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FR2549606A1 - Device for monitoring the mechanical removal of a layer or a deposit of a material on a surface - Google Patents

Device for monitoring the mechanical removal of a layer or a deposit of a material on a surface Download PDF

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FR2549606A1
FR2549606A1 FR8312045A FR8312045A FR2549606A1 FR 2549606 A1 FR2549606 A1 FR 2549606A1 FR 8312045 A FR8312045 A FR 8312045A FR 8312045 A FR8312045 A FR 8312045A FR 2549606 A1 FR2549606 A1 FR 2549606A1
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    • B23Q17/22Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Abstract

The device enables the removal of a superficial layer from a component 1 by an abrasive tool 2 to be monitored. A light source 10 illuminates the component to be monitored through an optical fibre 5 and an opening 3 made in the tool. The reflected light, after passing through the same opening, is sent to a photoelectric sensor and this delivers an electrical signal which is an image of the condition of the surface of the component to be monitored. This image can be compared with a reference 13 so as to interrupt the operation of the tool when enough of the surface layer has been removed.

Description

DISPOSITIF DE CONTROLE DE L'ELIMINATION MECANIQUE
D'UNE COUCHE OU D'UN DEPOT DE MATERIAU SUR UNE SURFACE
L'invention concerne un dispositif de contrôle de l'élimination mécanique d'une couche ou d'un dépôt de matériau sur une surface dont les coefficients de réflexion des rayonnements sont différents.
MECHANICAL ELIMINATION CONTROL DEVICE
A LAYER OR DEPOSIT OF MATERIAL ON A SURFACE
The invention relates to a device for controlling the mechanical removal of a layer or a deposit of material on a surface whose radiation reflection coefficients are different.

Il peut être utile, dans les industries chimiques ou nucléaires et plus particulièrement dans des zones d'accès réglementé ou interdit, d'intervenir sur des éléments de structure recouverts de dépôts ou d'oxydes. Ces interventions vont du simple nettoyage à des réparations importantes faisant appel à des techniques de soudage. Dans tous ces cas il est nécessaire d'utiliser, outre un outil abrasif actionné à distance, des moyens de contrôle à distance de l'état de surface, afin de déterminer l'état de propreté après abrasion et d'arrêter l'outil à bon escient.It may be useful, in the chemical or nuclear industries and more particularly in areas of restricted or restricted access, to intervene on structural elements covered with deposits or oxides. These interventions range from simple cleaning to major repairs using welding techniques. In all these cases it is necessary to use, in addition to an abrasive tool actuated remotely, means of remote control of the surface condition, in order to determine the state of cleanliness after abrasion and to stop the tool at advisedly.

On connait des dispositifs permettant de contrôler un état de surface et en particulier la rugosité au moyen d'un rayon lumineux réfléchi. Un tel dispositif est décrit dans le brevet français 2 439 976. Il comporte une source de rayonnement équipée d'un premier système optique dirigeant un faisceau sur la surface à essayer. La composante spéculaire réfléchie par la région de surface balayée est reprise par un deuxième système optique qui la dirige vers un photomultiplicateur. Le signal électrique produit est comparé à une valeur représentant la rugosité de la pièce étalon. La différence résultant de la comparaison de deux signaux est traduite par un moyen d'affichage visuel.Les deux systèmes optiques ont une partie commune constituée par une lentille cylindrique parallèle à la surface à essayer et dont l'axe focal coincide avec l'axe de rotation d'un miroir oscillant. Le miroir oscillant reçoit, par l'intermédiaire d'un miroir semi réfléchis- sant, le faisceau de rayonnement issu de la source, et réfléchit la composante spéculaire, provenant de la surface à étudier, sur un autre miroir en alignement avec le miroir semi réfléchissant, vers un photomultiplicateur. Un dispositif électronique de traitement des signaux et de mémorisation permet la détermination de la rugosité superficielle d'une surface.Devices are known for controlling a surface condition and in particular the roughness by means of a reflected light ray. Such a device is described in French patent 2,439,976. It includes a radiation source equipped with a first optical system directing a beam on the surface to be tested. The specular component reflected by the scanned surface region is taken up by a second optical system which directs it towards a photomultiplier. The electrical signal produced is compared with a value representing the roughness of the standard part. The difference resulting from the comparison of two signals is translated by a visual display means. The two optical systems have a common part constituted by a cylindrical lens parallel to the surface to be tested and whose focal axis coincides with the axis of rotation of an oscillating mirror. The oscillating mirror receives, by means of a semi-reflecting mirror, the radiation beam coming from the source, and reflects the specular component, coming from the surface to be studied, on another mirror in alignment with the semi-mirror reflecting, towards a photomultiplier. An electronic signal processing and storage device allows the determination of the surface roughness of a surface.

Le dispositif ci-dessus décrit est relativement complexe et est adapté à des mesures précises de rugosité. Il ne permet pas de contrôler l'état de surface en continu pendant le travail d'abrasion mais d'une manière discontinue après arrêt de l'outil et déplacement du dessus de la surface à contrôler. Le dispositif selon l'invention vise à effectuer des mesures en temps réel pendant le fonctionnement de l'outil abrasif et a pour but de contrôler l'élimination d'une couche superficielle à la surface d'une pièce.The device described above is relatively complex and is suitable for precise roughness measurements. It does not make it possible to continuously control the surface condition during the abrasion work but in a discontinuous manner after stopping the tool and moving the top of the surface to be checked. The device according to the invention aims to carry out measurements in real time during the operation of the abrasive tool and aims to control the removal of a surface layer on the surface of a part.

Le dicpositif de contrôle est remarquable de par sa conception qui comporte un bloc de contrôle réunissant des détecteurs optiques et électriques, une chaîne de traitement du signal et de commande, des dispositifs de transmission optique et de repérage temporel portés par un outil rotatif abrasif susceptible d'être mis en contact avec la surface à traiter, des conducteurs optiques et électriques reliant les dispositifs de transmisiion optique et de repérage au bloc de contrôle.The control device is remarkable for its design which includes a control unit uniting optical and electrical detectors, a signal processing and control chain, optical transmission and time tracking devices carried by an abrasive rotary tool capable of '' be brought into contact with the surface to be treated, optical and electrical conductors connecting the optical transmission and tracking devices to the control unit.

Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. The explanations and figures given below by way of example will make it possible to understand how the invention can be implemented.

La figure 1 représente schématiquement le dispositif
selon l'invention.
Figure 1 shows schematically the device
according to the invention.

La figure 2 est une vue de la face arrière de l'outil
abrasif.
Figure 2 is a view of the rear face of the tool
abrasive.

La figure 3 montre l'évolution du signal détecté en
fonction de l'état de propreté de la surface
traitée.
Figure 3 shows the evolution of the detected signal in
depending on the cleanliness of the surface
processed.

La figure 1 représente schématiquement le dispositif selon l'invention. La surface 1, à traiter et à contrôler, se trouve située dans une zone d'accès interdit nécessitant l'éloignement des chaînes de détection, de traitement du signal et de commande.Figure 1 schematically shows the device according to the invention. Surface 1, to be treated and controlled, is located in an area of prohibited access requiring the distance of the detection, signal processing and control chains.

La machine télécommandée utilisée pour l'élimination de la couche ou du dépôt du matériau déposé en surface de la pièce comporte un outil abrasif rotatif 2 du genre meule ou fraise susceptible de s'appliquer sur la surface généralement métallique de la pièce pour mettre le métal sous-jacent à nu. L'outil abrasif porte des dispositifs de transmission optique 3 et éventuellement de repérage temporel 4 intervenant directement ou indirectement dans les chaînes de conduction optique 5 et électrique 6. Ces conducteurs, de relativement grande longueur, aboutissent à un bloc de contrôle 7 comportant un capteur optique 8 et un détecteur électrique 9 des signaux provenant de la surface à contrôler et éventuellement de l'outil.The remote-controlled machine used for removing the layer or depositing of the material deposited on the surface of the part comprises a rotary abrasive tool 2 of the grinding wheel or milling type capable of being applied to the generally metallic surface of the part to put the metal underlying naked. The abrasive tool carries optical transmission devices 3 and possibly time tracking devices 4 intervening directly or indirectly in the optical and electrical conduction chains 6. These relatively long conductors lead to a control block 7 comprising a sensor optical 8 and an electric detector 9 of the signals coming from the surface to be checked and possibly from the tool.

Le capteur optique comprend, de manière connue, une source de rayonnement lumineux 10 et un détecteur 11. Ces éléments sont connectés au conducteur de lumière à fibres optiques 5. Le conducteur est constitué de fibres optiques dont un certain nombre est utilisé pour conduire le rayonnement lumineux de la source vers la surface de la pièce, les autres fibres assurant le retour de la lumière réfléchie par la surface de la pièce vers le détecteur.The optical sensor comprises, in known manner, a source of light radiation 10 and a detector 11. These elements are connected to the optical fiber light conductor 5. The conductor consists of optical fibers, a number of which are used to conduct the radiation light from the source towards the surface of the part, the other fibers ensuring the return of the light reflected by the surface of the part towards the detector.

Selon des arrangements connus, les fibres conduisant la lumière émise et celles conduisant la lumière réfléchie sont disposées alternativement ou forment des couches concentriques.According to known arrangements, the fibers conducting the emitted light and those conducting the reflected light are arranged alternately or form concentric layers.

Selon la technique de liaison des extrémités des conducteurs de lumière, des connecteurs sont prévus aux extrémités des groupes de fibres ayant la même fonction.According to the technique of connecting the ends of the light conductors, connectors are provided at the ends of the groups of fibers having the same function.

La lumière émise sort à l'extrémité du conducteur disposé devant l'outil abrasif et est transmise par l'optique de transmission 3 prévue dans l'outil. Le dispositif est constitué par un trou traversant l'outil de manière à déboucher sensiblement perpendiculairement à la surface de travail de l'outil. Selon des exemples préférentiels de réalisation, l'entrée et la sortie du trou sont obturées par un élément optique transparent ; le trou est occupé dans toute sa longueur par une section de conducteur~à fibres optiques.The light emitted comes out at the end of the conductor disposed in front of the abrasive tool and is transmitted by the transmission optics 3 provided in the tool. The device consists of a hole passing through the tool so as to open out substantially perpendicular to the working surface of the tool. According to preferred embodiments, the inlet and the outlet of the hole are closed by a transparent optical element; the hole is occupied throughout its length by a section of conductor ~ with optical fibers.

Afin d'éviter la détection de signaux lumineux parasites, produits par les conditions d'ambiance dans laquelle se trouve plongée la surface contrôlée, les dispositifs de repérage temporel 4 transmettent par le conducteur électrique 6 des signaux au détecteur électrique 9 qui, après traitement, les envoient aux chaînes de traitement et de commande 12,- 13 comprenant un comparateur 12 et un générateur de tension de seuil 13. Le comparateur a, entre autres, pour fonction de valider les signaux du détecteur 11 synchrones à ceux de repérage et autorisera éventuellement la commande de fin d'opération. In order to avoid detection of parasitic light signals produced by the ambient conditions in which the controlled surface is immersed, the time tracking devices 4 transmit signals by the electrical conductor 6 to the electrical detector 9 which, after processing, send them to the processing and control chains 12, - 13 comprising a comparator 12 and a threshold voltage generator 13. The comparator has, inter alia, the function of validating the signals of the detector 11 synchronous with those of tracking and possibly authorizing the end of operation command.

Selon l'exemple de réalisation représenté figure 2, les dispositifs de repérage temporel 4 sont diamétralement opposés aux dispositifs de transmission optique 3 et sont constitués par exemple d'un plot magnétique fixé sur la face arrière de l'outil. Le conducteur électrique 6 porte à son extrémité proche de la surface de l'outil un bobinage qui est le siège d'un courant à chaque passage du plot magnétique. Ce courant est détecté par les moyens 9 et transformé en impulsions qui commandent un circuit du comparateur 12. Au comparateur arrivent également les impulsions produites par le détecteur 11 et correspondant aux signaux lumineux réfléchis par la surface contrôlée.According to the embodiment shown in Figure 2, the time tracking devices 4 are diametrically opposed to the optical transmission devices 3 and consist for example of a magnetic pad fixed on the rear face of the tool. The electrical conductor 6 carries at its end close to the surface of the tool a coil which is the seat of a current at each passage of the magnetic pad. This current is detected by the means 9 and transformed into pulses which control a circuit of the comparator 12. The comparator also receives the pulses produced by the detector 11 and corresponding to the light signals reflected by the controlled surface.

La durée des impulsions lumineuses est fonction, comme les impulsions de repérage, de la vitesse de rotation de l'outil qui fait fonction d'obturateur tournant.The duration of the light pulses is a function, like the tracking pulses, of the speed of rotation of the tool which acts as a rotating shutter.

La deuxième entrée du comparateur 12 reçoit d'un générateur de tension 13 une tension continue réglable. Cette tension fixe le seuil des illpulsions provenant du détecteur au-dessu# duquel l'élimination de la couche ou du dépôt est considérée comme suffisante.The second input of comparator 12 receives from a voltage generator 13 an adjustable DC voltage. This voltage sets the threshold for illpulsions from the detector above which removal of the layer or deposit is considered sufficient.

La figure 3 est un graphique montrant l'augmentation de la hauteur des impulsions provenant du détecteur en fonction de l'élimination de la couche à la surface de la pièce. Au bout d'un temps dépendant de l'épaisseur de la couche et de l'abrasion produite par l'outil, la hauteur de l'impulsion atteint le seuil préréglé permettant au comparateur de délivrer un signal de fin d'opération. FIG. 3 is a graph showing the increase in the height of the pulses coming from the detector as a function of the elimination of the layer on the surface of the part. After a time depending on the thickness of the layer and the abrasion produced by the tool, the height of the pulse reaches the preset threshold allowing the comparator to deliver an end of operation signal.

Le réglage du seuil se fait à l'aide d'une surface étalon. The threshold is adjusted using a standard surface.

On fait une opération de contrôle, dans une zone accessible, sur une surface du même matériau que celui constituant la pièce à nettoyer. On fait tourner l'outil abrasif sur cette surface à la même vitesse que dans les conditions normales d'emploi et on règle le générateur de tension 13 de manière à obtenir un signal de fin d'opération en sortie du comparateur. Ce signal peut, de manière connue, commander un indicateur, et/ou agir sur un relais de coupure du moteur d'entraînement de l'outil, et/ou agir sur les télécommandes de positionnement de l'outil. A control operation is carried out in an accessible area on a surface of the same material as that constituting the part to be cleaned. The abrasive tool is rotated on this surface at the same speed as under normal conditions of use and the voltage generator 13 is adjusted so as to obtain an end of operation signal at the output of the comparator. This signal can, in known manner, command an indicator, and / or act on a cut-off relay of the tool drive motor, and / or act on the tool positioning remote controls.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de l'élimination mécanique d'une couche ou d'un dépôt de matériau sur une surface, ledit dispositif comportant des moyens électroniques ou électriques de traitement de signaux et de commande, caractérisé en ce que le dispositif comporte un bloc de contrôle (7) réunissant un capteur optique (8) et un détecteur électrique (9), des moyens de traitement de signaux et de commande (12, 13), des moyens de transmission optique (3) et de repérage temporel (4) portés par un outil rotatif abrasif (2) susceptible d'être mis en contact avec la surface à traiter, des conducteurs optiques (5) et électriques (6) reliant les moyens de transmission optique (3) et de repérage temporel (4) au bloc de contrôle (7). 1. Device for controlling the mechanical removal of a layer or a deposit of material on a surface, said device comprising electronic or electrical signal processing and control means, characterized in that the device comprises a block control (7) bringing together an optical sensor (8) and an electric detector (9), signal processing and control means (12, 13), optical transmission means (3) and time tracking means (4) carried by an abrasive rotary tool (2) capable of being brought into contact with the surface to be treated, optical (5) and electrical (6) conductors connecting the optical transmission (3) and time tracking (4) means to the control block (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission optique (3) sont constitués par un trou traversant l'outil et débouchant sensiblement perpendiculairement à la surface de travail de l'outil.2. Device according to claim 1, characterized in that the optical transmission means (3) consist of a hole passing through the tool and emerging substantially perpendicular to the working surface of the tool. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que des éléments optiques transparents sont prévus à l'entrée et à la sortie du trou.3. Device according to claim 2, characterized in that transparent optical elements are provided at the entrance and at the exit of the hole. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un conducteur à fibres optiques est prévu dans le trou.4. Device according to claim 2, characterized in that a fiber optic conductor is provided in the hole. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de repérage temporel (4) sont constitués par un plot magnétique fixé sur la face arrière de l'outil (2) et d'un bobinage porté par l'extrémité du conducteur électrique (6). 5. Device according to claim 1, characterized in that the time tracking means (4) consist of a magnetic stud fixed on the rear face of the tool (2) and of a winding carried by the end of the conductor electric (6). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de repérage temporel (4) sont diamétralement opposés aux moyens de transmission optique prévus dans l'outil.6. Device according to claim 5, characterized in that the time tracking means (4) are diametrically opposite to the optical transmission means provided in the tool. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres optiques conduisant le rayonnement lumineux d'une source de lumière (10) à la surface à contrôler et celles conduisant la lumière réfléchie par la surface au détecteur (11) forment le même conducteur de lumière (5). 7. Device according to claim 1, characterized in that the optical fibers conducting the light radiation from a light source (10) to the surface to be checked and those conducting the light reflected by the surface to the detector (11) form the same light conductor (5). 8. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de traitement de signaux et de commande (12, 13) comportent un générateur de tension de seuil (13) et un comparateur (12) et en ce que ledit comparateur, recevant d'une part des signaux provenant du détecteur (11) et d'autre part des signaux provenant des moyens de détection électrique (9), valide les signaux du détecteur (11) synchrones aux signaux des moyens de détectionélectrique (9) pour commander éventuellement la fin d'opération. 8. Device according to claim 1 characterized in that the signal processing and control means (12, 13) comprise a threshold voltage generator (13) and a comparator (12) and in that said comparator, receiving d on the one hand, the signals from the detector (11) and, on the other hand, the signals from the electrical detection means (9), validates the signals from the detector (11) synchronous with the signals from the electric detection means (9) to optionally control the end of operation.
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