Brevet FR3142005A1 — publié le 20240517

Procédé de détermination des variations de densités locales d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef Un aspect de l’invention concerne un procédé de détermination des variations de densités locales d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef, le procédé comportant les étapes suivantes : Acquisition (101) d'une image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef par tomographie à rayons X, Aplanissement (102) de l'image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef , Détermination (103) de surfaces de l'image tridimensionnelle de la pièce afin de générer une image tridimensionnelle de la pièce comprenant un contour de la pièce délimitant la surface de la pièce, Sélection (104) d'une zone d'intérêt dans la surface de la pièce, Application (105) d'un filtre morphologique d'érosion sur la zone d'intérêt, Création (106) d'un maillage fixe de la zone d'intérêt, le maillage comportant une pluralité de cellules, Génération (107) et affichage (108) d'une carte de couleur de la zone d'intérêt à partir du maillage créé, la carte de couleur associant à chaque cellule de la pluralité de cellules du maillage associée un niveau de couleur, le niveau de couleur de chaque cellule correspondant à une densité locale du matériau de la zone d'intérêt de la pièce. Procédé de détermination de variations de densités locales d'une pièce d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des contrôles non destructifs d'une pièce d'aéronef. La présente invention concerne un procédé de détermination des variations de densités locales d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Le contrôle de la qualité des pièces fabriquées pour le secteur aéronautique est primordial afin de respecter des exigences de sécurité par exemple. En effet, le contrôle qualité vise répondre à des exigences préétablies de conformité d'une pièce aux exigences du marché, de sécurité et aux réglementations en vigueur par exemple, et permet d'éliminer ainsi les pièces ne respectant pas ces exigences. Le contrôle qualité peut être réalisé sur les matériaux composant une pièce, la pièce en cours de réalisation ou la pièce finie. En particulier, un indicateur de la qualité d'une pièce est la densité du ou des matériaux qui composent la pièce. En effet, si la densité d'un matériau varie, cela indique un changement dans le matériau qui peut affecter le bon fonctionnement ou la qualité de la pièce finie. Contrôler et mesurer la densité des matériaux est un moyen de contrôler leur pureté par exemple. De plus, la densité est aussi un indicateur d'homogénéité : si une pièce usinée n'est pas homogène, ses attributs clés de performance comme la robustesse et la résistance aux fissures peuvent être affectés : par exemple, une infime bulle d'air interne peut entraîner la défaillance de la pièce lorsque cette dernière est soumise à une contrainte. Ainsi, il est nécessaire de mesurer les variations locales de densité de l'intégralité d'une pièce afin d'observer rapidement toute zone comprenant une anomalie ou une densité non conforme aux exigences et d'améliorer les conditions de fabrications. Cependant, les méthodes utilisées actuellement pour observer les variations de densité locales sur la totalité d'une pièce, par exemple la méthode de digestion acide, requièrent la découpe de la pièce, ce qui cause la perte d'une partie des pièces produites et qui engendre des coûts supplémentaires. De plus, ces méthodes destructives ne permettent pas de mesurer la densité d'un grand nombre de pièces mais seulement d'un échantillon représentatif des pièces fabriquées. Il existe ainsi, un besoin de mesurer et observer les variations de densités locales de l'intégralité d'une pièce sans avoir à découper ou détruire la pièce. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de réaliser un contrôle non destructif d'une pièce d'aéronef et de visualiser qualitativement les variations de densité locale du matériau de la pièce afin de caractériser la fabrication globale de la pièce. Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détermination des variations de densités locales d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef, le procédé comportant: une étape d'acquisition d'une image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef par tomographie à rayons X, une étape d'aplanissement de l'image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef, une étape de détermination de surfaces de l'image tridimensionnelle de la pièce afin de générer une image tridimensionnelle de la pièce comprenant un contour de la pièce délimitant la surface de la pièce, une étape de sélection d'une zone d'intérêt dans la surface de la pièce, une étape d'application d'un filtre morphologique d'érosion sur la zone d'intérêt, une étape de création d'un maillage fixe de la zone d'intérêt, le maillage comportant une pluralité de cellules, une étape de génération d'une carte de couleur de la zone d'intérêt à partir du maillage créé, la carte de couleur associant à chaque cellule de la pluralité de cellules du maillage associée un niveau de couleur, le niveau de couleur de chaque cellule correspondant à une densité locale du matériau de la zone d'intérêt de la pièce, Une étape d'affichage de la carte de couleur Grâce à l’invention, il est possible de réaliser des traitements d'images sur une image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef qui permettent d'obtenir les variations de densités de matières locales du matériau de la totalité d'une zone d'intérêt choisie en trois dimensions, sans avoir à découper ou casser la pièce. Ainsi, la carte de couleur permet de visualiser qualitativement les variations locales de densité de matière du matériau de toute la zone d'intérêt afin de participer à la caractérisation de la fabrication de la pièce. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon le premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : une étape de modification de l'échelle de la carte de couleurs de manière à détecter toutes les cellules associées à un niveau de couleur supérieur à un premier niveau de couleur de référence et/ou inférieur à un deuxième niveau de gris de référence. Cette caractéristique permet avantageusement d'observer les valeurs qui dépassent ou qui sont inférieures à des seuils prédéterminés et qui ne correspondent pas à des critères de fabrication par exemple. une étape d'affichage d'un histogramme représentant la répartition des niveaux de couleurs de la pluralité des cellules. la carte de couleur est une carte de couleur en niveau de gris et un niveau couleur est un niveau de gris l'aéronef est un avion et la pièce d'aéronef est une aube. Un deuxième aspect de l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé selon le premier aspect de l'invention. Un troisième aspect de l'invention concerne un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé selon le premier aspect de l'invention L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. La est un schéma synoptique d'un procédé de détermination de variations locales de densité d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef selon l'invention. La est une image tridimensionnelle acquise par tomographie à rayons X d'une aube d'aéronef. La est l'image de la après une étape d'aplanissement. La est un agrandissement d'une partie de l'image de la après une étape de détermination de surface. La est l'image de la après une étape de sélection d'une zone d'intérêt sur la surface de la pièce et une étape d'érosion voxélique sur la zone d'intérêt. La est l'image de la après création d'un maillage sur la zone d'intérêt. La est une carte de couleur en niveau de gris de toute la zone d'intérêt de la pièce, chaque niveau de gris représentant une densité du matériau de la pièce. La est un zoom détaillé sur la carte de couleur. La est un histogramme représentant la répartition de chaque niveau de gris moyen par cellule du maillage . DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détermination des variations de densités locales d'au moins un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce d'aéronef. La pièce d'aéronef peut être formée à partir L'aéronef est par exemple un hélicoptère ou un avion. Lorsque l'aéronef est un avion, la pièce de l'aéronef est de préférence une aube, et de préférence une aube Fan. En outre, l'aube peut être une aube de soufflante en composite tissé 3D, ou aubes directrices de sortie (appelées OGV pour « Outlet Guide Vane »). Par densité d'un matériau on entend la masse volumique du matériau divisée par la masse volumique de l'eau. La montre schéma synoptique des étapes du procédé 100 selon le premier aspect de l'invention. Une première étape 101 du procédé 100 est une étape d'acquisition d'une image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef. L'image acquise représente un volume, le volume étant la pièce tridimensionnelle. L'acquisition de l'image tridimensionnelle de la pièce est réalisée par tomographie à rayons X. La tomographie à rayons X est une technique d'imagerie permettant une visualisation en trois dimensions de l’intérieur comme de l’extérieur d'un volume et en particulier de pièces d’une grande complexité géométrique. En particulier, la tomographie numérique à rayons X repose sur la mesure de l’absorption de tout ou partie de l’énergie d’un faisceau de rayons X par le ou les matériaux formant une pièce afin de collecter les projections de ladite pièce selon différents angles. Les projections de la pièce permettent de reconstruire un volume de données en 3D dans lequel il est possible de distinguer par exemple les composants de la pièce. L'image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef comporte une pluralité de voxels. L'image tridimensionnelle acquise représente le volume de la pièce dans sa totalité. La est un exemple d'image tridimensionnelle (ou volume) de la pièce 1, la pièce 1 étant dans ce cas une aube d'aéronef, l'image tridimensionnelle étant acquise par tomographie par rayon X. Le procédé 100 peut comprendre une deuxième étape 202 d'aplanissement de l'image tridimensionnelle de la pièce d'aéronef. L’aplanissement est une étape de traitement d’image qui permet de lisser les niveaux de gris d’un volume numérique afin de diminuer les effets de durcissement de faisceau liés à l’interaction photon/matière. Ainsi, un niveau de gris peut être relié plus facilement à une densité donnée. Avantageusement, la deuxième étape 102 d'aplanissement permet de supprimer tout effet de durcissement de faisceau de rayons X lors que l'acquisition de l'image tridimensionnelle ou de supprimer des variations de niveaux de gris non souhaitées. En particulier, le durcissement de faisceau de rayons X (de l'anglais "beam hardening") est un artefact dû au fait que le faisceau de rayons X est polychromatique. Un faisceau de rayons X polychromatiques comprend des rayons de basses et hautes énergies et lors d'une tomographie à rayons X, les rayons de basse énergie sont absorbés plus rapidement que ceux de plus haute énergie lorsqu'ils passent à travers la pièce. Le durcissement du faisceau se traduit par exemple par le fait que les contours de la pièce apparaissent plus brillants que le centre, même si le matériau qui forme la pièce est le même partout. La représente l'image de la après l'étape 102 d'aplanissement. Le procédé 100 comprend en outre une étape 103 de détermination de surfaces de l'image tridimensionnelle de la pièce de l'aéronef. La détermination de surface consiste à définir le contour d'un ou plusieurs objets d'une image. Il s'agit intrinsèquement d'une technique de segmentation. Les algorithmes de détermination de surface peuvent être assistés par un ou plusieurs types de techniques de segmentation comme étape de prétraitement. La segmentation est définie comme le processus de séparation des données en deux dimensions ou trois dimensions en régions, afin d'obtenir des données significatives pour des tâches spécifiques. Ainsi, la détermination de surface de l'image tridimensionnelle de la pièce de l'aéronef permet de générer une image tridimensionnelle de la pièce comprenant un contour de la pièce délimitant la surface de la pièce. La surface de la pièce délimitée par le contour est une iso-surface. L'étape 103 de détermination de surfaces est de préférence réalisée par le logiciel VGStudio MAX, grâce à la fonction de détermination de surface en mode avancée. Avantageusement, la détermination de surface en mode avancée sur VGStudio MAX permet de déterminer les surfaces avec une précision sous-voxelique et réduit l’incertitude de mesure en fournissant les détails impossibles à afficher avec une segmentation au niveau du voxel. La représente un agrandissement sur une partie de l'image de la après l'étape 103 de détermination de surfaces. Le procédé 100 comprend en outre une étape 104 de sélection d'une zone d'intérêt dans la surface de la pièce. La zone d'intérêt sélectionnée permet d'éliminer les bords de la surface de la pièce, qui pourraient comprendre des variations de densités locales abruptes et donc aberrantes par rapport aux variations de densités locales de la zone d'intérêt. La zone d'intérêt peut être une zone locale de la pièce, découpée manuellement et non la pièce en entier. La zone d'intérêt de la pièce peut être la pièce. La zone d'intérêt est choisie selon des critères prédéterminés. L'étape 104 de sélection de la zone d'intérêt est préférence réalisée par le logiciel VGStudio MAX et en particulier par la version 3.2 du logiciel. Le procédé 100 comprend en outre une étape 105 d'application d'un filtre morphologique d'érosion sur la zone d'intérêt. L'érosion est un opérateur morphologique ayant pour but de réduire la taille des objets et de séparer des objets qui sont collés dans une image bidimensionnelle ou tridimensionnelle. Le filtre morphologique d'érosion appliqué à la zone d'intérêt de la pièce est une érosion voxélique. L’érosion est une opération qui supprime un certain nombre de voxels depuis la surface déterminée en étape 103. Ainsi, le calcul final est réalisé dans une partie interne de la pièce en supprimant les effets de bords. Avantageusement, l'application d'un filtre morphologique d'érosion voxélique permet d'éliminer les effets de surface. Les effets de surface sont les effets de bords, qui sont plus blanchâtres que le reste de la pièce dû aux interactions entre les photons (lors de la tomographie par rayons X) et la matière, qui sont dues à un faux signal. L'étape 105 d'application d'une érosion morphologique est de préférence réalisée par le logiciel VGStudio MAX. La représente la après l'étape 104 de sélection d'une zone d'intérêt et l'étape 105 d'application d'une érosion voxélique à la zone d'intérêt. Le procédé 100 comprend en outre une étape 106 de création d'un maillage de la zone d'intérêt. Le maillage est une partition de la zone d'intérêt en une pluralité de cellules, la pluralité de cellules ayant un nombre fini de cellules. Chaque cellule du nombre fini de cellules délimite une sous-zone de la zone d'intérêt. Ainsi, le maillage est une représentation discrète de la zone d'intérêt. Le maillage peut être défini par son nombre de nœuds. Le maillage créé est de préférence un maillage fixe, c’est-à-dire un maillage comprenant un nombre de nœuds fixe. Le maillage peut être variable, le nombre de nœuds pouvant être variable. L'invention fonctionne avec un maillage variable en fonction de la géométrie de la pièce et sa structure interne Les cellules de la pluralité de cellules peuvent avoir des tailles variables. Le maillage est choisi en fonction de critères métiers par exemple ou, en fonction d’une zone dont les côtés des cellules équivalent à la plus petite épaisseur de la pièce, pour éviter d’avoir un morceau de cellule en dehors de la pièce. L'étape 106 de création d'un maillage est de préférence réalisée par le logiciel VGStudio MAX . La illustre l'étape 106 de création du maillage sur la zone d'intérêt représentée à la . Le procédé 100 comprend en outre une étape 107 de génération d'une carte de couleur de la zone d'intérêt à partir du maillage créé. La carte de couleur, également appelée "colormap" en anglais, associe à chaque cellule de la pluralité de cellules du maillage un niveau de couleur et de préférence un niveau de couleur moyen. Le niveau de couleur associée à chaque cellule correspond à une densité locale du matériau de la sous-zone de la zone d'intérêt de la pièce délimitée par ladite cellule. La carte de couleur est une image tridimensionnelle de la pièce dans laquelle chaque zone de la zone d'intérêt délimitée par une cellule est associée à un niveau couleur. Ainsi, un opérateur peut observer les variations de densité locales grâce aux variations des niveaux de couleurs associées aux cellules de la pluralité de cellules, sur toute la zone d'intérêt de la pièce sans avoir eu à découper la pièce. De préférence, la carte de couleur est une carte de couleur en arc-en-ciel ou en classes dont chaque couleur ou classe est reliée à un niveau de gris moyen. Par exemple, carte de couleur est une carte de couleur en niveau de gris, et un niveau de couleur est un niveau de gris, de préférence un niveau de gris moyen. Le procédé 100 comprend en outre une étape 108 d'affichage de la carte de couleur de la zone d'intérêt à partir du maillage créé. Ainsi, la carte de couleur permet d'observer qualitativement les variations de densités locales de la totalité de la zone d'intérêt de la pièce grâce aux variations des niveaux de couleurs au niveau de chaque sous-zone de la zone d'intérêt. L'étape 107 de génération de la carte de couleur est de préférence réalisée par le logiciel VGStudio MAX. La est une carte de couleur en niveau de gris de la zone d'intérêt de la pièce. La est un agrandissement sur une partie de la . Chaque cellule est associée à un niveau de gris moyen. Le procédé 100 peut comprendre en outre une étape 109 de modification de l'échelle de la carte de couleurs de manière à détecter toutes les cellules, de la pluralité de cellules, associées à un niveau de couleur supérieur à un premier niveau de couleur de référence et/ou inférieur à un deuxième niveau de couleur de référence. Par exemple, le premier seuil de référence et/ou le deuxième seuil de référence peut correspondre respectivement à une densité locale trop élevée ou trop basse par rapport aux autres densités locales et/ou par rapport à un critère métier par exemple. Le procédé 100 peut en outre comprendre une étape 110 d'affichage d'un histogramme représentant la répartition des niveaux de couleurs de la pluralité des cellules. Ainsi, l'histogramme permet de connaitre l'occurrence de chaque niveau de couleur affiché sur la carte de couleur et de faire une analyse statistique des densités locales du matériau de la zone d'intérêt. La est un exemple d'histogramme généré à partir de la carte de couleur de la . L'histogramme représente le nombre de cellules en fonction du niveau de gris moyen. Chaque classe de niveau de gris moyen peut avoir une couleur pour classer les cellules et faire ressortir celles en extrémité d’histogramme. Ainsi, cela marque les zones atypiques (densité en écart par rapport à la moyenne par exemple, l’histogramme étant une gaussienne). Les étapes de modification 109 de l'échelle de couleurs et d'affichage 110 de l'histogramme sont de préférence réalisées par le logiciel VGStudio MAX. Procédé (100) de détermination des variations de densités locales d'un matériau d'une zone d'intérêt d'une pièce (1) d'aéronef, le procédé comportant : une étape d'acquisition (101) d'une image tridimensionnelle de la pièce (1) d'aéronef par tomographie à rayons X, une étape d'aplanissement (102) de l'image tridimensionnelle de la pièce (1) d'aéronef, une étape de détermination (103) de surfaces de l'image tridimensionnelle de la pièce afin de générer une image tridimensionnelle de la pièce comprenant un contour de la pièce délimitant la surface de la pièce, une étape de sélection (104) d'une zone d'intérêt dans la surface de la pièce, une étape d'application (105) d'un filtre morphologique d'érosion sur la zone d'intérêt, une étape de création (106) d'un maillage de la zone d'intérêt, le maillage comportant une pluralité de cellules, une étape de génération (107) d'une carte de couleur de la zone d'intérêt à partir du maillage créé, la carte de couleur associant à chaque cellule de la pluralité de cellules du maillage associée un niveau de couleur, le niveau de couleur de chaque cellule correspondant à une densité locale du matériau de la zone d'intérêt de la pièce Une étape d'affichage (108) de la carte de couleur. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de modification (109) de l'échelle de la carte de couleurs de manière à détecter toutes les cellules associées à un niveau de couleur supérieur à un premier niveau de couleur de référence et/ou associées à un niveau de couleur inférieur à un deuxième niveau de couleur de référence. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'affichage (110) d'un histogramme représentant la répartition des niveaux de couleurs de la pluralité des cellules. Procédé (100) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que la carte de couleur est une carte de couleur en niveau de gris et en ce que un niveau couleur est un niveau de gris. Procédé (100) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que l'aéronef est un avion et en ce que la pièce (1) d'aéronef est une aube. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. Support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.