Brevet FR2787573A1 — publié le 20000623

-1 CONTROLE PAR RADIOGRAPHIE D'UN OBJET POSSEDANT UN RESEAU CRISTALLIN Domaine technique La présente invention concerne le contrôle par radiographie d'un objet possédant un réseau cristallin. Etat de la technique antérieure Les essais non destructifs (encore appelés contrôles non destructifs) permettent de fournir des informations sur l'état d'une pièce ou d'une structure sans qu'il en résulte des altérations préjudiciables à leur utilisation ultérieure. On peut ainsi déceler des défauts internes qui ne peuvent être révélés lors d'un examen superficiel. Les défauts internes d'une pièce peuvent être très variables: défauts de formes, de dimensions, présence d'inclusions, de fissures, etc. Le principe de la détection d'un défaut, selon les essais non destructifs, consiste à exciter le défaut et à recueillir sa réponse. On peut ainsi soumettre la pièce à contrôler à un flux de rayonnements ionisants et, par étude du flux transmis, détecter un éventuel défaut grâce à la perturbation de flux que celui-ci introduit. En soumettant la pièce à contrôler à un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d'onde (rayons X ou y) on peut recueillir les modulations d'intensité du faisceau transmis sous la forme d'une image sur un récepteur approprié (par exemple un film). La radiographie (X ou y) utilise un détecteur temps réel qui est un élément ou un ensemble SP 15817 JL mli Es i -a d'éléments transformant des photons (X ou y) en un signal électrique qui délivre en sortie soit un signal analogique, soit des données numériques. A côté de ces procédés de radiographie X et y, on trouve également la neutrographie qui utilise un rayonnement de neutrons. Selon le procédé de radioscopie (X ou y) l'image radiographie est captée, par un écran fluorescent par exemple, et conduit à une image optique observable directement et en temps réel. Contrairement à une simple radiographie, la tomographie permet de donner des informations sur la morphologie complète d'un défaut grâce à plusieurs clichés pris sous des angles différents. Le champ d'application de la radiographie industrielle est très vaste et concerne des pièces de toutes nature. Cependant, lors de la réalisation d'un cliché dans des conditions classiques de radiographie ou de radioscopie, si la pièce inspectée possède un réseau cristallin, ce réseau cristallin irradié émet des radiations de même longueur d'onde que le rayonnement électromagnétique qui le traverse. Ce rayonnement secondaire provoque de la diffraction suivant la formule de Bragg. Cette diffraction engendre des rayonnements parasites, créant une confusion entre les défauts présents dans la pièce et les indications parasites. Ces rayonnements parasites peuvent également masquer les indications recherchées. Exposé de l'invention L'invention a été conçue pour remédier à l'inconvénient mentionné ci-dessus en atténuant l'influence de cette diffraction. SP 15817 JL L'invention a donc pour objet un procédé de contrôle d'un objet par radiographie, ledit objet possédant un réseau cristallin, consistant à soumettre ledit objet à un rayonnement électromagnétique pour obtenir une image radiographique dudit objet sur des moyens récepteurs, caractérisé en ce que l'image radiographique obtenue, correspondant à un cliché, est une image composée résultant d'un déplacement relatif dudit objet qui permet de reproduire sensiblement ledit objet tout en atténuant sensiblement les éléments parasites produits par la diffraction du rayonnement électromagnétique sur le réseau cristallin de l'objet. Si l'image radiographique est une radioscopie, le déplacement relatif de l'objet peut provenir soit d'un déplacement de la direction du rayonnement électromagnétique, soit d'un déplacement dudit objet. Dans ce cas, l'image composée peut être une image moyennée résultant de la moyenne de plusieurs images obtenues respectivement à la suite de plusieurs déplacements élémentaires constituant ledit déplacement relatif. Si l'image radiographique est un cliché unique sur film, le déplacement relatif de l'objet peut provenir soit d'un changement de direction du rayonnement électromagnétique, soit d'un déplacement du film. Si l'image radiographique est obtenue par tomographie et son acquisition effectuée par une lecture ligne par ligne, l'image composée peut être constituée de lignes impaires correspondant à un premier déplacement élémentaire et de lignes paires correspondant à un deuxième déplacement élémentaire. De manière avantageuse, le premier déplacement élémentaire correspond à un déplacement de l'objet d'un premier angle déterminé par rapport à la SP 15817 JL direction du rayonnement électromagnétique et le deuxième déplacement élémentaire correspond à un déplacement de l'objet d'un deuxième angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, de même amplitude que le premier angle déterminé mais de signe inverse. L'invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle d'un objet par radiographie, ledit objet possédant un réseau cristallin, comprenant des moyens d'émission d'un rayonnement électromagnétique apte à former une image radiographique, des moyens de support de l'objet permettant de soumettre ledit objet audit rayonnement électromagnétique, des moyens récepteurs de la réponse de l'objet audit rayonnement électromagnétique et fournissant une image radiographique dudit objet, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour provoquer un déplacement relatif dudit objet, pendant la formation d'une image radiographique correspondant à un cliché, afin de permettre l'obtention d'une image composée reproduisant sensiblement ledit objet tout en atténuant sensiblement les éléments parasites produits par la diffraction du rayonnement électromagnétique sur le réseau cristallin de l'objet. Si le dispositif fonctionne en radioscopie, les moyens provoquant le déplacement relatif de l'objet peuvent être des moyens de déplacement de la direction du rayonnement électromagnétique ou peuvent être constitués par les moyens de support de l'objet. Les moyens récepteurs peuvent alors être des moyens permettant de délivrer une image moyennée résultant de la moyenne de plusieurs images obtenues respectivement à la suite de plusieurs déplacements élémentaires constituant ledit déplacement relatif. SP 15817 JL Si le dispositif fournit une image radiographique sous forme d'un cliché unique sur film, les moyens provoquant le déplacement relatif de l'objet peuvent être des moyens de changement de direction du rayonnement électromagnétique ou des moyens de déplacement du film. Si le dispositif fonctionne en tomographie, l'acquisition de l'image radiographique étant effectuée par une lecture ligne par ligne, les moyens récepteurs peuvent comporter des moyens pour constituer ladite image composée à partir de lignes impaires correspondant à un premier déplacement élémentaire et de lignes paires correspondant à un deuxième déplacement élémentaire. Les moyens provoquant le déplacement relatif de l'objet peuvent être constitués par les moyens de support de l'objet qui assurent le premier déplacement élémentaire grâce à un déplacement de l'objet d'un premier angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, et qui assurent le deuxième déplacement élémentaire grâce à un déplacement de l'objet d'un deuxième angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, les premier et deuxième déplacements élémentaires étant de mêmes amplitudes mais de signes inverses. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels: les figures 1 et 2 illustrent le principe mis en oeuvre dans la présente invention; SP 15817 JL - les figures 3 à 7 représentent cinq images radiographiques d'un objet possédant un réseau cristallin, prises après des déplacements relatifs de l'objet et destinées à former une image radiographique composée selon la présente invention, à chacune des cinq images radiographiques étant associée une coupe en luminance du signal radiographique recueilli; - la figure 8 représente l'image radiographique moyennée obtenue à partir des images radiographiques représentées aux figures 3 à 7, à cette image moyennée étant associée une coupe en luminance de son signal radiographique; - la figure 9 est un schéma d'un dispositif de radioscopie télévisée selon la présente invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Afin de réduire l'influence des rayonnements gênants, on provoque, comme il a été dit plus haut, un déplacement relatif de l'objet inspecté par rapport au rayonnement électromagnétique ou par rapport à l'organe récepteur. Le déplacement relatif peut être un déplacement de l'objet lui-même, un déplacement de la source émettrice du rayonnement électromagnétique ou encore un déplacement de l'organe récepteur. Les figures 1 et 2 illustrent le principe mis en oeuvre dans la présente invention. On a représenté de façon schématique un objet 30 possédant un réseau cristallin et dont les plans cristallins sont figurés sous la référence 31. La direction des plans cristallins 31 a été choisie perpendiculaire à un axe z confondu avec l'axe longitudinal de l'objet 30. L'objet 30 est soumis à un rayonnement électromagnétique fourni SP 15817 JL par une source appropriée 32. Après avoir traversé l'objet 30, le rayonnement électromagnétique atteint un détecteur dont le plan porte la référence 33. Deux rayons du rayonnement électromagnétique ont été représentés: le rayon 34 qui traverse l'objet 30 à l'endroit o celui-ci présente un défaut 35, et le rayon 36 qui parvient sur un plan cristallin selon l'angle de Bragg 0. En réponse au rayon 36, le réseau cristallin émet un rayon 37 dans des conditions correspondant à la formule de Bragg: 2 d sine = nk d étant la distance entre les plans cristallins de l'objet, X étant une longueur d'onde de rayonnement émis appartenant au spectre d'émission de la source 32, n étant un nombre entier égal ou supérieur à 1. Les rayons 34 et 36 ont été choisis tels que le rayon 34 transmis et le rayon 37 diffracté forment sur le plan du détecteur 33 une image combinant l'image du défaut et la tache de diffraction. Sur la figure 2, l'objet 30 a été incliné par rapport à l'axe z. Il en résulte une différenciation des images reçues sur le plan du détecteur 33. Un rayon transmis 34 traversant le défaut produit une image de ce défaut en 39 sur le plan du détecteur. Un rayon 36 atteignant l'objet 30 sous la condition de diffraction correspondant à la formule de Bragg conduit à un rayon diffracté 37 produisant une tache de diffraction 40 sur le plan du détecteur. Les déplacements peuvent consister en mouvements simples ou combinés (linéaires ou angulaires) effectués lors de la prise d'images radiographiques, à l'aide d'un robot manipulateur ou d'un autre système mécanisé. SP 15817 JL Les valeurs des déplacements dépendent de la nature du ou des matériaux constituant les objets, de l'épaisseur de l'objet à radiographier, de son type de solidification, des critères d'acceptation envisagés pour prononcer ou non la conformité de la fabrication des objets. Dans le cas de la radioscopie au moyen de rayons X par exemple, on obtient l'image composée en effectuant une moyenne de n images primaires successives. Les figures 3 à 7 représentent chacune une image primaire obtenue après des déplacements successifs de l'objet. Les déplacements de l'objet sont minimes. Il en résultera une image composée pour laquelle un défaut présent dans un objet est décelable même si son image obtenue est très légèrement modifiée. Par contre, les déplacements mêmes minimes font que les éléments d'image parasites dus à la diffraction cristalline sont suffisamment déportés d'une image à l'autre pour que ces éléments ne s'additionnent pas. Dans ce cas, lors de l'obtention de l'image moyenne, les éléments d'image parasites ne seront pratiquement plus décelables. La figure 3 représente une première image recueillie 1, dans laquelle un défaut est visible sous la référence 11 de même qu'un défaut parasite 21. Le graphe annexé représente la coupe en luminance du signal recueilli selon l'axe x. La figure 4 représente une deuxième image recueillie 2 après un léger déplacement de l'objet. Le défaut de l'objet est visible en 12 et le défaut parasite en 22. On s'aperçoit que le défaut de l'objet est visible avec un très léger décalage par rapport à l'image 1, tandis que le défaut parasite visible en 22 ne peut être superposé sur le défaut parasite visible SP 15817 JL en 21. Ces décalages sont également représentés sur le graphe de luminance annexé. La figure 5 représente une troisième image recueillie 3 après un autre déplacement de l'objet, de même amplitude que le déplacement précédent. Le défaut de l'objet est visible en 13 et le défaut parasite en 23. La figure 6 représente une quatrième image recueillie 4 après un autre déplacement de l'objet, de même amplitude que le déplacement précédent. Le défaut de l'objet est visible en 14 et le défaut parasite en 24. La figure 7 représente une cinquième image recueillie 5 après un dernier déplacement de l'objet, de même amplitude que le déplacement précédent. Le défaut de l'objet est visible en 15 et le défaut parasite en 25. Comme le montre la figure 8, l'image moyennée 6, présentée par radioscopie au contrôleur, est la somme des images primaires obtenues divisée par cinq. L'image définitive 16 du défaut est légèrement altérée tandis que le défaut parasite résultant 26 est très atténué par rapport au défaut parasite initial. Dans le cas de la radiographie industrielle classique, l'image finale obtenue est réalisée à partir d'un cliché unique sur film. Les déplacements relatifs de l'objet peuvent être obtenus par déplacement du tube d'émission du rayonnement X ou par déplacement du film durant l'exposition. Dans le cas de la tomographie, le système dit DR (de l'anglais "Digital Radiography") est comparable à une scopie télévisée o l'organe récepteur n'est plus surfacique mais linéaire, à ceci près que l'acquisition de l'image est effectuée par balayage, c'est-à-dire par une lecture ligne par ligne. SP 15817 JL X IT.1 T Dans ce cas, pour atténuer l'effet parasite dû à la diffraction cristalline, on peut utiliser le principe suivant: - un premier passage de n intégrations DR avec un pas impair (1, 3, 5, 7, etc.) et une rotation de l'objet d'un angle prédéterminé + 0. - un deuxième passage de n intégrations DR avec un pas pair (2, 4, 6, 8, etc.) et une rotation de l'objet d'un angle prédéterminé - a. L'image finale reconstituée par entrelaçage des lignes paires et impaires permet une forte atténuation du rayonnement parasite. La figure 9 représente le schéma d'un dispositif de radioscopie télévisée mettant en oeuvre le principe de l'invention. Un caisson d'isolement 100 pourvu d'un obturateur 101 renferme une source de rayonnement X 102 qui émet un rayonnement 103 au travers d'un collimateur 104. L'objet 105 à contrôler, initialement déposé dans un bac 106, est saisi par un robot manipulateur 107 pour être soumis au rayonnement X 103. Le rayonnement X qui a traversé l'objet 105 passe dans un diaphragme à quatre volets 108 et dans un élément de post- filtration 109 pour atteindre un amplificateur de brillance 110. L'amplificateur de brillance 110 transmet le signal recueilli à une caméra 111 via un iris 112. La caméra 111 délivre un signal de sortie à une unité de traitement d'images 113 qui délivre une image composée à l'écran de contrôle 114 d'une part et qui communique avec une unité 115 chargée de piloter les différents organes du dispositif de radioscopie enfermés dans une cabine de protection 116. Une fois le contrôle effectué, les pièces contrôlées sont déposées dans un bac récepteur 117. SP 15817 JL REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un objet (105) par radiographie, ledit objet possédant un réseau cristallin, consistant à soumettre ledit objet (105) à un rayonnement électromagnétique (103) pour obtenir une image radiographique dudit objet sur des moyens récepteurs, caractérisé en ce que l'image radiographique obtenue, correspondant à un cliché, est une image composée (6) résultant d'un déplacement relatif dudit objet qui permet de reproduire sensiblement ledit objet tout en atténuant sensiblement les éléments parasites (26) produits par la diffraction du rayonnement électromagnétique sur le réseau cristallin de l'objet. 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'image radiographique étant une radioscopie, ledit déplacement relatif de l'objet provient soit d'un déplacement de la direction du rayonnement électromagnétique, soit d'un déplacement dudit objet. 3. Procédé de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite image composée est une image moyennée résultant de la moyenne de plusieurs images obtenues respectivement à la suite de plusieurs déplacements élémentaires constituant ledit déplacement relatif. 4. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'image radiographique étant un cliché unique sur film, ledit déplacement relatif de l'objet provient soit d'un changement de direction du rayonnement électromagnétique, soit d'un déplacement du film. 5. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'image SP 15817 JL T- Tl1- radiographique étant obtenue par tomographie et son acquisition étant effectuée par une lecture ligne par ligne, ladite image composée est constituée de lignes impaires correspondant à un premier déplacement élémentaire et de lignes paires correspondant à un deuxième déplacement élémentaire. 6. Procédé de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier déplacement élémentaire correspond à un déplacement de l'objet d'un premier angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, et en ce que le deuxième déplacement élémentaire correspond à un déplacement de l'objet d'un deuxième angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, de même amplitude que le premier angle déterminé mais de signe inverse. 7. Dispositif de contrôle d'un objet (105) par radiographie, ledit objet possédant un réseau cristallin, comprenant des moyens (102) d'émission d'un rayonnement électromagnétique (103) apte à former une image radiographique, des moyens de support (107) de l'objet (105) permettant de soumettre ledit objet audit rayonnement électromagnétique, des moyens récepteurs (111, 113, 114) de la réponse de l'objet audit rayonnement électromagnétique et fournissant une image radiographique dudit objet, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour provoquer un déplacement relatif dudit objet, pendant la formation d'une image radiographique correspondant à un cliché, afin de permettre l'obtention d'une image composée reproduisant sensiblement ledit objet tout en atténuant sensiblement les éléments parasites produits par la diffraction du rayonnement électromagnétique sur le réseau cristallin de l'objet. SP 15817 JL 8. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le dispositif fonctionnant en radioscopie, les moyens provoquant le déplacement relatif dudit objet sont des moyens de déplacement de la direction du rayonnement électromagnétique. 9. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le dispositif fonctionnant en radioscopie, les moyens provoquant le déplacement relatif dudit objet sont constitués par les moyens de support (107) de l'objet (105). 10. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits moyens récepteurs sont des moyens permettant de délivrer une image moyennée résultant de la moyenne de plusieurs images obtenues respectivement à la suite de plusieurs déplacements élémentaires constituant ledit déplacement relatif. 11. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le dispositif fournissant une image radiographique sous forme d'un cliché unique sur film, les moyens provoquant le déplacement relatif dudit objet sont des moyens de changement de direction de rayonnement électromagnétique. 12. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le dispositif fournissant une image radiographique sous forme d'un cliché unique sur film, les moyens provoquant le déplacement relatif dudit objet sont des moyens de déplacement dudit film. 13. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que, le dispositif fonctionnant en tomographie et l'acquisition de l'image radiographique étant effectuée par une lecture ligne SP 15817 JL par ligne, lesdits moyens récepteurs comportent des moyens pour constituer ladite image composée à partir de lignes impaires correspondant à un premier déplacement élémentaire et de lignes paires correspondant à un deuxième déplacement élémentaire. 14. Dispositif de contrôle selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens provoquant le déplacement relatif dudit objet sont constitués par les moyens de support de l'objet qui assurent le premier déplacement élémentaire grâce à un déplacement de l'objet d'un premier angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, et qui assurent le deuxième déplacement élémentaire grâce à un déplacement de l'objet d'un deuxième angle déterminé par rapport à la direction du rayonnement électromagnétique, les premier et deuxième déplacements élémentaires étant de mêmes amplitudes mais de signes inverses. SP 15817 JL