Contrôle par Thermographie avec CIVA

CIVA TT couvre 2 applications :

  • "Simulation d’inspection thermographique par lampes": Cet outil simule les thermogrammes obtenus pendant la durée d’observation définie
  • "Calcul de chauffage par induction": Cet outil calcule la cartographie de densité de puissance générée par un inducteur

Grâce aux simulations CIVA, vous pouvez facilement comparer un large panel de techniques de chauffe par lampes (impulsionnelle, transitoire, sinusoïdale, etc.) afin d’améliorer l’inspection, maximiser les contrastes de température et la détectabilité des défauts.

CIVA TT vous permet d’évaluer l’impact des paramètres liés à l’environnement (tel que l’émissivité et les températures environnantes) et à la technique (position du détecteur en réflexion ou en transmission, type d’excitation, temps et puissance de chauffe). Etudiez la fiabilité de votre inspection thermographique pour différents types de pièces et défauts (géométries, dimensions, positions et orientations, matériaux). Réalisez des études paramétriques pour évaluer l’influence de la variation d’un paramètre ou bien d’une combinaison de paramètres.

Pour réaliser efficacement des études paramétriques, ce module est également compatible avec les outils CIVA suivants : étude paramétrique, Métamodèle et CIVA Script.

 

Exemples de simulation

 

 

  

 

 

 

 
Exemples de simulation : Thermogrammes avec technique par lampe, densité de puissance induite par un inducteur avec noyau ferromagnétique en U

 

Pièces

Des plaques métalliques ou composites, potentiellement multi couches sont disponibles dans CIVA TT Simulation d'Insepction :

 

Exemples de géométries prises en compte dans CIVA TT Inspection Simulation

 

Dans le module de Chauffage par Induction, les types de pièces suivantes sont disponibles (matériaux conducteurs) :

  • Planes potentiellement multi couches
  • Cylindriques
  • CAO 2D
  • Plaques rivetées
  • Dudgeonnage
  • Pied d'aube
  • Rainure d'aube
  • Soudure (T ou bout à bout)

 

Exemples de géométries prises en compte dans CIVA TT Chauffage par Induction

 

Les matériaux sont supposés isotropes avec des propriétés linéaires. Le module de Simulation d’inspection nécessite de définir les propriétés thermiques (conductivité thermique et capacité calorifique volumique) et le module de Chauffage par induction demande la définition des propriétés électromagnétiques (conductivité électrique, perméabilité relative).

Une base de données de plusieurs matériaux est fournie.

 

Inducteur

Plusieurs types d'inducteur peuvent être définis dans le module de chauffage par induction, une simple bobine cylindrique à air, ou pourvu d’un noyau de ferrite, d’autres formes de bobines par exemple rectangulaires, qui peuvent être montées sur un noyau en U. L’inducteur est parcouru par un courant sinusoïdal, plusieurs voies opérant à différentes fréquences peuvent être définies dans le même modèle.

 

 

 

Source

Différents types de lampes optiques peuvent être prises en compte dans le module de Simulation d’inspection. Cinq modèles d’excitation sont disponibles :

  • Source impulsionnelle, représentative des lampes Flash
  • Source créneau, représentative des lampes halogènes (Thermographie transitoire)
  • Source sinusoïdale, représentative de la technique Lock-in
  • Rampe
  • Echelon

 

Exemple de différentes excitations

 

La chauffe est supposée uniforme sur la surface de la pièce.

 

Détecteur

La caméra Infra-Rouge est modélisée par un détecteur rectangulaire qui peut être positionné du même côté que la source, technique par réflexion, ou du côté opposé pour la technique par transmission.

 

Positionnement du détecteur en réflexion ou transmission

 

La résolution du détecteur est paramétrée par la taille de pixel et la distance focale.  La réponse de la caméra est modélisée par une fonction de transfert convertissant la température en surface de la pièce en niveaux de couleurs.

Trois modèles de détecteurs sont proposés :

  • Détecteur parfait
  • Définition d’une courbe de calibration
  • Equation

 

Courbes de calibration de détecteur

 

Un niveau de bruit peut être considéré sur le détecteur. La réponse de la caméra est également impactée par les propriétés et la température de l’air et des objets environnants, et prend en compte l’émissivité de la pièce.

 

Défauts

3 géométries de défauts peuvent être définies dans le module de Simulation d’Inspection :

  • Géométrie plane : Pour modéliser des fissures, délaminages, des inserts en Teflon, ou des inclusions de matière parallélépipédique
  • Géométrie cylindrique : Pour modéliser des Trous Génératrices ou des inclusions cylindriques
  • Géométries CAO 2.5D : Pour modéliser des manques de matière ou des inclusions de section quelconque

Les défauts peuvent être tiltés.

 

Types de défauts disponibles dans CIVA TT

 

Résultats

Simulation d'Inspection

Le module de Simulation d’Inspection calcule le processus de chauffe en fonction du temps en appliquant la loi de Fourier via une méthode très rapide par Technique d’Intégration Finie 2D (FIT). On obtient les niveaux de couleur de la caméra Infra-Rouge illustrant la chauffe et le refroidissement de la pièce pendant le temps d’observation.

Le maillage de la section de la pièce est géré automatiquement par le logiciel mais peut être raffiné par l’utilisateur pour optimiser la précision ou les temps de calcul.

Le thermogramme à la surface de la pièce est affiché et peut être superposé à la vue 3D. Des coupes de profil de température selon les axes X ou Y sont disponibles. Les courbes du signal temporel peuvent être extraites en tout point de la surface de la pièce. Une analyse FFT peut aussi être appliquée à partir de cette courbe.

 

Résultats de simulation CIVA TT : Thermogramme (en haut à gauche), Courbe temporelle (droite), Vue de coupe selon un axe et cartographie en fonction du temps (en bas à gauche)

 

Calcul de chauffage par induction

Le module de chauffage par Induction calcule et affiche la densité de puissance induite par un inducteur alimenté par un courant sinusoïdal pulsant à une certaine fréquence. Selon le type d’inducteur et de pièce, des techniques de calcul semi-analytiques ou numériques sont utilisées pour résoudre les équations de Maxwell. Les résultats sont affichés dans la vue 3D et dans les différents plans de coupe issues de la zone de la pièce considérée.