison du capteur; un frein mécanique bloque la pression excessive sur le capteur-roue.
Ce dernier est complété d'un signal LED avertissant d'une pression excessive.
Il a été également découvert de façon inattendue et surprenante que l'intégration d'un système de mouillage de la surface du pneu, voir la Figure VI. Cette mesure optionnelle favorise une capture plus précise des données et une meilleure amplitude de signal, en particulier lorsque la surface à mesurer est inégale. Elle complète de façon exclusive les usages du capteur-roue dans une zone de mesure fortement accidentée.
La tête porteuse et le capteur-roue seront déplacés dans le tuyau à l'aide d'un véhicule autotracté muni d'une caméra de repérage et d'un bras robotisé permettant une translation et une rotation à 360 de la tête de mesure ultrasonore, voir la Figure IV. Des modifications et adaptations ont été apportées à un produit commercial destiné à l'origine à la manipulation d'une perceuse à
l'intérieur des tuyaux afin de lui permettre de gérer un capteur-roue monté sur une tête articulée.
L'intérêt principal d'un tel miroir est une diminution significative de l'encombrement de la roue (à
travers une diminution de son diamètre), en évitant que le transducteur ne soit placé dans l'alignement du pneu, mais plutôt renvoyé à 90 . Cette réduction de diamètre permet de viser de nouvelles applications, comme l'inspection par l'intérieur des conduites d'eau potable à
partir de 5 pouces de diamètre. Le miroir permet aussi un niveau de réglage supplémentaire par rapport à un capteur qui serait mis en place dans l'alignement du pneu, permettant de s'assurer qu'on a toujours l'amplitude maximale sur le signal reçu.
Exemple concret d'utilisation du robot selon l'invention - Protocole de mise en uvre et protocole de mesure Le système complet est introduit dans la conduite. La tête de mesure ultrasonique est déplacée dans la conduite par le véhicule à traction autonome. Lors du transport, elle est placée en position basse : le bras permettant la translation est rétracté au maximum et le capteur-roue n'est pas en contact avec la paroi.
Un fois arrivé à la zone de contrôle souhaitée, le bras robotisé effectue la rotation de la tête de mesure pour l'amener à l'angle de mesure souhaité. Il réalise ensuite la translation pour amener le pneu du capteur-roue en contact avec la paroi. Le bras robotisé exerce une pression modérée sur la tête de mesure. Le pneu étant déformable est comprimé sur la paroi du tuyau, le couplage acoustique est assuré
et le faisceau ultrasonore peut pénétrer dans la paroi.
Les roues de positionnement angulaire permettent de limiter l'angle que la tête de mesure pourrait former avec la normale à la paroi. On assure ainsi que le faisceau ultrasonore va pénétrer dans la paroi selon la normale au point d'appui et on garantit que les échos de la paroi reviendront alignés avec l'axe du transducteur, et pourront ainsi être correctement captés.
Le transducteur est excité par une courte impulsion électrique et se met à
vibrer par effet piézoélectrique. Il génère un faisceau ultrasonore dans le liquide contenu dans la chambre. Ce faisceau rencontre le miroir acoustique ajustable qui le réfléchit dans la direction souhaitée. Le faisceau traverse ensuite le pneu et se propage enfin dans la pièce. Il subit des réflexions partielles ou totales lorsqu'il rencontre des discontinuités dans la matière (fissures, inclusions, déaminations, etc.) ou des interfaces (parois notamment). Le faisceau réfléchi parcours le chemin inverse, pénètre à
nouveau dans le pneu puis revient jusqu'au transducteur qui agit cette fois comme un récepteur et transforme l'onde acoustique reçue en signal électrique.
Lors du contrôle, le véhicule à traction autonome peut rester immobile, ce qui implique une prise de mesure statique et donc ponctuelle, mais il peut également avancer dans le tuyau, permettant ainsi une inspection en dynamique de la paroi sur toute une ligne.
Dans ce cas, le couplage acoustique est préservé pendant que le véhicule se déplace grâce à la pression appliquée sur le capteur-roue et à la légère compression du pneu. Les suspensions permettent de compenser les différences de hauteur causées par les bosses et autres irrégularités de la paroi mesurée et garantissent ainsi un contact continu du pneu pendant la prise de mesure. Le système d'humidification distribue en permanence une mince couche d'eau sur la surface du pneu, permettant une amélioration du couplage acoustique.
Le signal échographique ainsi obtenu pourra être traité selon différentes méthodes numériques, en fonction du type de contrôle souhaité, et finalement interprété. Les données peuvent être affichées en temps réel sous forme d'A-scan ou de B-scan, ou encore stockées pour être rappelées et analysées a posteriori.
L'appareil a permis la mesure d'épaisseur d'un revêtement très atténuant (en résine polymère ou en matériaux composites), à l'intérieur d'un tuyau souterrain d'un diamètre minimal de 10 cm.
AVANTAGES DE LA TECHNOLOGIE DE L'INVENTION
Parmi les nombreux avantages de ce système par rapport aux technologies et méthodes existantes, les caractéristiques avantageuses suivantes, ci-après listées qui sont présentes de façon isolée ou de façon cumulatives :
= la capacité d'inspection non destructive des objets faisant l'objet d'une inspection et/ou d'une mesure;
= la capacité d'inspection dans des conduites à partir d'un diamètre intérieur minimal de 10 cm, grâce à
une miniaturisation du capteur-roue et de sa structure mécanique et notamment une réduction du diamètre de la roue à des valeurs de l'ordre de 60 mm et de sa largeur (hors tout) à des valeurs de l'ordre de 65 mm;
= la possibilité d'inspection de n'importe quel point de la paroi interne, notamment le plafond , grâce à l'utilisation d'un pneu de conception particulière intégrant des cavités internes destinées à
piéger les bulles d'air en dehors du trajet du faisceau ultrasonore. La majorité des applications visent des contrôles au plancher ou plus généralement orientés vers le bas , configurations où
la problématique des bulles ne se pose pas;
= le choix d'un élastomère à très faible atténuation pour la fabrication du pneu : le ACE, produit par la société Eclipse Scientific (Waterloo, ON, Canada), atténuation de 0,65 dB/mm @
5 MHz. Cette atténuation beaucoup plus faible que celle des polyuréthanes ou caoutchouc classiquement utilisés dans les capteurs-roues permet d'obtenir des échos d'amplitudes suffisantes pour réaliser la mesure de matériaux très atténuants, comme les polymères ou les matériaux composites utilisés pour le revêtement de réhabilitation des conduites;
= la mise à disposition d'une tête porteuse du capteur-roue, articulée, munie de suspensions et de roues de positionnement angulaire facilitant le positionnement optimal du capteur-roue sur la surface à
mesurer, même si cette dernière est irrégulière; solution adaptée et exclusive à l'usage, c'est-à-dire, capture de données à angles variables sur une surface courbe et potentiellement accidentée; solution facilite l'alignement du capteur-roue et du faisceau ultrasonore tout au long de son utilisation;
= l'intégration d'un système de mouillage de la surface du pneu; cette mesure optionnelle favorise une capture plus précise des données et une meilleure amplitude de signal, en particulier lorsque la surface à mesurer est inégale; elle complète de façon exclusive les usages du capteur-roue dans une zone de mesure fortement accidentée; et = l'aptitude à ce que la tête porteuse et le capteur-roue seront déplacés dans le tuyau à l'aide d'un véhicule autotracté muni d'une caméra de repérage et d'un bras robotisé
permettant une translation et une rotation à 3600 de la tête de mesure ultrasonore.
Les technologies de mesure de l'art antérieur consistent à creuser de façon aléatoire des puits de contrôle suivi du perçage du tuyau et de mesures manuelles d'épaisseur des revêtements.
Le tuyau doit par la suite être réparé, le trou rempli et la finition de la rue refaite. Cette méthode est coûteuse et comporte une marge d'erreur très élevée. On oppose ici une méthode destructive, invasive et aléatoire à une méthode non destructive de contrôle de qualité qui, à moindre coût, permet un contrôle complet de la réhabilitation de tuyau, si besoin en est. De plus, cette méthode permet simultanément la détection de défauts qui pourraient éventuellement affectés l'intégrité de l'infrastructure (délamination du revêtement, épaisseur, bris ou corrosion du tuyau, etc.) La forme générale du capteur-roue de l'invention est originale. En effet dans les systèmes de l'art antérieur, le design des roues est constant, la roue y est souvent aussi large que haute. Alors que la roue retenue dans le cadre de la présente invention selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, est de forme plus amincie et a, comme établi par l'expérimentation, permis afin de faire une mesure efficace même à l'intérieur d'une forme circulaire minimale de 10 centimètres.
Alors qu'aucun des modèles de roue qui étaient disponibles à ce jour ne permettait d'appuyer le pneu sur la surface intérieure d'un tuyau de 10 cm.
Dans tous les cas des roues disponibles sur le marché, le matériau composant les pneus comporte un facteur d'atténuation trop élevé, ce qui entraine une perte d'amplitude qui pouvait rendre la mesure =
impossible sur des matériaux atténuants comme les polymères ou les matériaux composites de restructuration.
Par ailleurs, la majorité des roues ne fonctionne que dans une lecture au sol contrairement à l'usage prévu dans les tuyaux réhabilités, dont la principale cible de lecture serait le plafond. A elle seule, cette préoccupation nécessiterait une part importante d'innovation.
Bien que le capteur-roue apparaisse comme l'outil ultrasonique le plus apte à
s'adapter tant aux attentes qu'à la forme intérieure de tuyaux de 10 cm et plus, Il nécessitait un développement particulier pour répondre à certaines contraintes imposées par l'usage auquel il était destiné.
Une fois retenu l'idée sous-jacente au concept de capteur-roue, à savoir une mesure en continu et possiblement sans couplant, l'étude des contraintes liées à l'inspection et la mesure de revêtement de réhabilitation de conduite souterraine orientait forcément le développement d'un appareil vers une large part d'innovation compte tenu de l'état de la technologie à ce jour.
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en uvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente invention vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité
dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes.
Direction de la prise de mesure : le contrôle des revêtements de réhabilitation impose une inspection de n'importe quel point de la paroi, et notamment des points situés près du plafond du tuyau contrairement à l'usage pour la plupart des capteurs-roues qui sont principalement conçus pour prendre une mesure vers le bas . Cet enjeu pose immédiatement la problématique de la gestion des bulles d'air dans le liquide couplant, puisqu'elles ont tendance à couper la trajectoire du faisceau ultrasonore en mode mesure au plafond ;
Irrégularités de la surface : les revêtements de réhabilitation projetés ou insérés à l'intérieur des conduites peuvent présenter des irrégularités importantes (bosses, creux, plis, stalactites) rendant une mesure précise plus délicate voire impossible. Ce contexte de mesure pose des problématiques de pression lors de la lecture combinées à une souplesse d'adaptation aux irrégularités ainsi que de positionnement optimal du capteur-roue, particulièrement lorsqu'il est en déplacement, en mode de mesure en continu. Cette problématique éloigne considérablement l'appareil à
concevoir des systèmes existants qui sont généralement conçus pour mesurer des surfaces planes et régulières.
Capteur-roue à ultrasons commercialisés: à ce jour le déposant ne connait aucun système de l'art antérieur susceptible de réaliser les mesures souhaitées. Il existait donc un besoin pour un capteur-roue dépourvu d'au moins un des inconvénients des capteurs roues de l'art antérieur.
Il existait plus particulièrement un besoin pour un nouveau type de capteur-roue ayant au moins une des propriétés suivantes:
- des dimensions réduites;
- une capacité à s'adapter à la forme intérieure de tuyaux de 10 cm de diamètre et plus;
- une amplitude du signal importante grâce à des pertes minimum;
- une diminution importante du niveau d'atténuation des matériaux utilisés, notamment dans la fabrication des pneus et ce, en particulier, dans le cas dans le cas d'inspection de revêtements de conduits constitués de résines polymères ou de matériaux composites;
- une capacité d'inspection multidirectionnelle, sur n'importe quel point dela paroi, et notamment des points situés près du plafond du tuyau; et - la capacité à réaliser des mesures même lorsque les conduites présentes des irrégularités importantes, telles que bosses, creux, plis, stalactites.
Il existait également un besoin pour des systèmes de mesure ultrasoniques mobiles permettant le contrôle efficace et non destructif d'épaisseur et/ou de recherche de défauts, en particulier dans les conduites souterraines et dépourvues d'au moins un des inconvénients des systèmes de l'art antérieur.
Il existait finalement un besoin pour une méthode performante de mesure et d'inspection des surfaces notamment dans un espace confiné.
.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure I: représente une photographie de coté d'un système de mesure ultrasonique selon un mode de r6lisation de l'invention et son dispositif de fixation à un crawleur.
La Figure II: représente le système de la Figure I, en perspective droite.
La Figure III: est la représentation graphique de la photographie de la Figure I.
La Figure IV: représente le système de la Figure I en vue de dessus décalée et son dispositif de fixation au crawleur.
La Figure V: représente le capteur-roue, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, et en vue de dessus.
La Figure VI: représente le détail du capteur-roue en vue de perspective dans son boitier qui est partiellement transparent.
La Figure VII : représente le détail du capteur-roue en vue de face et avec le pneu représenté de façon transparente.
La Figure VIII : représente le capteur-roue en vue de face et le capteur-roue en coupe verticale.
La Figure IX: représente le détail du pneu et de la chambre, utilisé dans le capteur-roue représenté dans la Figure VII, en perspective et en perspective droite avec une coupe partielle selon un plan vertical.
La Figure X: représente un capteur-roue selon un mode de réalisation de l'invention en vue de coté et en vue de face.
La Figure XI: représente le détail du miroir utilisé dans le capteur-roue représenté sur la Figure VII et le système correspondant d'insertion dans l'essieu, en vue éclatée.
DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
L'invention a pour premier objet des systèmes ultrasoniques de mesures d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets et plus particulièrement d'objets confinés tels que des tuyaux souterrains.
Selon un mode préférentiel, les systèmes de l'invention permettent la mesure d'épaisseur et/ou la recherche de défauts d'une conduite. Ces systèmes permettent notamment de mesurer un revêtement ayant pu être appliqué sur la paroi interne d'une conduite afin de la réhabiliter et/ou de la restructurer.
Le revêtement peut être constitué d'au moins un matériau qui peut être de type polymère et/ou de type composite.
Les systèmes ultrasoniques de l'invention comprennent de préférence:
a. une tête de mesure ultrasonique composée d'un:
- capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur qui est de préférence de type piézoélectrique, - un miroir acoustique, une chambre, au moins partiellement, et de préférence complètement remplie d'un liquide couplant, - un pneu majoritairement et, de préférence, entièrement, composé d'un matériau de type élastomère à faible atténuation et qui présente de préférence une impédance proche de celle de l'eau, la forme dudit pneu permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore la majorité, la quasi intégralité ou l'intégralité des bulles de gaz (de préférence d'air) d'air présentes dans le liquide couplant, particulièrement en mode de mesure au plafond, - de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore, de préférence quel que soit l'angle de mesure dans la conduite, et - optionnellement, d'un boîtier protégeant les éléments constitutifs de ladite tête de mesure et contribuant à l'assemblage et au positionnement desdits éléments constitutifs;
b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne de ladite conduite, pour une mesure ponctuelle ou linéaire, de préférence selon n'importe quel angle et cela même si la paroi comporte des irrégularités (bosses, plis, etc.), le dit-système de positionnement étant de préférence constitué:
- d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel de préférence de type à
ressorts, d'une suspension verticale; et - d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique;
c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier, ledit pulseur-récepteur comprenant de préférence un générateur haute tension qui permet de produire les courtes impulsions électriques qui seront utilisées pour exciter le transducteur piézoélectrique;
d. une unité de calcul (qui peut être interne, externe ou Wifi), de préférence un ordinateur, configurée pour (équipé de logiciels spécifiques permettant de) piloter le pulseur, optionnellement de visualiser le signal échographique obtenu et, optionnellement, de réaliser tous les post-traitements nécessaires à
l'analyse du signal.
e. optionnellement, un véhicule à traction autonome ou quasi-autonome, de préférence de type crawleur.
L'invention a également pour second objet un nouveau type de capteur-roue hautement performant et intégrable dans les systèmes ultrasoniques de mesures d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets.
Le capteur-roue ultrasonique est constitué:
- d'une roue qui est de préférence en métal ou faite d'un polymère haute densité, ladite roue comportant:
- un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé d'un élastomère à faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - une chambre à liquide qui est définie par les supports, de préférence métalliques, entre le pneu et le couvercle de la roue (=essieu) et configurée pour faciliter la transmission ultrasonique; et remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut , - d'un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue; et - d'un miroir acoustique permettant de réfléchir le faisceau, émis par ledit transducteur piézoélectrique, dans la direction de la paroi à inspecter.
L'invention a aussi pour troisième objet des méthodes non destructrices de mesure d'épaisseur et/ou de contrôle non destructif d'objets.
Les méthodes de l'invention permettent la réalisation de mesures ultrasoniques de l'épaisseur d'un revêtement de conduit et/ou de l'état de surface de la surface intérieure d'une conduite, et elles sont caractérisées en ce qu'elles mettent en oeuvre un système tel que défini dans le premier objet de l'invention ou un capteur-roue tel que défini dans le second objet de l'invention.
De façon avantageuse, les méthodes de mesure de l'invention comprennent les étapes suivantes:
- l'introduction du système de mesure ultrasonique dans la conduite;
- le réglage du miroir;
- la mise en fonction avec option première mesure de test;
- le déplacement/choix des endroits de mesure/conduite des mesures en continu ou en semi-continu /arrêt-marche, arrêt, déplacement; et - les enregistrements dont ceux de la caméra permettent d'assurer la gestion, l'optimisation et l'exploitation des mesures.
Un quatrième objet de la présente invention est constitué par un pneu pour capteur-roue ultrasonique.
Le pneu du capteur-roue est configuré de façon à éviter la présence de bulles, dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par un liquide couplant, sur le trajet acoustique lorsque ledit capteur-roue est utilisé pour inspecter une conduite, par exemple dans la direction du "plafond".
MODE PRÉFÉRENTIEL DE RÉALISATION DE L'INVENTION
Il s'agit d'un instrument ultrasonique de mesure d'épaisseur et non destructif, conçu pour inspecter des conduites souterraines, ainsi que les revêtements de restructuration pouvant être appliqués sur la paroi interne de ces conduites. Il utilise pour cela un capteur-roue et un système mécanique développés pour inspecter des tuyaux de diamètre intérieur minimal de 10 cm.
Les tuyaux et revêtements inspectés peuvent être composés de différents matériaux (métaux, plastique, résine polymérique, matériau composite, etc.) et présenter certaines irrégularités de surface (rugosités, bosses, plis, etc. ).
L'appareil est initialement conçu pour un usage et un contexte d'utilisation précis: la mesure d'épaisseur d'un revêtement très atténuant (en résine polymère ou en matériaux composites), à l'intérieur d'un tuyau souterrain d'un diamètre minimal de 15 cm. Ce sont ces contraintes d'usage qui ont permis de déterminer certaines des caractéristiques et performances que devraient avoir le capteur-roue, ainsi que les systèmes mécaniques et électroniques associés. Ce système devant aussi de préférence permettre de réaliser des contrôles non destructifs des matériaux.
Compte tenu du contexte d'utilisation dans des conduites à partir d'un diamètre intérieur minimal de 15 cm, un capteur-roue d'une taille réduite a été conçu: avec une réduction du diamètre de la roue à 60 mm et de sa largeur (hors tout) à 65 mm, voir la Figure X.
Le Capteur-roue comporte une chambre remplie d'eau pour faciliter le déplacement des ondes ultrasonores hors du pneu. Cette chambre est constituée de réceptacles et de couvercles latéraux scellés qui maintiennent le pneu. Ils sont montés sur un essieu qui traverse le centre du capteur-roue et qui sert à
fixer les réceptacles et couvercles. L'essieu, formé d'un cylindre évidé, comporte en son centre une fenêtre permettant la diffusion des ondes ultrasonores, voir la figure XI.
Celles-ci sont émises et reçues par un transducteur inséré à l'une des extrémités de l'essieu. Elles sont réfléchies et orientées par un miroir fixé à l'autre extrémité de l'essieu, faisant face au transducteur, de manière à être dirigées vers le pneu, voir la Figure VII.
De façon surprenante, le capteur-roue de l'invention permet de réaliser des mesures de n'importe quel point de la paroi interne, notamment le plafond , grâce à l'utilisation d'un pneu de conception particulière intégrant des cavités internes destinées à piéger les bulles d'air en dehors du trajet du faisceau ultrasonore, voir la Figure IX. Dans la majorité des utilisations, la mesure des capteurs-roues visent des contrôles au plancher ou plus généralement orientés vers le bas , configurations où la problématique des bulles ne se pose pas.
Le choix d'un élastomère à très faible atténuation pour la fabrication du pneu: le ACE, produit par la société Eclipse Scientific (Waterloo, ON, Canada), atténuation de 0,65 dB/mm @
5 MHz, a, de façon surprenante, permis une atténuation beaucoup plus faible que celle des polyuréthanes ou caoutchouc classiques utilisés dans les capteurs-roues. Le capteur-roue de l'invention permet de façon surprenante d'obtenir des échos d'amplitudes suffisantes pour réaliser la mesure de matériaux très atténuants, comme les polymères ou les matériaux composites utilisés pour le revêtement de réhabilitation des conduites.
La conception originale de la tête porteuse du capteur-roue, articulée, munie de suspensions et de roues de positionnement angulaire on remarquablement faciliter le positionnement optimal du capteur-roue sur la surface à mesurer, même si cette dernière est irrégulière. Le capteur-roue de l'invention, voir la Figue II, s'est avérée de façon inattendue adaptée à l'usage prévu, c'est-à-dire, notamment à la capture de données à angles variables sur une surface courbe et potentiellement accidentée. Cette solution s'est avérée faciliter l'alignement du capteur-roue et du faisceau ultrasonore tout au long de son utilisation en limitant l'inclinaison du capteur-roue à un maximum acceptable d'environ 2,5 .
Cette tête porteuse comporte un ensemble d'éléments de contrôle qui favorisent son fonctionnement optimal ou permettent de vérifier son fonctionnement. Ainsi, un inclinomètre contrôle les mouvements latéraux et permet d'évaluer l'inclinaison du capteur; un frein mécanique bloque la pression excessive sur le capteur-roue.
Ce dernier est complété d'un signal LED avertissant d'une pression excessive.
Il a été également découvert de façon inattendue et surprenante que l'intégration d'un système de mouillage de la surface du pneu, voir la Figure VI. Cette mesure optionnelle favorise une capture plus précise des données et une meilleure amplitude de signal, en particulier lorsque la surface à mesurer est inégale. Elle complète de façon exclusive les usages du capteur-roue dans une zone de mesure fortement accidentée.
La tête porteuse et le capteur-roue seront déplacés dans le tuyau à l'aide d'un véhicule autotracté muni d'une caméra de repérage et d'un bras robotisé permettant une translation et une rotation à 360 de la tête de mesure ultrasonore, voir la Figure IV. Des modifications et adaptations ont été apportées à un produit commercial destiné à l'origine à la manipulation d'une perceuse à
l'intérieur des tuyaux afin de lui permettre de gérer un capteur-roue monté sur une tête articulée.
L'intérêt principal d'un tel miroir est une diminution significative de l'encombrement de la roue (à
travers une diminution de son diamètre), en évitant que le transducteur ne soit placé dans l'alignement du pneu, mais plutôt renvoyé à 90 . Cette réduction de diamètre permet de viser de nouvelles applications, comme l'inspection par l'intérieur des conduites d'eau potable à
partir de 5 pouces de diamètre. Le miroir permet aussi un niveau de réglage supplémentaire par rapport à un capteur qui serait mis en place dans l'alignement du pneu, permettant de s'assurer qu'on a toujours l'amplitude maximale sur le signal reçu.
Exemple concret d'utilisation du robot selon l'invention - Protocole de mise en uvre et protocole de mesure Le système complet est introduit dans la conduite. La tête de mesure ultrasonique est déplacée dans la conduite par le véhicule à traction autonome. Lors du transport, elle est placée en position basse : le bras permettant la translation est rétracté au maximum et le capteur-roue n'est pas en contact avec la paroi.
Un fois arrivé à la zone de contrôle souhaitée, le bras robotisé effectue la rotation de la tête de mesure pour l'amener à l'angle de mesure souhaité. Il réalise ensuite la translation pour amener le pneu du capteur-roue en contact avec la paroi. Le bras robotisé exerce une pression modérée sur la tête de mesure. Le pneu étant déformable est comprimé sur la paroi du tuyau, le couplage acoustique est assuré
et le faisceau ultrasonore peut pénétrer dans la paroi.
Les roues de positionnement angulaire permettent de limiter l'angle que la tête de mesure pourrait former avec la normale à la paroi. On assure ainsi que le faisceau ultrasonore va pénétrer dans la paroi selon la normale au point d'appui et on garantit que les échos de la paroi reviendront alignés avec l'axe du transducteur, et pourront ainsi être correctement captés.
Le transducteur est excité par une courte impulsion électrique et se met à
vibrer par effet piézoélectrique. Il génère un faisceau ultrasonore dans le liquide contenu dans la chambre. Ce faisceau rencontre le miroir acoustique ajustable qui le réfléchit dans la direction souhaitée. Le faisceau traverse ensuite le pneu et se propage enfin dans la pièce. Il subit des réflexions partielles ou totales lorsqu'il rencontre des discontinuités dans la matière (fissures, inclusions, déaminations, etc.) ou des interfaces (parois notamment). Le faisceau réfléchi parcours le chemin inverse, pénètre à
nouveau dans le pneu puis revient jusqu'au transducteur qui agit cette fois comme un récepteur et transforme l'onde acoustique reçue en signal électrique.
Lors du contrôle, le véhicule à traction autonome peut rester immobile, ce qui implique une prise de mesure statique et donc ponctuelle, mais il peut également avancer dans le tuyau, permettant ainsi une inspection en dynamique de la paroi sur toute une ligne.
Dans ce cas, le couplage acoustique est préservé pendant que le véhicule se déplace grâce à la pression appliquée sur le capteur-roue et à la légère compression du pneu. Les suspensions permettent de compenser les différences de hauteur causées par les bosses et autres irrégularités de la paroi mesurée et garantissent ainsi un contact continu du pneu pendant la prise de mesure. Le système d'humidification distribue en permanence une mince couche d'eau sur la surface du pneu, permettant une amélioration du couplage acoustique.
Le signal échographique ainsi obtenu pourra être traité selon différentes méthodes numériques, en fonction du type de contrôle souhaité, et finalement interprété. Les données peuvent être affichées en temps réel sous forme d'A-scan ou de B-scan, ou encore stockées pour être rappelées et analysées a posteriori.
L'appareil a permis la mesure d'épaisseur d'un revêtement très atténuant (en résine polymère ou en matériaux composites), à l'intérieur d'un tuyau souterrain d'un diamètre minimal de 10 cm.
AVANTAGES DE LA TECHNOLOGIE DE L'INVENTION
Parmi les nombreux avantages de ce système par rapport aux technologies et méthodes existantes, les caractéristiques avantageuses suivantes, ci-après listées qui sont présentes de façon isolée ou de façon cumulatives :
= la capacité d'inspection non destructive des objets faisant l'objet d'une inspection et/ou d'une mesure;
= la capacité d'inspection dans des conduites à partir d'un diamètre intérieur minimal de 10 cm, grâce à
une miniaturisation du capteur-roue et de sa structure mécanique et notamment une réduction du diamètre de la roue à des valeurs de l'ordre de 60 mm et de sa largeur (hors tout) à des valeurs de l'ordre de 65 mm;
= la possibilité d'inspection de n'importe quel point de la paroi interne, notamment le plafond , grâce à l'utilisation d'un pneu de conception particulière intégrant des cavités internes destinées à
piéger les bulles d'air en dehors du trajet du faisceau ultrasonore. La majorité des applications visent des contrôles au plancher ou plus généralement orientés vers le bas , configurations où
la problématique des bulles ne se pose pas;
= le choix d'un élastomère à très faible atténuation pour la fabrication du pneu : le ACE, produit par la société Eclipse Scientific (Waterloo, ON, Canada), atténuation de 0,65 dB/mm @
5 MHz. Cette atténuation beaucoup plus faible que celle des polyuréthanes ou caoutchouc classiquement utilisés dans les capteurs-roues permet d'obtenir des échos d'amplitudes suffisantes pour réaliser la mesure de matériaux très atténuants, comme les polymères ou les matériaux composites utilisés pour le revêtement de réhabilitation des conduites;
= la mise à disposition d'une tête porteuse du capteur-roue, articulée, munie de suspensions et de roues de positionnement angulaire facilitant le positionnement optimal du capteur-roue sur la surface à
mesurer, même si cette dernière est irrégulière; solution adaptée et exclusive à l'usage, c'est-à-dire, capture de données à angles variables sur une surface courbe et potentiellement accidentée; solution facilite l'alignement du capteur-roue et du faisceau ultrasonore tout au long de son utilisation;
= l'intégration d'un système de mouillage de la surface du pneu; cette mesure optionnelle favorise une capture plus précise des données et une meilleure amplitude de signal, en particulier lorsque la surface à mesurer est inégale; elle complète de façon exclusive les usages du capteur-roue dans une zone de mesure fortement accidentée; et = l'aptitude à ce que la tête porteuse et le capteur-roue seront déplacés dans le tuyau à l'aide d'un véhicule autotracté muni d'une caméra de repérage et d'un bras robotisé
permettant une translation et une rotation à 3600 de la tête de mesure ultrasonore.
Les technologies de mesure de l'art antérieur consistent à creuser de façon aléatoire des puits de contrôle suivi du perçage du tuyau et de mesures manuelles d'épaisseur des revêtements.
Le tuyau doit par la suite être réparé, le trou rempli et la finition de la rue refaite. Cette méthode est coûteuse et comporte une marge d'erreur très élevée. On oppose ici une méthode destructive, invasive et aléatoire à une méthode non destructive de contrôle de qualité qui, à moindre coût, permet un contrôle complet de la réhabilitation de tuyau, si besoin en est. De plus, cette méthode permet simultanément la détection de défauts qui pourraient éventuellement affectés l'intégrité de l'infrastructure (délamination du revêtement, épaisseur, bris ou corrosion du tuyau, etc.) La forme générale du capteur-roue de l'invention est originale. En effet dans les systèmes de l'art antérieur, le design des roues est constant, la roue y est souvent aussi large que haute. Alors que la roue retenue dans le cadre de la présente invention selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, est de forme plus amincie et a, comme établi par l'expérimentation, permis afin de faire une mesure efficace même à l'intérieur d'une forme circulaire minimale de 10 centimètres.
Alors qu'aucun des modèles de roue qui étaient disponibles à ce jour ne permettait d'appuyer le pneu sur la surface intérieure d'un tuyau de 10 cm.
Dans tous les cas des roues disponibles sur le marché, le matériau composant les pneus comporte un facteur d'atténuation trop élevé, ce qui entraine une perte d'amplitude qui pouvait rendre la mesure =
impossible sur des matériaux atténuants comme les polymères ou les matériaux composites de restructuration.
Par ailleurs, la majorité des roues ne fonctionne que dans une lecture au sol contrairement à l'usage prévu dans les tuyaux réhabilités, dont la principale cible de lecture serait le plafond. A elle seule, cette préoccupation nécessiterait une part importante d'innovation.
Bien que le capteur-roue apparaisse comme l'outil ultrasonique le plus apte à
s'adapter tant aux attentes qu'à la forme intérieure de tuyaux de 10 cm et plus, Il nécessitait un développement particulier pour répondre à certaines contraintes imposées par l'usage auquel il était destiné.
Une fois retenu l'idée sous-jacente au concept de capteur-roue, à savoir une mesure en continu et possiblement sans couplant, l'étude des contraintes liées à l'inspection et la mesure de revêtement de réhabilitation de conduite souterraine orientait forcément le développement d'un appareil vers une large part d'innovation compte tenu de l'état de la technologie à ce jour.
Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en uvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente invention vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité
dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes.
Claims (56)
1. Système de mesure ultrasonique permettant le contrôle non destructif de l'intérieur d'un objet, le dit-système ultrasonique comportant:
a. une tête de mesure ultrasonique composée :
- d'un capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur, un miroir acoustique, une chambre au moins partiellement remplie d'un liquide couplant, un pneu ayant une forme permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore substantiellement toutes les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement de la tête de mesure qui émet le faisceau ultrasonore, émis par le transducteur;
b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne dudit objet tout en autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique, et c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier;
- le transducteur étant positionné dans l'essieu du capteur-roue et selon l'axe de rotation du capteur-roue et configuré pour émettre le faisceau ultrasonique selon la direction de l'axe de rotation du capteur-roue et en direction du centre de rotation du capteur-roue, et - le miroir acoustique étant lui-aussi positionné dans l'essieu du capteur-roue et selon l'axe de rotation du capteur-roue et de façon à ce que la surface de réflexion dudit miroir acoustique dévie le faisceau ultrasonore émis par le transducteur dans une direction faisant un angle d'environ 90 degrés avec l'axe de rotation du capteur-roue.
a. une tête de mesure ultrasonique composée :
- d'un capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur, un miroir acoustique, une chambre au moins partiellement remplie d'un liquide couplant, un pneu ayant une forme permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore substantiellement toutes les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement de la tête de mesure qui émet le faisceau ultrasonore, émis par le transducteur;
b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne dudit objet tout en autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique, et c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier;
- le transducteur étant positionné dans l'essieu du capteur-roue et selon l'axe de rotation du capteur-roue et configuré pour émettre le faisceau ultrasonique selon la direction de l'axe de rotation du capteur-roue et en direction du centre de rotation du capteur-roue, et - le miroir acoustique étant lui-aussi positionné dans l'essieu du capteur-roue et selon l'axe de rotation du capteur-roue et de façon à ce que la surface de réflexion dudit miroir acoustique dévie le faisceau ultrasonore émis par le transducteur dans une direction faisant un angle d'environ 90 degrés avec l'axe de rotation du capteur-roue.
2. Système de mesure ultrasonique selon la revendication 1, permettant le contrôle non destructif (par exemple la mesure d'épaisseur et/ou la recherche de défauts) d'une conduite, de préférence d'une conduite souterraine, plus préférentiellement encore d'une conduite d'un diamètre réduit (par exemple d'un diamètre inférieur ou égale à 10 cm) ainsi que d'au moins un revêtement ayant pu être appliqué
sur la paroi interne de ladite conduite (par exemple afin de la réhabiliter et/ou de la restructurer), ledit revêtement pouvant être constitué d'au moins un matériau qui est de préférence de type polymère et/ou de type composite.
sur la paroi interne de ladite conduite (par exemple afin de la réhabiliter et/ou de la restructurer), ledit revêtement pouvant être constitué d'au moins un matériau qui est de préférence de type polymère et/ou de type composite.
3. Système de mesure ultrasonique selon la revendication 2, le dit-système ultrasonique comportant:
a. une tête de mesure ultrasonique composée d'un :
- capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur qui est de type piézoélectrique, - un miroir acoustique, une chambre, au moins partiellement, et de préférence complètement, remplie d'un liquide couplant, - un pneu majoritairement, et de préférence entièrement, composé d'un matériau de type élastomère à faible atténuation et qui présente de préférence une impédance proche de celle de l'eau, la forme dudit pneu permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, particulièrement en mode de mesure au plafond;
- de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore, de préférence quel que soit l'angle de mesure dans la conduite, et - optionnellement, d'un boîtier protégeant les éléments constitutifs de ladite tête de mesure et contribuant à l'assemblage et au positionnement desdits éléments constitutifs, b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne de ladite conduite, pour une mesure ponctuelle ou linéaire, de préférence selon n'importe quel angle et cela même si la paroi comporte des irrégularités (bosses, plis, etc.). Le dit-système de positionnement étant constitué d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel de préférence de type à ressorts, d'une suspension verticale, et d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique;
c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier, ledit pulseur-récepteur comprenant de préférence un générateur haute tension qui permet de produire les courtes impulsions électriques qui seront utilisées pour exciter le transducteur piézoélectrique;
d. une unité de calcul (qui peut être interne, externe ou Wifi), de préférence un ordinateur de configuré pour (équipé de logiciels spécifiques permettant de) piloter le pulseur, optionnellement de visualiser le signal échographique obtenu et optionnellement de réaliser tous les post-traitements nécessaires à l'analyse du signal; et e. optionnellement, un véhicule à traction autonome ou quasi-autonome, de préférence de type véhicule à traction autonome (tel qu'un crawler).
a. une tête de mesure ultrasonique composée d'un :
- capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur qui est de type piézoélectrique, - un miroir acoustique, une chambre, au moins partiellement, et de préférence complètement, remplie d'un liquide couplant, - un pneu majoritairement, et de préférence entièrement, composé d'un matériau de type élastomère à faible atténuation et qui présente de préférence une impédance proche de celle de l'eau, la forme dudit pneu permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, particulièrement en mode de mesure au plafond;
- de roues de positionnement angulaire permettant d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore, de préférence quel que soit l'angle de mesure dans la conduite, et - optionnellement, d'un boîtier protégeant les éléments constitutifs de ladite tête de mesure et contribuant à l'assemblage et au positionnement desdits éléments constitutifs, b. un système de positionnement mécanique permettant d'adapter ledit système de mesure à la forme interne de ladite conduite, pour une mesure ponctuelle ou linéaire, de préférence selon n'importe quel angle et cela même si la paroi comporte des irrégularités (bosses, plis, etc.). Le dit-système de positionnement étant constitué d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel de préférence de type à ressorts, d'une suspension verticale, et d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de ladite tête de mesure ultrasonique;
c. un pulseur-récepteur ultrasonore permettant de capter le signal échographique reçu par le transducteur puis de l'amplifier, ledit pulseur-récepteur comprenant de préférence un générateur haute tension qui permet de produire les courtes impulsions électriques qui seront utilisées pour exciter le transducteur piézoélectrique;
d. une unité de calcul (qui peut être interne, externe ou Wifi), de préférence un ordinateur de configuré pour (équipé de logiciels spécifiques permettant de) piloter le pulseur, optionnellement de visualiser le signal échographique obtenu et optionnellement de réaliser tous les post-traitements nécessaires à l'analyse du signal; et e. optionnellement, un véhicule à traction autonome ou quasi-autonome, de préférence de type véhicule à traction autonome (tel qu'un crawler).
4. Système de mesure ultrasonique selon la revendication 3 dans lequel ladite tête de mesure ultrasonique est composée - d'un boîtier assurant la protection et/ou contenant ladite tête de mesure;
- d'un capteur-roue ultrasonique intégrant:
- une roue métallique comportant - un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé
d'un élastomère à faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - une chambre a liquide remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut , - un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue, - un miroir acoustique permettant de réfléchir le faisceau dans la direction de la paroi à
inspecter;
- d'un système d'humidification du pneu; et - d'au moins 2 roues de positionnement angulaire, lesdites roues de positionnement étant de préférence situées de chaque côté du capteur-roue et de préférence légèrement décantées ce qui permet d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore quelque soit l'angle de mesure dans la conduite en limitant l'angle que la tête de mesure peut faire avec la normale à la paroi de la conduite dont on fait le contrôle et/ou l'évaluation.
- d'un capteur-roue ultrasonique intégrant:
- une roue métallique comportant - un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé
d'un élastomère à faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, - une chambre a liquide remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut , - un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue, - un miroir acoustique permettant de réfléchir le faisceau dans la direction de la paroi à
inspecter;
- d'un système d'humidification du pneu; et - d'au moins 2 roues de positionnement angulaire, lesdites roues de positionnement étant de préférence situées de chaque côté du capteur-roue et de préférence légèrement décantées ce qui permet d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore quelque soit l'angle de mesure dans la conduite en limitant l'angle que la tête de mesure peut faire avec la normale à la paroi de la conduite dont on fait le contrôle et/ou l'évaluation.
5. Système de mesure ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système de positionnement mécanique est configuré pour pouvoir s'adapter à la forme interne de la conduite, pour une mesure ponctuelle ou linéaire selon n'importe quel angle et cela même si la paroi comporte des irrégularités (bosses, plis, etc.), ledit-système de positionnement étant préférentiellement constitué:
- d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel qui est par exemple de type à ressorts;
- d'une suspension verticale, composée de préférence de 4 tiges à ressorts, permettant de compenser les irrégularités de surface et d'absorber les chocs;
- d'une plaque de fixation de la tête de mesure ultrasonique au crawleur;
- d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de la tête de mesure ultrasonique ; et - optionnellement d'un dispositif LED positionné de préférence à l'avant de la tête du capteur et faisant face au LED et à un angle d'observation lui permettant de s'assurer que la surface du LED
est opérationnelle et d'éclairer la partie supérieure du tuyau, à partir de surfaces éclairées par le dispositif LED et permettant de mesurer la pression dans le capteur-roue, par mesure ou par émission d'un signal dès que la pression est trop élevée.
- d'un mécanisme de rotation de la tête de mesure avec système de rappel qui est par exemple de type à ressorts;
- d'une suspension verticale, composée de préférence de 4 tiges à ressorts, permettant de compenser les irrégularités de surface et d'absorber les chocs;
- d'une plaque de fixation de la tête de mesure ultrasonique au crawleur;
- d'un bras robotisé autorisant une rotation et une translation de la tête de mesure ultrasonique ; et - optionnellement d'un dispositif LED positionné de préférence à l'avant de la tête du capteur et faisant face au LED et à un angle d'observation lui permettant de s'assurer que la surface du LED
est opérationnelle et d'éclairer la partie supérieure du tuyau, à partir de surfaces éclairées par le dispositif LED et permettant de mesurer la pression dans le capteur-roue, par mesure ou par émission d'un signal dès que la pression est trop élevée.
6. Système de mesure ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la forme interne du pneu du capteur-roue permet d'éviter la présence de bulle sur le trajet acoustique lorsqu'on inspecte dans la direction du "plafond", lesdites bulles étant présentes dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par le liquide couplant.
7. Système de mesure ultrasonique selon la revendication 6, dans lequel le pneu comporte une section d'une forme particulière permettant que les éventuelles bulles présentes dans la chambre se retrouvent par gravité dans des cavités latérales du pneu situées hors du trajet du faisceau.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit miroir acoustique présent dans ladite tête de mesure ultrasonique est composé d'un cylindre métallique (pour assurer l'étanchéité
du joint torique) comportant une embase de réglage à une de ses extrémités, deux rainures circonférentielles positionnées sur le corps du cylindre et la seconde extrémité taillée en biseau selon un angle d'environ 45°.
du joint torique) comportant une embase de réglage à une de ses extrémités, deux rainures circonférentielles positionnées sur le corps du cylindre et la seconde extrémité taillée en biseau selon un angle d'environ 45°.
9. Système selon la revendication 8, dans lequel ledit miroir est constitué
par un matériau qui garantit un très bon coefficient de réflexion du faisceau ultrasonore sur le miroir, ce coefficient de réflexion mesuré, de préférence selon la méthode ASTM, est supérieur à 30 MRayl, de préférence supérieur à 40 MRayl.
par un matériau qui garantit un très bon coefficient de réflexion du faisceau ultrasonore sur le miroir, ce coefficient de réflexion mesuré, de préférence selon la méthode ASTM, est supérieur à 30 MRayl, de préférence supérieur à 40 MRayl.
10. Système selon la revendication 9, dans lequel ledit miroir est constitué
par un matériau qui présente une impédance acoustique élevée par rapport à celle de l'eau (environ 45 MRayl pour l'inox contre 1,5 MRayl pour l'eau).
par un matériau qui présente une impédance acoustique élevée par rapport à celle de l'eau (environ 45 MRayl pour l'inox contre 1,5 MRayl pour l'eau).
11. Système selon la revendication 10, dans lequel ledit miroir est constitué
par un acier inoxydable, pour éviter la corrosion mais également pour des raisons acoustiques.
par un acier inoxydable, pour éviter la corrosion mais également pour des raisons acoustiques.
12. Système selon la revendication 11, dans lequel ledit miroir est inséré
dans une ouverture cylindrique prévue dans l'axe du capteur-roue.
dans une ouverture cylindrique prévue dans l'axe du capteur-roue.
13. Système selon la revendication 12, dans lequel les gorges circonférentielles à la base dudit miroir et dans le capteur-roue servent à accueillir deux joints toriques chargés d'assurer l'étanchéité entre l'intérieur de la chambre remplie d'un liquide captant tel l'eau et l'extérieur.
14. Système selon la revendication 13, dans lequel l'embase femelle hexagonale dudit miroir (semblable en tous points à une simple tête de vis hexagonale) est la seule partie qui dépasse du miroir une fois que celui-ci est monté dans le capteur-roue.
15. Système selon la revendication 14, dans lequel l'embase permet de régler la position du miroir de préférence à l'aide d'une clé Allen.
16. Système selon la revendication 15, dans lequel un trait est gravé sur l'extrémité extérieure du miroir, deux autres traits sont gravés sur le chant de l'axe du capteur-roue, ce double marquage permettant de situer la plage angulaire de fonctionnement du miroir, de préférence en faisant correspondre le trait gravé sur le miroir avec la plage angulaire définie par les deux traits sur l'axe, assurant ainsi au moins une première mise en place de la section du pneu.
17. Système selon la revendication 16, dans lequel le réglage fin dudit système de mesure ultrasonique est ensuite effectué en couplant le capteur-roue sur une cale d'étalonnage (une plaque métallique par exemple) et en effectuant une mesure ultrasonore.
18. Système selon la revendication 17, dans lequel on modifie l'angle du miroir, de préférence à l'aide d'une clé Allen, jusqu'à obtenir un signal échographique d'amplitude maximale, signifiant que l'alignement est optimal.
19. Système selon la revendication 18, dans lequel, une fois réglé, le miroir permet de réfléchir, à
environ 90°, le faisceau acoustique émis par le transducteur, et de diriger le faisceau ainsi réfléchi dans la direction de la zone de contact entre le pneu et la pièce inspectée.
environ 90°, le faisceau acoustique émis par le transducteur, et de diriger le faisceau ainsi réfléchi dans la direction de la zone de contact entre le pneu et la pièce inspectée.
20. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel le système d'humidification de la surface du pneu se compose d'un réservoir en matière plastique, muni d'un bouchon, ce réservoir comportant une ouverture munie d'une bande-éponge.
21. Système selon la revendication 20, dans lequel le système d'humidification est placé à l'intérieur de la boîte métallique qui constitue la "tête de mesure".
22. Système selon la revendication 21, dans lequel lorsque le pneu tourne, ce dernier frotte sur la partie du capteur-roue comportant l'éponge, exerçant une légère pression sur cette dernière; la partie de l'éponge qui est au contact du pneu est en fait l'extrémité d'un éponge qui est insérée dans le réservoir.
23. Système selon la revendication 22, dans lequel les légères différences de pression exercées par le mouvement du pneu sur la surface contrôlée permettent à l'éponge de "pomper"
de l'eau en permanence dans le réservoir, une mince couche d'eau est ainsi appliquée en permanence à
la surface du pneu qui frotte sur cette éponge humidifiée; la couche d'eau à la surface du pneu fait office de liquide couplant, améliorant le couplage acoustique et donc l'amplitude du signal reçu.
de l'eau en permanence dans le réservoir, une mince couche d'eau est ainsi appliquée en permanence à
la surface du pneu qui frotte sur cette éponge humidifiée; la couche d'eau à la surface du pneu fait office de liquide couplant, améliorant le couplage acoustique et donc l'amplitude du signal reçu.
24. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 23, dans lequel le bras auto-ajustable qui permet une mesure précise automatique est muni d'au moins un système mécanique de positionnement multilatéral qui gèrent le poids et la pression exercés sur la paroi par le capteur-roue.
25 Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, comportant de plus un dispositif d'alignement mécanique du faisceau ultrasonique, constitué de deux roues qui entre en contact avec la paroi et dirige le positionnement final du capteur-roue en fonction de son angle de mesure optimal en position meure au plafond .
26. Système selon la revendication 25, dans lequel l'angle de mesure optimal est limité à une valeur qui est de préférence comprise entre 2,5 et 7,5 degrés, plus préférentiellement encore cette valeur est d'environ 5 0.
27. Capteur-roue ultrasonique intégrant un transducteur, un miroir acoustique, une chambre au moins partiellement remplie d'un liquide couplant, un pneu ayant une forme permettant de supprimer du champ du faisceau ultrasonore substantiellement toutes les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, un dispositif (de préférence des roues) de positionnement angulaire de la tête de mesure ultrasonique permettant d'assurer un bon alignement du faisceau ultrasonore émis par le transducteur.
28. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 27 constitué:
.cndot. d'une roue qui est de préférence en métal ou faite d'un polymère haute densité, ladite roue comportant:
.cndot. un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé d'un élastomère à
faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, .cndot. une chambre à liquide, définie par les supports métalliques entre le pneu et la couverture de la roue (=essieu) et configurée pour faciliter la transmission ultrasonique, remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut ,d'un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue; et d'un miroir acoustique intégré dans l'essieu fixe de la roue permettant de réfléchir le faisceau, émis par ledit transducteur piézoélectrique, dans la direction de la paroi à
inspecter.
.cndot. d'une roue qui est de préférence en métal ou faite d'un polymère haute densité, ladite roue comportant:
.cndot. un pneu, avec une partie centrale plus épaisse formant un remblai, et composé d'un élastomère à
faible atténuation et d'impédance proche de celle de l'eau dont la forme permet, particulièrement en mode de mesure au plafond de supprimer du champ du faisceau ultrasonore les bulles d'air présentes dans le liquide couplant, .cndot. une chambre à liquide, définie par les supports métalliques entre le pneu et la couverture de la roue (=essieu) et configurée pour faciliter la transmission ultrasonique, remplie de liquide couplant avec des cavités permettant de piéger les éventuelles bulles d'air et évitant ainsi qu'elles ne se trouvent sur le trajet du faisceau ultrasonore lorsque le capteur-roue est utilisé pour une mesure tête en haut ,d'un transducteur piézoélectrique intégré dans l'essieu fixe de la roue; et d'un miroir acoustique intégré dans l'essieu fixe de la roue permettant de réfléchir le faisceau, émis par ledit transducteur piézoélectrique, dans la direction de la paroi à
inspecter.
29. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 28, dans lequel la forme interne du pneu du capteur-roue permet d'éviter la présence de bulles, dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par le liquide couplant, sur le trajet acoustique lorsque ledit capteur-roue est utilisé
pour inspecter ladite conduite dans la direction du "plafond".
pour inspecter ladite conduite dans la direction du "plafond".
30. Capteur-roue ultrasonique selon les revendications 28 ou 29, dans lequel le pneu comporte une section d'une forme particulière permettant que les éventuelles bulles présentes dans la chambre se retrouvent par gravité dans des cavités latérales du pneu hors du trajet du faisceau.
31. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 28 à
30, dans lequel ledit miroir acoustique, présent dans ladite tête de mesure ultrasonique, est composé d'un cylindre métallique (pour assurer l'étanchéité du joint torique positionné à chaque extrémité du dit cylindre) comportant une embase de réglage à une de ses extrémités, au moins deux rainures circonférentielles positionnées sur le corps du cylindre et la seconde extrémité taillée en biseau, de préférence selon un angle de 43 et 47°, selon un angle d'environ 45°.
30, dans lequel ledit miroir acoustique, présent dans ladite tête de mesure ultrasonique, est composé d'un cylindre métallique (pour assurer l'étanchéité du joint torique positionné à chaque extrémité du dit cylindre) comportant une embase de réglage à une de ses extrémités, au moins deux rainures circonférentielles positionnées sur le corps du cylindre et la seconde extrémité taillée en biseau, de préférence selon un angle de 43 et 47°, selon un angle d'environ 45°.
32. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 31, dans lequel ledit miroir est constitué par un matériau qui garantit un très bon coefficient de réflexion du faisceau ultrasonore sur le miroir.
33. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 32, dans lequel le matériau constitutif dudit miroir présente une impédance acoustique élevée par rapport à l'impédance acoustique de l'eau (environ 45 MRayl pour l'inox contre 1,5 MRayl pour l'eau).
34. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 33, dans lequel ledit miroir est constitué par un matériau, tel un acier inoxydable, résistant à la corrosion et présentant les propriétés acoustiques requises.
35. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendication 32 à
34, dans lequel ledit miroir est inséré dans l'ouverture cylindrique prévue dans l'axe du capteur-roue.
34, dans lequel ledit miroir est inséré dans l'ouverture cylindrique prévue dans l'axe du capteur-roue.
36. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 35, dans lequel les gorges circonférentielles à la base dudit miroir et dans le capteur-roue servent à accueillir deux joints toriques chargés de créer l'étanchéité entre l'intérieur de la chambre remplie d'eau et l'extérieur.
37. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 36, dans lequel l'embase femelle hexagonale dudit miroir (semblable en tous points à une simple tête de vis hexagonale) est la seule partie qui dépasse du miroir une fois que celui-ci est monté dans le capteur-roue.
38. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 37, dans lequel l'embase permet de régler la position du miroir de façon mécanique de préférence à l'aide d'une clé Allen.
39. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 38, dans lequel un trait est gravé sur l'extrémité
extérieure du miroir, deux autres traits sont gravés sur le chant de l'axe du capteur-roue permettant ainsi de situer la plage angulaire de fonctionnement du miroir, de préférence en faisant correspondre le trait gravé sur le miroir avec la plage angulaire définie par les deux traits sur l'axe, assurant ainsi au moins une première mise en place de la section du pneu.
extérieure du miroir, deux autres traits sont gravés sur le chant de l'axe du capteur-roue permettant ainsi de situer la plage angulaire de fonctionnement du miroir, de préférence en faisant correspondre le trait gravé sur le miroir avec la plage angulaire définie par les deux traits sur l'axe, assurant ainsi au moins une première mise en place de la section du pneu.
40. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 39, dans lequel le réglage fin dudit système de mesure ultrasonique est ensuite effectué en couplant le capteur-roue sur une cale d'étalonnage (une plaque métallique par exemple) et en effectuant une mesure ultrasonore.
41. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 40, dans lequel l'angle du miroir est ajusté de façon mécanique, de préférence à l'aide d'une clé Allen, jusqu'à obtenir un signal échographique d'amplitude maximale, signifiant que l'alignement est optimal.
42. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 41, dans lequel, une fois réglé, le miroir permet de réfléchir à environ 90° le faisceau acoustique émis par le transducteur, et de le diriger ainsi dans la direction de la zone de contact entre le pneu et la pièce inspectée.
43. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 27 à
42, dans lequel le système d'humidification de la surface du pneu se compose d'un réservoir en matière plastique, muni d'un bouchon, ce réservoir comportant une ouverture munie d'une bande-éponge.
42, dans lequel le système d'humidification de la surface du pneu se compose d'un réservoir en matière plastique, muni d'un bouchon, ce réservoir comportant une ouverture munie d'une bande-éponge.
44. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 43, dans lequel le système d'humidification est placé à l'intérieur, et de préférence dans la partie inférieure, de la boîte métallique qui constitue la "tête de mesure".
45. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 44, dans lequel lorsque le pneu tourne, il frotte sur la partie comportant l'éponge, exerçant une légère pression sur cette dernière; la partie de l'éponge qui est en contact avec la surface externe du pneu est en fait l'extrémité d'un éponge insérée dans le réservoir.
46. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 45, dans lequel les légères différences de pression exercées par le mouvement du pneu permettent à l'éponge de "pomper" de l'eau en permanence dans le réservoir, une mince couche d'eau est ainsi appliquée en permanence à la surface du pneu qui frotte sur cette éponge humidifiée; la couche d'eau fait office de liquide couplant, améliorant le couplage acoustique et donc l'amplitude du signal reçu.
47. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 27 à
46, dans lequel le bras auto-ajustable qui permet une mesure précise automatique est muni de systèmes mécaniques de positionnement multilatéral qui gèrent le poids et la pression exercés sur la paroi par le capteur-roue.
46, dans lequel le bras auto-ajustable qui permet une mesure précise automatique est muni de systèmes mécaniques de positionnement multilatéral qui gèrent le poids et la pression exercés sur la paroi par le capteur-roue.
48. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 27 à
47, dans lequel le positionnement final du capteur-roue en fonction de son angle de mesure optimal en position mesure au plafond est assuré par un dispositif d'alignement mécanique du faisceau, de préférence ce système de positionnement est constitué de deux roues qui entrent en contact avec la paroi à inspecter et qui met en position optimale de lecture la tête de mesure ultrasonique.
47, dans lequel le positionnement final du capteur-roue en fonction de son angle de mesure optimal en position mesure au plafond est assuré par un dispositif d'alignement mécanique du faisceau, de préférence ce système de positionnement est constitué de deux roues qui entrent en contact avec la paroi à inspecter et qui met en position optimale de lecture la tête de mesure ultrasonique.
49. Capteur-roue ultrasonique selon la revendication 48, dans lequel l'angle de mesure optimal est limité
à une valeur qui est de préférence comprise entre 2,5 et 7,5 degrés, plus préférentiellement encore cette valeur est d'environ 5 0.
à une valeur qui est de préférence comprise entre 2,5 et 7,5 degrés, plus préférentiellement encore cette valeur est d'environ 5 0.
50. Capteur-roue ultrasonique selon l'une quelconque des revendications 27 à
49, dans lequel le boitier du capteur-roue est repositionné en position originale après usage grâce à un système de rappel.
49, dans lequel le boitier du capteur-roue est repositionné en position originale après usage grâce à un système de rappel.
51. Système de mesure ultrasonique permettant le contrôle non destructif de l'intérieur d'un objet, le dit-système ultrasonique comportant une tête de mesure ultrasonique composée d'un capteur-roue tel que défini dans l'une quelconque des revendications 27 à 50.
52. Méthode de mesure ultrasonique de l'épaisseur d'un revêtement de conduit et/ou de l'état de surface de la surface intérieure d'un conduit, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un système tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 27 et 51 ou un capteur-roue tel que défini dans l'une quelconque des revendications 28 à 50.
53. Méthode de mesure selon la revendication 52, comprenant les étapes suivantes:
- l'introduction du système de mesure ultrasonique dans la conduite;
- le réglage du miroir;
- la mise en fonction avec option première mesure de test;
- le déplacement/choix des endroits de mesure/conduite des mesures en continu ou en semi-continu/arrêt-marche, arrêt, déplacement; et - les enregistrements dont ceux de la caméra permettent d'assurer la gestion, l'optimisation et l'exploitation des mesures.
- l'introduction du système de mesure ultrasonique dans la conduite;
- le réglage du miroir;
- la mise en fonction avec option première mesure de test;
- le déplacement/choix des endroits de mesure/conduite des mesures en continu ou en semi-continu/arrêt-marche, arrêt, déplacement; et - les enregistrements dont ceux de la caméra permettent d'assurer la gestion, l'optimisation et l'exploitation des mesures.
54. Pneu pour capteur-roue ultrasonique, dans lequel la forme interne du pneu du capteur-roue permet d'éviter la présence de bulles, dans la partie (chambre) du pneu qui est remplie au moins partiellement par un liquide couplant, sur le trajet acoustique lorsque ledit capteur-roue est utilisé pour inspecter une conduite, par exemple dans la direction du "plafond".
55. Pneu pour capteur-roue ultrasonique selon la revendication 54, dans lequel le pneu comporte une section d'une forme particulière permettant que les éventuelles bulles présentes dans la chambre se retrouvent par gravité dans des cavités latérales du pneu hors du trajet du faisceau.
56. Pneu pour capteur-roue ultrasonique selon la revendication 55, dans lequel les parois de ladite cavité forment un angle aigu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2780329 CA2780329A1 (fr) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Systeme comportant un capteur-roue de mesures non destructices d'objets , capteur-roue et methode d'inspection correspondants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2780329 CA2780329A1 (fr) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Systeme comportant un capteur-roue de mesures non destructices d'objets , capteur-roue et methode d'inspection correspondants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2780329A1 true CA2780329A1 (fr) | 2013-12-13 |
Family
ID=49753578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2780329 Abandoned CA2780329A1 (fr) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Systeme comportant un capteur-roue de mesures non destructices d'objets , capteur-roue et methode d'inspection correspondants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2780329A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106645418A (zh) * | 2017-01-26 | 2017-05-10 | 中国特种设备检测研究院 | 履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置 |
| CN112903819A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于超声原理的大型高速回转装备缺陷检测方法 |
-
2012
- 2012-06-13 CA CA 2780329 patent/CA2780329A1/fr not_active Abandoned
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106645418A (zh) * | 2017-01-26 | 2017-05-10 | 中国特种设备检测研究院 | 履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置 |
| CN106645418B (zh) * | 2017-01-26 | 2023-12-05 | 中国特种设备检测研究院 | 履带式磁声复合检测机器人及检测方法和装置 |
| CN112903819A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于超声原理的大型高速回转装备缺陷检测方法 |
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Effective date: 20150615 |