INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Traditionnellement, l'application des capteurs à ultrasons est limitée par l'existence d'une zone aveugle, qui est provoquée par des vibrations mécaniques parasites du transducteur à ultrasons. Les transducteurs ultrasoniques sont généralement configurés pour générer des signaux ultrasonores lorsqu’ils sont actionnés par un signal d'excitation. Par exemple, une impulsion d'énergie électrique peut faire vibrer un transducteur piézoélectrique à une fréquence donnée en raison de la piézoélectricité, générant ainsi une onde ultrasonore. Le signal ultrasonore transmis est réfléchi par un objet, l'écho du signal ultrasonore peut alors être détecté et évalué pour déterminer une distance à l'objet. La réponse du transducteur à ultrason comporte la mesure de l’écho, qui est le signal d’intérêt, et des vibrations mécaniques parasites, non souhaitées. Si les vibrations mécaniques parasites sont trop importantes, il n’est pas possible d’identifier le signal d’intérêt, et donc de réaliser la mesure de temps de vol. L’amplitude des vibrations mécaniques parasites est importante juste après l’émission du signal ultrasonore, puis décroit avec le temps, si bien que cette problématique apparait en particulier lorsque le signal écho est attendu pour des temps courts. Ainsi, pour des objets situés à une faible distance, le signal d’intérêt ne peut pas être correctement mesuré. La zone aveugle est une zone spatiale entourant le transducteur à ultrasons dans laquelle les signaux d'écho ne peuvent pas être détectés de manière fiable.
Les méthodes existantes tentent de résoudre le problème de la zone aveugle en utilisant par exemple par une approche logicielle dans laquelle il y a un post-traitement du signal. Cependant, l'approche logicielle évite simplement la prise en considération par le capteur des signaux mesurés aux temps courts, et ainsi la détection, potentiellement erronée, d’un objet à faible distance, pour mieux repérer les signaux d'écho correspondant à une distance plus importante. Cela ne réduit ni ne supprime les vibrations parasites du transducteur, la zone aveugle est donc toujours présente. Autrement dit, les objets situés dans la zone aveugle ne peuvent toujours pas être détectés de manière fiable.
D'autres méthodes utilisent une approche électronique de post-traitement comme le document US 9921057 qui décrit un système comprenant un module atténuateur couplé électriquement avec le récepteur d'ultrasons. Le signal reçu pendant un temps donné correspondant à la zone aveugle est atténué. Ce système ne permet pas non plus de réduire la zone aveugle, mais uniquement de mieux détecter les objets en-dehors de la zone aveugle.
Il existe donc le besoin de proposer un système de transducteur qui permet d'optimiser la détection d'objets dans la zone aveugle.
RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un dispositif d'émission et/ou de réception d'ondes acoustiques, préférentiellement ultrasonores, comprenant : un émetteur d'ondes configuré pour transmettre à une fréquence d'émission des ondes et un récepteur d'ondes de préférence ultrasonores de préférence distinct de l'émetteur présentant une fréquence de résonnance et configuré pour recevoir des ondes générées par l'émetteur et comprenant des ondes directes et des ondes réfléchies, caractérisé en ce que le dispositif comprend un modulateur de la fréquence de résonnance du récepteur et une unité de contrôle configurée pour commander le modulateur de la fréquence de résonnance au cours d'une période de temps prédéterminée de manière à réduire la sensibilité du récepteur au cours de ladite période de temps prédéterminée en éloignant la fréquence de résonnance du récepteur de la fréquence d’émission de l'émetteur.
L’invention propose un dispositif configuré pour moduler la fréquence de résonnance du récepteur pour qu'il soit moins sensible. Ainsi, la sensibilité du récepteur est volontairement dégradée pendant une période de temps prédéfinie, pour que le récepteur soit moins sensible à l’onde directe et donc qu'il résonne de manière moins prononcée, permettant ainsi une réduction de la zone aveugle et donc des mesures à plus courtes distances. L’amplitude des oscillations est réduite à la réception de l’onde directe. Avantageusement, le modulateur de fréquence de résonnance est configuré pour écarter les fréquences de résonnance de l’émetteur et du récepteur, préférentiellement au moins le temps de la réception de l’onde directe, afin de réduire la zone aveugle. Un autre aspect concerne un procédé de détection d'ondes acoustiques par le dispositif d'émission et de réception d'ondes acoustiques tel que décrit ci-dessus comprenant les étapes ci-dessous: D'émission d'ondes acoustiques par l'émetteur à une fréquence d'émission de l'émetteur, De modulation de la fréquence de résonnance du récepteur pendant une période de temps prédéterminée, pour l'éloigner de la fréquence d'émission de l'émetteur puis Détection d'une onde réfléchie par le récepteur.
L’engin 1 comporte au moins trois roues 21, 22, 22’, dont deux roues auxquelles est fournie une force motrice. La force motrice est fournie par l’intermédiaire de deux pédales, ou équivalent, tournant autour d'un axe de pédalier qui entraîne les roues arrières par exemple avec une chaîne, ou tout autre moyen de transmission lors de son utilisation.
La roue avant 21, le guidon 30 et le moyen d’assise 40 sont reliés entre eux par un cadre 60, disposés au niveau de la partie avant 70 de l’engin 1. Cette partie avant 70 avec cadre est inclinée lors de l’utilisation de l’engin 1. La roue avant 21 est articulée par rapport au reste de l’engin 1, au niveau de l’axe du guidon 30 illustré. Cette articulation 31 permet d’orienter la roue avant vers la droite ou la gauche par rapport à la direction d’utilisation de l’engin 1.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’engin 1 comporte également une unité de pilotage ainsi que plusieurs capteurs situés par exemple au niveau du pédalier, sur le cadre du vélo ou au niveau d’une roue.
La liaison entre la partie avant 70 et la partie arrière 80 est réalisée avec un moyen de rotation 51. Ce moyen de rotation 51 permet le pivotement de la partie avant 70 par rapport à la partie arrière 80 qui forme un angle d’inclinaison α, dans un sens et dans l’autre. L’angle α est défini entre l’axe Xav de la partie avant et l’axe Xar de la partie arrière 80. L’axe de rotation est confondu avec l’axe longitudinale de l’engin allant de la roue avant 21 vers un point central entre les deux roues arrières 22, 22’.
Dans le cadre de l’invention, l’engin comporte un système de contrôle 10 de l’inclinaison à faibles vitesses selon l’angle α de la partie avant 70 par rapport à la partie arrière 80, dans un sens et dans l’autre, visible à .
Ce système de contrôle 10 de l’inclinaison à faibles vitesses selon l’angle α de la partie avant 70 par rapport à la partie arrière 80 permet de bloquer l’inclinaison pour des vitesses inférieures ou égales à 6 km/h. De cette façon, l’engin 1 ne peut pas basculer.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ce système de contrôle 10 de l’inclinaison à faibles vitesses selon l’angle α de la partie avant 70 par rapport à la partie arrière 80 permet de bloquer l’inclinaison pour des vitesses inférieures ou égales à 4 km/h.
Dans le cadre de l’invention, le système de contrôle 10 de l’inclinaison comporte un dispositif de blocage 13 de l’inclinaison selon l’angle α lié à la partie avant 70 de l’engin 1 et un dispositif d’articulation 12 entre la partie avant 70 de l’engin 1 et le dispositif de blocage 13.
Afin de réaliser le trait de découpe T, le faisceau laser est mis en forme pour que sa longueur soit au moins égale à l’épaisseur du panneau. La longueur L B d’un faisceau de Bessel est représentée à la
Pour mettre en forme ce faisceau à la longueur souhaitée, un dispositif et des paramètres tel que présents dans l’article Meyer et al. Appl. Phys. Lett. 114, 201105 (2019) sont utilisés.
Cela permet d’avoir un faisceau de Bessel dont la longueur L B permet de traiter le verre feuilleté sur toute son épaisseur E. Ainsi, les deux feuilles de verre 1, 2 et le film intercalaire 3 sont traités simultanément. Pour cela, il a été déterminé que le faisceau de Bessel doit permettre de traiter le panneau de verre P sur une épaisseur égale à au moins 80% de son épaisseur. Cette valeur de 80% est suffisante car il a été montré que qu’à proximité de cette longueur L B , la densité de puissance est telle que le substrat traité par ces portions du faisceau sont conformes à ce qui est attendu..
Ledit faisceau présente aussi des caractéristiques de puissance et de fréquence de travail, celle-ci étant caractéristique de la durée entre chaque impulsion. En effet, le faisceau laser comprend une fréquence propre liée à sa longueur d’onde mais également une fréquence de travail. La fréquence de travail est liée au fait que le faisceau laser est pulsé et que les impulsions sont générées avec une certaine fréquence, dite de travail.
Le traitement du faisceau laser consiste à fragiliser ledit panneau de verre feuilleté. Cette fragilisation des deux feuilles de verre et du film intercalaire de façon simultanée consiste à créer une zone dans laquelle la matière des feuilles de verre est localement modifiée de sorte à induire un champ de contraintes localisé et dans laquelle, l’intercalaire présente des micro-canaux créés sans ablation de matière, ces micro-canaux s’étendant dans la direction de l’épaisseur du film et la matière autour du centre des micro-canaux est vraisemblablement plus dense.
Le trait de découpe T est ainsi réalisé ayant un déplacement relatif entre le panneau de verre feuilletée et le faisceau laser afin que ledit trait puisse être réalisée. De préférence, le dispositif laser 10 est monté mobile par rapport au panneau de verre comme visible en .
Selon l’invention, le trait de découpe T est constitué d’une pluralité de point PI, chaque point correspondant à un impact du faisceau laser. La distance d entre chaque point dit point d’impact PI est telle qu’elle permet à chaque point PI de traiter une zone du panneau P sans impacter un point contigu comme visible à la .
Effectivement, le faisceau laser est tel qu’il permet de créer une contrainte dans chacune des feuilles de verre et des micro canaux dans le film intermédiaire.
Or, si deux points d’impact PIj et PIj+1 sont trop proches alors le point d’impact PIj+1 présente une influence sur le point d’impact précédent PIj. Cette influence peut se traduire par le fait que les contraintes induites par l’impact du faisceau sur le point PIj+1 entraine une réduction ou modification des contraintes dues par l’impact du faisceau sur le point PI. Ainsi, il est possible que les micro-canaux créés par l’impact du faisceau sur le point PIj se referment par l’impact du faisceau sur le point PIj+1. Ainsi, la conséquence serait que l’utilisation du faisceau au point PIj+1 rendrait le point Plj inopérant et donc que le trait de découpe serait inutile.
L’invention se propose donc de définir une distance entre deux points d’impact permettant d’éviter cette problématique.
Pour cela, la distance d entre deux points de contact est choisie pour dépendre des dimensions du faisceau laser. Plus particulièrement, le diamètre du faisceau de Bessel et notamment la largeur du lobe central dans la zone de focalisation est utilisée. En effet, le lobe central est la zone la plus énergétique du faisceau c’est-à-dire la zone qui impacte le plus le panneau de verre feuilleté, il s’agit donc de la zone à utiliser comme référence.
Dans ce cas, une distance d entre deux points d’impact est choisie pour être égale à une valeur comprise entre deux et sept fois ledit diamètre du lobe central Pc.
Pour mettre en œuvre cette distance, deux paramètres du dispositif laser sont pris en compte. Ces paramètres sont la vitesse de déplacement relative entre le panneau de verre P et le dispositif laser 10 et la fréquence de travail.
En effet, la vitesse du déplacement relative est représentative de la différence de vitesse de déplacement qu’il peut y avoir entre le panneau de verre posé sur un support et le dispositif laser à savoir que le panneau de verre et/ou le dispositif laser peuvent se déplacer. Cette vitesse de déplacement peut aussi être appelée vitesse de balayage.
La fréquence de travail est la fréquence avec laquelle les impulsions sont générées.
Ces deux grandeurs sont donc liées de sorte que la vitesse de balayage et la fréquence de travail permettent de définir le pas maximal entre deux points d’impact. En effet, la fréquence de travail est exprimée en Hertz soit en s -1 alors que la vitesse de balayage est exprimé en m. s -1 ou mm. s -1 , le rapport entre les deux permet d’obtenir une valeur en m ou mm.
Lorsqu’on met en œuvre le circuit de spectrométrie 15, la mémoire 16 peut mémoriser une quantité d’interactions dans plusieurs bandes d’énergie respectivement affectées à chaque pixel virtuel de coordonnées . L’unité de traitement 17 peut générer, à partir d’un même champ d’observation, des image gamma respectivement représentatives d’une bande d’énergie . Connaissant le spectre d’émission d’un isotope, il est également possible de combiner différentes bandes d’énergie, de façon à former une image gamma correspondant à l’isotope. L’indice désigne un isotope. La combinaison des différentes bandes d’énergie est effectué en fonction des probabilités d’émission d’énergie de l’isotope, ces dernières étant connues. On prend alors en compte les schémas de désintégration d’isotopes susceptibles de constituer les sources irradiantes du champ d’observation. Par schéma de désintégration d’un isotope, on entend l’énergie, ou les énergies, d’émission ainsi que les taux d’embranchement (probabilités d’émission d’un photon pour les différentes énergies d’émission).
La gamma caméra 1 comporte une unité de traitement 18, configurée pour former une image objet à partir de l’image gamma résultant de l’unité de sous-pixellisation 14, ou, plus généralement à partir d’une quantité d’interactions détectées par chaque pixel virtuel, éventuellement par bandes d’énergie. La formation de l’image objet peut suivre un algorithme de reconstruction, comme décrit par la suite.
Les inventeurs ont constaté que la segmentation en pixels virtuels 13 ij est une source de non uniformité de la sensibilité de la gamma caméra. La représente, pour un pixel 12 I , une fonction de réponse spatiale de l’unité de sous-pixellisation. Cette figure a été obtenue par simulation, en prenant en compte une unité de sous-pixellisation telle que décrite dans US9322937B2, en prenant en compte un pixel de 2,5 mm de côté. L’axe des ordonnées correspond à la position réelle d’une interaction, selon un axe longitudinal X, à l’intérieur d’un pixel. L’axe des abscisses correspond à une position « virtuelle » attribuée par l’unité de sous-pixellisation 14. Dans cet exemple, le pixel a été virtuellement subdivisé en 100 incréments selon l’axe X. Chaque incrément correspond à un pas spatial de 25 µm. Le niveau de gris correspond à la valeur d’une probabilité d’attribution de la position repérée sur l’axe des abscisses alors que la position réelle correspond à la position repérée sur l’axe des ordonnées. Chaque ligne de la matrice correspond à une distribution de probabilités d’affectation d’une position d’une interaction, résultant de l’unité de sous-pixellisation, sachant la position réelle de l’interaction. Chaque colonne de la matrice correspond à une distribution de probabilités de la position réelle d’une interaction, sachant une position de l’interaction résultant de l’unité de sous-pixellisation.
On observe que la probabilité d’affectation est plus largement distribuée au centre du pixel (coordonnée 50 sur la ) qu’aux bordures du pixel (coordonnées 0 et 100 sur la ). La a été simulée en prenant en compte une énergie de photons de 122 keV. La dépend de l’énergie des photons. Plus l’énergie est élevée, plus la distribution de probabilité d’attribution d’une position est étroite.
Sur la , la courbe en trait plein correspond à une projection de la sur l’axe des abscisses. Cela correspond à une distribution de probabilité d’attribution de chaque position « virtuelle » selon l’axe X lors d’une irradiation d’un pixel avec un rayonnement spatialement homogène. Sur la , l’axe des abscisses correspond à une position à l’intérieur du pixel, l’abscisse 0 correspondant au centre du pixel et les abscisses 0,5 et -0,5 correspondent aux bordures gauche et droite du pixel. L’axe des ordonnées correspond à la probabilité qu’un pixel virtuel, correspondant à l’abscisse, soit considéré, par l’unité de sous-pixellisation 14, comme correspondant à la position d’une interaction, alors que la distribution spatiale de l’irradiation est homogène. On observe que l’unité de sous-pixellisation 14 tend à surestimer le nombre d’interactions considérées comme positionnées au centre du pixel, au détriment du nombre d’interactions considérées comme positionnées à la bordure de chaque pixel. Autrement dit, les pixels virtuels centraux (i-e au centre d’un pixel) ont une sensibilité plus élevée que les pixels virtuels périphériques (i-e à la périphérie d’un pixel). La droite en pointillés montre la distribution de probabilité de la position affectée à chaque interaction dans le cas d’une unité de sous-pixellisation présentant une sensibilité spatiale uniforme.
Les figures 2C et 2D représentent une partie d’une image gamma sous-pixélisée, i-e résultant de l’unité de sous-pixellisation 14, une grille en traits noirs matérialisant les contours de différents pixels. Sur ces figures chaque pixel virtuel correspond à un point. Les figures 2C et 2D résultent de simulations en considérant une irradiation homogène. La correspond à la position réelle des interactions. La montre les positions des interactions en mettant en œuvre l’unité de sous-pixellisation 14. Sur ces figures, plus le niveau de gris est sombre, plus la quantité d’interactions détectées est importante. On observe que l’unité de sous-pixellisation induit un tramage de l’image gamma : les pixels virtuels situés au centre de chaque pixel sont surpondérés, au détriment des pixels virtuels situés en bordure des pixels. Cela est la conséquence de la distribution spatiale représentée sur la .
La figure 2E est une image gamma d’un rayonnement uniforme, essentiellement émis par 60 Co, (1173 keV et 1332 keV). Il s’agit d’une image acquise sur site, comportant une contribution de rayonnements diffusés. Sur cet exemple, la surface de détection 12 comporte des lignes de 16 pixels et des colonnes de 16 pixels, soit un total de 256 pixels. Chaque pixel s’étend selon une surface de 2,5 mm par 2,5 mm. Chaque pixel est sous-pixellisé en 64 pixels virtuels (8 x 8 pixels virtuels). Ainsi, l’image gamma formée s’étend selon 128 pixels de côté. Sur la , plus le niveau de gris est clair, plus la quantité d’interactions détectées est importante. Le tramage évoqué en lien avec la est évident : les bordures de chaque pixel peuvent être visualisées, du fait qu’elles comportent moins d’interaction détectées que les parties centrales de chaque pixel. Ainsi, une irradiation spatialement homogène conduit à la formation d’une image gamma spatialement non homogène. Lorsque l’image gamma fait l’objet d’un procédé de reconstruction, comme décrit par la suite, une telle non-uniformité peut entraîner la formation d’artéfacts sur l’image reconstruite : cf. figures 7A et 7B décrites par la suite.
Les figures 2A à 2E traduisent le fait que l’unité de sous-pixellisation 14 est affectée d’une fonction de sensibilité spatiale non uniforme, la sensibilité des pixels virtuels au centre de chaque pixel étant supérieure à la sensibilité des pixels virtuels périphériques, ces derniers étant adjacents des bordures de chaque pixel.
Afin de corriger la non-homogénéité de la sensibilité spatiale non uniforme de l’unité de sous-pixellisation 14, une première solution consiste à exposer la gamma caméra à un rayonnement homogène, de façon à former une image de calibration, prenant en compte la fonction de réponse. Il s’agit d’une solution techniquement simple, mais difficile à mettre en œuvre. En effet, la fonction de sensibilité spatiale dépend de l’énergie du rayonnement incident. Or, l’énergie du rayonnement incident peut varier, en fonction des isotopes composant les sources irradiantes. De plus, elle est difficilement prévisible, en particulier lorsque les sources irradiantes sont composés de plusieurs isotopes, dans des proportions variables, et inconnues, et/ou lorsque l’irradiation à laquelle est exposée la gamma caméra comporte une proportion élevée de rayonnement diffusé.
L’inventeur propose un procédé de détermination d’une fonction de sensibilité spatiale. La fonction de sensibilité spatiale permet une correction de la réponse spatiale, non homogène, de l’unité de sous-pixellisation 14. La correction peut être mise en œuvre sur le terrain, sans recours à un rayonnement de calibration homogène. Un aspect particulièrement important est que la fonction de sensibilité spatiale peut être déduite de l’image gamma acquise par la gamma caméra, et destinée à faire l’objet d’une reconstruction, de façon à obtenir la position des sources irradiantes dans le champ d’observation. Le procédé ne suppose pas une image de calibration préalablement acquise dans des conditions de laboratoire. L’image de calibration peut être effectuée à partir de l’image gamma acquise par la caméra, sur le terrain.
La schématise les principales étapes du procédé, ces dernières étant décrites ci-après. La représente les différentes grandeurs utilisées et schématise les fonctions de réponse, spatiales ou spectrales, respectivement associées au collimateur 10, à l’unité de sous-pixellisation 14, et au circuit de spectrométrie 15.
Etape 100 : détection d’interactions. La gamma caméra 1 est disposée dans un champ d’observation Ω comportant potentiellement des sources irradiantes 5. Au cours d’une période d’acquisition, à partir de signaux de détection émanant de pixels 12 i , l’unité de sous-pixellisation 14 assigne chaque interaction détectée à un pixel virtuel 13 i,j , de coordonnée ( ). On obtient ainsi une quantité d’interactions assignées à chaque pixel virtuel.
Etape 110 : formation d’une image gamma .
Les quantités assignées à chaque pixel peuvent être rassemblées et ordonnées sous la forme d’une image gamma G. Chaque image gamma est définie selon des lignes et des colonnes. La figure 4A est un exemple d’une image gamma de 128 x 128 pixels.
La valeur de l’image gamma, pour chaque pixel virtuel de position ( ) correspond au nombre d’interactions détectées et positionnées dans le pixel virtuel.
Etape 1 2 0 : Détermination d’un poids pour chaque pixel virtuel.
La représente respectivement une image objet reconstruite à partir de l’image gamma représentée sur la .
La montre l’image gamma de la après application d’une fonction de sensibilité spatiale, cette dernière étant déterminée selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS La figure 1A représente une gamma caméra 1, permettant une mise en œuvre de l'invention. La gamma caméra 1 est configurée pour détecter des photons ionisants, de type X ou gamma, dont l'énergie est généralement comprise entre 10 keV et 10 MeV, dans un champ d'observation Ω. Le champ d'observation Ω s'étend autour d'un axe central Δ. La gamma caméra 1 peut être couplée à une caméra visible, permettant de former une image visible du champ d’observation. Le terme gamma caméra correspond à un imageur présentant un champ d'observation et configuré pour former une image objet permettant une localisation de sources d'irradiation dans le champ d’observation Ω.
La gamma caméra 1 comporte un matériau détecteur 11, usuellement un matériau semi-conducteur permettant la création de porteurs de charge (paires électrons/trous) lors d’une interaction avec un rayonnement X ou gamma. Il peut par exemple s’agir de CdTe ou CdZnTe. D’une façon générale, le matériau détecteur est propice à interagir avec des photons ionisants, de manière à générer des porteurs de charges. Le matériau détecteur est de préférence un matériau semi-conducteur. De façon alternative, il peut s’agir d’un matériau scintillateur couplé à un photodétecteur.