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Inspection de surfaces à géométrie complexe par thermographie infrarouge stimulée
Doctorat
Clemente Ibarra-Castanedo
Xavier Maldague (Directeur)
Problème: L’évaluation non-destructive par thermographie infrarouge (ÉNDT) est une technique prometteuse pour l’inspection industrielle. Parmi ses principaux avantages par rapport à d’autres techniques d’inspection, nous pouvons mentionner son caractère non-intrusif, sa rapidité et sa capacité à effectuer des inspections à distance et sur des grandes surfaces. Cependant, l’ÉNDT fait face à des problématiques qui attirent l’attention des chercheurs depuis des années, celles-ci peuvent être classifiées dans trois catégories : (1) les problèmes d’émissivité de la surface; (2) la non-uniformité de la source; et (3) la forme de l’objet. Le problème dont fait l’objet cette étude est celui de l’inspection quantitative des objets à géométrie complexe.
Motivation: La plupart des techniques d’ÉNDT ont été fondées sous l’hypothèse implicite d’être en présence de surfaces planes. Or, la forme de l’objet produit une atténuation de l’intensité des émissions de surface pouvant conduire à la détection fautive de défauts. Tant l'absorption comme l’émission de chaleur par l’objet sont au maximum quand la normale à la surface est parallèle à la direction du flux d’énergie (voir figure ci-haut). En conséquence, le signal (émis ou absorbé) est plus faible lorsqu’il existe un angle entre la normale à la surface et la direction du flux. Cette réduction d’intensité est occasionnée exclusivement par les changements géométriques de la surface, mais elle peut conduire à la détection incorrecte d’anomalies sous-surfaciques si des mesures de correction ne sont pas adoptées. En plus, les points les plus éloignés de la source (ou du capteur) absorberont (ou émettront) moins d’énergie par rapport aux plus proches. En référence à la figure montrée ci-haute, en plus de l’angle entre la normale au point B et la direction du flux, B est localisé plus loin de la source (et du capteur) en comparaison avec le point A. En absence d’information sur la forme de l’objet, des défauts éventuels situés juste en dessous du point B seront difficilement détectés par TI.
Approche: Parmi les différentes techniques de correction de la forme utilisées en ÉNDT, le Shape-from-Heating (SfH) présente les caractéristiques les plus intéressantes. D’abord, il n’est pas nécessaire d’avoir recours à d’équipement additionnel autre que celui utilisé traditionnellement en ÉNDT (caméra IR + source de chaleur). En plus, des procédures de calibrage ne sont pas requises. L’extraction de la forme 3D de l’objet s’effectue à partir de l’information contenue dans la première image infrarouge ou thermogramme de la série (“Early Recorded Thermograme” ou ERT). L’ERT n’a pas encore reflété les défauts en surface, les variations d’intensité sont donc exclusivement dues à la géométrie de l’objet.
Défis: Les résultats obtenus par SfH sont contaminés par du bruit fréquentiel et ils sont fortement influencés par les non-uniformités thermiques. En plus, il n'existe pas d’études permettant la quantification des défauts (taille, profondeur) en présence des surfaces non-planes. Les performances du SfH devront être testées en combinaison avec d'autres techniques quantitatives telles que la thermographie de phase pulsée (TPP), les réseaux de neurones (RN), la transformée en ondelettes (TO), ou des méthodes de calcul de contraste (contraste maximal-Cmax, contraste absolu différentiel-CAD). Le défi est donc de récupérer la géométrie de la surface inspectée et de corriger les images infrarouges pour que la détection et la caractérisation des défauts se fassent de façon appropriée.
Applications: L’industrie aéronautique est un bel exemple d’application. Le fuselage des avions ainsi que les ailes ne sont jamais complètement plans. L’inspection des structures aéronautiques se réalise 90% du temps de façon visuelle, le reste du temps des systèmes utilisant les courants de Foucault sont utilisés. Occasionnellement on a aussi recours à des ultrasons ou d’autres techniques. Cependant, ces trois techniques sont lentes et elles sont sujettes à une interprétation subjective et à des erreurs humaines. La thermographie infrarouge permet l’ÉND de portions de surface de jusqu’à 4 m2, ceci rend la technique fort intéressante lors de l’examen de pièces aéronautiques. L’inspection des tubes de chaudière constitue un autre exemple d’application.
Calendrier:

Début : Automne 2001
Fin : Automne 2005

Dernière modification: Oct 1 2007 11:15AM par ibarrac

     
   
   

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