Brevet FR3152060A1 — publié le 20250214

La présente invention concerne un procédé de contrôle non destructif d’un objet ( 1 ) mis en œuvre par ordinateur, comportant une reconstruction d’un volume tomographique comprenant les étapes suivantes : a) obtention (E1) d’un premier ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet ( 1 ) pour une première position ; b) obtention (E2) d’un deuxième ensemble de projections de l’objet ( 1 ) pour une deuxième position différente ; c) reconstruction (E4) à partir des ensembles de projections d’un premier volume et d’un deuxième volume ; d) traitement (E5) des volumes pour segmenter un contour du premier et un contour du deuxième volume ; e) traitement (E6) de recalage du premier volume par rapport au deuxième volume par recalage des contours ; f) fusion (E7) du premier volume recalé avec le deuxième volume de manière à obtenir un volume ; g) traitement (E8) du volume de l’objet ( 1 ) en vue d’en détecter un éventuel défaut. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de contrôle non destructif d’une pièce mécanique La présente invention concerne de manière générale le domaine du contrôle non destructif et en particulier celui du contrôle par tomographie à rayons X de la structure interne d’une pièce mécanique. ETAT DE LA TECHNIQUE La tomographie à rayons X est utilisée pour le contrôle non destructif de nombreux objets, par exemple des pièces mécaniques industrielles. En revanche, à cause de pertes d’informations locales dans les zones le plus épaisses des pièces, qui sont difficiles à traverser pour les rayons X, cette technique ne permet pas de reconstituer l’intégralité du volume en trois dimensions, notamment d’une pièce mécanique métallique ou composite de grande envergure ou de forme complexe. Par ailleurs, d’autres artefacts sont causés par des phénomènes comme le durcissement du faisceau ou le flou géométrique. Le volume reconstruit comporte donc fréquemment des zones dégradées en termes de géométrie ou d’interprétation de la santé matière. Dans certains cas extrêmes, des zones aveugles interprétée à tort comme vides peuvent être obtenues. L’analyse d’une pièce à partir d’une reconstruction imparfaite est donc partielle et ne peut répondre à un besoin de contrôle global de haute qualité. Pour résoudre ces problèmes, on connait des solutions logicielles reposant sur des corrections algorithmiques pour limiter les phénomènes néfastes sources des artefacts ou visant à assister l’opérateur pour placer de façon optimale la pièce avant d’effectuer des mesures. Des solutions matérielles existent également, comme le « Beam Hole Array » ou le « Beam Stop Array » qui limitent la prise en compte des rayonnements diffusés afin de fournir un signal plus cohérent. Cependant, si ces solutions permettent de corriger certains phénomènes néfastes comme le diffusé, le durcissement de faisceau ou l’artefact métallique, elles sont sans effet sur le manque d’informations locales, empêchant donc une reconstruction correcte du volume en trois dimensions. Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un procédé mis en œuvre par ordinateur de contrôle non destructif comportant une reconstruction d’un volume tomographique d’un objet conforme aux revendications annexées. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de contrôle non destructif d’un objet mis en œuvre par ordinateur, comportant une reconstruction d’un volume tomographique comprenant les étapes suivantes : a) obtention d’un premier ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet pour une première position de l’objet ; b) obtention d’un deuxième ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet pour une deuxième position de l’objet différente de la première position ; c) reconstruction à partir des premiers et deuxièmes ensembles de projections 2D tomographiques d’un premier volume de l’objet et d’un deuxième volume de l’objet ; d) traitement du premier et du deuxième volume pour segmenter un premier contour du premier volume de l’objet et un deuxième contour du deuxième volume de l’objet ; e) traitement de recalage du premier volume de l’objet par rapport au deuxième volume de l’objet par recalage du premier contour par rapport au deuxième contour de manière à obtenir un premier volume recalé de l’objet ; f) fusion du premier volume recalé de l’objet avec le deuxième volume de l’objet de manière à obtenir un volume de l’objet ; le procédé comprenant en outre : g) traitement du volume de l’objet en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut. Le procédé selon l’invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : une étape de normalisation des niveaux de gris des pixels des premier et deuxième ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet, l’étape c) étant mise en œuvre sur les premier et deuxième ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet normalisés, l’étape f) utilisant un deuxième volume de l’objet normalisé ; la première position de l’objet et la deuxième position de l’objet sont définies par rapport à des marqueurs de calibration visibles sur chaque projection 2D tomographiques et sur chaque volume reconstruit, le traitement de recalage à l’étape e) consistant à recaler les marqueurs de calibration visibles dans chaque volume ; la fusion à l’étape f) consiste à moyenner les niveaux de gris de chaque volume ; l’étape f) de fusion est effectuée pour une fraction du premier volume recalé avec une fraction correspondante du deuxième volume de l’objet, de manière à obtenir un volume de l’objet ; le traitement du volume de l’objet en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut comprend une analyse métrologique comparative ; le traitement du volume de l’objet en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut comprend une caractérisation des matériaux de l’objet. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La illustre un objet à reconstruire par tomographie selon une première position pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention ; La illustre un objet à reconstruire par tomographie selon une deuxième position pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention ; La est schéma présentant les étapes d’un procédé de reconstruction du volume d’un objet par un scanner tomographique. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention propose un procédé, mis en œuvre par un ordinateur, de contrôle non destructif comportant une reconstruction d’un volume tomographique d’un objet 1 à partir d’au moins deux volumes de l’objet 1 dont les pertes d’informations ne sont pas localisées aux mêmes emplacements. Premier mode de réalisation Dans ce but la reconstruction d’un volume tomographique selon un premier mode de réalisation comprend une étape d’obtention d’un premier ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet 1 pour une première position de l’objet 1 (étape E1). Le premier ensemble de projection 2D tomographique de l’objet 1 est par exemple issu d’un scan par imagerie volumétrique par faisceau conique (« cone beam volume CT » dans la terminologie anglo-saxonne) ou par toute autre technique de tomographie ou tomodensitométrie. Comme illustré sur la , un tel scan est réalisé par un système d’imagerie par rayons X 2 qui comprend un émetteur 21 de rayons X et un détecteur 22 , l’objet 1 étant disposé entre l’émetteur 21 et le détecteur 22 . De préférence, afin d’améliorer la qualité des projections 2D tomographiques de l’objet 1 en diminuant le bruit et en améliorant les contours, en particulier pour un objet 1 métallique, le système d’imagerie par rayons X 2 comprend une plaque « beam-hole array » (BHA) 4 ou une plaque « beam-stop arrays » (BSA) 5 disposée entre la source 21 et l’objet 1 . L’objet 1 est également scanné une deuxième fois, de préférence par le même scanner tomographique 2 et avec des paramètres adaptés, dans une position différente de la position du premier scan, comme illustré . Les positions sont définies selon la géométrie de la pièce en suivant les méthodes usuelles en tomographie, notamment en inclinant les surfaces planes ou cylindriques dans les trois directions de l’espace pour limiter les effets de forme et en limitant l’épaisseur de matière à traverser pour éviter les pertes d’informations. Ce deuxième scan permet l’obtention d’un deuxième ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet 1 (étape E2). À partir du premier et du deuxième ensemble de projections 2D tomographique, une étape de reconstruction permet d’obtenir un premier et un deuxième volume de l’objet 1 (étape E4). Ces volumes de l’objet 1 sont constitués de voxels, chaque voxels comprenant des coordonnées de position et un niveau de gris. De manière avantageuse, il est possible d’effectuer la reconstruction (étape E4) à niveaux de gris figés, c’est-à-dire de définir au cours d’une étape de normalisation des seuils inférieurs et supérieurs autour des pics des éléments constituants des ensembles de projections 2D tomographique de l’objet 1 à analyser, le reste des niveaux de gris pouvant être saturés (étape E3). Un seuil supérieur (respectivement inférieur) peut ainsi être défini à partir de la valeur maximale (respectivement minimale) des éléments constituants des ensembles de projections 2D tomographique de l’objet 1 . Ces éléments constituants sont par exemples les pixels des ensembles de projections 2D, chaque pixel comprenant un niveau de gris. Cette étape de normalisation permet par la suite de superposer au mieux les niveaux de gris maximal et minimal de chaque élément constituant les volumes de l’objet 1 . Ensuite, un traitement du premier et du deuxième volume pour segmenter un premier contour du premier volume de l’objet 1 et un deuxième contour du deuxième volume de l’objet 1 est mis en œuvre (étape E5). A ce titre, et de préférence, il est possible de générer un maillage des surfaces constituant les contours des volumes de l’objet 1 et d’attribuer aux points du maillage appartenant aux contours une valeur spécifique, de sorte à effectuer une segmentation entre l’air entourant les volumes de l’objet 1 et la matière constituant l’objet 1 . Ensuite, un traitement de recalage du premier volume par rapport au deuxième volume de l’objet 1 , par recalage du premier contour du premier volume de l’objet 1 par rapport au deuxième contour du deuxième volume de l’objet 1 est effectué, de manière à obtenir un premier volume de l’objet 1 recalé (étape E6). Le traitement de recalage fourni une fonction de transformation géométrique entre les deux volumes. Chaque point d’un volume de l’objet 1 se voit associé à un point d’un autre volume de l’objet 1 . Enfin, dans une étape de fusion (étape E7), il s’agit de fusionner le premier volume recalé de l’objet 1 avec le deuxième volume de l’objet 1 de manière à obtenir un volume de l’objet 1 amélioré, dans lequel les pertes d’informations sont atténuées ou éliminées. La fusion des volumes consiste à effectuer une opération d’union des points de chaque volume, au cours de laquelle le niveau de gris de chaque point ou de chaque voxel d’un couple de points ou de voxels fusionné est moyenné pour obtenir le niveau de gris du point ou du voxel du volume de l’objet 1 amélioré. Alternativement, les niveaux de gris peuvent être mélangés, sommés ou alors seul le niveau de gris le plus élevé parmi le couple de points peut être sélectionné. Second mode de réalisation Dans un second mode de réalisation, le premier et le deuxième ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet 1 comprennent également des projections 2D tomographiques de marqueurs de calibration 3 . Comme illustré et 2, les marqueurs de calibrations 3 sont placés à proximité de l’objet 1 , entre la source 21 et le détecteur 22 du système d’imagerie par rayons X 2 . En particulier, les marqueurs de calibrations 3 sont placés relativement à l’objet 1 aux mêmes positions pour chaque scan par le système d’imagerie par rayons X 2 . Le procédé selon ce second mode de réalisation est très similaire au procédé selon le premier mode de réalisation, c’est-à-dire qu’un premier et au moins un deuxième ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet 1 (étapes E1 et E2), chaque ensemble de projection 2D tomographiques de l’objet 1 comprenant des projections des marqueurs de calibration 3 . De même, chaque volume de l’objet 1 reconstruit au cours comprend des volumes reconstruits des marqueurs de calibration 3 (étape E4). Autrement dit, les marqueurs de calibration 3 sont visibles sur chaque projection 2D tomographiques et sur chaque volume de l’objet 1 , les données associées comprenant les informations relatives aux marqueurs de calibration 3 et aux volumes de l’objet 1 . Ces volumes de l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 sont typiquement constitués de voxels, chaque voxels comprenant des coordonnées de position et un niveau de gris. Selon ce mode de réalisation, il est aussi possible de normaliser les niveaux de gris des éléments constituants les ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet 1 et desmarqueurs de calibration 3 , c’est-à-dire de définir au cours d’une étape de normalisation (étape E3) des seuils inférieurs et supérieurs autour des pics des éléments constituants les ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 , de façon analogue à la normalisation décrite dans le mode de réalisation précédent. Ensuite, un traitement du premier et du deuxième volume pour segmenter des premiers contours du premier volume de l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 et un deuxième contour du deuxième volume de l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 est mis en œuvre (étape E5). A ce titre, et de préférence, il est possible de générer un maillage des surfaces constituant les contours des volumes de l’objet 1 des marqueurs de calibration 3 et d’attribuer aux points du maillage appartenant aux contours une valeur spécifique, de sorte à effectuer une segmentation entre l’air entourant les volumes de l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 et la matière constituant l’objet 1 et des marqueurs de calibration 3 . Ensuite, un traitement de recalage au cours duquel la première position de l’objet 1 et la deuxième position de l’objet 1 sont définies par rapport aux marqueurs de calibration 3 visibles sur chaque projection 2D tomographiques et sur chaque volume de l’objet 1 reconstruit est effectué. Ainsi, les marqueurs de calibration 3 visibles dans chaque volume de l’objet 1 sont recalé entre eux (étape E6). Une étape de fusion (étape E7), similairement au premier mode de réalisation, consiste à fusionner le premier volume recalé de l’objet 1 avec le deuxième volume de l’objet 1 de manière à obtenir un volume de l’objet 1 amélioré, dans lequel les pertes d’informations sont atténuées ou éliminées. La fusion des volumes peut être effectuée avec les volumes des marqueurs de calibration 3 ou en les supprimant. Pour le premier comme pour le deuxième mode de réalisation de l’invention, l’étape de fusion peut être effectuée partiellement sur une fraction sélectionnée par un utilisateur d’un volume reconstruit de l’objet 1 , de sorte à réduire le temps de calcul nécessaire à l’étape de fusion en diminuant le nombre de points à traiter. La fraction du volume recalé de l’objet 1 est alors fusionnée avec une fraction correspondante du deuxième volume de l’objet 1 . Par correspondante, on entend que chaque point de la fraction du premier volume recalé de l’objet 1 appartenant à la fraction est associée par la fonction de transformation géométrique de recalage à un point du deuxième volume de l’objet 1 . Ainsi, chaque fraction correspond à la même zone sur l’objet 1 réel. Alternativement, la fraction sélectionnée peut l’être automatiquement, en fonction d’un certain intervalle de niveau de gris prédéterminé. Par exemple, l’intervalle peut être entre une valeur minimale de niveau de gris proche de celle attribuée à l’air et une valeur maximale de niveau de gris correspondant à de la matière sans pertes d’informations. Bien entendu, les étapes (étapes E1 à E7) de reconstruction d’un volume tomographique d’un objet 1 peuvent être effectuées en série, un volume amélioré issu d’une première itération des étapes pouvant être traité au cours d’une seconde itération avec un second volume de l’objet 1 , le second volume de l’objet 1 pouvant être ou non issu ou non d’une troisième itération menée successivement ou en parallèle de la première itération à partir de volumes de l’objet 1 n’ayant pas subi la reconstruction selon l’invention. De cette façon il est possible de fusionner des volumes de l’objet 1 acquis dans des positions différentes, de sorte à éliminer toutes les zones de pertes d’informations. Les étapes de la reconstruction d’un volume tomographique d’un objet 1 décrites précédemment, indépendamment du mode de réalisation, sont intégrables à un procédé de contrôle non destructif d’un objet 1, comprenant une étape d’obtention d’un volume de l’objet 1 au moyen des étapes de reconstruction d’un volume tomographique de l’objet 1 (étapes E1 à E7) et une étape de traitement (étape E8) du volume de la pièce en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut, par exemple un défaut de dimension et/ou de santé matière. Par défaut de dimension, on entend un écart entre les dimensions du volume et celles spécifiées supérieur à un seuil prédéterminé. L’étape de traitement (étape E8) consiste alors à segmenter l’air et la matière en définissant des règles de segmentation propres au matériau, à la géométrie et aux exigences de conformité de l’objet 1 . La segmentation sélectionne les voxels considérés comme appartenant à l’air ou à la matière constituant l’objet 1 . Des analyses de métrologie sont alors effectuées selon des méthodes connues de l’état de la technique. De même, un défaut de santé matière est un écart constaté entre les propriétés mécaniques ou la structure du volume de l’objet 1 avec les exigences de conformité. L’étape de traitement (étape E8) consiste alors à comparer à un seuil (ou à segmenter) les niveaux de gris du volume de l’objet 1 pour caractériser les matériaux constituant l’objet 1 , le seuil étant déterminé de façon adaptée à la structure et à la qualité du volume de l’objet 1 amélioré. Par rapport à l’art antérieur, le procédé de contrôle non destructif selon l’invention permet d’assurer une qualité supérieure des produits en effectuant les contrôles sur des volumes tomographiques plus réalistes car ne comportant pas de pertes d’informations locales. Un tel procédé de contrôle non destructif d’un objet 1 est particulièrement avantageux dans tout type d’industrie nécessitant un contrôle précis des dimensions et de la santé matière de tout type d’objet 1 , y compris un objet 1 de grande dimension et métallique. Par exemple, le procédé est particulièrement adapté à la reconstruction sans pertes d’informations d’un volume d’une pièce de turbomachine. Procédé de contrôle non destructif d’un objet ( 1 ) mis en œuvre par ordinateur, comportant une reconstruction d’un volume tomographique comprenant les étapes suivantes : a) obtention (E1) d’un premier ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet ( 1 ) pour une première position de l’objet ( 1 ) ; b) obtention (E2) d’un deuxième ensemble de projections 2D tomographiques de l’objet ( 1 ) pour une deuxième position de l’objet ( 1 ) différente de la première position ; c) reconstruction (E4) à partir des premiers et deuxièmes ensembles de projections 2D tomographiques d’un premier volume de l’objet ( 1 ) et d’un deuxième volume de l’objet ( 1 ) ; d) traitement (E5) du premier et du deuxième volume pour segmenter un premier contour du premier volume de l’objet ( 1 ) et un deuxième contour du deuxième volume de l’objet ( 1 ) ; e) traitement (E6) de recalage du premier volume de l’objet ( 1 ) par rapport au deuxième volume de l’objet ( 1 ) par recalage du premier contour par rapport au deuxième contour de manière à obtenir un premier volume recalé de l’objet ( 1 ) ; f) fusion (E7) du premier volume recalé de l’objet ( 1 ) avec le deuxième volume de l’objet ( 1 ) de manière à obtenir un volume de l’objet ( 1 ) ; le procédé comprenant en outre : g) traitement (E8) du volume de l’objet ( 1 ) en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape (E3) de normalisation des niveaux de gris des pixels des premier et deuxième ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet ( 1 ), l’étape c) étant mise en œuvre sur les premier et deuxième ensembles de projections 2D tomographiques de l’objet ( 1 ) normalisés, l’étape f) utilisant un deuxième volume de l’objet ( 1 ) normalisé. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la première position de l’objet ( 1 ) et la deuxième position de l’objet ( 1 ) sont définies par rapport à des marqueurs de calibration ( 3 ) visibles sur chaque projection 2D tomographiques et sur chaque volume reconstruit, le traitement de recalage à l’étape e) consistant à recaler les marqueurs de calibration ( 3 ) visibles dans chaque volume. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la fusion (E7) à l’étape f) consiste à moyenner les niveaux de gris de chaque volume. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape f) de fusion (E7) est effectuée pour une fraction du premier volume recalé avec une fraction correspondante du deuxième volume de l’objet ( 1 ), de manière à obtenir un volume de l’objet ( 1 ). Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, le traitement (E8) du volume de l’objet (1) en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut comprenant une analyse métrologique comparative. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, le traitement (E8) du volume de l’objet (1) en vue d’en détecter au moins un éventuel défaut comprenant une caractérisation des matériaux de l’objet (1).