<figure><img src="image_1.png" /></figure>

# Analyse semi-automatique de données ultrasonores sur plaques laminées

Cédric BERTRAND¹, Philippe MARRIER²

¹TESTIA SAS, Toulouse, France ;

²Constellium, Issoire, France

## Résumé

Dans le but de réduire le temps d'analyse des contrôles par ultrason de plaques laminées en alliage d'aluminium de grandes dimensions, TESTIA a proposé une solution de post-traitement de données sur-mesure pour Constellium. Les opérateurs CND travaillent à présent dans un environnement contrôlé et répétable qui les délescent de la gestion de la mise en forme des données d'entrées, de la gestion des coordonnées des défauts décelés ou du rapport final créé pour les laisser se concentrer sur leur métier : la détection d'indications.

Le logiciel NDTkit UT offre la possibilité d'être personnalisé en y ajoutant des fonctionnalités spécifiques (plugins) pour ses clients et c'est au travers d'un nouveau plugin que Constellium a pu bénéficier d'une solution sur-mesure pour traiter ses acquisitions, de l'ouverture des cartographies jusqu'à l'archivage des résultats.

## 1. Contexte

Les contrôles ultrasons sont réalisés sur produits bruts de laminage après traitement thermique et avant découpe. Deux types de produits peuvent être livrés aux clients : des toiles rectangulaires ou bien des pièces pré-usinées de formes plus ou moins complexes. Pour des raisons de productivité, des toiles de même épaisseur peuvent être contrôlées en même temps.

Avec les technologies classiques mono-élément Constellium avait la maitrise du développement du logiciel de traitement et d'analyse des cartographies US. Cela permettait d'intégrer des fonctionnalités complémentaires pour intégrer les contrôles US dans le cycle de fabrication. L'utilisation de traducteurs paintbrush présentant des limites au niveau de l'approvisionnent et la reproductibilité, dû à un cahier des charges contraignant, Constellium a fait le choix de passer à la technologie multiéléments.

Ce changement était l'occasion pour Constellium d'utiliser un logiciel d'analyse du commerce capable de traiter des acquisitions provenant de divers systèmes US. Avec la contrainte de pouvoir y intégrer des fonctionnalités spécifiques.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1 : Architecture globale de l'application</figcaption></figure>

### 1.1. Les pièces à contrôler

Les pièces à contrôler sont des toiles mono-épaisseur de forme rectangulaire et de dimensions variables :

- Longueur : 5 à 36 m

- Largeur : 1 à 4 m

- Épaisseur : 12 mm à 170 mm

### 1.2. Le logiciel de post-traitement NDTkit UT

NDTkit UT est un logiciel de post-traitement de données issues de moyen CND ultrason. Il a initialement été créé pour contrôler des pièces composites, montées sur des avions de la famille AIRBUS, fabriquées à grande cadence et acquises à l'aide de système ultrasons variés. Depuis 20 ans le logiciel a étendu ses capacités pour pouvoir répondre aux besoins de différentes industries (Oil & Gas, éolien, fabrication de pièce aluminium).

C'est dans ce cadre de diversification de ses activités que TESTIA a pu répondre à la demande de Constellium pour améliorer la fiabilité et l'archivage de l'analyse de ses plaques laminées.

Bien que le logiciel comporte de nombreuses fonctionnalités, certains besoins n'ont pas pu être couverts avec le produit en l'état, il a donc fallu créer des outils spécifiques appelés « plugins » afin d'ajouter les briques technologiques manquantes.

### 1.3. L'automatisation

Il est possible d'appeler toutes les actions réalisées dans NDTkit UT au sein d'un séquenceur appelé automatisation permettant de transformer une procédure manuelle en
procédure automatique ou semi automatique (via des points d'arrêt).

La procédure d'analyse réalisée en manuel par les opérateurs de Constellium a donc été traduite en procédure semi-automatique afin d'en automatiser une partie et d'assurer une répétabilité des résultats, réduisant ainsi le facteur humain et le temps d'analyse.

Ce développement, utilisant les fonctionnalités existantes au sein du logiciel n'a pas couvert tous les besoins de Constellium et plusieurs interventions humaines étaient encore nécessaires. C'est à l'aide de plugins que les briques manquantes ont pu être comblées.

## 1.4. Les plugins

Pour répondre à des besoins spécifiques clients sans impacter le cycle de développement du logiciel et éviter de livrer à l'ensemble de sa clientèle des outils trop spécifiques, un système de plugin est implémenté dans le logiciel. Chaque plugin est un projet annexe (Python ou Java) ayant son propre cycle de vie et permet d'ajouter des fonctionnalités au logiciel standard.

C'est au travers d'un plugin que Constellium a pu compléter la solution existante et atteindre un niveau d'automatisation convenable pour répondre à son besoin d'analyse à haute cadence tout en préservant la fiabilité des résultats.

# 2. L'outil dédié au contrôle de plaques laminées

Plusieurs étapes de post-traitement spécifiques ont été appliquées pour automatiser la détection de défauts. Les prochains paragraphes détaillent certains de ces outils.

## 2.1. Mise en forme des données

Chaque acquisition est composée de plusieurs représentations liées aux sondes et aux portes de détection prédéfinies. En effet, pour couvrir la gamme d'épaisseur des produits et avoir des possibilités d'évolutions (zones mortes, épaisseur maxi contrôlable sur une seule face, etc.), Constellium a fait le choix d'utiliser plusieurs sondes. Comme l'impose la procédure, les C-Scans relatifs à la surface et au fond sont affichés automatiquement et séquentiellement à l'opérateur avec une disposition prédéfinie. Dès l'ouverture d'une acquisition, il peut donc avoir une vue globale des toiles acquises sur les différentes sondes.

## 2.2. Détection automatique de tôle

Parce que plusieurs toiles peuvent être acquises sur une même acquisition, l'outil intègre un algorithme de détection de formes et garde seulement celles qui possèdent des caractéristiques similaires à une tôle : une surface dépassant un certain seuil et une forme rectangulaire.

Chacune d'entre elles sera traitée indépendamment. Suite à leur identification, elles possèderont leur propre rapport d'analyse et leur propre dossier d'archivage.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 : Détection automatique de tôle</figcaption></figure>

## 2.3. Création du référentiel tôle

Pour chaque tôle traitée, un repère orthogonal qui lui est propre est appliqué automatiquement par l'outil et permettra de transmettre les coordonnées des indications relevées ainsi que des plans de coupe de façon relative à la pièce. Sans ce traitement, toute indication serait exprimée dans le repère de l'acquisition et compliquerait le tracé des indications ainsi que la transmission des coordonnées des plans de coupe.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3 : Référentiel propre à la tôle</figcaption></figure>

## 2.4. Détection de défauts

Les produits contrôlés ont de faibles variations d'épaisseur et le système d'acquisition est calibré, l'utilisation de seuils fixes en amplitude offre d'excellents résultats pour déterminer la localisation des indications. Chacune d'entre-elles est dimensionnée, localisée, identifiée et toutes figureront dans le rapport final.

L'opérateur procède à une analyse visuelle afin de valider les indications et leur attribuer un type.
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4 : Dimensionnement des indications trouvées automatiquement</figcaption></figure>

## 2.5. Génération du rapport d'analyse

Une fois que l'ensemble des indications ont été relevées sur les différentes voies, le rapport d'analyse est généré automatiquement avec une mise en forme personnalisée et comporte toutes les informations utiles pour le tracé des indications.

## 2.6. Archivage

Afin de pouvoir exploiter les résultats ultérieurement, les acquisitions sont sauvegardées au format ouvert NKC permettant ainsi de réduire l'espace disque utilisé. Les informations liées à l'analyse (zone d'analyse, repère, défauts, palettes, historique des traitements, bruit, etc.) sont également archivées.

## 2.7. Communication avec des logiciels tierces

Pour chaque tôle analysée, NDTkit UT écrit un certain nombre d'informations au sein de fichiers de configuration qui seront relus par des programmes tierces afin d'automatiser la suite des traitements appliqués à la tôle. Par exemple le logiciel de pilotage va recevoir des informations géométriques liées à la tôle, une solution logicielle Constellium va pouvoir récupérer les images des C-Scans pour créer des rapports, etc.

# 3. Résumé des différentes actions appliquées

L'analyse US conduite par un opérateur certifié se décompose en plusieurs phases :

* NDTkit UT: détection automatique des tôles

* Opérateur : ajustement de la zone de détection

* NDTkit UT : détection automatique de toutes les indications supérieures au seuil sur les deux C-Scans en amplitude surface et fond

* Opérateur : analyse de chaque indication détectée en utilisant les A-Scan numérisés pour limiter les retours sur zone

* Opérateur : renseignement de la nature de chaque indication

* NDTkit UT : génération d'un fichier avec les positions, amplitudes, profondeurs et natures de toutes les indications. Ce fichier est utilisable par le logiciel de conduite pour revenir sur les indications et finaliser l'analyse (Evaluation équivalent TFP, dimensionnement en longueur et largeur, etc.)

* Opérateur : analyse des zones de pertes d'écho de fond

* NDTkit UT : calcul du bruit moyen de la tôle

* Opérateur : Analyse des zones de doublement de bruit

* Opérateur : positionnement du ou des produits finaux et des zones de prélèvements sur C-Scan

* NDTkit UT : génération des fichiers images des différents C-Scans pour utilisation dans le rapport final et archivage informatique

* NDTkit UT : Sauvegarde du contexte avec toutes les informations rentrées par l'opérateur pour expertise si nécessaire

# 4. Conclusions

En guise de conclusion, Constellium a rédigé un retour d'expérience sur la mise en place de ce système qui a été restitué ici :

A cette date, l'installation est en phase de mise en production.

L'utilisation d'un logiciel du commerce nous a permis de ne pas avoir à développer des fonctionnalités de traitement déjà implémentées, testées et validées.

L'utilisation des plugins nous a permis d'intégrer des fonctions spécifiques répondant à notre besoin pour intégrer complètement les contrôles ultrasons dans notre cycle de fabrication.

Les scripts développés en langage Python, facilement modifiables, nous ont permis d'initier des traitements simples et facilement intégrables dans l'automatisation.

Sans l'automatisation intégrée dans le logiciel l'utilisation de NDTkit UT n'aurait pas été possible. Le traitement des différents Scan d'une tôle aurait nécessité une quarantaine d'actions opérateur. L'automatisation nous a permis d'enchainer toutes les étapes avec seulement 8 points de validation opérateurs. Ceci en gardant l'accessibilité à toutes les fonctionnalités offertes par NDTkit UT pour l'expertise et la levée de doute.

L'importation de fichiers DXF nous permet de superposer les formes des produits finaux directement sur les C-scans
afin d'avoir le positionnement des défauts et d'isoler les
zones critiques.

Le choix NDTkit UT nous permet de garder la maitrise de
la partie analyse US sur nos installations et d'envisager des
évolutions futures.