Brevet FR3105421A1 — publié le 20210625

Ce procédé de contrôle non destructif de fissures débouchantes (3), comporte les étapes suivantes : Balayage (10) de la surface (4) de la structure (1) à inspecter à l’aide d’un éclairage cohérent (2) se réfléchissant vers un détecteur (6) ; Détection numérique (11) dans l’espace de Fourier d’une zone de réflexion d’un signal spéculaire (5a) et d’un signal diffracté (5b) ; Acquisition (14) de la ou des zones contenant un signal spéculaire (5a) et un signal diffracté (5b) par ptychographie de Fourier et avec recouvrement spatial ; Reconstruction de l’image (15) des zones de la structure (1) à inspecter pour lesquelles un signal diffracté (5b) a été détecté à partir des acquisitions précédentes à l’aide d’un algorithme numérique ; Expertise (16) de l’image reconstruite de la structure (1) pour identifier des fissures débouchantes (3). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Procédé de contrôle non destructif de fissures débouchantes La présente invention concerne les procédés de contrôle et de caractérisation non destructifs de structures et plus particulièrement de structures dans le secteur de l’aéronautique qui doivent pouvoir être garanties selon des normes strictes. Une application particulièrement intéressante de l’invention concerne les structures de grande taille, de l’ordre du mètre carré, nécessitant la mise en évidence de fissures et défauts de largeur de l’ordre du micromètre. Toutefois, l’invention s’applique également à toute taille de structure dont la surface nécessite d’être contrôlée. Techniques antérieures Un procédé de contrôle est en général voulu non destructif et représente un compromis entre son coût, sa précision, et sa complexité. Dans l’état de la technique, le ressuage est connu pour être un procédé de contrôle très répandu car très simple d’utilisation. En effet, il suffit de répandre un marqueur fluorescent sur la surface à contrôler et les aspérités sont mises en évidence. Cependant le marqueur fluorescent peut laisser des traces, ne pénètre pas dans toutes les fissures et son usage n’est pas propre en terme écologique. De plus, il s’agit souvent d’un procédé établi manuellement sans numérisation, alors que les incertitudes de contrôles liées aux facteurs organisationnels et humains sont encouragées à être diminuées. D’autres procédés de contrôle par imagerie avec lentilles existent et permettent d’accéder à des précisions bien meilleures. La microscopie optique en est un exemple. Cependant, sa mise en place nécessite un coût matériel élevé. Enfin, des procédés d’imagerie par diffraction cohérente (appelée également imagerie sans lentilles) existent mais sont extrêmement lourds numériquement, car ils nécessitent d’inverser certaines données, et ne sont donc pas applicables sur de grandes surfaces. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de contrôle non destructif permettant de pallier les inconvénients précités. L’invention a donc pour objet un procédé de contrôle non destructif de fissures débouchantes, qui comporte les étapes suivantes : Balayage de la surface de la structure à inspecter à l’aide d’un éclairage cohérent se réfléchissant vers un détecteur ; Détection numérique dans l’espace de Fourier d’une zone de réflexion d’un signal spéculaire et d’un signal diffracté ; Acquisition de la ou des zones contenant un signal spéculaire et un signal diffracté par ptychographie de Fourier et avec recouvrement spatial ; Reconstruction de l’image des zones de la structure à inspecter pour lesquelles un signal diffracté a été détecté à partir des acquisitions précédentes à l’aide d’un algorithme numérique ; Expertise de l’image reconstruite de la structure pour identifier des fissures débouchantes. Ainsi, le procédé selon l’invention ne nécessite pas de synthétiser l’image de l’ensemble de la structure mais uniquement les parties où sont présentes des fissures débouchantes, car elles seules réfléchissent un signal diffracté, du fait de leur morphologie. Ce procédé permet ainsi un temps de calcul réduis et un contrôle sur des structures de dimensions non limitées. Avantageusement, le balayage de la structure à inspecter s’effectue avec un éclairage cohérent laser à la longueur d’onde d’environ 400 nanomètres et focalisé sur la structure avec une lentille convergente. Avantageusement, la distance maximale entre deux points éclairés lors du balayage est égale à la moitié de la taille minimale de la longueur des fissures recherchées. Avantageusement, selon un premier mode de réalisation, l’éclairage cohérent est émis avec un angle avec la normale de la surface à inspecter, le rayonnement se réfléchissant avec le même angle vers le détecteur. Avantageusement, selon un second mode de réalisation, l’éclairage cohérent est orthogonal à la surface à inspecter, un cube séparateur étant utilisé pour mener le rayonnement réfléchi vers le détecteur et une optique de polarisation étant placée en amont du cube séparateur sur le rayonnement incident. Avantageusement, selon un premier mode de mise en œuvre, l’acquisition par ptychographie ne commence que lorsque toutes les zones contenant un signal spéculaire et un signal diffracté ont été détectées. Avantageusement, selon un second mode de mise en œuvre, les étapes de balayage, de détection et d’acquisition dudit procédé s’effectuent en alternance, de sorte qu’après détection d’une zone contenant un signal spéculaire et un signal diffracté, l’acquisition par ptychographie de cette zone commence directement, suivie d’un cycle de balayage et détection d’une zone puis d’acquisition par ptychographie. Avantageusement, la détection du signal après réflexion sur la surface s’effectue en champs lointain. Avantageusement, l’acquisition par ptychographie s’effectue avec différentes positions du faisceau lumineux sur la surface et un recouvrement spatial minimum de 30%. Avantageusement, le procédé est entièrement automatisé pour ce qui concerne le balayage, la détection et les acquisitions de contrôle. Avantageusement, selon un premier mode d’analyse, l’étape d’expertise de l’image reconstruite s’effectue par analyse automatique. Avantageusement, selon un second mode d’analyse, l’étape d’expertise de l’image reconstruite s’effectue par analyse humaine. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre le principe de contrôle non destructif selon un premier mode de réalisation de l’invention ; illustre le principe de contrôle non destructif selon un second mode de réalisation de l’invention ; est un organigramme illustrant un premier mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon l’invention ; et est un organigramme illustrant un second mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur les figures 1 et 2 deux modes de réalisation d’un procédé d’inspection de surface conforme à l’invention. Un tel procédé est destiné à inspecter la surface de structures utilisées dans divers types d’industrie, tel que l’industrie aéronautique. Il s’agit par exemple de détecter des fissures débouchantes présentes à la surface de structures utilisées dans le secteur aéronautique, par exemple, mais non exclusivement, de structures utilisées dans les moteurs de propulsion. Un tel procédé est destiné à être mis en œuvre automatiquement pour détecter, réaliser des prises de vues et mesurer les caractéristiques dimensionnelles de fissures débouchantes présentes à la surface de structures. Ce procédé est fondé sur une mise en œuvre simple d’une détection utilisant une technique d’imagerie par diffraction cohérente, ou d’imagerie sans lentille et, en particulier, par ptychographie. La détection des fissures consiste ici à mesurer le diagramme de diffraction d’un éclairage incident cohérent réfléchi par la surface d’une structure à analyser. En se référant tout d’abord à la figure 1, dans un premier mode de réalisation, une structure inspectée 1 est éclairée par un éclairage de lumière spatialement cohérente 2, par exemple un rayonnement laser. La cohérence d’une source de lumière est donnée par sa capacité à donner naissance à des interférences, du fait de l’existence d’une relation de phase définie au sein de son rayonnement. Du fait de la morphologie d’un objet éclairé par un éclairage cohérent, celui-ci peut faire diffracter la lumière incidente et ainsi renvoyer une figure de diffraction dont les propriétés renseignent sur les dimensions de l’objet diffractant. Par exemple, une source laser peut être utilisée à une longueur d’onde de 400 nanomètres, ce qui permet la détection de fissures débouchantes 3 avec une résolution de l’ordre du micromètre. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l’éclairage cohérent 2 est focalisé sur la surface 4 à contrôler avec un angle A (figure 1) et le rayonnement réfléchi 5 est dirigé avec le même angle A vers un détecteur 6. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l’éclairage cohérent 2 frappe la surface 4 orthogonalement à celle-ci. Dans ce deuxième mode de réalisation, un cube séparateur 7 est inséré au sein de l’éclairage cohérent 2 incident pour rediriger le rayonnement réfléchi 5 vers le détecteur 6 et non vers la source de l’éclairage 2. Une optique polarisante peut être placée en amont du cube séparateur 7 afin de limiter l’arrivée d’une lumière diffusée sur le détecteur 6. Sur la figure 3 sont représentées les différentes étapes d’un procédé de contrôle selon l’invention selon un premier mode de mise en œuvre. Dans une première étape 10, un balayage parcimonieux de la structure 3 est effectué au moyen de l’éclairage cohérent 2. Il s’agit d’un balayage qui ne nécessite pas d’être continu et dont la périodicité doit a minima respecter le critère de Shannon-Nyquist, la distance maximale entre deux points éclairés devant être égale à la moitié de la taille minimale de la longueur des fissures 3 recherchées. Ce balayage est suivi par une étape de détection 11 dans l’espace de Fourier du rayonnement réfléchi 5. Ce rayonnement 5 peut être un signal spéculaire 5a en l’absence de fissures. Le signal fournit ainsi l’information selon laquelle il n’y a pas de fissures dans la zone observée, mais uniquement une surface plane (étape 12). A l’inverse, si le rayonnement réfléchi 5 comprend un signal spéculaire 5a et un signal diffracté 5b, le détecteur 6 fournit l’information selon laquelle une fissure 3 est présente sur la zone de la surface 4 observée (étape 13). Selon le premier mode de mise en œuvre illustré à la figure 3, l’ensemble de la surface 4 à contrôler est balayée parcimonieusement lors de l’étape 10 de manière à recueillir toutes les localisations des zones contenant des fissures 3. Lors de l’étape 14 suivante, les zones ayant réfléchi un signal spéculaire 5a et un signal diffracté 5b sont acquises par ptychographie de Fourier à l’aide d’un second balayage. Pour chaque zone ayant fourni une telle indication, la zone minimale à couvrir par ptychographie est alors définie par l’espace convexe des points avec signal spéculaire 5a et signal diffracté 5b qui sont contenus par les plus proches voisins ne présentant qu’un signal spéculaire 5a. Selon un second mode de mise en œuvre illustré à la figure 4, le balayage parcimonieux (étape 10) est effectué jusqu’à détection (étape 11) d’une zone réfléchissant un signal spéculaire 5a et un signal diffracté 5b. Cette zone est ensuite directement acquise par ptychographie de Fourier (étape 14). Le balayage parcimonieux peut alors reprendre jusqu’à détection d’une nouvelle zone à acquérir. L’acquisition par ptychographie (étape 14) s’effectue dans n’importe quel mode de mise en œuvre avec un taux de recouvrement spatial minimum de 30%. Une fois l’acquisition par ptychographie effectuée et quel que soit le mode de mise en œuvre utilisé, une étape de reconstruction 15 de l’image des zones acquises est effectuée à l’aide d’algorithmes numériques utilisant une transformée de Fourier inverse. Ce procédé, s’il est appliqué au contrôle de grande surface, permet de s’affranchir d’un temps de calcul long suite à l’étape de ptychographie inhérent à l’état de la technique. En effet, la zone d’intérêt ayant été réduite grâce à la première étape de balayage, seule les zones possédant des fissures 3 seront imagées et non l’entièreté de la structure 1. Enfin, une étape d’expertise 16 de l’image est effectuée, automatiquement comme le reste du procédé ou par analyse humaine, afin d’identifier formellement la fissure 3. Procédé de contrôle non destructif de fissures débouchantes (3), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : Balayage (10) de la surface (4) de la structure (1) à inspecter à l’aide d’un éclairage cohérent (2) se réfléchissant vers un détecteur (6) ; Détection numérique (11) dans l’espace de Fourier d’une zone de réflexion d’un signal spéculaire (5a) et d’un signal diffracté (5b) ; Acquisition (14) de la ou des zones contenant un signal spéculaire (5a) et un signal diffracté (5b) par ptychographie de Fourier et avec recouvrement spatial ; Reconstruction de l’image (15) des zones de la structure (1) à inspecter pour lesquelles un signal diffracté (5b) a été détecté à partir des acquisitions précédentes à l’aide d’un algorithme numérique ; Expertise (16) de l’image reconstruite de la structure (1) pour identifier des fissures débouchantes (3). Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon la revendication 1, dans lequel le balayage (10) de la structure (1) à inspecter s’effectue avec un éclairage cohérent (2) laser à la longueur d’onde d’environ 400 nanomètres et focalisé sur la structure (1) avec une lentille convergente. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la distance maximale entre deux points éclairés lors du balayage (10) est égale à la moitié de la taille minimale de la longueur des fissures (3) recherchées. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’éclairage cohérent (2) est émis avec un angle (A) avec la normale de la surface (4) à inspecter, le rayonnement se réfléchissant avec le même angle (A) vers le détecteur (6). Procédé de contrôle de fissures débouchantes selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’éclairage cohérent (2) est orthogonal à la surface (4) à inspecter, dans lequel un cube séparateur (7) est utilisé pour mener le rayonnement réfléchi (5) vers le détecteur (6) et une optique de polarisation étant placée en amont du cube séparateur (7) sur le rayonnement incident (2). Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’acquisition par ptychographie (14) ne commence que lorsque toutes les zones contenant un signal spéculaire (5a) et un signal diffracté (5b) ont été détectées. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes de balayage (10), de détection (11) et d’acquisition (14) dudit procédé s’effectuent en alternance, de sorte qu’après détection (11) d’une zone contenant un signal spéculaire (5a) et un signal diffracté (5b), l’acquisition par ptychographie (14) de cette zone commence directement, suivie d’un cycle de balayage (10) et détection (11) d’une zone puis d’acquisition par ptychographie (14). Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la détection (11) du signal après réflexion sur la surface (4) s’effectue en champs lointain. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’acquisition par ptychographie (14) s’effectue avec différentes positions du faisceau lumineux (2) sur la surface (4) et un recouvrement spatial minimum de 30%. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, ledit procédé étant entièrement automatisé pour ce qui concerne le balayage (10), la détection (11) et les acquisitions (14) de contrôle. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’étape d’expertise (16) de l’image reconstruite s’effectue par analyse automatique. Procédé de contrôle de fissures débouchantes (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l’étape d’expertise (16) de l’image reconstruite s’effectue par analyse humaine.