27 Avril 2016  |  Mesure
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 02/2016

Contrôle non destructif par thermographie infrarouge active

L’objectif principal de la thermographie infrarouge classique est la mesure des températures de surface. Les caméras infrarouge détectent le rayonnement infrarouge lié à la température d’un corps. La thermographie dite passive permet d’obtenir des informations de surface sans contact.

De nos jours, il est possible de détecter des différences de température de l’ordre de 10 mK en utilisant des caméras infrarouge refroidies. Les méthodes de mesure thermique active, elles, sont basées sur l’évaluation préalable du flux de chaleur apporté à la pièce et sa perturbation liée aux défauts cachés. Le flux de chaleur est généré à l’aide d’une impulsion thermique ou au travers d’une modulation sinusoïdale.
Le contrôle est effectué avec une caméra infrarouge combinée à une analyse mathématique de la séquence mesurée, afin d’extraire le signal et d’en retirer les informations nécessaires à une détection fiable des défauts. Les méthodes de thermographie énumérées ci-après sont largement utilisées dans le contrôle non destructif des matériaux: OTvis - thermographie infrarouge Lock-In, PTvis - thermographie infrarouge pulsée, ITvis - thermographie infrarouge par induction, UTvis - thermographie infrarouge par excitation ultrasonore (vibrothermographie), LTvis - thermographie infrarouge par excitation laser et QTvis - contrôle automatique des défauts de processus industriel.
 
Banc de thermographie infrarouge du système UTvis.
 
Le thermographie infrarouge Lock-In: le système OTvis
La thermographie infrarouge Lock-In est une méthode de contrôle non destructif (CND) sans contact, reconnue pour l’évaluation de plastiques renforcés de fibre de carbone dans l’industrie aéronautique, aérospatiale et automobile. Elle permet de détecter la profondeur de défauts définis, ainsi que les limites des échantillons. De larges surfaces à structure complexe peuvent être inspectées en une seule fois.
Ce procédé est extrêmement robuste, insensible aux perturbations extérieures et applicable y compris dans des conditions difficiles. Cette méthode est adaptée au contrôle de qualité en production et en maintenance. Tous les systèmes Edevis sont conçus pour être modulables et évolutifs. Le système OTvis peut être complété par toutes les sources d’excitation Edevis. Il est compatible avec toutes les extensions du logiciel.
Les applications industrielles comprennent les plastiques à renfort fibre de carbone (PRFC) et les composites fibrés (délaminations, impacts, vides et porosité, décollement d’inserts, teneur en résine, caractérisation de préforme, ...), le cuir (texture, inclusions, réparations), la détection de la corrosion, la mesure d’épaisseur de parois, la qualification de joints de colle, l’évaluation de soudure plastique, les pales de rotor (éoliennes, hélicoptères), les batteries et piles à combustibles.
 
Équipement de mesure ITvis.
 
Le principe de la thermographie active infrarouge Lock-In
La visualisation de la propagation de l’onde thermique est l’idée fondamentale du Lock-In. Le déphasage de certaines ondes fournit des informations sur les structures thermiques et les inhomogénéités. Les ondes thermiques sont générées par des lampes à halogènes à modulation d’intensité, qui échauffent la surface de la pièce. Une caméra infrarouge à haute résolution mesure le signal de température. Cette méthode possède différents atouts pour l’utilisation dans l’industrie: elle offre une grande surface d’inspection, est non destructive et sans contact. L’excitation de structures complexes et les indications de profondeur sont d’autres caractéristiques.
La nouvelle méthode d’évaluation brevetée «R/L-Algorithm» permet de déterminer des épaisseurs ainsi que des réflectances de surface.
 
Principe de la thermographie infrarouge active.
 
La thermographie infrarouge par induction (ITvis)
La thermographie à infrarouge par induction est une méthode d’évaluation sans contact pour la détection de défauts dans des structures métalliques. Elle donne de très bons résultats comparativement au ressuage ou à la magnétoscopie, sur une durée de test extrêmement courte. Aucune préparation d’échantillon ni utilisation de produits chimiques n’est nécessaire. La détection synchrone rend cette méthode robuste face aux perturbations environnementales et aux propriétés de surface, ce qui permet d’obtenir une sensibilité optimale.
Cette méthode d’imagerie rapide permet l’interprétation et la rédaction de rapports claires et simples à la suite des tests. Le système de contrôle est modulable et peut être complété par les autres sources d’excitation (OTvis, UTvis et ITvis). Ce système est destiné aux industriels qui souhaitent s’équiper d’un outil de contrôle en ligne.
Les applications industrielles caractéristiques concernent la détection de fissures dans des pièces métalliques (moulage, fonderie ou laminage), la recherche de fragilités de joints de colle, d’assemblage riveté ou de soudure, la caractérisation des composés métal-polymère, la détection de surépaisseur sur des tôles laminées, les applications aéronautiques, la détection de fissures dans des éléments de structures, fonderie et industrie de coulée, la détection de fissures sans contact, la détection de décollement de peau.
 
Procédé de thermographie infrarouge Lock-In.
 
Le principe de la thermographie infrarouge par induction
La thermographie par induction provoque des courants de Foucault dans l’échantillon, lesquels sont visualisés à l’aide d’une caméra infrarouge. Les inhomogénéités du champ de distribution des courants de Foucault indiquent la présence de défauts dans le matériau. Le délai entre l’excitation inductive et la réponse en température est évalué et ce signal est insensible aux irrégularités ou aux impuretés de surface du composant. On utilise pour l’excitation par induction, un système très précis issu et éprouvé par l’industrie. La détection est réalisée à l’aide de caméras infrarouge refroidies, très sensibles, ou de caméras bolométriques ayant un bon rapport qualité prix.
 
Contrôle non destructif automatisé
Pour le contrôle automatisé de composants ou de matériaux, les produits Edevis satisfont de nombreux besoins. Le constructeur propose des solutions standard pour l’intégration de ces produits sur de nouvelles ou anciennes lignes de production. Les fonctions incluent le contrôle de production entièrement automatisé, la communication avec un contrôleur logique programmable, l’inspection assistée par robot, le traitement automatique d’images, la reconnaissance de formes, l’évaluation. Le système est compatible avec la plupart des interfaces de communication standard, telles qu’Ethernet industriel, Profibus, Interbus, TwinCat, etc.
 
Thermographie infrarouge par induction.
 
Un logiciel spécifique aux applications de contrôle non destructif
Le contrôle non destructif (CND) se déroule souvent dans des conditions difficiles. Il faut réaliser de nombreuses tâches d’inspection en peu de temps et obtenir des résultats fiables. Un logiciel qui fournit un maximum de soutien durant le processus, en étant facile à utiliser, constitue donc un prérequis nécessaire. Ces contraintes ont été placées au cœur du développement du logiciel DisplayImg 5 Professionnel depuis sa création. Les avantages sont les suivants: processus optimisé, utilisation efficace des ressources, code natif 64-bit pour de meilleures performances, support de différents capteurs et composants matériels, flux de travail automatisé, acquisition de données précise, système entièrement automatisé, évaluation et analyse complètes des résultats. Les modules d’excitation supportés sont les suivants: OTvis - thermographie Lock-In, PTvis - thermographie impulsionnelle, LTvis - thermographie par laser, ITvis - thermographie par induction, UTvis - thermographie par ultrasons, contrôle non destructif par shearographie.
 
La shearographie: une méthode de contrôle non destructif
La shearographie est une méthode sans contact de contrôle non destructif, qui est capable de suivre le comportement mécanique d’objets soumis à une charge. Elle est particulièrement adaptée à la caractérisation de matériaux composites, tels que les matières plastiques à renfort de fibres et les matériaux sandwich ayant des âmes en mousse ou à nid d’abeilles. Une seule prise de mesure permet de contrôler de grandes surfaces. La méthode est utilisée aussi bien en production qu’en maintenance.
La shearographie est une méthode de contrôle basée sur l’interférométrie de Speckle permettant de déterminer les trajets optiques de deux fronts de lumière. En raison de la spécificité du trajet du faisceau, cette méthode capture le gradient de déplacement d’une grande surface avec une très grande précision et une plus grande robustesse que l’holographie. Les méthodes de shearographie suivantes ont été développées spécialement pour des applications de contrôle non destructif: ShearoVis-T – shearographie avec excitation thermique, ShearoVis-M – shearographie avec excitation mécanique (sous vide) et ShearoVis-V – shearographie avec excitation.
 
Capteur SE2 haute résolution pour la shearographie.
 
Un capteur à haute résolution utilisé pour la shearographie
Le capteur de la gamme SE2-NDT fonctionne avec un PC fixe ou un portable. Particulièrement compact, ce système permet une totale mobilité pour des interventions sur site. Il présente les caractéristiques suivantes: haute résolution de 5 Mpixels, lentilles avec monture Nikon F, rapport signal/bruit très élevé (plage dynamique de 16 bit), procédé d’étalonnage automatique du déphasage, éclairage réglable avec réseaux de diode à laser modulée, utilisation sans risque (laser de classe 1 et 2M), utilisation de filtre antiparasite à différentes longueurs d’onde pour s’affranchir de la lumière ambiante.
 
Note: le 2 mars 2016 se tiendra un atelier «Active Thermography» à Y-Parc (Yverdon-les-Bains), de 8 h 30 à 13 h 30. Entrée libre et lunch. Inscriptions: info@emitec.ch. Formulaire d’inscription: sur le site www.emitec-industrial.ch ou téléphoner au 041 748 60 10.
 
emitec messtechnik ag
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Tél. : 041 748 60 10
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