Brevet FR3131045A1 — publié le 20230623

Ce procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle (4) comprend des étapes d’identification (34) de zones bruitées et de remplacement (42) dans une reconstruction tomographique des zones bruitées par des zones corrigées simulées à partir d’un modèle théorique et d’un volume numérique réel réalisé en trois dimensions. Figure pour l’abrégé : Fig 2 Procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle La présente invention concerne les procédés d’imagerie de pièces industrielles. En particulier, la présente invention concerne l’imagerie par tomographie de pièces industrielles, et notamment l’élimination de défauts dans l’imagerie par tomographie. Techniques antérieures En industrie, et notamment lors de la fabrication d’aubes de turbine haute pression, il est nécessaire de vérifier la conformité des pièces industrielles sortant d’usine. Par exemple, une pièce industrielle telle qu’une aube de turbine est destinée à être placée proche de la chambre de combustion des moteurs où elle subit des contraintes thermomécaniques élevées. Pour résister à cet environnement, les aubes sont réalisées avec un alliage monocristallin en fonderie. Ce procédé de fabrication permet d’obtenir des morphologies complexes des aubes, par exemple avec des cavités internes de manière à créer un passage pour circuit de refroidissement. Afin de vérifier la conformité des géométries complexes par rapport au modèle réalisé par conception assistée par ordinateur, les aubes sont mesurées à l’aide d’un système d’imagerie par tomographie à rayons X, imagerie de contrôle non destructif. La mesure s’effectue en posant la pièce industrielle sur un plateau tournant et en effectuant l’acquisition d’une image radiographique (image en deux dimensions) tous les 0.1° par exemple. Lesdites images radiographiques sont généralement appelées projections, ou bien projections pour la tomographie. On obtient finalement un ensemble de projections qui sont recombinées à l’aide d’un procédé mathématique de reconstruction tomographique. Une telle reconstruction est effectuée numériquement en mettant en œuvre un algorithme de reconstruction qui permet d’obtenir un volume en trois dimensions correspondant à l’image tomographique de la pièce industrielle. Ce volume est généralement appelé tomographie ou reconstruction tomographique. Ce volume numérique permet de contrôler les pièces industrielles après fabrication, notamment les dimensions, les épaisseurs de parois, la présence suffisante de matière, etc… En particulier pour des aubes de turbines, six points de référence standard sont étudiés pour vérifier leur conformité. Cependant, l’imagerie par tomographie est soumise à un compromis de combinaison de paramètres d’acquisition d’image. En particulier, les paramètres d’acquisition d’image comprennent l’énergie du tube à rayons X, le temps d’intégration par image, le grandissement du système optique. Les paramètres d’acquisition d’image sont établis en fonction du matériau composant les pièces industrielles ainsi qu’en fonction de leur forme et de leur épaisseur. Par exemple, si l’énergie du tube à rayons X et le temps d’exposition sont mal réglés, le capteur d’image radiographique sera sous-exposé ou surexposé et le volume numérique en trois dimensions ne sera pas exploitable. Pour une pièce industrielle, le réglage des paramètres d’acquisition est souvent un compromis et le volume numérique en trois dimensions comprend régulièrement des zones sous-exposées ou des zones surexposées. De plus, des inconsistances connues sous le nom d’artefacts, peuvent apparaître dans le volume ou tomographie. Elles peuvent provenir du système d’imagerie ou de la reconstruction en trois dimensions. Il existe plusieurs types d’artefacts, dont l’artefact métallique, ou « metal artifact » en termes anglo-saxons. Les inconsistances peuvent également être perçues comme du bruit. L’artefact métallique détériore le volume numérique en trois dimensions et apparait sous la forme de lignes droites se prolongeant depuis des zones dudit volume numérique en trois dimensions correspondant à des parties très denses des pièces industrielles, là où les rayons X pénètrent difficilement la matière des pièces industrielles. Ces lignes droites parasites sont la conséquence d’un manque d’informations dans les projections de pièces industrielles complexes. Les solutions de minimisation de l’impact d’un artefact métallique sont souvent mises en œuvre pour corriger des images médicales dont les problématiques sont différentes par rapport à l’industrie. En particulier, la méthode la plus utilisée consiste à détecter les zones affectées par un manque d’informations et à les compléter par interpolation avec les zones proches. Cependant, cette méthode nécessite que les zones proches soient semblables aux zones affectées par le manque d’information. Dans les cas contraires, le volume numérique en trois dimensions reste largement bruité et déformé dans les zones manquant d’informations. Une autre méthode est une méthode itérative utilisée par l’algorithme commercial « Orthopedic Metal Artefact Reduction » qui segmente le volume numérique en trois dimensions non corrigé et simule le volume numérique attendu. La comparaison entre la simulation et le volume numérique permet de calculer l’erreur entre les deux et de reconstruire un volume numérique corrigé jusqu’à obtenir une erreur acceptable. Cependant, cette méthode a un coût de calcul très élevé et est donc inutilisable dans des conditions de productions industrielles. Enfin, des méthodes permettent également d’acquérir des images avec des énergies ou des temps d’intégration différents et de les recombiner afin de saisir tous les détails d’un même objet. Cependant, cette solution prend du temps et n’est pas compatible avec l’industrie, les images étant souvent acquises avec l’énergie déjà réglée au maximum de la puissance possible pour les systèmes à rayons X, et le temps d’intégration ne pouvant pas être doublé. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un procédé de correction de défauts adapté aux problématiques industrielles. La présente invention a pour objet un procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle, la pièce industrielle étant construite à partir d’un modèle réalisé par conception assistée par ordinateur, le procédé comprenant les étapes suivantes : - Détermination de paramètres d’acquisition par tomographie spécifiques à la pièce industrielle ; - Acquisition d’un ensemble de projections en deux dimensions avec les paramètres d’acquisition déterminés appliqués à un système d’imagerie tomographique comprenant un capteur ; - Identification de l’emplacement d’un sous-ensemble de projections comprenant chacune une ou plusieurs zones bruitées ; - Reconstruction d’un volume numérique en trois dimensions à partir de l’ensemble de projections ; - Recalage du modèle réalisé par conception assistée par ordinateur avec le volume numérique en trois dimensions de manière à créer un modèle réel ; - Extraction d’un sous-ensemble de projections simulées depuis le modèle réel, le sous-ensemble de projections simulées étant extrait à partir de l’emplacement du sous-ensemble de projections comprenant des zones bruitées ; et - Remplacement dans le volume numérique en trois dimensions du sous-ensemble de projections comprenant des zones bruitées par le sous-ensemble de projections simulées. Ainsi, ce procédé permet d’acquérir et de corriger les défauts d’une reconstruction tomographiques d’une pièce industrielle. En particulier, ce procédé permet une rapidité de mesure et de correction avantageuse pour garer la cadence élevée de production. De plus, et contrairement au domaine médical, une pièce industrielle est reproductible puisque fabriquée à partir d’un modèle réalisé par conception assistée par ordinateur, permettant ainsi l’étape de recalage et les étapes suivantes. Dans un mode de mise en œuvre, les paramètres d’acquisition comprennent un temps d’intégration et/ou un grandissement et/ou une puissance d’éclairage. Avantageusement, l’étape d’acquisition d’un ensemble de projections en deux dimensions comprend l’acquisition d’au moins deux projections, de préférence au moins 1000 projections. Avantageusement, l’étape d’identification de l’emplacement d’un sous-ensemble de projections comprend une détermination d’un critère de détection de zone bruitée et un traitement numérique de segmentation permettant d’identifier des pixels des projections comprenant une zone bruitée. Dans un mode de mise en œuvre, le critère de détection de zone bruitée correspond à 10% de la dynamique maximale du capteur. Avantageusement, le modèle réalisé par conception assistée par ordinateur comprend plusieurs sous-modèles réalisés par conception assistée par ordinateur. Avantageusement, l’étape de recalage est effectuée à partir du recalage sur six points de référence prédéterminés. Avantageusement, l’étape de remplacement comprend la suppression des zones bruitées dans le sous-ensemble de projections comprenant des zones bruitées, et le remplacement desdites zones bruitées supprimées par des zones corrigées correspondant au même emplacement du sous-ensemble de projections simulées. La présente invention a également pour objet un programme d’ordinateur configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment lorsqu’il est exécuté par l’ordinateur. L’invention a encore pour objet un système d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle comprenant un système d’imagerie tomographique comprenant un capteur, et un ordinateur configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment, ou comprenant le programme d’ordinateur tel que défini précédemment. 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 schématiquement un système d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle selon l’invention ; est un organigramme illustrant schématiquement un procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté schématiquement sur la un système 2 d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle 4 permettant la mise en œuvre du procédé tel que détaillé ci-après. Le système 2 d’acquisition et de correction comprend un système d’imagerie tomographique 6 et un ordinateur 8 comprenant des moyens de calcul et de traitement d’images tomographiques. Le système d’imagerie tomographique 6 comprend un capteur 10 d’images, un système optique 12 et un système d’éclairage 14 de la pièce industrielle 4. Par exemple, le système d’éclairage 14 est à rayons X. On a représenté sur la une illustration sous la forme d’un organigramme des différentes étapes d’un procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle 4. Dans le mode de mise en œuvre détaillé ci-après, le but du procédé décrit est de créer une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle 4 en limitant les défauts. En particulier, les défauts corrigés par ce procédé sont les artefacts métalliques ainsi que les informations manquantes dues à une épaisseur de pièce trop importante ou dues à une perte de contraste. En particulier, la pièce industrielle peut être une aube de turbine dont on souhaite vérifier la conformité de la production. Cette vérification de conformité s’effectue par exemple par la vérification de six points de référence. Les aubes de turbine sont par exemple fabriquées en fonderie à partir d’un modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur. Les aubes intègrent par exemple un ou plusieurs noyaux dans les moules de fonderies de manière à pouvoir générer un circuit de refroidissement à l’intérieur des pièces industrielles. Le modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur comprend dans ce cas plusieurs sous-modèles réalisés par conception assistée par ordinateur, chaque sous-modèle correspondant par exemple à un noyau. En référence à la , on effectue une première étape 18 de détermination de paramètres d’acquisition 20 par tomographie spécifiques à la pièce industrielle 4. En particulier, les paramètres d’acquisition 20 peuvent être un temps d’intégration et/ou un grandissement et/ou une puissance d’éclairage. Il s’agit de manière générale de tous les paramètres nécessaires au système d’imagerie tomographique 6 pour capturer des projections en deux dimensions. Les paramètres d’acquisition 20 sont par exemple déterminés automatiquement par des moyens de détermination de paramètres ou rentrés manuellement par un opérateur. Dans l’étape 22 suivante, on effectue l’acquisition d’un ensemble 24 de projections en deux dimensions par tomographie à l’aide du système d’imagerie tomographique 6 réglés avec les paramètres d’acquisition 20 déterminés précédemment. Les projections, également appelées projections pour la tomographie, correspondent à des images monochromes en coupe de la pièce industrielle 4. Il peut s’agir en particulier d’images radiographiques en deux dimensions. A partir de l’ensemble 24 des projections pour la tomographie, on effectue une étape 26 de reconstruction d’un volume numérique 28 en trois dimensions de la pièce industrielle 4. Il correspond à l’empilement de toutes les projections de l’ensemble 24 et permet de reconstituer une image en trois dimensions de la pièce industrielle 4. Afin d’obtenir le volume numérique 28 en trois dimensions, il est nécessaire d’acquérir au moins 2 projections durant l’étape 22 d’acquisition. Cependant, afin d’avoir un volume numérique 28 le plus fidèle possible à la pièce industrielle 4, il est préférable d’effectuer l’acquisition d’un grand nombre de projections, par exemple au moins 1000 projections. Dans un premier temps, le volume numérique 28 en trois dimensions permet de rectifier le modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur. En effet, le modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur est un modèle théorique de la pièce industrielle 4 et ne correspond pas à la réalité de la fabrication de la pièce industrielle 4. En particulier pour une aube de turbine comprenant des noyaux internes, les noyaux peuvent se décaler lors de la fabrication et ainsi ne pas correspondre à l’emplacement théorique exact signalé par le modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur. Afin de prendre en compte la réalité de la pièce industrielle 4, on effectue donc une étape 30 de recalage du modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur avec le volume numérique 28 en trois dimensions, qui lui est une image réelle de la pièce industrielle 4, bien que comprenant certains défauts. Dans le cas où le modèle 16 réalisé par conception assistée par ordinateur comprend des sous-modèles réalisés par conception assistée par ordinateur, il est possible de recaler chaque sous-modèle indépendamment les uns des autres. L’étape 30 de recalage permet ainsi de créer un modèle réel 32. Dans un mode de mise en œuvre spécifique, l’étape 30 de recalage est effectuée à partir du recalage d’un nombre de points de références prédéterminés. Ces points de références, par exemple au nombre de six, étant indispensables à la vérification de la conformité de la pièce industrielle 4, il est nécessaire que le recalage soit effectué par rapport à ces points de référence. Dans un mode de mise en œuvre, l’étape 30 de recalage est effectuée par un logiciel d’analyse 3D. En parallèle des étapes 26 et 30 de reconstruction et de recalage, on effectue une étape 34 d’identification de zones bruitées dans l’ensemble 24 de projections acquis précédemment. En particulier, il s’agit d’identifier l’emplacement d’un sous-ensemble 36 de projections tomographiques comprenant chacune une ou plusieurs zones bruitées. Le sous-ensemble 36 de projections peut s’entendre également comme comprenant uniquement les parties des zones bruitées dans les projections, ceci afin de simplifier les calculs. Pour identifier une zone bruitée, on utilise un traitement numérique de segmentation qui utilise un critère de détection de zone bruitée. Ce critère de détection est déterminé préalablement. Dans un mode de mise en œuvre, le critère de détection de zone bruitée correspond à 10% de la dynamique maximale du capteur 10. Ainsi, si le contraste d’une zone est tel que les écarts de niveaux monochromatiques sont inférieurs à 10% de la dynamique du capteur, cela signifie que le contraste de la projection est mauvais et qu’il manque des informations. Il s’agit alors d’une zone bruitée. Dans une étape 38 suivante, à partir du modèle réel 32 et de l’emplacement du sous-ensemble 36 de projections comprenant des zones bruitées, on effectue une extraction d’un sous-ensemble de projections simulées 40. En particulier, on extrait des projections, appelées ici projections simulées, depuis le modèle réel 32 à l’emplacement où sont censées se trouver des zones bruitées sur le volume numérique 28 en trois dimensions. Le sous-ensemble de projections simulées 40 est donc un mélange de données théoriques et réelles permettant de corriger avec un fort taux de confiance les zones bruitées et de les remplacer par des zones corrigées. De même que précédemment, le sous-ensemble de projections simulées 40 peut s’entendre également comme ne comprenant que les parties des zones corrigées dans les projections simulées, ceci afin de simplifier les calculs. Une dernière étape 42 de remplacement du sous-ensemble 36 de projections comprenant des zones bruitées par le sous-ensemble de projections simulées 40 est effectuée dans le volume numérique 28 en trois dimensions. Cette étape 42 s’effectue par exemple avec la suppression des zones bruitées dans le sous-ensemble 36 de projections comprenant des zones bruitées, puis par le remplacement desdites zones bruitées par les zones corrigées correspondant au même emplacement du sous-ensemble de projections simulées 40. En pratique, il s’agit de remplacer les niveaux monochromatiques des pixels concernés. Ainsi, on obtient finalement un volume numérique corrigé 44 correspondant à un mélange entre des images expérimentales et des images simulées mais néanmoins recalées par rapport aux images expérimentales, de sorte que le volume numérique corrigé 44 contient peu de défauts d’imagerie et est proche de la géométrie réelle de la pièce industrielle. L’ensemble des étapes du procédé selon l’invention peut être automatisé et mis en œuvre par un programme d’ordinateur exécuté par l’ordinateur 8. Procédé d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle (4), la pièce industrielle (4) étant construite à partir d’un modèle (16) réalisé par conception assistée par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : Détermination (étape 18) de paramètres d’acquisition (20) par tomographie spécifiques à la pièce industrielle (4) ; Acquisition (étape 22) d’un ensemble (24) de projections en deux dimensions avec les paramètres d’acquisition (20) déterminés appliqués à un système d’imagerie tomographique (6) comprenant un capteur (10) ; Identification (étape 34) de l’emplacement d’un sous-ensemble (36) de projections comprenant chacune une ou plusieurs zones bruitées ; Reconstruction (étape 26) d’un volume numérique (28) en trois dimensions à partir de l’ensemble (24) de projections ; Recalage (étape 30) du modèle (16) réalisé par conception assistée par ordinateur avec le volume numérique (28) en trois dimensions de manière à créer un modèle réel (32) ; Extraction (étape 38) d’un sous-ensemble de projections simulées (40) depuis le modèle réel (32), le sous-ensemble de projections simulées (40) étant extrait à partir de l’emplacement du sous-ensemble (36) de projections comprenant des zones bruitées ; et Remplacement (étape 42) dans le volume numérique (28) en trois dimensions du sous-ensemble (36) de projections comprenant des zones bruitées par le sous-ensemble de projections simulées (40). Procédé selon la revendication 1, dans lequel les paramètres d’acquisition (20) comprennent un temps d’intégration et/ou un grandissement et/ou une puissance d’éclairage. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’étape (22) d’acquisition d’un ensemble (24) de projections en deux dimensions comprend l’acquisition d’au moins deux projections, de préférence au moins 1000 projections. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape (34) d’identification de l’emplacement d’un sous-ensemble (36) de projections comprend une détermination d’un critère de détection de zone bruitée et un traitement numérique de segmentation permettant d’identifier des pixels des projections comprenant une zone bruitée. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le critère de détection de zone bruitée correspond à 10% de la dynamique maximale du capteur (10). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le modèle (16) réalisé par conception assistée par ordinateur comprend plusieurs sous-modèles réalisés par conception assistée par ordinateur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’étape (30) de recalage est effectuée à partir du recalage sur six points de référence prédéterminés. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape (42) de remplacement comprend la suppression des zones bruitées dans le sous-ensemble (36) de projections comprenant des zones bruitées, et le remplacement desdites zones bruitées supprimées par des zones corrigées correspondant au même emplacement du sous-ensemble de projections simulées (40). Programme d’ordinateur comprenant des portions / moyens / instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. Système (2) d’acquisition et de correction d’une reconstruction tomographique d’une pièce industrielle (4) comprenant un système d’imagerie tomographique (6) comprenant un capteur (10), et un ordinateur (8) configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou comprenant le programme d’ordinateur selon la revendication 9.