Détection automatisée des défauts dans les tuiles céramiques

Le défi

Dans de nombreuses tuileries, les opérateurs tapotent encore chaque tuile et jugent sa sonorité à l’oreille pour détecter les fissures internes. La méthode les fatigue, varie d’un contrôleur à l’autre et laisse passer des défauts sous forme de faux positifs ou de faux rejets. Sur des lignes proches de 3000 tuiles par heure, et pour des fissures trop ténues pour être entendues, le contrôle non destructif automatisé est la réponse évidente ; pourtant, la géométrie complexe des tuiles modernes, avec ses vallées, tenons et rainures, rend une décision automatisée robuste difficile à concevoir.

La solution

Dans une tuilerie française, GrindoSonic a testé un même modèle de tuile, avec et sans engobe, sur des pièces saines et des pièces présentant des fissures légères ou sévères. L’excitation par impulsion applique un impact léger et lit les fréquences de résonance naturelles de la tuile ; comme une tuile vibre selon des modes de flexion, de torsion et de compression longitudinale, l’endroit où l’on appuie, frappe et écoute importe autant que l’algorithme. L’équipe a élaboré un protocole d’apprentissage en trois étapes : apprendre la tuile « libre » sur mousse pour cartographier ses modes, l’apprendre « captive » sur les barres de transport de la ligne pour fixer les fenêtres de tolérance, puis l’exécuter en direct avec le marteau automatique. Les calculs de sensibilité en fréquence ont confirmé que les écarts proviennent des fissures, et non de l’engobe, de la masse, de l’épaisseur ou de la température, laissant trois pics comme critères OK/NOK : flexion vers 615 Hz, compression longitudinale vers 845 Hz et torsion vers 1260 Hz.

Résultats

Les fissures légères ont abaissé les fréquences caractéristiques de 3,8 à 6,6 % et les fissures sévères de 6,7 à 10,7 %, bien au-delà de toute dérive due à la masse ou à la température. À environ 3000 tuiles par heure, les verdicts OK/NOK du MK7 suivaient ceux du sonador humain et d’un contrôleur de référence, et détectaient des fissures échappant à l’oreille. Le seul écueil est apparu lorsqu’un robot de déchargement laissait une tuile mal positionnée : un impact décentré faisait monter un pic vers 520 à 560 Hz imitant un défaut ; la répétabilité du marteau est donc le point à surveiller dans toute automatisation de ligne.

Point clé : Les fissures décalent les fréquences de résonance des tuiles jusqu’à 10,7 %, bien au-delà de la dérive due à la masse, à l’engobe ou à la température. Cette marge permet à l’excitation par impulsion automatisée d’égaler ou de surpasser le contrôle manuel à l’oreille à 3000 tuiles par heure, tant que le marteau continue de frapper le centre de la tuile.