Brevet FR3130033A1 — publié le 20230609

Procédé d’analyse tomographique d’une pièce pour détecter des anomalies (30), le procédé comprenant les étapes suivantes : - acquisition d’au moins une image (25) tridimensionnelle de la pièce au moyen d’un dispositif de tomographie, - subdivision de l’image (25) en sous-parties (27) élémentaires, - analyse d’une distribution de niveaux de gris dans chaque sous-partie (27) et obtention d’au moins un paramètre représentatif de ladite distribution de niveaux de gris pour chaque sous-partie (27), - comparaison du ou des paramètres obtenus pour chaque sous-partie (27) avec des valeurs standard caractéristiques d’une région saine et détection de sous-parties anormaux (31) dont le ou les paramètres diffèrent des valeurs standard, - détermination de régions à risque, comprenant chaque sous-partie anormale (31) et chaque sous-partie voisine (33) d’au moins une sous-partie anormale, et - analyse des régions à risques pour détecter les anomalies (30) dans la pièce. Figure à publier avec l’abrégé : 6 Procédé d’analyse tomographique Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé d’analyse tomographique d’une pièce mécanique. La pièce fait par exemple partie d’un aéronef, et plus précisément d’une turbomachine, comme une partie d’un carter de soufflante, une aube de soufflante, ou une partie d’une structure d’aubages fixes. Etat de la technique antérieure Il est connu d’inspecter les pièces mécaniques structurelles par des méthodes de tomographie, par exemple radiographique ou acoustique, afin de détecter la présence d’éventuels défauts en surface et à l’intérieur de la pièce. Ces méthodes sont fiables, non-invasives et permettent d’inspecter l’intérieur des pièces, ce qui permet de statuer rapidement sur l’état de la pièce et décider de sa potentielle remise en fonctionnement ou son remplacement. Une mesure tomographique consiste en un balayage d’un objet observé, ici une pièce mécanique, au moyen d’un faisceaux d’ondes, et en une mesure du faisceau transmis dans toutes les directions afin de reconstituer une image tridimensionnelle de l’objet. La illustre un dispositif de tomographie 1 pendant l’inspection d’une pièce mécanique 20. Le dispositif de tomographie 1 comprend au moins un dispositif d’émission 3, configuré pour émettre un faisceau incident 5 d’impulsions d’ondes en direction de la pièce 20, par exemple des ondes radiofréquence, des rayons X ou encore des ondes acoustiques, et un moins un récepteur 7 aptes à capter un faisceau transmis 9 d’ondes, agencés de part et d’autre de la pièce 20. La pièce 20 est généralement montée sur un support 11 rotatif autour d’un axe A, afin d’être observée sous toutes les directions pendant la mesure tomographique. La pièce 20 observée par tomographie peut être constituée d’un matériau composite, tel que représenté en détail sur la , ou bien d’un matériau métallique. Un tel matériau composite comprend des fibres de trames 21 et des fibres de chaines 22 tissées les unes avec les autres sur un plan de tissage P, ou plusieurs plans de tissage P superposés selon une direction d’épaisseur Z. Les fibres 21 et 22 peuvent être des fibres de carbone, de verre ou un mélange des deux. Elles sont noyées dans une matrice 23 comprenant par exemple un ou plusieurs polymères et/ou résines, qui se solidifient pour former la pièce 20 définitive. Dans le cas d’un matériau métallique, il peut être défini à l’échelle mésoscopique comme un ensemble de grains de matière 32 liés entre eux par des joints de grain 33, comme représenté sur la . Ces grains 32 sont des domaines tridimensionnels qui peuvent avoir des formes diverses et variées, avec une direction ou une orientation privilégiée sur l’étendue du grain 32, ce qui peut mener à un matériau métallique orthotrope. Les amplitudes des ondes transmises sous les différents angles d’observations sont traduites en niveaux de gris dans un dispositif de traitement 13, et une analyse numérique permet de reconstituer le volume de la pièce 20. Le dispositif de traitement 13 comprend un ordinateur. L’analyse par tomographie permet alors d’obtenir un visuel sur l’extérieur et l’intérieur de la pièce. Ce type de contrôle présente l’avantage majeur de permettre la visualisation dans l’épaisseur du matériau et de la pièce étudiée, tout en étant non-destructif et fiable. Un opérateur humain peut alors évaluer la qualité de la pièce, en recherchant dans l’image tridimensionnelle la présence ou l’absence d’une anomalie ou d’un dégât. Dans ce qui suit, les termes « non-conformité », « anomalie », « dégât », « endommagement » ou équivalents sont utilisés indifféremment pour désigner une partie de la pièce où les propriétés mécaniques de la pièce sont localement dégradées par rapport à celles d’une pièce en bon état. Il peut également s’agir de la présence d’un corps étranger dans le matériau, comme un vide (porosité) ou un matériau arrivé par erreur dans la pièce lors de sa mise en forme. Une telle anomalie peut justifier un retrait et un remplacement de la pièce lorsque sa tenue mécanique est compromise, ou, selon les cas, peut ne pas s’opposer au bon fonctionnement de la pièce. Dans le cas d’un matériau composite, il peut également s’agir d’une zone où les fibres 21, 22 sont distendues ou rompues. Dans le cas d’un matériau métallique il peut à nouveau s’agir de zone présentant des porosités ou un corps étranger, des joints de qualité moindre affectants les caractéristiques mécaniques ou des tailles de grains atypiques. Il est important de noter que la détection et caractérisation de la taille et de la forme de l’anomalie est toujours laissée actuellement à l’opérateur humain. Cette étape génère un délai important car il est nécessaire de bien définir la zone non-conforme et qu’une observation de l’ensemble du volume de la pièce est nécessaire actuellement pour détecter toutes les éventuelles anomalies. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une méthode d’analyse permettant une détection rapide de potentielles anomalies sans nécessiter l’intervention d’un opérateur, et sans risquer d’ignorer une potentielle anomalie. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé d’analyse tomographique d’une pièce pour détecter des anomalies, le procédé comprenant les étapes suivantes : - acquisition d’au moins une image tridimensionnelle de la pièce au moyen d’un dispositif de tomographie, - subdivision de l’image en sous-parties élémentaires, - analyse d’une distribution de niveaux de gris dans chaque sous-partie et obtention d’au moins un paramètre représentatif de ladite distribution de niveaux de gris pour chaque sous-partie, - comparaison du ou des paramètres obtenus pour chaque sous-partie avec des plages de valeurs standard caractéristique d’une région saine et détection de sous-parties anormales dont le ou les paramètres sont hors des plages de valeurs standard, - détermination de régions à risque, comprenant chaque sous-partie anormale et chaque sous-partie voisine d’au moins une sous-partie anormale, et - analyse des régions à risques pour détecter les anomalies dans la pièce. Un tel procédé permet de détecter les anomalies dans une pièce de manière fiable et non-invasive, avec un temps d’intervention réduit pour l’opérateur pendant l’étape d’analyse des régions à risque, sans augmenter le risque de rater une anomalie. L’étape de subdivision peut comprendre la détermination d’au moins une dimension standard des anomalies recherchée dans la pièce, chaque sous-partie présentant des dimensions comprises entre la moitié de la dimension standard et le double de la dimension standard. La dimension standard est par exemple obtenue à partir de résultats de tests précédents stockés sur une base de données. Les dimensions des sous-parties peuvent comprendre une hauteur, une largeur, une longueur de la sous-partie. Alternativement, chaque sous-partie peut présenter des dimensions supérieures au double de la dimension standard. Une telle caractéristique permet d’optimiser la taille de la région à risque étudiée en fonction des anomalies à considérer. Au moins un des paramètres représentatifs de la distribution de niveau de gris peut être choisi parmi la moyenne, le maximum et le minimum de la distribution de niveaux de gris sur la sous-partie. Au moins un des paramètres représentatifs de la distribution de niveau de gris peut être choisi parmi le gradient, le rotationnel et la divergence de la distribution de niveaux de gris sur la sous-partie. L’étape de comparaison peut mettre en œuvre au moins un outil de traitement numérique choisi parmi une analyse de voisins les plus proches, une analyse d’arbre de classification, une analyse par machine à vecteur support et une analyse à réseaux de neurones. Alternativement, l’étape de comparaison peut consister en la comparaison de la valeur mesurée avec une plage de valeurs standard caractéristique d’une région saine, pour déterminer si la valeur mesurée est dans ladite plage ou non. La plage de valeurs standard caractéristique d’une valeur saine peut être une plage centrée sur une valeur moyenne standard et d’une amplitude par exemple égale à 10% de cette valeur moyenne standard. La pièce peut comprendre un matériau composite tissé. Le matériau composite peut être tissé selon un motif bidimensionnel. Un tel matériau comprend des fibres de chaine et des fibres de trame tissées entre elles pour former au moins un plan de tissage, lesdites fibres étant noyées dans une matrice. Les fibres peuvent se présenter sous la forme de plans de tissages indépendants et préimprégnés avec la matrice non-durcie, et déposés les uns sur les autres. Alternativement, tous les plans de tissage peuvent être mis en place, par exemple dans un moule, avant l’injection de la matrice non-durcie. Alternativement, le matériau composite peut être tissé selon un motif tridimensionnel, avec des fibres s’étendant selon au moins trois directions non coplanaires, noyées dans une matrice comme plus haut. Un tel matériau est également connu sous la désignation « interlock ». Les fibres du matériau composite tissé peuvent comprendre des fibres de verre et/ou des fibres de carbone. La matrice peut comprendre au moins un polymère, notamment un polymère thermodurcissable, et/ou au moins une résine. La pièce peut comprendre un matériau métallique. La pièce peut être une pièce de carter de turbomachine, ou une aube de rotor de compresseur, de stator ou de soufflante d’une turbomachine. Brève description des figures la est une vue schématique de côté d’un dispositif de tomographie au cours de la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, la est une vue schématique de détail d’une pièce en matériau composite tissé, la est une vue schématique de détail d’une pièce en matériau métallique, la est une vue schématique d’une image tridimensionnelle d’une pièce comprenant une anomalie, la est une vue schématique d’une étape de subdivision de l’image tridimensionnelle de la , et la est une vue schématique d’une étape d’analyse des subdivisions de la . Procédé d’analyse tomographique d’une pièce (20) pour détecter des anomalies (30), le procédé comprenant les étapes suivantes : - acquisition d’au moins une image (25) tridimensionnelle de la pièce (20) au moyen d’un dispositif de tomographie (1), - subdivision de l’image (25) en sous-parties (27) élémentaires, - analyse d’une distribution de niveaux de gris dans chaque sous-partie (27) et obtention d’au moins un paramètre représentatif de ladite distribution de niveaux de gris pour chaque sous-partie (27), - comparaison du ou des paramètres obtenus pour chaque sous-partie (27) avec des valeurs standard caractéristiques d’une région saine et détection de sous-parties anormales (31) dont le ou les paramètres diffèrent des valeurs standard, - détermination de régions à risque, comprenant chaque sous-partie anormale (31) et chaque sous-partie voisine (33) d’au moins une sous-partie anormale, et - analyse des régions à risques pour détecter les anomalies (30) dans la pièce (20). Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de subdivision comprend la détermination d’au moins une dimension standard des anomalies (30) recherchée dans la pièce (20), chaque sous-partie (27) présentant des dimensions comprises entre la moitié de la dimension standard et le double de la dimension standard. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un des paramètres représentatifs de la distribution de niveau de gris est choisi parmi la moyenne, le maximum et le minimum de la distribution de niveaux de gris sur la sous-partie (27). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un des paramètres représentatifs de la distribution de niveau de gris est choisi parmi le gradient, le rotationnel et la divergence de la distribution de niveaux de gris sur la sous-partie (27). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape de comparaison met en œuvre au moins un outil de traitement numérique choisi parmi une analyse de voisins les plus proches, une analyse d’arbre de classification, une analyse par machine à vecteur support et une analyse à réseaux de neurones. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce (20) comprend un matériau composite tissé. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce (20) comprend un matériau métallique. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce (20) est une pièce de carter de turbomachine, ou une aube de rotor de compresseur, de stator ou de soufflante d’une turbomachine.