Intelligence artificielle et scan 3D : l’avenir du contrôle des soudures ?

Comment fonctionnent le scan 3D et l’intelligence artificielle ?

La modernisation de l'inspection industrielle repose sur trois étapes distinctes qu'il convient de séparer. La captation physique enregistre la forme exacte de la pièce grâce à un capteur optique. L'analyse mathématique traite ensuite ces mesures à l'aide d'un logiciel spécialisé. Enfin, la prise de décision finale appartient exclusivement à l'humain responsable de la qualité.

Le scan 3D transforme la surface en mesures

Le scan 3D fonctionne en balayant la surface métallique avec un rayon laser pour calculer des distances sans aucun contact physique. Cette mesure optique génère un nuage de points, c'est-à-dire un ensemble de coordonnées tridimensionnelles décrivant la forme exacte du cordon.

Un profilomètre laser 3D peut enregistrer des données avec un pas de mesure très fin de 0,07 mm entre chaque point. Ce balayage reconstruit le profil précis de la surface par triangulation optique. Il permet d'évaluer la géométrie locale au pied de la soudure, comme le rayon de raccordement et l'angle de la soudure. Ces deux paramètres influencent directement la résistance à la fatigue des structures mécaniques.

Les données brutes mesurées par le laser contiennent souvent du bruit numérique provoqué par les reflets métalliques ou les vibrations. Il est donc indispensable d'appliquer des filtres informatiques, comme les filtres Gaussien ou Passe-bas, pour lisser le profil sans déformer la réalité. Cette acquisition précise du profil réel complète idéalement les étapes d'ingénierie comme la simulation numérique du soudage, qui anticipe les déformations des assemblages avant leur fabrication.

L’IA cherche des formes et des signaux suspects

L'intelligence artificielle intervient juste après la numérisation pour repérer automatiquement les anomalies de fabrication. Elle s'appuie sur un algorithme, c'est-à-dire une suite d'instructions informatiques automatisées exécutant des calculs complexes.

Pour fonctionner, le système doit d'abord recevoir des données d’apprentissage. Ces données constituent un ensemble d'images ou de signaux de référence servant à former le réseau de neurones artificiel. Le réseau de neurones compare les profils 3D mesurés, les images radiographiques ou les signaux ultrasons aux exemples qu'il a gardés en mémoire. L'outil signale immédiatement au contrôleur les zones présentant une déviation géométrique ou un signal suspect.

Ce logiciel émet uniquement une alerte de pré-sélection. En l'absence de norme certifiant l'IA à ce jour, la décision d'acceptation ou de rejet appartient exclusivement au contrôleur humain qualifié selon la norme ISO 9712.

Comprendre ce fonctionnement théorique permet de mieux évaluer les capacités réelles de ces outils face aux défauts rencontrés en atelier.

Quels défauts ces technologies peuvent-elles détecter ?

Pour réussir un contrôle de qualité, le responsable doit choisir la méthode adaptée à la localisation du problème. Une imperfection située en surface ne se détecte pas avec les mêmes outils qu'une cavité cachée au cœur du métal. De plus, la présence d'une imperfection mesurée ne constitue pas automatiquement un refus de la pièce.

Les dimensions et imperfections visibles mesurées en 3D

Le scan 3D mesure directement les formes géométriques visibles sur la surface extérieure des assemblages soudés. Le système calcule automatiquement la largeur du cordon, sa hauteur, sa convexité ainsi que la profondeur des caniveaux ou le désalignement des tôles.

Ces mesures optiques en continu remplacent les contrôles manuels classiques réalisés avec des outils mécaniques comme le calibre Came Gauge ou le calibre Hi-Lo Gauge. Les calibres manuels fournissent des mesures ponctuelles isolées. À l'inverse, le scanner 3D vérifie la totalité de la longueur du joint soudé sans oublier de zone.

Les modalités d'exécution du contrôle visuel sont encadrées par la norme ISO 17637. Les seuils de tolérance et les niveaux de qualité des imperfections mesurées sont fixés par la norme ISO 5817.

Les défauts internes analysés avec un CND adapté

Pour vérifier le cœur du métal, l'inspecteur doit employer le CND (Contrôle Non Destructif), qui regroupe l'ensemble des méthodes permettant d'évaluer la santé d'une pièce sans l'altérer ni la détruire. La norme ISO 17635 définit les règles à appliquer pour choisir la bonne méthode de contrôle non destructif en fonction de la matière et du type d'assemblage.

Un scanner optique 3D reste totalement aveugle aux anomalies internes à la matière. Il ne peut pas voir les porosités volumétriques, les inclusions de laitier, les fissures internes ou les manques de fusion. Pour analyser ces défauts cachés, l'intelligence artificielle doit être couplée à des équipements d'inspection pénétrants comme la radiographie numérique par rayons X ou les ultrasons. Cette combinaison d'outils permet d'évaluer l'ensemble des défauts de soudure et critères d’acceptation exigés par la réglementation.