Brevet FR3090900A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : SYSTEME ET PROCEDE DE MESURE NUCLEAIRE Domaine technique [0001] La présente invention concerne un appareil portable de mesures nucléaires pour la cartographie d'équipements ou de locaux situés en zone nucléaire. Technique antérieure [0002] Le relevé de dose pour la cartographie dans les installations nucléaires peut être réalisé de différentes façons. Usuellement, les agents de radioprotection responsables d'une installation nucléaire pratiquent un relevé manuel avec une sonde portable de type de débit dose, collimatée ou non, en favorisant des mesures au contact des équipements. Ces mesures au contact impliquent un positionnement des opérateurs au plus près des sources irradiantes, ce qui, même si la durée des relevés peut être courte, implique une augmentation de la dosimétrie des opérateurs. [0003] Par ailleurs, la réalité augmentée a fait son apparition dans l'industrie et permet notamment de pallier le manque d'expérience lors d'opérations risquées ou complexes. [0004] Les deux piliers de la réalité augmentée sont la géolocalisation et la visualisation. La géolocalisation permet à un système de se situer dans son environnement. La visualisation va permettre de voir les éléments virtuels dans cet environnement, par exemple via un écran, un casque ou un projecteur. [0005] Plusieurs technologies de géolocalisation existent dont, notamment, la capture de mouvement par cameras externes et l'odométrie visuelle-inertielle dite VIO d'après l'anglais « Visual-inertial odometry » par caméra embarquée. [0006] Grâce à l'odométrie visuelle-inertielle, le système détecte lui-même sa position sans l'aide d'un dispositif extérieur, et ce, grâce au flux vidéo de ses caméras et de ses capteurs inertiels. Cette position est définie par rapport à une position fixe initiale (position à l'initialisation par exemple) Ainsi le système sait quels sont les mouvements qui ont été effectués depuis la position de départ. Associés à la vidéo, les accéléromètres et gyroscopes permettent d'affiner la localisation du système. [0007] Plusieurs algorithmes exploitent les capteurs d'odométrie visuelle-inertielle. Le plus utilisé est le SLAM d'après l'anglais « Simultaneous localization and mapping ». Le SLAM permet un apprentissage de l'environnement dans lequel le système se situe. Une fois l'environnement appris, le système peut se situer très précisément sur une carte et peut corriger les dérives des capteurs. [0008] Il existe plusieurs types de réalité augmentée. Parmi ces types, on considère celui appelé Réalité à compréhension augmentée. La réalité à compréhension augmentée 2 consiste à incruster des informations supplémentaires comme la fonction ou encore des données issues de capteur sur les images de la scène réelle. [0009] Dans ce cas, le réel et le virtuel doivent être dans un même espace d'affichage ce qui nécessite un recalage du virtuel sur le réel. [0010] La précision de la localisation est un enjeu technique majeur de la réalité à com- préhension augmentée. En effet, l'information ajoutée doit être sur le bon objet pour éviter toute erreur ou incompréhension. Cela implique que chaque mesure doit être correctement localisée dans l'espace réel. [0011] FR 3 043 211 concerne les mesures radioactives et comporte notamment la réa- lisation d'une cartographie d'un environnement porteur de sources radioactives. Lc dispositif décrit est conçu pour une utilisation robotique et ne permet pas de mesure rayonnement radioactif ambiant. [0012] US 2016/0203240 concerne une modélisation d'environnement présentant un risque de contamination nucléaire. Le procédé et le dispositif décrits ne permettent pas d'effectuer des mesures au contact. Exposé de l'invention [0013] L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un système de mesure nucléaire caractérisé en cc qu'il comporte un calculateur relié à une sonde de signal gamma, équipée d'un collimateur, une sonde dc signal gamma non collimatée, des capteurs de vision et un écran dc visualisation, le calculateur étant adapté pour déclencher le fonctionnement de la sonde de signal gamma, équipée d'un collimateur, de la sonde de signal gamma non collimatée et des capteurs de vision et pour afficher en temps réel les zones dc mesure sur l'écran de visualisation. [0014] Lc système selon la présente invention permet d'établir rapidement une cartographie gamma ramenée au contact d'un objet. Cela inclut le positionnement dans l'espace de l'appareil dc mesure, la connaissance immédiate des distances aux objets mesurés, la visualisation sur une image réelle de la zone de collimation dc la mesure, la possibilité de réaliser un film et/ou une scène dc mesure intégrant les valeurs mesurées au contact des objets, l'apprentissage de l'environnement pour une visualisation en réalité augmentée des mesures. [0015] La combinaison d'une sonde collimatée, d'une sonde non collimatée et de capteur 3D permet une bonne maitrise de l'angle solide visé, des mesures de distance et donc des mesures de dose au contact, et une mesure d'ambiance. Ces résultats permettent d'établir une cartographie précise de mesure au contact. [0016] La présente invention est utilisable pour de nombreuses applications, par exemple la cartographie de locaux (murs, sols, ..), le contrôle et/ou le suivi de décontamination d'installation (tuyauteries, cuves, filtres, bac de rétention, etc...), ou encore le contrôle 3 d'équipements mobiles (fûts de déchets, BT, caissons, ...). [0017] Selon une caractéristique préférée, le calculateur est adapté pour superposer une zone de mesure collimatée sur une image visible produite par les capteurs de vision, sur l'écran de visualisation. [0018] Selon une caractéristique préférée, le calculateur est adapté pour coupler des données dimensionnelles obtenues par les capteurs de vision, avec des données radiologiques relevées par la sonde de signal gamma, équipée d'un collimateur, et la sonde de signal gamma non collimatée. [0019] Selon une caractéristique préférée, les données dimensionnelles comportent une distance à un objet mesuré et une position de mesure, et les données radiologiques comportent un débit de dose collimatée au contact de l'objet mesuré et un débit de dose ambiant au niveau de la position de mesure. [0020] Selon une caractéristique préférée, le calculateur est adapté pour afficher sur l'écran de visualisation des données radiologiques relevées par la sonde de signal gamma, équipée d'un collimateur, et la sonde de signal gamma non collimatée, sur une image produite par les capteurs de vision. [0021] Selon une caractéristique préférée, le système de mesure nucléaire comporte une mémoire pour mémoriser les données dimensionnelles obtenues par les capteurs de vision, couplées avec les données radiologiques relevées par la sonde de signal gamma, équipée d'un collimateur, et la sonde de signal gamma non collimatée. [0022] Selon une caractéristique préférée, la sonde de signal gamma équipée d'un col- limateur est adaptée pour recevoir plusieurs géométries de collimateur. [0023] Selon une caractéristique préférée, le calculateur est adapté pour créer une scène ra- diologique. [0024] Selon une caractéristique préférée, le calculateur est adapté pour modifier une scène radiologique existante. [0025] L'invention concerne aussi un procédé de mesure nucléaire mis en oeuvre dans le cal- culateur du système de mesure nucléaire, caractérisé en ce qu'il comporte la sélection d'un mode de fonctionnement parmi : - un mode de détection de points chauds selon lequel une zone de collimation de la mesure nucléaire et une valeur de mesure nucléaire ramenée au contact d'un objet sont affichées sur l'écran du système de mesure nucléaire, lorsqu'un opérateur a pointé le système de mesure vers un objet à mesurer et a déclenché le fonctionnement du système de mesure nucléaire, - un mode de création ou de modification d'une scène radiologique, la scène radiologique comportant des informations visuelles, des valeurs de mesure nucléaire au contact d'objets et la position des points de mesure. [0026] Le procédé présente des avantages analogues à ceux précédemment présentés. 100271 Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en oeuvre par des instructions de programme d'ordinateur. [0028] En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. [0029] Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. [0030] L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus. [0031] Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette ou un disque dur. [0032] D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. [0033] Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé selon l'invention. Brève description des dessins [0034] D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles : [0035] [fig.1] [0036] [fig.2] et [0037] [fig.3] représentent un système de mesure nucléaire selon un mode de réalisation de l'invention, [0038] [fig.4] représente une sonde de signal gamma comprise dans le système de mesure nucléaire des figures précédentes, [0039] [fig.5a] et [0040] [fig.5b] représentent des exemples de têtes de détection comprises dans la sonde de signal gamma de la figure précédente, et [0041] [fig.6] représente un procédé de fonctionnement du système de mesure selon un mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation [0042] Selon un mode de réalisation préféré représenté à la figure 1, le système de mesure nucléaire est un appareil portable qui comporte un boiticr I auquel une poignée 2 est reliée de manière fixe en partie inférieure du boitier. La poignée 2 est destinée à être tenue par un opérateur lors de l'utilisation du système de mesure. Le boiticr I est de forme parallélépipédique et s'étend vers l'avant lorsque le système est tenu par l'opérateur. [0043] La partie supérieure du boiticr I comporte un support destiné à recevoir un écran de visualisation associé à un calculateur et une mémoire, par exemple sous la forme d'une tablette numérique 3. La tablette numérique 3 comporte classiquement un écran 31 et des circuits de mémorisation et de calculs non représentés à la figure 1. La tablette numérique 3 peut être remplacée par un écran relié à un circuit de calcul dédié ou encore à un ordinateur distant. L'écran 31 est dirigé vers l'opérateur, c'est-à-dire vers l'arrière du système, lorsque l'opérateur tient le système. Le calculateur effectue les traitements décrits dans la suite. [0044] Lc boiticr I comporte un logement destiné à recevoir une première sonde collimatée de signal gamma qui sera décrite dans la suite. La poignée comporte elle aussi un logement destiné à recevoir une deuxième sonde de signal gamma, dite d'ambiance, non collimatéc. La sonde d'ambiance permet d'obtenir une valeur de mesure nucléaire non collimatéc. Cette sonde fournit le niveau de débit de dose ambiant et permettra ainsi de connaître la contribution du ou des point(s) chaud(s) observé(s) dans l'angle de collimation défini par la sonde collimatée et ainsi affiner la mesure nucléaire effectuée par la sonde collimatée si nécessaire. [0045] Les sondes de mesure nucléaire sont reliées à la tablette 3. [0046] Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue de côté et une vue avant du système de mesure nucléaire selon la présente invention. [0047] En plus des éléments déjà décrits, la partie supérieure du boitier 1 comporte un support destiné à recevoir un dispositif de prise de vue 4 dont l'objectif est dirigé vers 6 l'avant du système. [0048] Plus précisément, le dispositif de prise de vue 4 comporte une caméra classique pour capter des images de type ROB, une caméra grand angle pour la détection de points d'intérêt et un scanner 3D à lumière structurée pour la détection de la profondeur. Le dispositif de prise de vue 4 est relié à la tablette 3. [0049] Le système comporte encore un ou des boutons d'actionnement pour déclencher le fonctionnement des sondes et du dispositif de prise de vue et pour enregistrer les mesures nucléaires et les images. Les boutons d'actionnement peuvent être sur la poignée, sur le boîtier ou encore peut être des boutons virtuels affichés sur l'écran de la tablette. [0050] Le système de mesure nucléaire est portatif. Lorsque l'opérateur pointe l'appareil vers une zone à mesurer et déclenche le fonctionnement du système, il obtient des mesures de débit d'équivalent de Dose (Sv/h) ou de débit de fluence gamma (y/cm2/s) collimatées au contact des objets observés. [0051] Les données radiologiques sont couplées aux données dimensionnelles et l'ensemble de ces données peut être mémorisé. [0052] Le système permet un affichage sur l'écran d'une image à laquelle est superposée la zone de collimation de la mesure nucléaire. De plus, la valeur de la mesure au contact est affichée dans la zone de collimation de la mesure. [0053] La sonde d'ambiance permet d'obtenir à la position de l'opérateur une valeur de mesure nucléaire incluant l'ensemble des contributions radiologiques entourant l'opérateur. [0054] La trajectoire réalisée lors des relevés de mesure nucléaire peut être affichée sur l'écran et il est possible de mettre en évidence des objets ou lieux devant faire l'objet d'une mesure nucléaire. [0055] La figure 4 représente la sonde de signal gamma 5. Il s'agit d'une sonde de débit de dose ou de débit de fluente qui est collimatée et à collimation variable. La sonde 5 est sensiblement cylindrique et comporte depuis l'arrière vers l'avant de la sonde un blindage arrière 51, un volume de détection de la sonde 52 et une tête de détection 53. [0056] Des exemples de têtes de détection sont représentés aux figures 5a et 5b. La géométrie de la tête de détection définit un collimateur particulier. La sonde 5 est donc à collimateur variable, ce qui permet de limiter l'impact des sources « hors-champs » sur la valeur de mesure nucléaire et de proposer plusieurs niveaux de résolution spatiale avec la possibilité de monter différentes têtes de détection. [0057] Une tête de détection est positionnée par l'opérateur dans le logement du boîtier 1 puis la tête de détection est sélectionnée via l'interface utilisateur de la tablette afin que la zone de collimation soit la bonne de manière à visualiser précisément la zone de mesure correspondante. 7 [0058] La figure 6 représente le fonctionnement du système de mesure nucléaire, sous la forme d'un organigramme comportant des étapes El à E16. [0059] L'étape El est un choix de mode de fonctionnement du système de mesure nucléaire, réalisé par l'opérateur. [0060] Le premier de mode de fonctionnement du système de mesure nucléaire est un mode de détection/contrôle de points chauds. Lorsque ce premier mode de fonctionnement est choisi, l'étape El est suivie de l'étape E2 à laquelle l'opérateur pointe le système de mesure nucléaire vers un objet à mesurer. La zone de collimation de la mesure nucléaire est affichée sur l'écran de la tablette et peut être visualisée par l'opérateur. La distance de l'objet est déterminée grâce au capteur de profondeur. A l'étape suivante E3, l'opérateur déclenche la mesure nucléaire et la valeur mesurée ramenée au contact de l'objet est alors affichée en temps réel sur l'écran de la tablette. [0061] Le second de mode de fonctionnement du système de mesure nucléaire est un mode de cartographie radiologique, où le système permet alors de « coller » virtuellement une valeur de mesure lue au contact d'un objet contrôlé et d'enregistrer le tout dans une scène de mesure. Cette scène comprend à la fois les informations visuelles enregistrées (film, photos) et les valeurs de mesure nucléaire ainsi que la position des points de mesure. [0062] Lorsque le second mode de fonctionnement est choisi, l'étape El est suivie de l'étape E5 de création d'une nouvelle scène radiologique ou de l'étape El 0 d'entrée dans un processus de modification d'une scène radiologique existante. [0063] Dans le cas d'une création d'une nouvelle scène radiologique, l'étape ES est suivie de l'étape E6 d'initialisation qui est un apprentissage d'un élément de référence par l'algorithme SLAM qui permet au système de se situer. L'élément de référence est une position définie par l'opérateur dans une base de données d'apprentissage. [0064] Une fois cet apprentissage terminé, l'étape E6 est suivie de l'étape E7 à laquelle les mesures nucléaires sont effectuées. L'étape E7 comporte simultanément aux mesures l'enregistrement automatique de la trajectoire des points visés par la sonde collimatée, du débit de dose instantané et du débit de dose cumulé. On enregistre ici un débit de dose non collimaté. [0065] Au cours de l'exécution de l'étape E7, il est possible d'enregistrer des données de mesure correspondant à un point d'intérêt (étape E8). Les données de mesure d'un point d'intérêt comportent une image incluant le point d'intérêt, un débit de dose associé et une localisation du point d'intérêt. [0066] Lorsque cette possibilité est sélectionnée, l'étape E8 est suivie de l'étape E9 qui est l'enregistrement proprement dit des données de mesure du point d'intérêt ainsi que de la zone de la mesure dans la scène. On enregistre ici une mesure collimatée. [0067] Lorsque la mesure est terminée, l'étape E7 est suivie de l'étape E14 d'enregistrement 8 des données. [0068] Dans le cas d'une modification d'une scène radiologique existante, l'étape El 0 est suivie de l'étape El 1 qui est l'ouverture d'une scène enregistrée. [0069] L'étape El 1 est suivie de l'étape El 2 à laquelle l'élément de référence est recherché. Grâce à l'apprentissage de l'environnement par l'algorithme de SLÀM, il est donc possible pour le système, une fois une scène chargée, de reconnaitre l'environnement qu'il voit et donc de repositionner l'élément de référence. [0070] L'étape El 2 est suivie de l'étape El 3 qui est le chargement des données de la scène radiologique. Il s'agit ici de charger les données existantes enregistrées lors de précédentes campagnes de mesure. [0071] Lorsque la modification de scène radiologique existante est un ajout de point d'intérêt, l'étape E13 est suivie de l'étape E7 précédemment décrite, elle-même suivie des étapes ER, E9 et E14. [0072] Lorsque la modification de scène radiologique existante est une suppression de point d'intérêt, l'étape E13 est suivie de l'étape E15 qui est la sélection d'un point d'intérêt et la suppression des données de mesure correspondant au point d'intérêt sélectionné. [0073] L'étape El 5 est suivie de l'étape El 6 d'enregistrement des données. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]