Brevet FR3000256A1 — publié le 20140627

Procédé de contrôle d'une structure tridimensionnelle ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une structure tridimensionnelle. Ce procédé de contrôle est particulièrement adapté au contrôle non destructif d'objets de géométrie complexe, tels que certains éléments structurels par exemple. La présente invention s'applique notamment au contrôle non destructif d'objets dans les domaines aéronautique, spatial, automobile, ferroviaire, ... Arrière-plan technologique Certains domaines industriels tels que l'aéronautique, requièrent que chaque pièce composant une structure soit réalisée avec une très grande précision dans ses dimensions, sa forme ou encore son aspect de surface et de savoir si chacune de ces pièces respecte bien les tolérances de fabrication requises. Il est en effet capital dans ces domaines techniques de s'assurer de l'absence de défauts dans les pièces ou éléments structuraux de sorte que ce défaut ne se propage pas suite aux sollicitations de service. Il est ainsi connu de contrôler des pièces ou éléments structuraux notamment en matériaux composites, en vue de détecter de manière non destructive d'éventuels défauts de surface et/ou en profondeur. On connaît des systèmes de mesure à ultrasons qui présentent l'avantage d'autoriser des contrôles de pièces ou éléments structuraux directement sur des sites de fabrication. Ces systèmes de mesure permettent d'obtenir des cartographies de ces pièces ou éléments structuraux de manière rapide et avec une grande fiabilité. Toutefois, il est nécessaire pour acquérir d'éventuelles informations (défaut de fabrication ou autres) sur ces pièces ou éléments structuraux de travailler sur des vues locales planes à deux dimensions. Pour ce faire, il est généralement nécessaire de définir une zone à projeter sur un plan de projection en sélectionnant manuellement au moins trois points sur un objet graphique tridimensionnel visualisé à l'écran. Or, ces opérations peuvent s'avérer longues et fastidieuses pour l'opérateur qualifié surtout si la pièce à analyser est de grandes dimensions telles que plusieurs dizaines de mètres carrés. Les temps de contrôle et d'analyse engendrés induisent, de plus, des surcoûts élevés non compatibles avec les impératifs économiques des industriels des secteurs techniques concernés. La présente invention vise à pallier ces divers inconvénients en proposant un procédé de contrôle d'objets tels que des pièces mécaniques ou structurelles, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, permettant une analyse rapide et fiable de la géométrie complexe d'une structure tridimensionnelle. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle d'une structure tridimensionnelle dans lequel on réalise les étapes suivantes au moyen d'au moins une unité de calcul : a) inscrire un objet graphique tridimensionnel de ladite structure tridimensionnelle dans un volume défini par un modèle tridimensionnel dont les dimensions sont fixes et déterminées de sorte que ce volume contienne au plus les extrémités dudit objet graphique tridimensionnel, b) segmenter ce modèle tridimensionnel de manière à obtenir un ensemble de sous-modèles tridimensionnels et sélectionner uniquement les sous-modèles tridimensionnels dudit ensemble comprenant des points de l'objet graphique tridimensionnel précité, chacun desdits sous-modèles ainsi sélectionnés étant associé géométriquement avec une portion dudit objet graphique tridimensionnel, c) projeter chacun desdits sous-modèles tridimensionnels ainsi sélectionnés pour obtenir des images bidimensionnelles de ces sous-modèles tridimensionnels, et d) analyser au moins une de ces images bidimensionnelles pour obtenir obtenir au moins une information de la portion correspondante de ladite structure tridimensionnelle. Un tel procédé de contrôle et le programme pour ordinateur correspondant, permettent avantageusement de décomposer automatiquement un objet graphique complexe en de multiples zones graphiques à projeter sur des plans 2D correspondants, tout en limitant la distorsion lors de la projection. Il devient dés lors possible d'analyser aisément et rapidement l'intégrité de la pièce par morceau en utilisant les outils de caractérisation disponibles pour les cartographies 2D. Il ressort clairement que le gain de temps dans la détermination des zones de l'objet graphique tridimensionnel à projeter est considérable. Le procédé et le programme pour ordinateur de la présente invention autorisent également l'utilisateur à redimensionner les sous-modèles. Ce redimensionnement de chaque sous-modèle peut être réalisé à la fois dans une direction verticale et dans une direction horizontale. De préférence, ladite unité de calcul comporte au moins un ordinateur comportant une unité de traitement, un clavier d'ordinateur et un moyen d'affichage tel qu'un écran d'ordinateur. Dans différents modes de réalisation de ce procédé, la présente invention concerne également les caractéristiques suivantes qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : - on choisit ledit modèle tridimensionnel parmi les éléments suivants : parallélépipède, parallélépipède rectangle, cylindre, demi-cylindre, cône, demi-cône, - chacun desdits sous-modèles tridimensionnels comprenant une normale, on oriente chacun desdits sous-modèles tridimensionnels de sorte que sa normale soit confondue avec la normale des points dudit objet graphique tridimensionnel contenus dans ledit sous-modèle. Les points de l'objet graphique contenus dans ledit sous-modèle peuvent appartenir à un segment de droite. Un tel segment de droite est par exemple déterminé par la trajectoire d'un robot assurant l'acquisition des données de l'objet graphique tridimensionnel. A titre purement illustratif, le robot comprend un bras articulé comportant plusieurs segments articulés de sorte que le dispositif de cartographie tridimensionnel assurant l'obtention dudit objet graphique tridimensionnel peut être déplacé dans un espace à trois dimensions X, Y et Z et être orientés selon trois axes de rotation Rx, Ry et Rz. Alternativement, les points de l'objet graphique contenus dans ledit sous-modèle peuvent former une facette d'un maillage de cet objet graphique tridimensionnel. - préalablement à l'étape c), on projette les points dudit objet graphique tridimensionnel contenus dans chaque sous-modèle pour vérifier si un critère de distorsion maximale est respecté. Afin de conférer à l'utilisateur une certaine confiance quant au résultat de la projection des sous-modèles, un critère de distorsion maximale peut être défini. Le calcul de la distorsion est alors égal au nombre de points projetés sur une grille régulière 2D divisé par le nombre de points tridimensionnels contenus dans le sous-modèle. Plus il y a de points projetés sur une même case de la grille régulière 2D et plus la distorsion est grande. Lorsque ce critère de distorsion maximale est non respecté par au moins un desdits sous-modèles, on divise alors le ou lesdits sous-modèles en question 20 en au moins deux éléments de plus petites dimensions. Pour cela, on découpe le ou lesdits sous-modèles dans le sens de leur dimension, longueur ou largeur, générant la plus petite distorsion. On appliquera ensuite une rotation de chacun des sous-modèles ainsi divisés de sorte qu'ils soient parallèles à l'ensemble des points de l'objet graphique 25 tridimensionnel qu'il contient. Ainsi la normale à chaque sous-modèle ainsi divisé sera égale à la normale de l'ensemble des points qu'il contient. Après rotation, la taille de chacun de ces sous-modèles sera modifiée pour qu'il contienne les mêmes points qu'avant la rotation. - à l'étape a), on oriente et dimensionne ledit objet graphique 30 tridimensionnel avant de l'inscrire dans ledit volume, - préalablement à l'étape a), on acquiert au moins une image tridimensionnelle de ladite structure tridimensionnelle à analyser au moyen d'un dispositif de cartographie tridimensionnel. A titre purement illustratif, ce dispositif de cartographie tridimensionnel est par 35 exemple un dispositif de contrôle par ultrasons. De manière plus générale, la présente invention concerne un procédé de segmentation d'un objet graphique tridimensionnel d'un objet ayant une structure tridimensionnelle, dans lequel on réalise au moyen d'au moins une unité de calcul les étapes suivantes : a) inscrire un objet graphique tridimensionnel de ladite structure tridimensionnelle dans un volume défini par un modèle tridimensionnel dont les dimensions sont fixes et déterminées de sorte que ce volume contienne au plus les extrémités dudit objet graphique tridimensionnel, b) segmenter ce modèle tridimensionnel de manière à obtenir un ensemble de sous-modèles tridimensionnels et sélectionner uniquement les sous-modèles tridimensionnels contenant des points de l'objet graphique tridimensionnel précité, chacun desdits sous-modèles ainsi sélectionnés étant associé géométriquement avec une portion dudit objet graphique tridimensionnel, c) projeter au moins un desdits sous-modèles tridimensionnels ainsi sélectionnés pour obtenir une image bidimensionnelle dudit sous-modèle tridimensionnel ainsi projeté. De manière avantageuse, on choisira ledit modèle tridimensionnel parmi les éléments suivants : parallélépipède, parallélépipède rectangle, cylindre, demi-cylindre, cône, demi-cône. La présente invention concerne encore un support lisible par ordinateur comportant une pluralité d'instructions configurées pour être exécutées par le processeur de cet ordinateur, lesdites instructions étant configurées pour amener ledit ordinateur à exécuter le procédé de segmentation d'un objet graphique tridimensionnel tel que décrit précédemment. Bien entendu, ces instructions peuvent engendrer des demandes d'instruction ou de saisie de valeurs par l'opérateur comme par exemple les dimensions des sous-modèles en cas de redimensionnement de ceux-ci. Un tel support de stockage apte à être lu par un ordinateur est à titre purement illustratif, un support de stockage physique tel que RAM, ROM, CD- ROM ou tout autre disque optique de stockage, un support de stockage magnétique tel que disque dur, bande magnétique, ... ou encore tout autre moyen qui peut être mis en oeuvre pour transporter ou stocker des codes de programme sous la forme d'instructions exécutables par ordinateur et/ou de données accessibles par un ordinateur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un objet graphique tridimensionnel d'une pièce non plane présentant une ouverture selon un premier mode de mise en oeuvre de la présente invention pour le contrôle non destructif d'une pièce structurale d'un aéronef, - la Figure 2 montre l'objet graphique de la Figure 1 inscrit dans une grille primaire, - la Figure 3 montre l'objet graphique de la Figure 1 segmenté en pavés orientés et dimensionnés avant l'étape de projection sur un plan pour obtenir une image bidimensionnelle, - la figure 4 représente schématiquement un objet graphique tridimensionnel d'une pièce mécanique ayant un contour fermé selon un deuxième mode de mise en oeuvre de la présente invention, - la Figure 5 montre l'objet graphique de la Figure 4 inscrit dans une grille primaire composée de prismes triangulaires, - la Figure 6 montre l'objet graphique de la Figure 4 segmenté en pavés orientés et dimensionnés avant l'étape de projection sur un plan pour obtenir une image bidimensionnelle avant l'étape de projection sur un plan pour obtenir une image bidimensionnelle. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Tout d'abord, on note que les figures ne sont pas à l'échelle. Les Figures 1 à 3 montrent de manière schématique un objet graphique tridimensionnel d'une pièce non plane 10 présentant une ouverture 11 selon un premier mode de réalisation de la présente invention pour le contrôle non destructif d'une pièce structurale d'un aéronef. Cet objet graphique tridimensionnel représentant la pièce non plane 10 a été obtenu au moyen d'un dispositif de contrôle non destructif par ultrasons. Dans une première étape, une grille primaire 12 est générée à l'aide des extrema 13 de l'objet graphique tridimensionnel pour inscrire cet objet dans cette grille primaire 12. Cette grille primaire 12 est ici un parallélépipède rectangle qui englobe totalement l'objet graphique. Cette grille primaire 12 est ensuite découpée de façon régulière dans le sens de sa longueur et de sa hauteur selon un pas déterminé par l'opérateur. La segmentation ici réalisée est en parallélépipède rectangle 14, laquelle génère ainsi un ensemble de sous parallélépipèdes rectangles que l'on nommera par la suite des pavés 14 et qui serviront à la projection des points de l'objet graphique tridimensionnel à analyser. On ne retient de cet ensemble de pavés 14 que ceux comportant des points de l'objet graphique tridimensionnel précité, chaque pavé 14 ainsi sélectionné étant associé géométriquement avec une portion dudit objet graphique tridimensionnel. Afin de suivre les formes de la pièce tridimensionnelle à analyser, une rotation de chacun des pavés 14 ainsi sélectionnés est opérée de sorte que sa normale soit confondue avec la normale de l'ensemble des points de l'objet graphique tridimensionnel qu'il contient. Ces points étant ici placés sur une droite dont l'existence est liée à la méthode d'acquisition de la cartographie tridimensionnelle de la pièce non plane 10, la normale (non représentée) de l'ensemble de ces points est définie par la normale à cette droite. Après avoir réalisé ces rotations, les dimensions de chacun des pavés 14 ainsi tournés sont modifiées de sorte que ces pavés contiennent les mêmes points qu'avant leur mise en rotation. Comme le montre la Figure 3, à la fin de ces opérations, la pièce tridimensionnelle est recouverte de pavés qui suivent localement ses changements de direction. L'utilisateur peut alors préciser un critère de distorsion avant de projeter chacun de ces pavés 14 pour obtenir des images bidimensionnelles (non représentées) de ceux-ci, en sorte de limiter la distorsion à la projection. Ces projections ayant été opérées, l'analyse de l'intégrité de la pièce 30 non plane 10 peut se faire par morceau en analysant chacune de ces images bidimensionnelles par les outils de caractérisation disponibles pour des cartographies 2D. Les Figures 4 à 6 montrent de manière schématique un objet graphique tridimensionnel d'une pièce mécanique ayant un contour fermé 15 selon un 35 autre mode de réalisation de la présente invention. Dans une première étape, une grille primaire 16 est générée à l'aide des extrema de l'objet graphique tridimensionnel pour inscrire cet objet dans cette grille. Cette grille primaire 16 est ici composée de prismes triangulaires 17 qui englobent totalement l'objet graphique. Chaque prisme triangulaire 17 est ensuite converti en parallélépipède rectangle qui sera dénommé par la suite un pavé 18. Afin de suivre les formes de la pièce tridimensionnelle à analyser, une rotation de chacun des pavés 18 ainsi sélectionnés est opérée de sorte que sa normale soit confondue avec la normale de l'ensemble des points de l'objet graphique tridimensionnel qu'il contient. Après avoir réalisé ces rotations, les dimensions de chacun des pavés 18 ayant effectué une rotation, sont éventuellement modifiées de sorte que ces pavés 18 contiennent les mêmes points qu'avant leur rotation. A la fin de ces opérations, la pièce tridimensionnelle est recouverte de pavés 18 qui suivent localement ses changements de direction. Chacun de ces pavés 18 est alors projeté et l'image bidimensionnelle obtenue par cette projection est analysée en mettant en oeuvre les outils de caractérisation disponibles pour des cartographies 2D. Avantageusement, la présente invention autorise par le stockage des données relatives à chacune des projections des pavés, un accès en parallèle de différentes images bidimensionnelles d'un même objet graphique tridimensionnel en vue de leur traitement simultané par exemple. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'une structure tridimensionnelle dans lequel on réalise les étapes suivantes au moyen d'au moins une unité de calcul : a) inscrire un objet graphique tridimensionnel de ladite structure tridimensionnelle dans un volume défini par un modèle tridimensionnel (12, 16) dont les dimensions sont fixes et déterminées de sorte que ce volume contienne au plus les extrémités dudit objet graphique tridimensionnel, b) segmenter ce modèle tridimensionnel (12, 16) de manière à obtenir un ensemble de sous-modèles (14, 17) tridimensionnels et sélectionner uniquement les sous-modèles (14, 17) tridimensionnels contenant des points de l'objet graphique tridimensionnel précité, chacun desdits sous-modèles (14, 17) ainsi sélectionnés étant associé géométriquement avec une portion dudit objet graphique tridimensionnel, c) projeter chacun desdits sous-modèles (14, 17) tridimensionnels ainsi sélectionnés pour obtenir des images bidimensionnelles de ces sous-modèles (14, 17) tridimensionnels, et d) analyser au moins une de ces images bidimensionnelles pour obtenir au moins une information de la portion correspondante de ladite structure 20 tridimensionnelle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit ledit modèle tridimensionnel (12, 16) parmi les éléments suivants : parallélépipède, parallélépipède rectangle, cylindre, demi-cylindre, cône, demi-cône. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun 25 desdits sous-modèles (14, 17) tridimensionnels comprenant une normale, on oriente chacun desdits sous-modèles (14, 17) tridimensionnels de sorte que sa normale soit confondue avec la normale des points dudit objet graphique tridimensionnel contenus dans ledit sous-modèle. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits points 30 de l'objet graphique contenus dans ledit sous-modèle appartiennent à un segment de droite. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits points de l'objet graphique contenus dans ledit sous-modèle forment une facette d'un maillage dudit objet graphique tridimensionnel. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que préalablement à l'étape c), on projette les points dudit objet graphique tridimensionnel contenus dans chaque sous-modèle pour vérifier si un critère de distorsion maximale est respecté. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit critère de distorsion maximale n'étant pas respecté par au moins un desdits sous-modèles (14, 17), on divise le ou lesdits sous-modèles (14, 17) correspondants en au moins deux éléments de plus petites dimensions. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on découpe le ou lesdits sous-modèles (14, 17) dans le sens de leur dimension, longueur ou largeur, générant la moindre distorsion. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'à l'étape a), on oriente et dimensionne ledit objet graphique tridimensionnel avant de l'inscrire dans ledit volume. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a), on acquiert au moins une image tridimensionnelle de ladite structure tridimensionnelle à analyser au moyen d'un dispositif de cartographie tridimensionnel.