Contrôle de la qualité du soudage par balayage laser

Automatisation de l'inspection visuelle

Le soudage est un processus crucial dans la fabrication industrielle, qui a un impact direct sur l'intégrité structurelle et la durée de vie d'une structure (en acier). Dans ce contexte, il est essentiel de garantir la qualité de la soudure pour des raisons de sécurité et d'efficacité. Traditionnellement, l'inspection visuelle manuelle ainsi que les examens ultrasoniques et radiographiques sont utilisés pour effectuer une évaluation indicative et non destructive de la qualité. Le balayage laser offre une nouvelle façon d'appliquer l'inspection visuelle, avec la possibilité de l'automatiser pendant ou après le processus de soudage.

Dans le cadre du projet SIMS (Sustainable Surfaces by Intelligent Solidification in Manufacturing Systems), l'IBS étudie la possibilité d'appliquer le balayage laser à l'inspection visuelle et d'obtenir une indication de la durée de vie (fatigue) de la soudure.

Méthodologie

Dans le balayage laser linéaire, un faisceau laser est projeté sur la surface de la soudure, un capteur enregistrant les motifs lumineux réfléchis. Le nuage de points 3D qui en résulte est transformé en profils pour obtenir des coupes transversales virtuelles de la soudure. Ces coupes peuvent ensuite être analysées pour mesurer les aspects géométriques. Dans le cadre du projet SIMS, l'accent est mis sur les aspects géométriques pertinents pour la résistance à la fatigue, tels que l'indentation du bord, la longueur de la jambe, l'angle et le rayon de la pierre de soudure.

L'équipement utilisé va des scanners portatifs pour les mesures sur site aux systèmes automatisés pouvant être intégrés dans les chaînes de production. Un scanner laser linéaire monté sur un système cobot a été utilisé pour effectuer les tests dans le cadre du projet SIMS.

Résultats et discussion

Les expériences de résistance à la fatigue montrent que le balayage laser fournit des mesures précises avec une résolution de quelques micromètres. Le balayage laser linéaire offre quelques avantages majeurs par rapport à l'inspection visuelle manuelle, à savoir

• des résultats d'inspection objectifs et reproductibles, indépendamment d'un inspecteur humain;
• Il est possible de quantifier les petits défauts qui sont difficiles à mesurer avec les appareils de mesure traditionnels;
• les soudures peuvent être entièrement cartographiées et mesurées, les mesures étant réparties à intervalles réguliers sur toute la longueur de la soudure.

La capacité de traiter et de stocker les données automatiquement contribue à l'assurance qualité et à la traçabilité dans le cadre de l'inspection visuelle.

Malgré ces avantages, les systèmes de balayage laser présentent également certaines limites, telles que le coût d'investissement initial relativement élevé et la nécessité de disposer d'une soudure (d'un environnement) propre pour effectuer les mesures.

L'avenir du projet SIMS 

L'objectif du projet SIMS est d'utiliser les mesures obtenues à partir du balayage complet de la soudure pour prédire l'apparition de fissures de fatigue à l'intérieur et autour de la soudure. Pour ce faire, on utilisera des modèles d'apprentissage automatique afin d'automatiser la reconnaissance des défauts.