L'invention se rapporte à un système de rivetage pour la fabrication d'un aéronef. Plus précisément, l'invention concerne le contrôle d'opérations de rivetage.
Des rivets sont largement utilisés dans l'industrie aéronautique, pour assembler de manière non démontable des pièces d'aéronef par sertissage. Ces rivets pour aéronef sont soumis à des sollicitations mécaniques et thermiques importantes. Par ailleurs, ils sont généralement choisis de manière à perturber au minimum l'écoulement d'air autour des pièces d'aéronef.
Les opérations de rivetage sont largement automatisées. Elles sont réalisées à l'aide d'une tête de rivetage qui porte plusieurs outils impliqués dans les opérations de rivetage.
Certaines opérations de rivetage peuvent être contrôlées en temps réel automatiquement, notamment à l'aide d'une courbe d'efforts exercés sur un rivet en fonction du déplacement d'une tête de rivetage. Un tel procédé de contrôle est par exemple divulgué dans la demande
Cependant, les opérations de contrôle du rivetage sont généralement effectuées par des opérateurs spécialisés, une fois que tous les rivets d'une pièce ont été assemblés.
Il existe un besoin de vérifier l'assemblage correct de rivets pour aéronef, de manière fiable, dans un temps limité, le plus rapidement possible après le rivetage et sans gêner le rivetage.
Un procédé de rivetage connu de l'état de la technique est décrit dans le document
L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.
A cet égard, l'invention a pour objet un procédé de rivetage comprenant le rivetage d'une première pièce d'aéronef à une deuxième pièce d'aéronef, au moyen d'un système de rivetage comprenant un outillage de rivetage et un dispositif plénoptique d'acquisition d'images.
L'outillage de rivetage est configuré pour assembler la première pièce à la deuxième pièce par rivetage, l'outillage de rivetage comprenant une tête de rivetage destinée à venir en contact de la première pièce et/ou de la deuxième pièce. Le dispositif plénoptique d'acquisition d'images est solidaire de la tête de rivetage.
Selon l'invention, le procédé de rivetage comprend une prise d'image plénoptique du rivet et des alentours du rivet, par le dispositif d'acquisition d'images après rivetage de la première pièce à la deuxième pièce. Le procédé comprend la détection du positionnement et de l'état de surface du rivet, à partir de l'image plénoptique prise par le dispositif d'acquisition d'images.
Grâce au procédé de rivetage selon l'invention, le contrôle de l'état du rivet et du positionnement du rivet est effectué dès que le rivetage a eu lieu. Le dispositif plénoptique d'acquisition d'images utilisé présente un faible encombrement et il ne perturbe pas le rivetage. Les déplacements du dispositif d'acquisition d'images et de la tête de rivetage associés sont limités. Le recours à une image plénoptique du rivet et de ses alentours rend ainsi le contrôle précis, fiable, rapide et mis en œuvre sur le même équipement.
Une image plénoptique est une image bidimensionnelle échantillonnant à la fois l'intensité des rayons lumineux provenant d'une scène et la direction des dits rayons. Bien entendu, une prise d'image plénoptique peut s'entendre comme la prise d'une pluralité d'images.
L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Avantageusement, le procédé de rivetage comprend la reconstruction tridimensionnelle du rivet et des alentours du rivet, à partir de l'image prise par le dispositif d'acquisition d'images.
Avantageusement, le procédé de rivetage comprend la comparaison du positionnement détecté du rivet à une position de référence du rivet, et la comparaison de l'état de surface détecté du rivet à un état de surface de référence du rivet.
Selon une particularité de réalisation, le procédé de rivetage comprend la signalisation d'un défaut de positionnement et/ou d'état de surface du rivet, notamment lorsqu'un défaut d'affleurement d'une tête du rivet et/ou une entaille du rivet ont été détectés.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le rivet est un rivet aveugle.
Selon une autre forme de réalisation avantageuse, le rivet a une tête destinée à affleurer à une surface de la première pièce et/ou à une surface de la deuxième pièce, une fois qu'il est assemblé.
De préférence, le rivet est un rivet à tête fraisée.
Selon une autre particularité de réalisation, le procédé de rivetage comprend le rivetage d'un premier rivet, pour assembler la première pièce à la deuxième pièce par un procédé de rivetage tel que défini ci-dessus. Le procédé comprend en outre le rivetage d'un deuxième rivet, pour assembler la première pièce à la deuxième pièce par un procédé de rivetage tel que défini ci-dessus.
Avantageusement, le procédé de rivetage comprend la comparaison du positionnement détecté du deuxième rivet au positionnement détecté du premier rivet.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le procédé de rivetage comprend la comparaison de l'état de surface détecté du deuxième rivet à l'état de surface détecté du premier rivet.
Avantageusement, le procédé de rivetage comprend l'établissement de statistiques de mise en place des rivets.
L'invention porte également sur un système de rivetage pour aéronef, comprenant un outillage de rivetage configuré pour assembler une première pièce d'aéronef à une deuxième pièce d'aéronef par rivetage. L'outillage de rivetage comprenant une tête de rivetage destinée à venir en contact de la première pièce et/ou de la deuxième pièce.
Selon l'invention, le système de rivetage comprend un dispositif plénoptique d'acquisition d'images, configuré pour prendre une image plénoptique du rivet et des alentours du rivet après rivetage de la première pièce à la deuxième pièce. Le dispositif d'acquisition d'images est solidaire de la tête de rivetage.
En particulier, le dispositif plénoptique d'acquisition d'images est configuré pour prendre des images avec des zones de mise au point variables au moins selon la direction de l'axe longitudinal de la tête de rivetage, lorsque la tête de rivetage est immobile relativement à la première pièce et à la deuxième pièce.
Avantageusement, la tête de rivetage comprend un barillet rotatif et des outils de rivetage. Le barillet rotatif comporte des logements répartis circonférentiellement autour d'un axe longitudinal de la tête de rivetage. Les outils de rivetage réalisent différentes opérations impliquées dans le rivetage. Les outils de rivetage sont destinés à être logés dans les logements du barillet. Le dispositif d'acquisition d'images est logé dans un des logements du barillet.
Les outils de rivetage sont notamment différents les uns des autres.
Selon une particularité de réalisation, les outils de rivetage comprennent un outil de perçage d'un orifice traversant la première pièce et la deuxième pièce, un outil d'insertion d'une tige de rivet et/ou d'un corps de rivet, et/ou une riveteuse.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
La
La turbomachine 1 comprend, de l'amont vers l'aval sur le chemin d'un flux primaire A, une manche d'entrée d'air 2, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 7, une turbine haute pression 8 et une turbine basse pression 10.
Les directions amont et aval sont utilisés dans ce document en référence à l'écoulement global des gaz dans le turboréacteur, une telle direction est sensiblement parallèle à la direction de l'axe longitudinal AX.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 10 délimitent une veine secondaire d'écoulement d'un flux secondaire B qui les contourne.
Le compresseur haute pression 6 et la turbine haute pression 8 sont reliées mécaniquement par un arbre d'entraînement 5 du compresseur haute pression 6, de sorte à former un corps haute pression de la turbomachine 1. De manière similaire, le compresseur basse pression 4 et la turbine basse pression 10 sont reliées mécaniquement par un arbre de turbomachine 1, de façon à former un corps basse pression de la turbomachine 1.
Le compresseur haute basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la chambre de combustion 7, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 10 sont entourés par un carter 9 qui s'étend depuis la manche d'entrée 2 jusqu'à la turbine basse pression 10.
Les
Le rivet aveugle 20 est également connu sous la dénomination de rivet « POP ». Il comprend une tige 22 et un corps 24 qui forme une bague annulaire autour de la tige 22. La tige 22 comprend une tête 23 à une de ses extrémités, qui est destinée à faire partie de la rivure 28 une fois que le rivet 20 a été installé. L'extrémité supérieure du corps 24 forme une tête 26 du rivet, une fois que le rivet 20 a été installé.
A une première étape représentée à la
A une étape intermédiaire représentée à la
A une étape finale représentée à la
La tête 23 de la tige et l'extrémité inférieure du corps 24 se sont aplaties contre la deuxième pièce 13, pour former la rivure 28. La première pièce 11 est alors rivetée à la deuxième pièce 13.
La
La
Le système de rivetage 5 comprend un outillage de rivetage 30 et un système de contrôle 50 qui est utilisé pour détecter les défauts d'assemblage éventuels du rivet 20 tels que ceux représentés aux
En référence aux
La tête de rivetage 40 comprend un barillet 42 rotatif. Elle porte des outils de rivetage 62, 64, 66, 68 et un dispositif d'acquisition d'images 52 qui fait partie du système de contrôle 50 de rivetage. La tête de rivetage 40 est destinée à venir en contact de la première pièce 11 et/ou de la deuxième pièce 13 pour les assembler par rivetage.
Le barillet 42 comporte des logements 43 qui sont répartis circonférentiellement autour de l'axe longitudinal X-X de la tête de rivetage 40. L'axe longitudinal X-X de la tête de rivetage 40 correspond à la direction d'assemblage du rivet 20 lorsque le rivet 20 est en train d'être assemblé. Le barillet 42 est rotatif autour de l'axe longitudinal X-X de la tête de rivetage.
Les logements 43 servent à loger les différents outils de rivetage 62, 64, 66, 68 qui sont impliqués dans les différentes opérations nécessaires au rivetage. Au moins un des logements 43 sert à loger le dispositif d'acquisition d'images 52.
Les outils de rivetage 62, 64, 66, 68 comprennent un premier outil de perçage 62, un deuxième outil de perçage 64, un outil d'insertion 66 de rivet et la riveteuse 68 qui a été décrite ci-dessus en référence aux
La direction d'assemblage X-X, une première direction latérale Y-Y et une deuxième direction latérale Z-Z forment un repère orthonormé centré sur la tête de rivet 20. Il est par exemple représenté aux
A la
Les moyens de déplacement 32 de la tête de rivetage comprennent un moteur et un bras au bout duquel est situé la tête de rivetage 40. Le moteur est apte à faire tourner le barillet 42 autour de l'axe longitudinal X-X de la tête de rivetage 40, pour amener à tour de rôle chacun des outils de rivetage 62, 64, 66, 68 et le dispositif d'acquisition d'images 52 en vis-à-vis de l'endroit où le rivet 20 est destiné à être installé. Le bras est destiné à déplacer la tête de rivetage 40 en translation, notamment selon direction d'assemblage X-X, la première direction latérale Y-Y et la deuxième direction latérale Z-Z.
Le système de commande 36 sert à commander aux moyens de déplacement 32 le déplacement du barillet 42. Il sert également à commander le fonctionnement de chacun des outils de rivetage 62, 64, 66, 68 indépendamment les uns des autres, ainsi que le fonctionnement du dispositif d'acquisition d'images 52.
En référence conjointe aux
Le dispositif d'acquisition d'images 52 est un dispositif plénoptique d'acquisition d'image. Il comprend un capteur plénoptique 54. Il comporte aussi une source lumineuse 56. Le dispositif d'acquisition d'images 52 est logé dans le logement 43. Il est solidaire de la tête de rivetage 40.
Le capteur plénoptique 54 comprend un système optique 55 et une unité de traitement 57. Il est configuré pour prendre une ou plusieurs images du rivet 20 une fois qu'il a été assemblé. Le capteur plénoptique 54 est un dispositif d'acquisition d'images numériques qui capte l'intensité lumineuse du rivet 20, et qui échantillonne les directions d'arrivée des rayons lumineuxen provenance du rivet 20.Par une approche de triangulation des rayons provenant d'un même point sur le rivet, il est possible de reconstruire la position de ce point. Si cette opération est réalisée pour tous les points vus par capteur plénoptique 54, une reconstruction tridimensionnelle du rivet et de sa surface avoisinante est obtenue.
Le système optique 55 comprend une pluralité de micro-objectifs formant une matrice.
L'unité de traitement 57 est configurée pour traiter le signal qu'elle reçoit du système optique 55, pour former l'image du rivet 20.
La source lumineuse 56 est destinée à éclairer le rivet 20, de manière à ce que le capteur plénoptique 54 puisse prendre en image le rivet 20. Elle est préférentiellement située dans le logement 43 du capteur plénoptique 54 ou à proximité de la zone à imager.
L'unité de contrôle 58 est une unité informatique. Elle est reliée à l'unité de traitement 57. Elle comporte notamment une mémoire et un microprocesseur. L'unité de contrôle 58 est configurée pour détecter le positionnement et l'état de surface du rivet 20 à partir des images prises par le dispositif d'acquisition d'images 52. Pour cela elle réalise la reconstruction tridimensionnelle du rivet 20 et elle utilise également au moins une image bidimensionnelle du rivet 20 et de sa surface avoisinante. L'unité de contrôle 58 est alors configurée pour comparer le positionnement du rivet 20 détecté à une position de référence. Elle est aussi configurée pour comparer l'état de surface du rivet 20 détecté à un état de surface de référence pour le rivet 20.
Elle est configurée pour en déduire un défaut de mise en place du rivet 20 tel qu'un défaut d'affleurement d'une tête du rivet 26 et/ou une entaille du rivet ou un défaut dit cosmétique comme une tâche ou une rayure qui se verrait dans l'image bidimensionnelle. Les défauts d'affleurement détectés sont notamment ceux représentés aux
L'unité de contrôle 58 est également configurée pour comparer le positionnement et l'état de surface du rivet 20 par rapport au positionnement et à l'état de surface d'autres rivets. Elle permet ainsi d'établir des statistiques de mise en place des rivets 20.
Elle est configurée pour être reliée à un avertisseur sonore, tactile et/ou visuel pour avertir un opérateur en cas d'une erreur d'assemblage du rivet 20 et/ou d'un nombre d'erreurs d'assemblage de rivets 20 anormalement élevé.
Le procédé de rivetage d'un premier rivet 20 est décrit en référence à la
Puis, le dispositif d'acquisition d'images 52 prend des images du rivet 20 et de la première pièce 11 et/ou de de la deuxième pièce 13 alentours du rivet 20 à l'étape 103, une fois que le rivet 20 a été mis en place et qu'il assemble la première pièce 11 à la deuxième pièce 13.
L'unité de traitement 57 et unité de contrôle 58 détectent alors le positionnement du rivet 20, à l'étape 105. Elles détectent également l'état de surface du rivet 20, à l'étape 105.
L'unité de contrôle 58 compare le positionnement du rivet 20 détecté à un positionnement de référence du rivet 20 par rapport à la première pièce 11 et par rapport à la deuxième pièce 13, à l'étape 107. L'unité de contrôle 58 compare l'état de surface du rivet 20 à l'état de surface de référence pour le rivet 20.
L'unité de contrôle 58 peut alors valider la mise en place du rivet 20 si elle n'a détecté aucun défaut lié à la mise en place du rivet 20 tel qu'un défaut d'affleurement ou une entaille du rivet 20.
En variante, l'unité de contrôle 58 peut détecter un défaut lié à la mise en place du rivet 20. Dans ce cas, l'outillage de rivetage 30 et/ou un opérateur peuvent retirer le rivet 20 défectueux pour en installer un nouveau.
A l'étape 109, l'unité de contrôle 58 compare la mise en place du premier rivet 20, c'est-à-dire le positionnement et l'état de surface du premier rivet 20, avec le positionnement et l'état de surface d'autres rivets. Elle établit notamment des statistiques sur la mise en place des rivets, à l'étape 111.
En cas de défaut de mise en place du premier rivet 20 détecté par l'unité de contrôle 58, un opérateur est susceptible d'être averti par le système de contrôle 50, à l'étape 113. En particulier, un opérateur est averti en cas de défauts récurrents de mise en place de rivets 20, pour limiter d'éventuelles erreurs ultérieures.
Les étapes 103, 105, 107, 111 et 113 forment conjointement un procédé d'inspection du rivetage qui est mis en œuvre une fois que le rivet a été mis en place à l'étape 101.
Une fois que le premier rivet 20 a été mis en place et que l'inspection du premier rivet 20 a eu lieu, le procédé de rivetage 100 est réitéré avec un deuxième rivet 20 qui est différent du premier rivet. Le procédé est réitéré jusqu'à ce que la première pièce 11 soit assemblée par sertissage par rivets à la deuxième pièce 13.
Le dispositif d'acquisition d'images 52 est configuré pour prendre des images du rivet 20 une fois qu'il a été assemblé à la première pièce 11 et à la deuxième pièce 13, pour contrôler rapidement son état et son positionnement, sans gêner le rivetage.
En particulier, la prise d'images plénoptiques du rivet 20 et de ses alentours, c'est-à-dire d'images avec des zones de mise au point variables selon la direction d'assemblage X-X, selon la première direction latérale Y-Y et selon la deuxième direction latérale Z-Z par le dispositif d'acquisition d'images 52, facilite l'analyse ultérieure de ces images par l'unité de contrôle 58 pour conclure sur l'état et la position du rivet 20 une fois qu'il est mis en place.
Le dispositif plénoptique d'acquisition d'images 52 présente un encombrement limité, ce qui permet de le loger dans le barillet 42 et de ne pas gêner les opérations de rivetage.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention.
En particulier, certaines étapes du procédé de rivetage 100 peuvent avoir lieu simultanément. Par exemple, l'étape 105 de détection du positionnement et de l'état de surface du rivet peut se faire simultanément à l'étape 107 de comparaison du positionnement et de l'état de surface du rivet 20. En variante ou en plus, l'étape 105 de détection du positionnement et de l'état de surface du rivet peut être effectuée par l'unité de traitement 57 simultanément à l'étape 103 de prise d'images.
La détection du positionnement et la détection de l'état du rivet 20 peuvent être effectuées visuellement par un opérateur sur la base des images prises par le dispositif plénoptique d'acquisition d'images 52, au moins en ce qui concerne certains rivets 20.
En variante, la source lumineuse 56 est intégrée au capteur plénoptique 54.
En variante ou en plus, l'unité de contrôle 58 est logée dans le logement 43 du capteur plénoptique 54.
En variante, les moyens de déplacement 32 sont configurés pour avancer et/ou reculer le dispositif plénoptique d'acquisition d'images 52 relativement à son logement 43.
En variante, l'outil d'insertion de rivet 66 est remplacé par un outil d'insertion de la tige et par un outil d'insertion du corps.
La riveteuse 68 peut former un unique outil de rivetage avec l'outil d'insertion de rivet 66. La forme de la riveteuse 68 est susceptible de varier, en particulier si le rivet 20 est un rivet à bouterolles.
Le rivet 20 peut être remplacé par un rivet plein. Par ailleurs, la tête 26 du rivet peut être bombée, en particulier si le rivet 20 ne risque pas d'engendrer de perturbation aérodynamiques pour l'aéronef.
La première pièce 11 et la deuxième pièce 13 peuvent être formés par différents segments de carter de la turbomachine 1.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.