Brevet FR2918475A1 — publié le 20090109

SYSTÈME D'IMAGERIE PAR RAYONNEMENT DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un système d'imagerie par rayonnement, de façon plus spécifique, un système d'imagerie par rayonnement pour effectuer une imagerie par rayonnement pour des automobiles à grande vitesse et obtenir des images nettes. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Au cours de l'imagerie par balayage, un accélérateur génère des impulsions de rayons X de haute énergie qui pénètrent à travers l'objet balayé. Des matrices de détecteurs avec une haute sensibilité reçoivent les rayons X et les convertissent en un signal électrique délivré en sortie. Des colonnes d'images numériques sont ensuite générées en temps réel par un sous-système d'acquisition d'image. Lorsque l'ensemble du processus de balayage est terminé, on obtient une image complète de l'objet balayé au niveau d'un poste de commande du système. Dans un système d'imagerie, la fonction principale d'un accélérateur est de générer des impulsions de rayons X sous contrôle. Un détecteur convertit en un signal électrique analogique les rayons X pénétrant à travers un objet balayé, puis envoie le signal à un système d'acquisition d'image. Le système d'acquisition d'image convertit ensuite en un signal numérique le signal électrique analogique acquis provenant du système détecteur. En fonction du signal numérique, une image est déterminée par un poste d'acquisition d'image. Dans l'imagerie par balayage existante, sa vitesse de balayage ne doit pas être trop rapide, approximativement de 4 km/h. Avec l'augmentation des exigences d'inspection, un système permettant d'obtenir une imagerie par balayage à grande vitesse est demandé de manière urgente, pouvant être utilisé pour une inspection de sécurité, par exemple pour des automobiles sur des ports terrestres et divers points de contrôle sans stationnement ou pour un contrôle à basse vitesse sur des trains et analogue. En particulier, la façon d'obtenir une acquisition à grande vitesse pour des données lorsqu'une automobile avance très rapidement, par exemple à une vitesse de 30 km par heure, est un problème auquel on est principalement confronté. Il existe deux types de systèmes d'acquisition de données couramment utilisés appliqués dans les systèmes d'inspection pour source à rayons X dans le même domaine, en particulier comme suit : 1) conception d'un bus de données de transmission dédié fonction de la structure du système ; 2) transmission de données utilisant la technologie de bus de terrain. Considérant le système d'inspection pour une acquisition à grande vitesse, la conception d'un bus de transmission de données dédié est désavantageuse pour une extension. Lorsque le nombre d'unités de détection augmente, la quantité de transmission de données sur le bus d'origine peut ne pas satisfaire les exigences et il est nécessaire de concevoir à nouveau le système. Toutefois, la technologie de bus de terrain appliquée dans les systèmes d'inspection par rayonnement présente une vitesse de transmission inférieure, par exemple pour un bus CAN, sa vitesse de transmission la plus haute est de 1 Mbps et elle ne peut pas satisfaire les tâches d'acquisition et de transmission en temps réel à grande vitesse de données en grande quantité. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un objectif de la présente invention est de fournir un système d'imagerie par rayonnement à grande vitesse pour effectuer des inspections sur des véhicules sur rails, permettant d'obtenir une stabilité à grande vitesse pour la collecte de données et la transformation de données et une transmission de données correcte et fiable, lorsque les objets inspectés traversent le passage de balayage à des vitesses élevées, Lorsque le nombre d'unités de détection augmente, il est possible de satisfaire les exigences par une extension du système d'acquisition de données. Selon un aspect de la présente invention, il est fourni un système d'imagerie par rayonnement, comprenant : un accélérateur pour générer des rayons qui pénètrent à travers les objets à inspecter et un signal synchrone ; un détecteur pour détecter les rayons ; un processeur de signal pour générer un signal de sélection fonction du signal synchrone, de façon à sélectionner un détecteur pour détecter les rayons ; un convertisseur de données pour convertir en données numériques le signal détecté par le détecteur, puis retenir les données numériques dans le processeur de signal ; et un contrôleur de communication connecté à un processeur d'image, adapté à transmettre au processeur d'image les données numériques mises en mémoire tampon dans le processeur de signal. De préférence, le convertisseur de données et le processeur de signal sont connectés par l'intermédiaire de bus parallèles. De préférence, le processeur de signal et le contrôleur de communication sont connectés par l'intermédiaire de bus parallèles. De préférence, le contrôleur de communication et le processeur d'image sont connectés par l'intermédiaire de bus série à grande vitesse. De préférence, le système d'acquisition de données est extensible. De préférence, l'extension du système d'acquisition de données est mise en oeuvre par des bus étendus du processeur de signal. De préférence, le contrôleur de communication est mis en oeuvre en se basant sur un processeur RISC. De préférence, la fréquence de balayage des rayons dépasse 40 Hz. De préférence, la vitesse de l'objet à inspecter est supérieure à 4 km/h. De préférence, le nombre d'unités de détection incluses dans le détecteur est extensible. Selon la présente invention, la vitesse d'acquisition de données du système d'inspection à rayons X est accrue, car son extensibilité présente une large adaptabilité, qui peut non seulement être adaptée au système d'inspection de véhicules sur rails par exemple à des vitesses de fonctionnement de 30 km/h ou plus et avec des quantités de données plus grandes, mais être également adaptée aux autres produits dans le domaine de la détection non destructive. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques avantageuses ci-dessus de la présente invention apparaîtront mieux d'après la description détaillée qui suit fournie conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un dessin schématique destiné à illustrer une manière de balayage déclenché rapide de la présente invention et une manière de balayage déclenché lente de l'art antérieur ; la figure 2 est un dessin schématique destiné à illustrer un détecteur à doublement de surface de la présente invention et un détecteur classique de l'art antérieur ; la figure 3 est un schéma fonctionnel par blocs d'un sous-système d'acquisition de données à grande vitesse basé sur Ethernet selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4 est un schéma structurel détaillé par blocs du module Ethernet représenté sur la figure 3 ; et la figure 5 est un schéma par blocs du sous-système d'acquisition de données à grande vitesse destiné à être utilisé dans le système d'inspection de véhicules sur rails selon un mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Des modes de réalisation préférés de la présente invention vont être expliqués en détail ci-après en référence aux dessins. Sur les dessins, les numéros de référence analogues se réfèrent à des composants identiques ou analogues sur les différentes figures. Pour être clair et simple, les descriptions détaillées pour les fonctions et structures déjà connues seront ici omises, pour éviter de compliquer l'objet de la présente invention. La figure 1 est un dessin schématique destiné à illustrer une manière de balayage déclenché rapide de la présente invention et une manière de balayage déclenché lente de l'art antérieur. Comme représenté en (A) et (B) sur la figure 1, un accélérateur génère des rayons X à haute fréquence sous contrôle, sa bande de fréquences est de plusieurs centaines de hertz par seconde et il peut produire une image de colonne dans chaque impulsion. En conséquence, plus il y a de rayons d'impulsions par unité de temps, plus il y a d'images de colonne formées par unité de temps, ce qui augmente ainsi la vitesse de l'imagerie par balayage. C'est-à-dire qu'il est possible d'augmenter la vitesse de l'imagerie en augmentant la fréquence à laquelle l'accélérateur génère les impulsions de balayage. La figure 2 est un dessin schématique destiné à illustrer un détecteur à doublement de surface de la présente invention et un détecteur classique de l'art antérieur. La largeur de l'image pour laquelle l'objet impulsionnel est balayé, est associée à chaque fois à la surface d'imagerie du détecteur. Comme représenté en (A) et (B) sur la figure 2, plus la surface du détecteur est grande, plus la surface de l'objet balayé sur une image est grande à chaque fois. Si on augmente la surface en section transversale du détecteur, il est possible d'augmenter la vitesse de l'imagerie par balayage. En conséquence, si on augmente la surface en section transversale du détecteur, il est possible d'augmenter la longueur de la distance d'un simple balayage, augmentant ainsi la vitesse de balayage. C'est-à-dire qu'en utilisant le détecteur à doublement de surface, il est possible d'obtenir des colonnes de données multiples doublées pour chaque rayon d'impulsion, augmentant ainsi la fréquence et la vitesse du balayage. Il est toutefois nécessaire d'améliorer les systèmes d'acquisition de données existants basés sur un détecteur unique ou avec une vitesse de balayage lente, peu importe l'augmentation de la vitesse de balayage ou le doublement de la surface du détecteur, car la quantité de données acquises par unité de temps est doublée avec l'augmentation de la vitesse d'imagerie. Les communications par Ethernet constituent actuellement le bus série à grande vitesse le plus populaire, qui est largement appliqué dans le domaine des réseaux informatiques et qui peut permettre d'obtenir une vitesse de communication très élevée. La transmission basée sur le protocole TCP/IP peut présenter les avantages suivants, tels que l'assurance d'une haute fiabilité des données, le fait de disposer d'un support technique large et le coût inférieur pour le développement, l'apprentissage et la maintenance d'un système. L'application de la technique Ethernet standard dans le contrôle d'acquisition industriel en temps réel peut prendre en compte les problèmes difficiles de la transmission fiable de la grande quantité de données. Pour le système d'inspection par imagerie par rayonnement nécessitant une activation à grande vitesse de données en grande quantité, il s'agit d'un choix très convenable pour adopter un procédé basé sur une communication Ethernet pour concevoir un système d'acquisition de données à grande vitesse. La figure 3 est un schéma fonctionnel par blocs d'un système d'acquisition de données à grande vitesse basé sur Ethernet selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme représenté sur la figure 3, le système d'acquisition de données à grande vitesse selon le mode de réalisation de la présente invention comprend un détecteur 10 avec une pluralité de modules détecteurs, une partie d'acquisition de données 20A, un ordinateur hôte 30, une source de signaux synchrones 40 et un contrôleur de détecteur 50. La partie d'acquisition de données 20A comprend un module convertisseur de données 21A connecté au détecteur 10, un module de traitement de signal 22A connecté au module convertisseur de données 21A par l'intermédiaire d'un bus parallèle B, un module de contrôle de communication 23A connecté au module de traitement de signal 22A par l'intermédiaire d'un bus parallèle A. D'autre part, le module de contrôle de communication 23A est connecté à l'ordinateur hôte 30 par l'intermédiaire d'une connexion Ethernet. Un signal analogique généré par le détecteur 10 est appliqué à l'entrée du module convertisseur de données 21A qui met principalement en oeuvre la fonction de conversion d'un signal analogique en un signal numérique. Selon le mode de réalisation de la présente invention, le fonctionnement du module convertisseur de données est sous le contrôle du module de traitement de signal. Le module convertisseur de données effectue une conversion AJN des données provenant du détecteur d'une manière en temps partagé, envoie les données numériques résultantes au module de traitement de signal 22A et les données sont ensuite mises en mémoire tampon dans le module de traitement de signal 22A. Le fonctionnement de la mise en mémoire tampon de données est sous le contrôle du module de traitement de données 22A, car il existe plusieurs modules convertisseurs de données dans le système, le module de traitement de signal 22A envoie un signal d'adressage au module convertisseur de données 21A par l'intermédiaire du bus d'adresse du bus parallèle B. Le module convertisseur de données 21A compare le signal d'adresse reçu et confirme si le signal est sélectionné. Lorsqu'il est confirmé que le signal est sélectionné, le module convertisseur de données 21A envoie un signal de cadencement et occupe le bus de données du bus parallèle B et envoie alors les données converties dans le module de traitement de données 22A. Les principales fonctions du module de traitement de signal 22A sont les suivantes : acceptation de diverses commandes de contrôle et de paramètres de fonctionnement depuis l'ordinateur hôte 30, configuration des paramètres de fonctionnement du système en fonction des commandes provenant de l'ordinateur hôte 30 et exécution des opérations correspondantes, contrôle du module convertisseur de données 21A pour effectuer une conversion A/N, mise en mémoire tampon et transmission des données et contrôle des autres modules pour fonctionner de manière asynchrone, en se basant sur la même fréquence d'acquisition, obtention par ailleurs des fonctions extensibles du système d'acquisition de données à grande vitesse par l'intermédiaire des bus étendus. Le processus de fonctionnement du module de traitement de signal 22A comprend deux parties, l'une consiste à configurer les paramètres, dans laquelle avant l'acquisition de données, l'ordinateur hôte 30 communique avec le module de contrôle de communication 23A sur Ethernet et exécute la configuration des paramètres pour le module de traitement de signal 22A par l'intermédiaire du bus parallèle A. L'autre partie est l'acquisition de données, dans laquelle, après la configuration des paramètres, l'acquisition de données démarre après avoir reçu une commande d'activation de contrôle pour activer l'acquisition de données, et l'acquisition est arrêtée lorsque la commande est arrêtée. Le module de traitement de signal 22A délivre en sortie au détecteur un signal de blocage d'acquisition et un signal de sélection d'adresse, de sorte que le détecteur peut bloquer le signal lorsque le signal analogique de sortie atteint sa valeur crête et après le blocage du signal, le module de traitement de signal 22A peut sélectionner le signal du détecteur spécifié en se basant sur le signal de sélection d'adresses délivré en sortie au module de conversion de données 21A. Les étapes ci-dessus sont répétées, jusqu'à terminer le processus de contrôle depuis la conversion de données jusqu'à la mise en mémoire tampon des données. Un signal de données prêtes est ensuite envoyé au module de contrôle de communication 23A par l'intermédiaire du bus parallèle A pour demander la transmission de données à l'ordinateur hôte 30 par l'intermédiaire du module de contrôle de communication 23A. La figure 4 est un schéma structurel détaillé par blocs du module de contrôle de communication représenté sur la figure 3. Comme représenté sur la figure 4, le module de contrôle de communication 23A est basé sur un processeur RISC 231A d'Ubicom Inc., et il communique avec l'ordinateur hôte 30 sur la base du protocole TCP/IP. Le module de contrôle de communication 23A reçoit une commande envoyée par l'ordinateur hôte 30 et exécute les opérations correspondantes. D'autre part, le module de contrôle de communication 23A répond à un signal d'interruption envoyé par le module de traitement de signal 22A et envoie à l'ordinateur hôte 30 les données acquises dans le format, sur la base du protocole TCP/IP. Le format des données et la commande de contrôle durant la communication sont prévus au préalable sur la base du protocole TCP/IP. Un mécanisme de communication à tolérance aux pannes est régulé, de façon à assurer une transmission fiable des données. Le processeur RISC 231A prend en charge IP2022-120 avec une vitesse allant jusqu'à 120 MIPS, un module de communication duplex sur la puce peut prendre en charge un logiciel pour mettre en oeuvre diverses interfaces de communication générales. On utilise un circuit de configuration 242A pour régler les informations de configuration du module de contrôle de communication 23A, telles que les adresses IP, les types de protocole et analogue. On utilise un circuit RAM extérieur 234A pour étendre l'espace mémoire du système, par exemple une pile de protocoles et analogue. Le module de contrôle de communication 23A est connecté à l'ordinateur hôte 30 sur Ethernet. On utilise un circuit d'interface Ethernet 245A pour commander et isoler les signaux transmis. Le module de contrôle de communication 23A est connecté au module de traitement de signal 22A d'une manière par bus parallèle. L'ordinateur hôte 30 communique avec le module de contrôle de communication 23A d'une manière serveur/client, dans laquelle l'ordinateur hôte 30 joue le rôle de serveur, tandis que le module de contrôle de communication 23A joue le rôle de client, tous deux prennent en charge les protocoles stricts d'interface de communication TCP/IP pour assurer la fiabilité des communications et fournir les mécanismes de gestion des anomalies durant la communication. Lorsque le module de contrôle de communication 23A est mis sous tension ou réinitialisé, il envoie initialement une demande de connexion à l'ordinateur hôte 30. Lorsqu'il y a des anomalies dans le réseau, le module de contrôle de communication 23A initialise la déconnexion du réseau de l'ordinateur hôte 30 et est automatiquement réinitialisé par l'intermédiaire d'un circuit de réinitialisation 233A. La figure 5 est un schéma par blocs du système d'acquisition de données à grande vitesse selon le mode de réalisation de la présente invention. Comme représenté sur la figure 5, le système d'acquisition de données à grande vitesse représenté sur la figure 3 peut être étendu pour satisfaire les exigences de l'acquisition de données à une vitesse supérieure. Par exemple, dans ce système d'inspection, l'exigence d'acquisition à grande vitesse est satisfaite par extension de trois systèmes d'acquisition de données ci-dessus. Les opérations de synchronisation entre les unités respectives sont assurées par le module de traitement de signal 22A en utilisant un signal d'activation d'acquisition et des impulsions de synchronisation transmises par l'intermédiaire du bus étendu. Comme représenté sur la figure 5, lorsque le module de traitement de signal 22A envoie une commande pour sélectionner un détecteur, il envoie en même temps un signal d'impulsion/d'activation synchrone au module de traitement de signal 22B. Dans ce cas, un signal analogique délivré en sortie par le détecteur est appliqué à l'entrée du module convertisseur de données 21B. Le module convertisseur de données 21B convertit le signal analogique d'entrée en données numériques, et retient les données dans la RAM du module de traitement de données 22B. Le module de contrôle de communication 23B établit une connexion avec l'ordinateur hôte 30 par l'intermédiaire d'un échangeur 60, après quoi les états de fonctionnement du module de contrôle de communication 23B sont sous le contrôle de l'ordinateur hôte 30 et le module de contrôle de communication 23B transmet les données numériques acquises à l'ordinateur hôte en temps réel, après avoir achevé une conversion d'acquisition. De façon similaire, lorsque le module de traitement de signal 22A envoie une commande pour sélectionner un détecteur, il envoie en même temps un signal d'impulsion/d'activation synchrone au module de traitement de signal 22C. Dans ce cas, un signal analogique délivré en sortie par le détecteur est appliqué à l'entrée du module convertisseur de données 21C. Le module convertisseur de données 21C convertit le signal analogique d'entrée en données numériques, et retient les données dans la RAM du module de traitement de données 22C, Le module de contrôle de communication 23C établit une connexion avec l'ordinateur hôte 30 par l'intermédiaire d'un échangeur 60, après quoi le module de contrôle de communication 23C transmet les données numériques acquises à l'ordinateur hôte en temps réel, après avoir achevé une conversion d'acquisition. Selon le mode de réalisation de la présente invention, ces unités d'acquisition de données peuvent être étendues à la demande. Les unités d'acquisition de données ont une très bonne compatibilité et applicabilité pour l'acquisition à grande vitesse de la masse de données. Il est possible de satisfaire efficacement et rapidement les exigences du système par extension des unités d'acquisition. La description précédente ne fournit que les modes de réalisation préférés de la présente invention. Ainsi, l'homme de l'art comprendra qu'une quelconque modification ou substitution locale effectuée dans le cadre de la portée de la présente invention doit appartenir à la portée définie dans les revendications de la présente invention. En conséquence, la portée de protection de la présente invention doit dépendre de la portée de protection des revendications. REVENDICATIONS 1. Système d'imagerie par rayonnement comprenant : un accélérateur pour générer des rayons qui pénètrent à travers les objets à inspecter et un signal synchrone ; un détecteur (10) pour détecter les rayons ; un processeur de signal pour générer un signal de sélection fonction du signal synchrone, de façon à sélectionner un détecteur (10) pour détecter les rayons ; un convertisseur de données (21A) pour convertir en données numériques le signal détecté par ledit détecteur (10), puis retenir les données numériques dans ledit processeur de signal ; et un contrôleur de communication connecté à un processeur d'image, adapté à transmettre au processeur d'image lesdites données numériques mises en mémoire tampon dans ledit processeur de signal. 2. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit convertisseur de données (21A) et ledit processeur de signal sont connectés par l'intermédiaire de bus parallèles. 3. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit processeur de signal et ledit contrôleur de communication sont connectés par l'intermédiaire de bus parallèles. 4. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contrôleur de communication et ledit processeur d'image sont connectés par l'intermédiaire de bus parallèles à grande vitesse. 5. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'acquisition de données est extensible. 6. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension dudit système d'acquisition de données est mise en oeuvre par des bus étendus dudit processeur de signal. 7. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contrôleur de communication est mis en oeuvre en se basant sur un processeur RISC. 8. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de balayage des rayons dépasse 40 Hz. 9. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 5 1, caractérisé en ce que la vitesse dudit l'objet à inspecter est supérieure à 4 km/h. 10. Système d'imagerie par rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre d'unités de détection incluses dans ledit dispositif détecteur (10) est extensible.