FR2764536A1 - Procede de soudage de pieces et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede - Google Patents

Abstract

Une relation de correction [DELTAS (B) ], indiquant la dépendance entre des signaux de rayonnement (S) et une largeur d'interstice (B), est instaurée lors d'un essai préliminaire. Au cours du soudage, la largeur d'interstice (B) est déterminée en un point de soudage. Sur la base de la relation correctrice [DELTAS (B) ] et et de la largeur d'interstice instantanée (B1 ) au point de soudage, une valeur correctrice [DELTAS (B)] est déterminée durant l'opération de soudage et des valeurs limites, préalablement déterminées pour une largeur d'interstice zéro, sont décalées de cette valeur correctrice [DELTAS (B)].

Description

DESCRIPTION

D E S C R I P T I O N

PROCEDE DE SOUDAGE DE PIECES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN

OEUVRE DUDIT PROCEDE

La présente invention se rapporte à un procédé de sou-

dage de pièces entre lesquelles un interstice est réservé, au moins par zones, procédé dans lequel

a) pour la surveillance et la commande de l'opération de sou-

dage, l'on engendre au moins un signal correspondant à un rayonnement provenant desdites pièces au cours de ladite opération de soudage; b) lors d'un essai préliminaire, l'on établit la valeur limite

MAX(B0), MIN(B0) du signal de rayonnement qui, pour une lar-

geur d'interstice zéro, ne doit pas être dépassée positive-

ment ou négativement en vue de maintenir un soudage de qua-

lité minimale préétablie; c) pour contrôler la qualité de l'opération de soudage, l'on compare le signal à au moins une valeur limite préétablie MAX(B), MIN(B), et un signal d'erreur est engendré en cas de

dépassement respectivement positif ou négatif de cette va-

leur limite.

Un procédé de ce genre est connu d'après le brevet US-A-5 272 312. Dans ce procédé, un rayonnement provenant des pièces,

engendré par un rayon laser d'usinage, est utilisé pour la sur-

veillance et la régulation de l'opération d'usinage. Ce rayon-

nement est habituellement constitué, d'une part, par de la

lumière ultraviolette qui provient du capillaire de vapeur en-

gendré, dans les pièces, par le rayon laser d'usinage. D'autre

part, il s'agit d'un rayonnement infrarouge diffusé par la ré-

gion en fusion, décalée en arrière par rapport au capillaire de vapeur en considérant la direction de mouvement de la tête

d'usinage, mais également par la région déjà consolidée, succé-

dant au point de soudage. Le rayonnement infrarouge permet, en particulier, de repérer et d'identifier des trous ou des pores ouverts qui résultent de la projection de matière à partir du

cordon de soudure.

Les signaux typiques d'un défaut ne peuvent être dé-

tectés que lorsque le défaut est déjà survenu. Par conséquent, ces signaux ne sont pas utilisables pour une élimination, par réglage, de la cause d'un défaut de soudage. Toutefois, à l'aide de ces signaux, il est possible de se renseigner sur la qualité de l'opération de soudage: en effet, des trous ou des pores ouverts, et donc aussi les signaux provoqués par ces derniers,

peuvent être tolérés jusqu'à une certaine mesure. C'est pour-

quoi, par exemple au cours d'essais préliminaires, l'on établit fermement des valeurs limites qui se rapportent aux signaux correspondant au rayonnement infrarouge et/ou ultraviolet, et qui assurent une qualité de soudage déterminée lorsque les signaux se trouvent à l'intérieur de ces valeurs limites. Un signal d'erreur est engendré lorsque les valeurs limites sont dépassées positivement ou négativement durant l'opération de soudage. L'interprétation en temps réel des signaux d'erreurs, au cours de l'opération de soudage, se traduit pour finir par un calcul de la vraisemblance d'occurrence d'un défaut de soudage

significatif.

Notamment lors du soudage de tôles ou de tubes, au cours duquel un interstice est présent entre les pièces, la faculté de surveillance et le contrôle qualitatif du processus de soudage sont toutefois difficiles dans le dispositif connu de par le brevet précité US-A-5 272 312. L'interstice réservé entre les pièces devrait, par lui-même, présenter une largeur la plus

modeste possible pour prodiguer la plus grande efficacité pos-

sible au processus de soudage. Dans la pratique, néanmoins, la largeur d'interstice varie et est habituellement comprise

entre 0 pm et 100 pm. Pour un diamètre typique du point de sou-

dage d'environ 250 pm (rayon d'un laser au CO2, focalisé par des miroirs), une largeur d'interstice de 100 pm se solde par une perte considérable, atteignant jusqu'à 50 %, en puissance laser

pouvant être induite dans les pièces.

Etant donné que la largeur d'interstice module la puis-

sance pouvant être induite dans les pièces, en vue de la fusion du métal, les signaux, détectés par la surveillance du soudage et correspondant au rayonnement provenant des pièces, sont eux

aussi modulés par la largeur d'interstice. Toutefois, la réduc-

tion de la puissance pouvant être induite dans les pièces, et l'affaiblissement corrélatif des signaux de rayonnement cor- respondants, ne signifient pas obligatoirement la présence d'un défaut de soudage. Pour faire en sorte, lors du soudage de pièces séparées par un interstice, que des défauts de soudage ne

soient pas affichés en permanence par la surveillance du sou-

dage utilisée en vue du contrôle qualitatif, la fenêtre, défi-

nie par les valeurs limites se rapportant aux signaux détectés, doit être réglée sur une largeur supérieure à celle qui serait nécessaire dans le cas d'un soudage sans interstice. Néanmoins, l'inconvénient consiste alors en ce qu'il n'est plus possible, dans maintes circonstances, de détecter fiablement des défauts survenant effectivement dans un tel soudage bord à bord, par

exemple suite à des trous ou à des pores ouverts.

En conséquence, la présente invention a pour objet de

fournir un procédé du type mentionné en introduction, qui per-

mette de détecter fiablement de petits défauts survenant effec-

tivement, également lors du soudage de pièces entre lesquelles

un interstice est présent.

Dans le procédé conforme à l'invention, l'objet exposé ci-dessus est atteint par le fait que, lors d'un essai préliminaire, d) l'on instaure une relation correctrice qui représente, pour une qualité minimale préétablie du soudage, la dépendance entre le signal de rayonnement et la largeur d'interstice au point de soudage; et, au cours de l'opération de soudage proprement dite,

e) l'on détermine la largeur de l'interstice au point de sou-

dage; et f) sur la base de la relation correctrice, les valeurs limites effectives sont décalées, par rapport aux valeurs limites MAX(B0), MIN(B0) établies lors d'essais préliminaires,

d'une valeur correspondant à la largeur d'interstice effec-

tive au point de soudage.

Dans le procédé conforme à l'invention, l'on utilise

ainsi pour la fenêtre de signaux admissible, à la place de li-

mites immuables, des valeurs limites dépendant de la largeur de l'interstice au point de soudage. La dépendance des signaux de

rayonnement vis-à-vis de la largeur d'interstice, pour une qua-

lité déterminée du soudage, peut par exemple être établie au cours d'un essai préliminaire. De la sorte, il est tenu compte du fait qu'une intensité variable des signaux de surveillance

ne doit pas être nécessairement synonyme d'un défaut de sou-

dage, mais peut être imputable à une variation admissible de la largeur d'interstice. A la place, la grandeur des signaux de

rayonnement, admissible au minimum et au maximum et correspon-

dant à une qualité déterminée du soudage, est adaptée en continu de façon telle que, d'une part, d'inutiles messages d'erreurs soient évités, mais que, d'autre part, la plage de tolérances soit cependant suffisamment étroite pour que des défauts de

soudage survenant effectivement soient détectés, par le pro-

cédé de surveillance, même lorsqu'ils sont petits.

Par ailleurs, la présente invention a pour objet de

fournir un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susmen-

tionné, comprenant a) un dispositif engendrant un point de soudage; b) au moins un capteur auquel un rayonnement, provenant des

pièces, est délivré en vue de la surveillance et de la com-

mande de l'opération de soudage, et qui transmet un signal,

correspondant à ce rayonnement, à une unité d'interpréta-

tion et de surveillance; dispositif dans lequel c) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend une mémoire dans laquelle peut être mémorisée au moins une valeur limite MAX(B0), MIN(B0) qui a été établie lors d'un essai préliminaire et ne doit pas être dépassée positivement ou négativement, pour une largeur d'interstice zéro, dans le cas d'un soudage de qualité minimale préétablie; d) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend un

comparateur qui compare les signaux effectifs de rayonne-

ment à la valeur limite mémorisée, et engendre un signal d'erreur en cas de dépassement positif ou négatif de cette

valeur limite.

Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que e) le dispositif comprend au moins un capteur à l'aide duquel la

largeur d'interstice peut être déterminée au point de sou-

dage; f) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend une

mémoire dans laquelle peut être mémorisée une relation cor-

rectrice qui reflète la dépendance du signal par rapport à la largeur d'interstice, au point de soudage, pour une qualité minimale préétablie du soudage; g) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend un circuit de calcul qui décale les valeurs limites, au cours de

l'opération de soudage, d'une valeur correspondant à la lar-

geur d'interstice momentanée au point de soudage, en concor-

dance avec la relation correctrice mémorisée.

En premier lieu, les avantages de ce dispositif sont les

mêmes que ceux du procédé susmentionné, conforme à l'invention.

De surcroît, la constitution du dispositif selon l'invention ne

réclame qu'un faible nombre de composants additionnels (cap-

teur, circuit de calcul).

Conformément à l'invention, le dispositif peut compren-

dre un laser en vue d'engendrer le point de soudage. Ce perfec-

tionnement est notamment recommandé lors du soudage de plaques

et de tôles.

Le dispositif peut également comprendre, en vue d'en-

gendrer le point de soudage, un dispositif de soudage par induc-

tion à haute fréquence se prêtant, en particulier, au soudage de tubes.

Le capteur, détectant la largeur d'interstice, est pré-

férentiellement agencé de façon à être décalé en avant, d'une

distance constante, par rapport au point de soudage. Par ail-

leurs, il peut être prévu un seconrd capteur qui détecte le cou-

lissement relatif survenant, au cours de l'opération de sou-

dage, entre le premier capteur et les pièces. En outre, l'unité

d'interprétation et de surveillance peut avantageusement com-

prendre une mémoire dans laquelle peut être mémorisée la lar-

geur de l'interstice lors du franchissement du premier capteur, et un comparateur qui appelle la largeur mémorisée lorsque le

point de soudage franchit la zone présentant ladite largeur mé-

morisée. Cette réalisation du dispositif conforme à l'inven-

tion autorise une séparation, dans l'espace, entre le capteur

conçu pour déterminer la largeur d'interstice au point de sou-

dage, et le dispositif engendrant ledit point de soudage. Cela a

pour effets de simplifier l'agencement structurel du dispo-

sitif, et d'améliorer l'accessibilité et les possibilités de maintenance. Dans un perfectionnement conforme à l'invention, le premier capteur est une caméra électronique, de préférence une caméra à charge couplée (CCD). Ce dispositif est couramment disponible dans le commerce. Lorsqu'il revêt, par exemple, la

forme d'une caméra de triangulation d'images en coupe, il auto-

rise une détection particulièrement précise de la largeur d'in-

terstice. Le second capteur, détectant le coulissement relatif

entre le premier capteur et les pièces, peut être un capteur in-

crémentiel qui est fréquemment déjà présent, ou peut être acquis à peu de frais, et dispose de la robustesse nécessaire

pour une installation de soudage.

Le dispositif conforme à l'invention se singularise, de

surcroît, par le fait que l'unité d'interprétation et de sur-

veillance est agencée de façon telle que, lors d'au moins un

essai préliminaire, la valeur limite correspondant à une quali-

té préétablie, affectée au signal de rayonnement pour une lar-

geur d'interstice zéro, puisse être déterminée par auto-

adaptation au moyen de ladite unité d'interprétation et de surveillance, et puisse être mémorisée dans une mémoire. Ce perfectionnement permet de détecter et de prendre en compte, d'une manière particulièrement fiable, des caractéristiques spécifiques de l'installation, les caractéristiques des pièces et les géométries de ces dernières. Un tel essai préliminaire peut, de plus, être effectué en mode semi-automatique en ce sens que, par exemple au cours de l'essai préliminaire, des images de joints soudés sont enregistrées et moyennées en permanence, et

que les maxima et minima des signaux de rayonnement, correspon-

dant à la qualité de soudage ainsi constatée, font l'objet d'une retenue. Ce mode opératoire permet, de surcroît, de prendre en

considération un éventuel décalage entre le point zéro du sys-

tème de coordonnées de la caméra, et la position du point de soudage à l'intérieur du système de coordonnées de la tête de focalisation. D'une manière similaire, l'unité d'interprétation et de surveillance est de préférence agencée de façon telle que, lors d'un essai préliminaire, pour une qualité minimale préétablie

du soudage, la dépendance entre les signaux et la largeur d'in-

terstice, au point de soudage, puisse être déterminée par auto-

adaptation au moyen de ladite unité d'interprétation et de sur-

veillance, et puisse être mémorisée dans une mémoire, en tant

que relation correctrice correspondante.

Si, conformément à l'invention, le dispositif comprend un capteur qui détecte le rayonnement ultraviolet provenant, pour l'essentiel, du capillaire de vapeur au point de soudage,

et transmet les signaux correspondants à l'unité d'interpréta-

tion et de surveillance, il est possible, dans des circonstan-

ces déterminées non exposées en détail dans le présent mémoire,

d'acquérir en particulier des informations relatives à la pro-

fondeur de soudage.

Lorsque, conformément à l'invention, le dispositif com-

prend un capteur qui détecte le rayonnement infrarouge prove-

nant, pour l'essentiel, de la matière en fusion au voisinage du

point de soudage, et de la région déjà consolidée située der-

rière ledit point, et qui transmet les signaux correspondants à

l'unité d'interprétation et de surveillance, l'on détecte no-

tamment des pores ouverts, des trous et des éclaboussures.

Si la largeur d'interstice excède une valeur détermi-

née, il est fréquemment possible de déduire, d'emblée, la pré-

sence respective d'un défaut ou d'un soudage défectueux. Pour cette éventualité, l'unité d'interprétation et de surveillance comprend, de préférence, un comparateur qui compare la largeur d'interstice détectée à une largeur d'interstice maximale ad- missible, mise en mémoire, et qui émet un signal d'erreur en cas

de dépassement.

Notamment en présence d'interstices larges, un avantage particulier est conféré par le perfectionnement de l'invention dans lequel l'unité d'interprétation et de surveillance est

reliée à un appareil pouvant délivrer du métal d'apport à l'in-

terstice situé au point de soudage. Cet appareil d'amenée de

métal d'apport permet, le cas échéant, d'empêcher un affaisse-

ment de matière dans l'interstice et d'améliorer, de façon dé-

cisive, la qualité du soudage.

Dans ce cas, conformément à l'invention, la quantité du métal d'apport délivré à l'interstice peut être adaptée aux

exigences préétablies par la largeur d'interstice. Dans ce per-

fectionnement, en effet, il est possible de mémoriser, dans une mémoire de l'unité d'interprétation et de surveillance, une relation de référence qui reflète, pour une qualité minimale

préétablie du soudage, la dépendance entre la quantité néces-

saire de métal d'apport et la largeur d'interstice au point de soudage; ladite unité d'interprétation et de surveillance peut

alors comprendre un circuit de calcul qui peut calculer la quan-

tité nécessaire de métal d'apport, sur la base de la relation de

référence, à partir du signal correspondant à la largeur d'in-

terstice effective, et peut appliquer, à l'appareil d'amenée du

métal d'apport, un signal de commande correspondant.

Enfin, conformément à l'invention, il est prévu que le dispositif engendrant le point de soudage puisse pivoter,

conjointement aux capteurs détectant le rayonnement, transver-

salement par rapport à la coordonnée longitudinale de l'inter-

stice, et puisse ainsi épouser la forme dudit interstice. Ce perfectionnement s'avère préférentiel lorsque l'interstice

présente des coudes entre les pièces.

L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de soudage de deux pièces entre lesquelles un interstice est réservé; la figure 2 est un schéma synoptique de l'électronique de traitement de signaux du dispositif de la figure 1; la figure 3 revêt la forme de trois diagrammes a, b et c, la figure 3a illustrant les limites supérieure et inférieure

MAX(B0) et MIN(B0) du signal par rapport à la coordonnée longi-

tudinale X de l'interstice, pour une largeur théorique d'in-

terstice zéro; la figure 3b montrant la largeur d'interstice effective B en fonction de la coordonnée longitudinale X de l'interstice; et la figure 3c représentant la correction de signal AS(B) dépendant de la largeur d'interstice B; la figure 4 est un diagramme indiquant, par rapport à la

coordonnée longitudinale X de l'interstice, les valeurs limi-

tes supérieure et inférieure MAX(B) et MIN(B) du signal de

rayonnement, corrigées en concordance avec la largeur d'in-

terstice;

la figure 5 est un schéma synoptique illustrant l'élec-

tronique de traitement de signaux d'une partie d'un deuxième exemple de réalisation du dispositif, avec surveillance de la largeur d'interstice admissible; la figure 6 est une représentation schématique d'un troisième exemple de réalisation d'un dispositif équipé d'un appareil d'amenée de métal d'apport; et

la figure 7 est un schéma synoptique illustrant les com-

posants essentiels de l'électronique de traitement de signaux destinée à l'appareil d'amenée d'un métal d'apport, selon la

figure 6.

Sur la figure 1, un dispositif de soudage de deux pièces

27 de forme aplatie est désigné, dans son ensemble, par la réfé-

rence numérique 10. Il comprend un laser 12 engendrant, par l'intermédiaire d'un système optique (non illustré), un rayon laser de soudage 16. Un capteur 18 installé au voisinage du laser 12 reçoit, par l'intermédiaire d'un système optique (non visible), un rayonnement 22 provenant d'un point de soudage 20 ou, respectivement, d'une région du cordon de soudure qui est décalée en arrière par rapport à ce point. Le capteur 18 peut être un capteur d'infrarouges et/ou d'ultraviolets. Le point de soudage 20 est engendré, par le rayon laser 16, dans la zone d'un interstice 24 entre des arêtes 26, en butée bord à bord, des pièces 27 de forme aplatie. Lesdites arêtes 26 sont reliées par

un cordon de soudure 25 derrière le point 20.

A la place du laser 12, le dispositif engendrant le point

de soudage peut également être n'importe quelle autre installa-

tion appropriée pour engendrer un point de soudage correspon-

dant. Une installation de ce type consiste, par exemple, en un

dispositif de soudage par induction à haute fréquence.

Le laser 12 est fixé à un bâti 28 par l'intermédiaire d'un support 30. Une cornière (non référencée), montée sur le

support 30, porte le capteur 18.

Une caméra 32 à charge couplée (CCD), associée à un sys-

tème optique 34, est par ailleurs rapportée sur le bâti 28. La caméra 32 est orientée, par le système optique 34, vers une zone de l'interstice 24 située à une distance constante X0 vis-à-vis

du point de soudage 20.

Au moyen d'un mécanisme non illustré, le bâti équipé du

laser 12, du capteur 18 et de la caméra CCD 32 est mis en mouve-

ment par rapport à l'interstice 24, dans la direction d'une flèche 36. Ainsi, une zone de l'interstice 24 est tout d'abord détectée par la caméra 32, puis travaillée par le laser 12

lorsque le bâti 28 a accompli un mouvement d'avance représen-

tant l'éloignement X0. La course de coulissement du bâti 28,

dans la direction d'une coordonnée longitudinale X de l'inter-

stice, est détectée par un capteur incrémentiel 38 qui est réa-

lisé sous la forme d'un capteur de courses et n'est illustré que

de manière schématique sur la figure 1.

Le support 30, associé au laser 12 et au capteur 18, peut

être animé de pivotements transversalement par rapport à l'in-

il

terstice 24, par un mécanisme non représenté, ce qui permet éga-

lement de travailler, par exemple, un interstice décalé latéra-

lement en décrivant un coude.

Le capteur 18, la caméra CCD 32 et le capteur incrémen-

tiel 38 sont connectés à une unité 40 d'interprétation et de surveillance par l'intermédiaire de laquelle l'opération de soudage est surveillée. Il convient à présent de commenter en détail, à l'appui des figures 2 à 4, le traitement de signaux

s'opérant dans l'unité 40.

Un rayonnement 22 de longueur d'ondes déterminée et

d'intensité S, provenant du point de soudage 20 et de son envi-

ronnement, en particulier de la région accusant un décalage en arrière par rapport à la direction de soudage, est détecté par

le capteur 18 et amplifié par un amplificateur 44. Ce rayon-

nement peut être aussi bien un rayonnement infrarouge, qu'un rayonnement ultraviolet, dont la signification est exposée dans le brevet précité USA-5 272 312. L'amplificateur 44 transmet le signal à un filtre 46 filtrant, le cas échéant, une lumière environnante perturbatrice. De là, le signal gagne un

comparateur 48 qui compare le signal S à une valeur limite supé-

rieure MAX(B) et à une valeur limite inférieure MIN(B), et qui engendre un signal d'erreur F, sur un interface 50, en cas de dépassement de ces valeurs limites. Dans d'autres cas, il peut également être prévu plusieurs limites supérieures MAXn(B) et plusieurs limites inférieures MINn(B) provoquant différents

signaux d'erreurs Fn.

Les limites MIN(B) et MAX(B) sont variables et dépendent d'une largeur B au point de soudage 20. Les limites variables

MIN(B) et MAX(B) sont déterminées de la manière énoncée ci-

après.

Une largeur locale B1 de l'interstice est détectée par

la caméra CCD 32 précédant le point de soudage 20 de l'éloigne-

ment X0, puis elle est traitée dans un circuit 52 interprétateur d'images, connu par lui-même. La valeur d'un coulissement AX du bâti 28, dans la direction de la flèche 36, est détectée par le capteur incrémentiel 38. Le signal correspondant à la largeur locale B1 de l'interstice est stocké dans une mémoire 54,

conjointement à la variable X0-AX.

Si la variable atteint la valeur 0, ce qui est le cas lorsque le laser 12 ou, respectivement, le point de soudage 20, se trouve dans la zone de l'interstice 24 présentant la largeur B1 mémorisée, cela est constaté par un comparateur 60 et cette valeur, correspondant à la largeur effective B de l'interstice au point de soudage 20, est transmise à un circuit de calcul 62. En variante, la valeur B1 peut également être lue après un temps durant lequel le bâti 28 parcourt l'éloignement X0

entre la caméra CCD et le point de soudage.

Dans un exemple de réalisation non illustré, la caméra

CCD et le capteur incrémentiel sont remplacés, pour l'essen-

tiel, par un simple capteur de lumière disposé directement au-

dessous du point de soudage et détectant la largeur de l'inter-

stice, audit point de soudage, par l'intermédiaire de la quan-

tité de lumière visible reçue par ledit capteur et traversant

ledit interstice vers le bas.

La largeur effective de l'interstice est traitée, par le

circuit de calcul 62, de la manière exposée ci-après.

Des limites supérieure et inférieure MAX(B0) et MIN(B0) (cf. figure 3a) du signal de rayonnement S, correspondant à une largeur d'interstice zéro et à une bonne qualité de soudage,

sont mémorisées dans une mémoire 64. Ces limites ont été éta-

blies par un essai préliminaire. Une relation correctrice AS(B) (cf. figure 3c), reflétant la part du signal de rayonnement S résultant de la présence d'un interstice 24 de largeur B au point de soudage 20, pour une bonne qualité du soudage, est en

outre mémorisée dans la mémoire 64. Le circuit de calcul 62 pré-

* lève, de ladite mémoire 64, la valeur correctrice AS(B) en rap-

port avec la largeur d'interstice B mesurée, puis il calcule sur cette base, par addition avec les limites MAX(B0) et MIN(B0), les limites corrigées MIN(B) et MAX(B) (cf. figure 4) relatives

au signal S et correspondant aux largeurs d'interstice pré-

sentes au point de soudage 20; ce calcul s'effectue d'après les formules suivantes:

MIN(B) = MIN(B0) + AS(B);

MAX(B) = MAX(B0) + AS(B).

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, l'on a admis que l'intensité S du signal du rayonnement 22 diminue suite à la

présence de l'interstice 24, ce qui donne une valeur correctri-

ce négative AS(B) illustrée sur la figure 3c. Toutefois, l'in-

tensité du rayonnement peut également augmenter en fonction du matériau constituant les pièces, et en fonction de la géométrie

de l'interstice, lorsque la largeur dudit interstice croît.

Les valeurs limites MIN(B0) et MAX(B0), correspondant à un soudage sans interstice, peuvent être entrées manuellement

dans la mémoire 64, ou bien être déterminées et mémorisées auto-

matiquement, lors d'un essai préliminaire, tout en contrôlant

le respect d'une bonne qualité de soudage. Cette seconde possi-

bilité offre l'avantage consistant en ce que des facteurs spé-

cifiques de l'installation, et spécifiques du matériau, peu-

vent également être pris en compte lors de l'instauration des valeurs limites. Il en va de même pour la relation correctrice AS(B) qui peut être entrée manuellement dans la mémoire 64, ou

bien peut être établie automatiquement au cours d'un essai pré-

liminaire. Comme l'atteste en particulier la figure 4, du fait du mode opératoire décrit ci-dessus, les limites immuables MAX(B0) et MIN(B0), correspondant à un interstice de largeur zéro, sont remplacées par des limites variables MAX(B) et MIN(B) correspondant à la largeur locale B1 dudit interstice,

de sorte que la largeur d'interstice n'est pas la cause d'inuti-

les messages d'erreurs. Dans ce cas néanmoins, l'écart de to-

lérance, défini par les limites variables MAX(B) et MIN(B), estsuffisamment étroit pour autoriser la détection fiable de

défauts de soudage survenant effectivement.

La figure 5 montre une partie du système de traitement de

signaux, dans un deuxième exemple de réalisation d'un dispo-

sitif de soudage de pièces. Des éléments correspondant à ceux du premier exemple de réalisation sont désignés par les mêmes

indices de référence, augmentés du chiffre de la première cen-

taine, et ne feront pas l'objet d'une nouvelle description

detaillee. La partie de l'électronique de traitement de signaux, illustrée sur la figure 5, permet de comparer la largeur d'in-

terstice, ayant été détectée, à une largeur d'interstice maxi-

male admissible, mise en mémoire. La largeur d'interstice B est détectée par une caméra CCD 132 et est traitée dans un circuit

152 interprétateur d'images. Le signal établi dans ledit cir-

cuit, se rapportant à la largeur d'interstice B, est d'une part transmis à une mémoire 154, dans la continuité de laquelle s'opèrent les étapes de traitement conformes au premier exemple

de réalisation. D'autre part, l'unité électronique 152 trans-

met le signal de largeur S à un comparateur 166, lequel compare

la largeur détectée B à une valeur limite préétablie 168, affec-

tée à une largeur d'interstice maximale. Lors d'un dépassement

de la valeur limite 168, un signal d'erreur F est émis par l'in-

termédiaire d'un interface 170. De la sorte, l'on peut identi-

fier précocement un interstice ne pouvant plus être soudé par le

rayon laser.

Les figures 6 et 7 représentent une partie d'un troisiè-

me exemple de réalisation d'un dispositif de soudage de pièces.

Des éléments correspondant à ceux du premier exemple de réali-

sation sont désignés par les mêmes références numériques, aug-

mentées du chiffre de la deuxième centaine. Ils ne feront pas l'objet d'un nouveau commentaire détaillé en regard des figures

6 et 7. A la différence des exemples de réalisation qui précè-

dent, ce dispositif 210 présente un appareil 272 pouvant déli-

vrer à l'interstice situé en un point de soudage 220, par l'in-

termédiaire d'une buse 276, un métal d'apport revêtant la forme d'une poudre ou d'un fil métallique. La partie du dispositif 210, illustrée sur les figures 6 et 7, concerne en particulier

cet appareil 272 d'amenée d'un métal d'apport.

L'appareil 272 d'amenée d'un métal d'apport est fixé à un bâti 228, sur lequel sont également installés un laser 212 et

un capteur 218. Une caméra CCD 232 est fixée à l'appareil d'ame-

née 272, par l'intermédiaire d'un support 230. L'appareil 272, la caméra 232 et un capteur incrémentiel 238 sont connectés à

une unité 240 d'interprétation et de surveillance.

Le commentaire détaillé ci-après, à l'appui de la figure 7, concerne le traitement de signaux s'opérant dans l'unité 240

d'interprétation et de surveillance.

La détermination de la largeur B de l'interstice, au point de soudage 220, s'effectue d'une manière analogue à celles des premier et deuxième exemples de réalisation. L'unité

240 d'interprétation et de surveillance comporte, additionnel-

lement, une mémoire 278 dans laquelle une courbe de référence M(B) peut être mémorisée. La courbe de référence M(B) indique la dépendance existant, pour une qualité minimale préétablie du soudage, entre la quantité nécessaire de métal d'apport et la largeur B de l'interstice au point 220. Un circuit de calcul 280

reçoit, en provenance d'un comparateur 260, la valeur de la lar-

geur effective B1 au point 220; il calcule la quantité néces-

saire M(B) de métal d'apport, sur la base de la courbe M(B) mémorisée dans la mémoire 278; et il applique, à l'appareil

d'amenée 272, un signal de commande M(B1) correspondant.

De la sorte, de grands interstices entre des pièces 227 peuvent également être comblés par un matériau, puis être soudés.

Pour finir, l'on fera observer que les composants illus-

très sur les schémas synoptiques doivent être interprétés uni-

quement comme des modules logiques et sont, dans une installa-

tion moderne de soudage, regroupés et concrètement agencés dans

une unité centrale de traitement (CPU) programmable.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée,

sans sortir de son cadre.

-REVE ND I C A T I 0 N S-

1. Procédé de soudage de pièces entre lesquelles un interstice est réservé, au moins par zones, procédé dans lequel

a) pour la surveillance et la commande de l'opération de sou-

dage, l'on engendre au moins un signal correspondant à un rayonnement provenant desdites pièces au cours de ladite opération de soudage; b) lors d'un essai préliminaire, l'on établit la valeur limite [MAX(BO), MIN(BO)] du signal de rayonnement qui, pour une

largeur d'interstice zéro, ne doit pas être dépassée positi-

vement ou négativement en vue de maintenir un soudage de qua-

lité minimale préétablie; c) pour contrôler la qualité de l'opération de soudage, l'on compare le signal à au moins une valeur limite préétablie [MAX(B), MIN(B)], et un signal d'erreur est engendré en cas de dépassement respectivement positif ou négatif de cette valeur limite, procédé caractérisé par le fait que, lors d'un essai préliminaire,

d) l'on instaure une relation correctrice [AS(B)] qui repré-

sente, pour une qualité minimale préétablie du soudage, la dépendance entre le signal de rayonnement et la largeur d'interstice (B) au point de soudage (20); et, au cours de l'opération de soudage proprement dite, e) l'on détermine la largeur (B) de l'interstice (24) au point de soudage (20; 220); et f) sur la base de la relation correctrice [AS(B)], les valeurs

limites effectives [MIN(B), MAX(B)] sont décalées, par rap-

port aux valeurs limites [MAX(BO), MIN(BO0)] établies lors d'essais préliminaires, d'une valeur [AS(B)] correspondant à la largeur d'interstice effective (B) au point de soudage

(20; 220).

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant a) un dispositif engendrant un point de soudage; b) au moins un capteur auquel un rayonnement, provenant des

pièces, est délivré en vue de la surveillance et de la com-

mande de l'opération de soudage, et qui transmet un signal, correspondant à ce rayonnement, à une unité d'interpréta- tion et de surveillance; dispositif dans lequel c) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend une mémoire dans laquelle peut être mémorisée au moins une valeur limite [MAX(B0), MIN(B0)] qui a été établie lors d'un essai préliminaire et ne doit pas être dépassée positivement ou négativement, pour une largeur d'interstice zéro, dans le cas d'un soudage de qualité minimale préétablie; d) l'unité d'interprétation et de surveillance comprend un

comparateur qui compare les signaux effectifs de rayonne-

ment à la valeur limite mémorisée, et engendre un signal d'erreur en cas de dépassement positif ou négatif de cette valeur limite, dispositif caractérisé par le fait que e) ledit dispositif (10; 210) comprend aumoins un capteur (32, 38; 132; 232, 238) à l'aide duquel la largeur d'interstice (B) peut être déterminée au point de soudage (20; 220);

f) l'unité (40; 240) d'interprétation et de surveillance com-

prend une mémoire (64) dans laquelle peut être mémorisée une relation correctrice [AS(B)] qui reflète la dépendance du signal (S) par rapport à la largeur d'interstice (B), au

point de soudage (20; 220), pour une qualité minimale pré-

établie du soudage;

g) l'unité (40; 240) d'interprétation et de surveillance com-

prend un circuit de calcul qui décale les valeurs limites [MIN(B0), MAX(B0)], au cours de l'opération de soudage,

d'une valeur [AS(B)] correspondant à la largeur d'intersti-

ce momentanée (B) au point de soudage (20; 220), en concor-

dance avec la relation correctrice mémorisée [AS(B)].

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit dispositif comprend un laser (12) en vue

d'engendrer le point de soudage.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit dispositif comprend un dispositif de soudage par induction à haute fréquence en vue d'engendrer le point de soudage.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

2 à 4, caractérisé par le fait que le capteur (32; 132; 232), détectant la largeur d'interstice (B), est agencé de façon à

être décalé en avant, d'une distance constante (X0), par rap-

port au point de soudage (20; 220); par le fait qu'il est prévu un second capteur (38; 238) qui détecte le coulissement relatif (AX) survenant, au cours de l'opération de soudage, entre le premier capteur (32; 132; 232) et les pièces (27; 227); par le fait que l'unité (40; 240) d'interprétation et de surveillance

comprend une mémoire (54; 254) dans laquelle peut être mémori-

sée la largeur (B1) de l'interstice (24) lors du franchissement du premier capteur (32; 232); et par le fait que ladite unité

(40; 240) d'interprétation et de surveillance comprend un com-

parateur (60) qui appelle la largeur mémorisée (B1) lorsque le point de soudage (20; 220) franchit la zone présentant ladite

largeur (B1).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier capteur est une caméra électronique, en particulier une caméra à charge couplée (CCD) (32; 132

232).

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, ca-

ractérisé par le fait que le second capteur est un capteur in-

crémentiel (38; 238).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

2 à 7, caractérisé par le fait que l'unité (40; 240) d'interpré-

tation et de surveillance est agencée de façon telle que, lors d'au moins un essai préliminaire, la valeur limite [MIN(B0), MAX(B0)] correspondant à une qualité préétablie, affectée au signal de rayonnement (S) pour une largeur d'interstice zéro, puisse être déterminée par auto-adaptation au moyen de ladite unité (40; 240) d'interprétation et de surveillance, et puisse

être mémorisée dans une mémoire (64).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications

2 à 8, caractérisé par le fait que l'unité (40; 240) d'interpré-

tation et de surveillance est agencée de façon telle que, lors d'un essai préliminaire, pour une qualité minimale préétablie, la dépendance entre les signaux (S) et la largeur d'interstice (B), au point de soudage (20; 220), puisse être déterminée par

auto-adaptation au moyen de ladite unité (40; 240) d'interpré-

tation et de surveillance, et puisse être mémorisée dans une mémoire (64), en tant que relation correctrice correspondante

[AS(B)].

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur

qui détecte le rayonnement ultraviolet provenant, pour l'es-

sentiel, du capillaire de vapeur au point de soudage, et trans-

met les signaux correspondants à l'unité (40; 240) d'interpré-

tation et de surveillance.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur

qui détecte le rayonnement infrarouge provenant, pour l'essen-

tiel, de la matière en fusion au voisinage du point de soudage, et de la région déjà consolidée située derrière ledit point, et

qui transmet les signaux correspondants à l'unité d'interpré-

tation.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 11, caractérisé par le fait que l'unité (140) d'inter-

prétation et de surveillance comprend un comparateur (166) qui compare la largeur d'interstice détectée (B) à une largeur d'interstice maximale admissible (168), mise en mémoire, et qui

émet un signal d'erreur (F) en cas de dépassement.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 12, caractérisé par le fait que l'unité (240) d'inter-

prétation et de surveillance est reliée à un appareil (272) pou-

vant délivrer du métal d'apport à l'interstice situé au point de

soudage (220).

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé

par le fait que l'unité (240) d'interprétation et de surveil-

lance comprend une mémoire (278) dans laquelle peut être mémo-

risée une relation de référence [M(B)] qui reflète, pour une qualité minimale préétablie du soudage, la dépendance entre la quantité nécessaire de métal d'apport et la largeur d'inter- stice (B) au point de soudage (220); et par le fait que ladite unité (240) d'interprétation et de surveillance comprend un

circuit de calcul (280) qui peut calculer la quantité neces-

saire [M(B)] de métal d'apport, sur la base de la relation de référence [M(B)], à partir du signal correspondant à la largeur d'interstice effective (B), et peut appliquer, à l'appareil

(272) d'amenée du métal d'apport, un signal de commande corres-

pondant.

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 14, caractérisé par le fait que le dispositif (12)

engendrant le point de soudage (20; 220) peut pivoter, conjoin-

tement aux capteurs (18; 218) détectant le rayonnement, trans-

versalement par rapport à la coordonnée longitudinale (X) de l'interstice.