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L'inspection infrarouge parée pour l'industrie

Youssef Belgnaoui
La caméra photothermique, développée par Framatome, s'affiche comme alternative aux solutions traditionnelles de contrôle non destructif de surface.

Ressuage, magnétoscopie, courants de Foucault... Ces techniques sont éprouvées et largement employées dans le contrôle non destructif (CND) pour la détection de défauts de surface. Comme toutes méthodes d'analyse, elles ont, selon le contexte d'utilisation, leurs avantages et leurs inconvénients.

Framatome ANP, une coentreprise Areva et Siemens, cherchait depuis longtemps une alternative au ressuage, la solution de contrôle qu'elle exploite couramment pour la détection de défauts de surface sur les composants du circuit primaire de ses centrales nucléaires. « Le ressuage est une solution difficile à mettre en oeuvre automatiquement et à distance. Elle exige l'utilisation d'un produit pénétrant qui va s'insérer dans les fissures de la pièce contrôlée. Il faut ensuite projeter une poudre qui fait ressuer le pénétrant dans les fissures », explique Marc Piriou du centre technique de contrôle non destructif de Framatome.

Il y a dix ans, Framatome s'est donc lancé à la recherche d'une solution alternative exploitant les rayonnements infrarouges (IR). « L'IR était l'une des méthodes les plus prometteuses de l'époque », indique Marc Piriou. Il s'est alors associé à l'Onera qui avait une bonne connaissance de cette technologie. Ils ont axé leurs travaux sur la photothermie, une technique basée sur la mesure de l'émission IR issue de l'excitation thermique transitoire de la structure inspectée.

Détecte les défauts de quelques microns

Leur collaboration a finalement débouché sur l'élaboration d'un process d'analyse original qui s'affranchit des variations d'émissivité du rayonnement IR dues aux variations de couleur ou de rugosité de la pièce contrôlée.

La version industrielle de la caméra photothermique, commercialisée par Intercontrôle, détecte les défauts débouchants de quelques microns d'ouverture. Elle combine un détecteur IR et un laser. La surface à inspecter est chauffée localement au moyen d'un rayon laser focalisé. L'émission IR de la surface à proximité du point de chauffage est mesurée par un réseau de détecteurs. Une mesure continue du signal IR pendant le balayage reconstitue une image de la surface à examiner sur laquelle apparaît le défaut.

L'originalité du process repose sur un balayage laser aller et retour de la surface à contrôler. « Le système effectue ensuite la soustraction des images ainsi obtenues, ce qui minimise les variations d'émissivité et maximise les effets thermiques », souligne Marc Piriou. Une méthode inédite de démodulation des signaux optiques et thermiques émis par la surface autorise la visualisation de défauts indépendamment des artefacts optiques présents à la surface des matériaux industriels.

Au final, la caméra photothermique présente nombre d'atouts. Le contrôle peut être réalisé automatiquement. La caméra est téléopérable à plusieurs centaines de mètres de la zone de contrôle et s'interface aux robots industriels. Enfin, la distance entre la caméra et la pièce peut atteindre 2 m et les états de surface dégradés ne posent pas de problème d'analyse.

Principaux freins au déploiement de ce système dans les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique notamment : son coût élevé (350 000 euros) et... le poids des habitudes.

EN BREF

L'objectif - Développer un système de contrôle automatique de surface - Sans aucun contact avec la pièce inspectée - Sans préparation préalable des surfaces - Opérable à distance La solution - La caméra photothermique qui détecte les défauts débouchants en mesurant l'émission infrarouge après excitation de la structure.

MÊME POUR DES GÉOMÉTRIES COMPLEXES

Résultat de l'inspection de la zone de raccordement d'un té (ci-dessous) en acier inox par photothermie. La caméra opère sans contact et sa profondeur de champ autorise l'examen de zones de géométries complexes.

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