Arrière-plan de l'invention

L'invention concerne le domaine général de l'aéronautique.

Elle se rapporte plus particulièrement au contrôle non destructif de pièces aéronautiques, telles que des pièces équipant des moteurs d'aéronef comme par exemple des aubes de turbine haute-pression ou basse-pression, des distributeurs, etc. Aucune limitation n'est attachée toutefois au type de pièce aéronautique considérée ni au matériau dans laquelle cette pièce est composée. Il peut s'agir par exemple d'un matériau composite ou non.

De façon connue, on désigne par contrôle non destructif un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser l'état d'intégrité et/ou la qualité de structures ou de matériaux sans les dégrader. Le contrôle non destructif a une application privilégiée mais non limitative dans le domaine de l'aéronautique, et plus généralement dans n'importe quel domaine dans lequel les structures dont on souhaite caractériser l'état ou la qualité sont coûteuses et/ou leur fiabilité de fonctionnement est critique. Le contrôle non destructif peut être avantageusement réalisé sur la structure ou le matériau considéré aussi bien en cours de production qu'en cours d'utilisation ou de maintenance.

Parmi les méthodes de contrôle non destructif existantes, certaines s'appuient sur des images numériques fournies par des systèmes de radiographie ou de tomographie numérique. L'avantage de ces images est qu'elles fournissent des informations directement exploitables sur l'intérieur des structures ou des matériaux, et permettent ainsi de détecter des défauts internes pouvant affecter ces structures ou ces matériaux, tels que par exemple la présence dinclusions ou de retassures. Dans la suite de la description, on désigne plus généralement par « pièce » la structure ou le matériau sur lequel on envisage un contrôle non destructif.

De nombreuses variables interviennent dans le réglage des systèmes d'imagerie numérique précités pour acquérir des images numériques des pièces sur lesquelles on envisage d'effectuer un contrôle non destructif. De telles variables sont notamment le grandissement, le temps d'exposition de la pièce aux rayons électromagnétiques (ex. rayons X), la taille des pixels, l'efficacité quantique de détection du capteur équipant le système d'imagerie numérique, etc. Aujourd'hui, ces réglages sont définis et validés, pour différentes gammes de mesure, par des comités de certification appelés COSAC (COmité Sectoriel Aérospatial de Certification) 2 et 3. Ils s'appuient très largement sur l'expérience des professionnels qui manipulent les systèmes d'imagerie numérique et sur ia mesure de facteurs de qualité des images (ou IQI pour Indicateurs de Qualité d'Images) réalisée sur une grande gamme de conditions à partir d'images numériques en deux ou en trois dimensions issues des systèmes d'imagerie numérique considérés. L'optimisation « manuelle » des paramètres de réglage des systèmes d'imagerie numérique tels que les systèmes de radiographie ou de tomographie implique donc actuellement un travail et un temps considérables, et est en grande partie liée à la dextérité de la personne qui l'effectue.

Objet et résumé de l'invention

La présente invention permet notamment de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de contrôle non destructif réalisé sur une pièce aéronautique comprenant :

— une étape de réglage d'un système d'imagerie numérique, ledit système d'imagerie numérique étant un système de radiographie ou de tomographie numérique comprenant une source de rayons électromagnétiques et un détecteur apte à détecter les rayons électromagnétiques émis par la source ;

— une étape d'acquisition d'au moins une image numérique de la pièce aéronautique au moyen du système de radiographie ou de tomographie numérique réglé ; et

— une étape de contrôle non destructif réalisé sur la pièce aéronautique en utilisant ladite au moins une image numérique acquise ;

Ce procédé de contrôle non destructif est remarquable en ce qu'il comprend en outre une étape préalable d'estimation de paramètres de réglage du système d'imagerie numérique, cette étape d'estimation comprenant :

— une étape d'obtention d'un modèle numérique caractérisant le système d'imagerie numérique, ledit modèle numérique comprenant un modèle caractérisant la source et un modèle caractérisant le détecteur ; — une étape d'obtention d'un modèle numérique caractérisant la pièce aéronautique ;

— une étape d'évaluation, pour une pluralité de valeurs distinctes des paramètres de réglage, d'un rapport contraste sur bruit obtenu pour le système d'imagerie numérique et ladite pièce aéronautique, cette étape d'évaluation utilisant les modèles numériques obtenus caractérisant le système d'imagerie numérique et la pièce aéronautique ; et

— une étape de détermination automatique de valeurs dites optimales des paramètres de réglage optimisant le rapport contraste sur bruit, ces valeurs optimales étant appliquées au système d'imagerie numérique lors de l'étape de réglage.

Corrélativement, l'invention vise également un système de contrôle non destructif d'une pièce aéronautique comprenant :

— un système d'imagerie numérique, ce système d'imagerie numérique étant un système de radiographie ou de tomographie numérique comprenant une source de rayons électromagnétiques et un détecteur apte à détecter les rayons électromagnétiques émis par la source ; et

— un dispositif de contrôle non destructif de la pièce aéronautique configuré pour utiliser au moins une image numérique de la pièce aéronautique acquise par le système d'imagerie numérique ;

Ce système de contrôle non destructif est remarquable en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'estimation de valeurs dites optimales de paramètres de réglage du système d'imagerie numérique, lesdltes valeurs optimales de paramètres de réglage étant destinés à être appliquées audit système d'imagerie numérique avant l'acquisition de ladite au moins une image numérique de la pièce aéronautique lors d'un réglage du système d'imagerie numérique, ledit dispositif d'estimation comprenant :

— un premier module d'obtention configuré pour obtenir un modèle numérique caractérisant le système d'imagerie numérique, ce modèle numérique comprenant un modèle caractérisant la source et un modèle caractérisant le détecteur ;

— un deuxième module d'obtention, configuré pour obtenir un modèle numérique caractérisant la pièce aéronautique ;

— un module d'évaluation configuré pour évaluer, pour une pluralité de valeurs distinctes des paramètres de réglage, un rapport contraste sur bruit obtenu pour le système d'imagerie numérique et ladite pièce aéronautique, ce module d'évaluation utilisant les modèles numériques obtenus caractérisant le système d'imagerie numérique et la pièce aéronautique ; et

— un module de détermination automatique, configuré pour déterminer automatiquement des valeurs optimales des paramètres de réglage optimisant le rapport contraste sur bruit.

La source de rayons électromagnétiques est par exemple une source de rayons X.

Ainsi, l'invention propose un procédé et un système permettant de déterminer de façon automatique les paramètres de réglage d'un système d'imagerie numérique de type radiographique ou tomographique destiné à être utilisé dans un processus de contrôle non destructif d'une pièce aéronautique. Ces paramètres comprennent par exemple de façon classique, au moins un paramètre parmi :

— une tension d'opération de la source du système d'imagerie numérique ;

— un temps d'exposition de la pièce aéronautique à un faisceau de rayons émis par la source du système d'imagerie numérique ;

— une valeur de courant appliquée à la source du système d'imagerie numérique ; et

— une épaisseur de filtre appliqué dans le système d'imagerie numérique à la source (aussi désigné par filtre externe à la source).

Le procédé selon l'invention s'appuie à cet effet sur divers modèles numériques du système d'imagerie numérique et de la pièce aéronautique qui permettent la détermination automatique de paramètres de réglage optimaux : grâce à l'invention, on obtient un réglage efficace de ces systèmes tout en supprimant toute subjectivité pouvant affecter ce réglage. Ces modèles numériques peuvent être par exemple prédéterminés et stockés dans des bases de données, sous forme d'un ensemble de valeurs et/ou de courbes. L'obtention de ces modèles comprend alors l'accès à ces bases de données et l'extraction des paramètres physiques modélisés pertinents de ces bases pour mettre en œuvre l'invention.

Le critère retenu par l'invention pour l'optimisation des paramètres de réglage précités est le rapport contraste sur bruit qui permet de quantifier la qualité des images fournies par le système d'imagerie numérique considéré. Ce rapport est déterminé, préférentiellement de manière analytique, à partir des différentes modélisations réalisées conformément à l'invention : modélisation du système d'imagerie numérique, et plus particulièrement de ses principaux composants, à savoir de sa source de rayons électromagnétiques et du détecteur qu'il utilise pour détecter les rayons électromagnétiques émis par la source, et modélisation de la pièce aéronautique sur laquelle est réalisée le contrôle non destructif et dont on souhaite acquérir des images au moyen du système d'imagerie numérique.

La démarche ainsi adoptée par l'invention permet d'offrir une solution de réglage générique et automatique pouvant s'appliquer à de nombreux systèmes d'imagerie numérique conventionnels de radiographie et de tomographie. En recourant à un modèle numérique du système d'imagerie numérique utilisé lors du contrôle non destructif tenant compte de ses paramètres physiques, l'invention permet avantageusement de prendre en compte les spécificités et l'unicité de ce système.

En outre, le réglage proposé par l'invention tient compte de la pièce aéronautique sur laquelle on effectue un contrôle non destructif. Il est donc adapté à cette pièce et permet d'obtenir une qualité d'image optimale pour cette pièce.

L'invention offre donc une solution rapide et efficace permettant d'automatiser le paramétrage de systèmes d'imagerie numérique utilisés dans le cadre de contrôle non destructif. L'invention ne requiert aucun traitement d'images numériques en deux ou trois dimensions issues du système d'imagerie que l'on chercher à régler n'est requis, qui peut s'avérer lourd et compliqué et s'oppose en tout état de cause à la détermination automatique de paramètres de réglage optimaux du système d'imagerie numérique. De plus, la précision de la solution proposée par l'invention la rend applicable aisément dans un milieu industriel à n'importe quel système d'imagerie numérique de type radiographique ou tomographique, pour n'importe quelle pièce issue de l'industrie aéronautique.

En outre, elle s'applique à de nombreux défauts susceptibles d'être présents dans la pièce, comme notamment une sous-épaisseur ou une surépaisseur de matériau, une porosité, une inclusion, etc. On note par ailleurs que grâce à l'invention, en optimisant les paramètres de réglage du système d'imagerie numérique, on s'assure d'une utilisation optimale de ce dernier et de ses composants : l'invention permet notamment, en corollaire, de réduire l'usage de la source de rayons électromagnétiques et de limiter taux de vieillissement du détecteur utilisé par le système d'imagerie numérique.

Comme mentionné précédemment, l'invention s'appuie sur la modélisation des principaux composants du système d'imagerie numérique et de la pièce aéronautique sur laquelle on souhaite réaliser un contrôle non destructif. Cette modélisation permet de quantifier l'impact de ces éléments sur la qualité de l'image numérique fournie par le système dlmagerie numérique.

Préférentiellement, on considère pour les principaux composants du système d'imagerie numérique, une modélisation physique caractérisant la réponse de ces composants en énergie.

Par exemple, le modèle caractérisant la source et le modèle caractérisant le détecteur fournissent des réponses en énergie respectivement de la source et du détecteur en fonction d'une longueur d'onde. Ceci permet avantageusement de prendre en considération le caractère polychromatique de la source.

Ainsi, dans un mode particulier de réalisation, le modèle caractérisant la source fournit des spectres d'émission de la source pour différentes valeurs de tension d'opération de la source.

Chaque spectre d'émission fournit l'intensité des rayons émis par la source (i.e. la quantité de photons générée par unité de temps ou par émission) en fonction de la longueur d'onde. Une telle modélisation permet avantageusement de tenir compte du caractère polychromatique de la source comme mentionné précédemment. Elle prend en considération la géométrie de la source, et peut être déterminée au moyen de simulations (ex. de type Monte-Carlo), de données empiriques et/ou de d'expressions analytiques.

Dans un mode particulier de réalisation, le modèle caractérisant la source fournit en outre des estimations d'au moins deux couches de demi-atténuation de la source pour différentes valeurs de tension d'opération de la source, le procédé comprenant en outre une étape de validation du modèle caractérisant la source en comparent les estimations desdites au moins deux couches de demi-atténuation de la source à des résultats expérimentaux.

Cette étape de validation permet de s'assurer que le modèle numérique utilisé pour caractériser la source est bien représentatif de la réalité physique de la source et donc qu'il est bien adapté. On s'assure ainsi que les paramètres de réglage extraits grâce à l'invention sont bien optimaux pour le système d'imagerie considéré.

Dans un mode particulier de réalisation, le modèle caractérisant le détecteur fournit une réponse spectrale du détecteur à un faisceau de rayons émis par la source.

Une telle réponse caractérise la façon dont le détecteur pondère les énergies des différents photons arrivant à la source, en fonction de la longueur d'onde. Comme pour la source, le modèle considéré pour le détecteur permet donc également de prendre en considération le caractère polychromatique de la source.

Dans un mode particulier de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de validation du modèle caractérisant le détecteur comprenant :

— une estimation d'au moins un niveau de gris théorique, de préférence au moins 3 niveaux, vu par le détecteur pour au moins une tension d'opération donnée de la source, en utilisant le modèle caractérisant la source et le modèle caractérisant le détecteur ;

— une obtention d'une mesure d'au moins un niveau de gris, de préférence au moins 3 niveaux, vu par le détecteur pour ladite au moins une tension d'opération donnée de la source ;

— une comparaison dudit au moins un niveau de gris théorique estimé avec ledit au moins un niveau de gris mesuré.

De cette sorte, on s'assure que le modèle numérique utilisé pour caractériser le détecteur et extraire les paramètres de réglage optimaux du système d'imagerie numérique est bien représentatif de la réalité. Ceci permet de garantir la pertinence des paramètres optimaux déterminés conformément à l'invention.

Comme mentionné précédemment, l'invention s'appuie sur une modélisation numérique et physique des principaux composants du système numérique mais également de la pièce aéronautique sur laquelle on souhaite effectuer un contrôle non destructif. Dans un mode particulier de réalisation, le modèle numérique caractérisant la pièce aéronautique fournit des coefficients d'atténuation massique d'un matériau composant la pièce pour différentes valeurs d'énergie d'un faisceau de rayons émis par la source.

En effet, chaque pièce dont on souhaite acquérir une image numérique au moyen du système d'imagerie numérique pour effectuer un contrôle non destructif, a ses propres caractéristiques physiques (liées en partie à la composition du matériau qui la compose) qui influent sur le système d'imagerie numérique et sur son fonctionnement. Prendre en compte la composition de la pièce aéronautique et plus particulièrement son coefficient d'atténuation massique pour différentes valeurs d'énergie des rayons émis par la source permet de régler le système d'imagerie numérique de façon éclairée et optimale pour la pièce en question.

Pour des matériaux non élémentaires, l'obtention du modèle numérique caractérisant la pièce aéronautique comprend par exemple, dans un mode particulier de réalisation :

— une étape d'obtention d'une composition chimique du matériau composant la pièce, ledit matériau étant composé d'au moins un élément chimique ;

— pour chaque élément chimique composant le matériau, une étape d'obtention d'un coefficient d'atténuation massique de cet élément pour lesdites différentes valeurs d'énergie ; et

— une étape de calcul des coefficients d'atténuation massiques du matériau pour lesdites différentes valeurs d'énergie à partir des coefficients d'atténuation massiques des éléments composant le matériau pour ces différentes énergies et des proportions de ces éléments dans le matériau.

Le coefficient d'atténuation massique de chaque élément du matériau peut être obtenu par exemple en consultant une base de données NIST (National Institute of Standards and Technology).

Cette procédure permet de déterminer de façon automatique le coefficient massique d'atténuation massique d'une pièce aéronautique pour chaque énergie de rayons considérée.

Le critère utilisé par l'invention pour extraire les paramètres de réglage optimaux du système numérique est le rapport contraste sur bruit (ou CNR pour Contrast-to-Noise Ratio). Conformément à l'invention, ce rapport est évalué pour différentes valeurs des paramètres que l'on cherche à optimiser, puis les valeurs de ces paramètres conduisant au CNR optimal sont déterminées à partir des rapports ainsi évalués.

Dans un mode particulier de réalisation, le rapport contraste- sur-bruit est évalué, pour ladite pluralité de valeurs distinctes des paramètres de réglage, à partir de signaux caractérisés par des paramètres physiques du système d'imagerie numérique, autrement dit, du système réel considéré.

Le rapport contraste-sur-bruit peut notamment être évalué pour différentes valeurs des paramètres que l'on cherche à optimiser, à partir de valeurs de signaux vus par le détecteur du système d'imagerie numérique lorsque des épaisseurs déterminées de la pièce aéronautique sont traversées par le faisceau de rayons électromagnétiques émis par la source, ces valeurs de signaux étant obtenues de manière analytique (i.e. au moyen d'une formule analytique) à partir des modèles numériques caractérisant le système d'imagerie numérique et la pièce aéronautique.

Cette évaluation analytique du rapport contraste-sur-bruit tenant compte des paramètres physiques du système numérique facilite la détermination automatique des paramètres de réglage optimaux du système d'imagerie numérique. L'invention est en effet facile à mettre en œuvre car elle s'appuie sur de simples calculs numériques qui plus est scalaires : le calcul du rapport contraste-sur-bruit ne nécessite en effet que la connaissance des valeurs des signaux vus par le détecteur du système d'imagerie numérique lorsque des épaisseurs déterminées de la pièce aéronautique sont traversées par le faisceau de rayons électromagnétiques émis par la source (ces valeurs reflétant par exemple un niveau de gris) ; en outre, pour des paramètres de réglage donnés du système d'imagerie numérique, ces valeurs ne varient elles-mêmes qu'en fonction d'une seule grandeur, à savoir l'épaisseur considérée de la pièce traversée par le faisceau de rayons émis par la source.

L'invention ne requiert donc pas de traitement lourd et compliqué d'images numériques en deux ou trois dimensions issues du système d'imagerie que l'on chercher à régler.

En outre, grâce aux étapes de validation des modèles numériques mises en œuvre le cas échéant, on garantit que la formule analytique utilisée pour déterminer automatiquement les paramètres de réglage du système d'imagerie numérique reflète de façon précise les caractéristiques techniques du système d'imagerie numérique.

Dans un mode particulier de réalisation, lors de l'étape d'évaluation, le rapport contraste sur bruit noté CNR obtenu pour le système d'imagerie numérique et ladite pièce aéronautique est évalué pour différentes valeurs des paramètres de réglage selon l'expression :

ou :

où S _det (L), respectivement S _det L, e), désigne une valeur de signal vue par le détecteur du système d'imagerie numérique lorsqu'une épaisseur L, respectivement une épaisseur L - ε, de la pièce aéronautique est traversée par le faisceau de rayons électromagnétiques (ex. rayons X) émis par la source, ε désignant une épaisseur d'un indicateur recherché durant le contrôle non destructif dans la pièce aéronautique, lesdites valeurs de signal étant définies ar :

et

Y _j l ₀ {E _j , V)A _E {E _j , L, e)R{E _j ^' )

j

où :

— /<>(£/, V) désigne l'intensité des photons présents dans un faisceau de rayons électromagnétiques émis par la source ayant pour énergie Ej correspondant à une longueur d'onde λ _; ·, ladite intensité dépendant de la tension V d'opération de la source, du temps d'exposition de la pièce aéronautique au faisceau de rayons émis par la source, et de la valeur de courant appliquée à la source ;

— A{E _jt L) désigne un facteur d'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques émis par la source ayant pour énergie Ej , ce facteur d'atténuation dépendant d'un coefficient d'atténuation massique du matériau composant la pièce aéronautique et de l'épaisseur L ;

— A _E (Ej, L, E) désigne un facteur d'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques émis par la source ayant pour énergie £) , ce facteur d'atténuation dépendant d'un coefficient d'atténuation massique du matériau composant la pièce aéronautique, de l'épaisseur L, et de l'épaisseur ε de l'indicateur ; et

— R(Ej) désigne la réponse spectrale du détecteur en fonction de l'énergie E _} .

Le calcul proposé par l'invention donne une évaluation précise et fiable de la qualité des images fournies par le système numérique pour la pièce aéronautique considérée. Il en résulte l'extraction de paramètres de réglage optimaux pour le système d'imagerie numérique adaptés aux principaux composants du système d'imagerie numérique et à la pièce aéronautique faisant l'objet du contrôle non destructif.

Il convient de noter que le modèle proposé par l'invention pour calculer le rapport contraste-sur-bruit s'applique, moyennant une définition appropriée de l'épaisseur ε à différents types d'indicateurs recherchés dans la pièce aéronautique lors du contrôle destructif. Par indicateurs, on entend des structures que l'on recherche dans la pièce et qui sont représentatifs notamment de la présence d'un défaut dans la pièce comme par exemple une surépaisseur (ex. surépaisseur en cavité interne dans des noyaux céramiques pour l'élaboration d'aubes de turbine hate pression), une sous-épaisseur, une inclusion, une porosité, etc. En appliquant le modèle précité, les paramètres de réglage déterminés pour le système d'imagerie numérique sont également adaptés à l'indicateur recherché lors du contrôle non destructif dans la pièce aéronautique, et facilite sa détection.

A titre illustratif, lorsque le défaut recherché est une sous- épaisseur ou une porosité, l'épaisseur ε est choisie « négative » de sorte à traduire une variation d'épaisseur négative par rapport à l'épaisseur L de la pièce aéronautique, une sous-épaisseur ou une porosité se traduisant par un manque de matière au niveau de la pièce. Lorsque le défaut recherché est une surépaisseur, l'épaisseur ε est au contraire choisie « positive » pour traduire la présence d'un surplus de matière. Pour un défaut de type inclusion, l'épaisseur ε traduit l'épaisseur de matériau de l'inclusion.

Dans un mode particulier de réalisation :

— le facteur d'atténuation A(E _j( L) est défini par :

A(E _j , L) = A _fint (Ej, L _fint )A _fext (Ej, Lfext )A _mat (Ej, L) ; et

— le facteur d'atténuation A(E _j , L, ε) est défini par :

A(E _j , L, ε) = A _fint (Ej, L _fint )A _fext (Ej, L _fext )A _mat (Ej, L - e)A _ind (E _f , £) où Annt(Ej, Lfmt), AfextfEj. Liéx A _mat (Ej, L) et A _mat (Ej, L - e) désignent respectivement l'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques (ex. rayons X) ayant pour énergie E _j due à un filtrage inhérent à la source, l'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques ayant pour énergie E _j due à un filtrage externe à la source, l'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques ayant pour énergie E _j due au matériau composant la pièce aéronautique et l'atténuation subie par le faisceau de rayons électromagnétiques ayant pour énergie E _j en présence de l'indicateur recherché d'épaisseur ε.

Le facteur d'atténuation défini dans ce mode de réalisation permet de prendre en considération de façon très complète les différentes atténuations auxquelles est soumis le faisceau de rayons émis par la source lors de l'utilisation du système d'imagerie numérique. Ces atténuations sont modélisées ici par des opérations de filtrages réalisées sur le faisceau de rayons émis par la source : filtrage inhérent à la source (et au matériau composant la source), filtrage externe à la source, mais aussi filtrage lié à proprement parler au matériau de la pièce aéronautique que l'on souhaite contrôler incluant le filtrage opéré par les éléments de la pièce mais également par l'indicateur que l'on recherche dans la pièce (cet indicateur pouvant être constitué de vide par exemple dans le cas d'une porosité).

Dans un mode particulier de réalisation, l'étape d'estimation comprend la mise en oeuvre d'une pluralité d'itérations balayant tout ou partie de la pluralité de valeurs distinctes des paramètres de réglage, et au cours desquelles, l'évaluation du rapport contraste-sur-bruit est réalisée en accédant à des valeurs des modèles numériques caractérisant la source, le détecteur et la pièce aéronautique stockées préalablement dans des bases de données. Ce mode de réalisation s'appuyant sur un stockage préalable des modèles numériques dans des bases de données et sur des boucles imbriquées balayant différentes valeurs des paramètres de réglage permet d'accélérer la détermination des paramètres de réglage optimaux du système d'imagerie numérique.

Dans un mode particulier de réalisation, certaines étapes du procédé de contrôle non destructif, et en particulier l'étape d'estimation des paramètres de réglage, sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.

En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un dispositif d'estimation de paramètres de réglage d'un système d'imagerie numérique ou plus généralement dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre de l'étape d'estimation d'un procédé de contrôle non destructif tel que décrit ci-dessus.

Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.

L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.

Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.

D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

On peut également envisager, dans d'autres modes de réalisation, que le procédé et le système de contrôle non destructif selon l'invention présentent en combinaison tout ou partie des caractéristiques précitées. Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :

— la figure 1 représente, dans son environnement, un système de contrôle non destructif conforme à l'invention comprenant un système d'imagerie numérique, un dispositif de contrôle non destructif et un dispositif d'estimation de paramètres de réglage du système d'imagerie numérique ;

— la figure 2 représente, sous forme schématique, l'architecture matérielle du dispositif d'estimation de paramètres de réglage de la figure l ;

— la figure 3 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes d'un procédé de contrôle non destructif selon l'invention, dans un mode particulier de réalisation dans lequel il est mis en œuvre par le système de contrôle non destructif de la figure 1 ;

— les figures 4A, 4B et 4C illustrent respectivement les principales étapes mises en œuvre par le dispositif d'estimation de paramètres de réglage de la figure 1 pour obtenir un modèle numérique de la source et un modèle numérique du détecteur du système d'imagerie numérique de la figure 1, ainsi qu'un modèle numérique d'une pièce aéronautique sur lequel opère le système de contrôle non destructif de la figure 1 ; et

— la figure 5 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes mises en œuvre lors de l'étape d'estimation des paramètres de réglage optimaux mise en œuvre dans le procédé de contrôle non destructif illustré à la figure 3. Description détaillée de l'invention

La figure 1 représente, dans son environnement, un système 1 de contrôle non destructif conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation. Dans l'exemple envisagé ici, le système 1 permet de procéder au contrôle non destructif de pièces aéronautiques telles que par exemple une aube fan 2 de turbine. Toutefois, aucune limitation n'est attachée à la nature de la pièce sur laquelle le contrôle non destructif est appliquée. Il peut s'agir plus généralement de tout type de pièces, préférentiellement aéronautiques, comme par exemple une pièce équipant un moteur d'aéronef, de fusée, etc.

Conformément à l'invention, le système 1 de contrôle non destructif comprend :

— un système d'imagerie numérique 3, apte à acquérir et à fournir une ou plusieurs images numériques IM de la pièce aéronautique 2 ; et

— un dispositif 4 de contrôle non destructif de la pièce aéronautique 2 configuré pour utiliser la ou les images numériques IM de la pièce aéronautique acquise(s) et fournie(s) par le système d'imagerie numérique 3 et former un diagnostic d'intégrité DIAG de la pièce 2. Ce diagnostic porte notamment sur un ou plusieurs indicateurs IND ou paramètres recherchés dans la pièce. Aucune limitation n'est attachée à la nature de ces indicateurs ; il peut s'agir par exemple d'indicateurs représentatifs de surépaisseur dans la pièce, de sous-épaisseur, ou de la présence de porosités ou d'inclusions, etc. Un tel dispositif de contrôle non destructif est connu en soi et n'est pas décrit plus en détail ici.

Le système d'imagerie numérique 3 est ici un système de radiographie ou de tomographie numérique. Il comprend, de façon connue, une source 3A de rayons électromagnétiques (par exemple une source émettant des faisceaux de rayons X) et un détecteur 3B apte à détecter les rayons électromagnétiques émis par la source 3A.

La source 3A applique ici le principe du bombardement d'électrons sur une cible métallique dans un tube à rayons X : les électrons sont extraits d'un filament métallique (la cathode) puis accélérés par une tension électrique importante appliquée à la source 3A (tension d'opération au sens de l'invention) dans un tube sous vide. Ce faisceau d'électrons émis par la source 3A est focalisé de manière à bombarder une cible métallique (l'anode), par exemple en tungstène. Les interactions entre les électrons et la matière lorsque ceux-ci heurtent la cible produisent des photons de rayons « X ». Un tel fonctionnement est connu en soi et n'est pas décrit plus en détail ici.

Le détecteur 3B du système d'imagerie numérique 3 fonctionne de manière indirecte : un scintillateur absorbe les photons des rayons X produits par la source 3A, et par des mécanismes de fluorescence, émet une lumière visible. Les photons visibles émis sont dirigés sur un réseau de photodiodes, chaque élément du réseau de photodiodes étant associé à un pixel. Les photons visibles sont convertis en charge électrique au niveau du réseau de photodiodes puis en signal électrique par un photomultiplicateur. Le signal électrique véhicule des niveaux de gris associés à chaque pixel du détecteur et reflétant l'absorption des photons au niveau du pixel considéré. Un tel fonctionnement est connu en soi et n'est pas décrit plus en détail ici.

Pour fournir des images numériques IM de la pièce aéronautique 2 permettant la mise en œuvre d'un contrôle non destructif efficace par le dispositif 4 de contrôle non destructif, il est classique d'apporter certains réglages au système d'imagerie numérique 3. Ces réglages concernent en particulier différents paramètres du système d'imagerie numérique 3, comprenant dans le mode de réalisation décrit ici :

— la tension V d'opération de la source 3A ;

— le temps d'exposition de la pièce aéronautique 2 au faisceau de rayons émis par la source 3A ;

— la valeur de courant i appliquée à la source 3A ; et

— une épaisseur de filtre appliqué dans le système d'imagerie numérique à la source 3A (aussi désigné par filtre externe à la source).

Cette liste n'est toutefois pas exhaustive et d'autres paramètres de réglage du système d'imagerie numérique 3 peuvent être envisagés ; de même, seulement une partie des paramètres précités peut être envisagée.

Conformément à l'invention, le système 1 de contrôle non destructif comporte de façon avantageuse un dispositif 5 d'estimation automatique des paramètres de réglage précités. Ce dispositif 5 d'estimation est apte à estimer des valeurs optimales de ces paramètres de réglage destinées à être appliquées au système 3 d'imagerie numérique lors d'un réglage de celui-ci réalisé avant l'acquisition des images numériques IM de la pièce aéronautique 2.

Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif 5 d'estimation a l'architecture matérielle d'un ordinateur telle que représentée schématiquement à la figure 2.

Il comprend, notamment un processeur 6, une mémoire vive 7, une mémoire morte 8, une mémoire flash non volatile 9 ainsi que des moyens d'entrée/sortie 10 permettant à un opérateur du système 3 dlmagerie numérique d'interagir avec le dispositif 5 d'estimation. Ces moyens d'entrée/sortie 10 comprennent par exemple un écran, un clavier, une interface homme-machine permettant à l'opérateur du système 3 notamment de saisir des données dans le dispositif 5 d'estimation et d'obtenir les paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique déterminés par celui-ci conformément à l'invention.

La mémoire morte 8 du dispositif d'estimation 5 constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 6 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur conforme à l'invention.

Le programme d'ordinateur PROG définit des modules fonctionnels et logiciels ici, configurés pour mettre en œuvre une estimation des paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique conformément à l'invention. Ces modules fonctionnels s'appuient sur et/ou commandent les éléments matériels 6-10 du dispositif d'estimation 5 cités précédemment. Ils comprennent notamment ici, comme illustré sur la figure 1 :

— un premier module d'obtention 5A configuré pour obtenir un modèle numérique MOD3 caractérisant le système d'imagerie numérique 3, ce modèle numérique comprenant un modèle MOD3A caractérisant la source 3A et un modèle MOD3B caractérisant le détecteur 3B. Le premier module d'obtention 5A est configuré ici pour extraire ces modèles numériques MOD3A et MOD3B des bases de données DB3A et DB3B du dispositif 5 d'estimation, dans lesquels ils ont été préalablement stockés après leur détermination. Par base de données, on entend ici au sens large tout ensemble de données permettant de stocker des informations ; — un deuxième module d'obtention 5B, configuré pour obtenir un modèle numérique MOD2 caractérisant la pièce aéronautique 2 ; le deuxième module d'obtention 5B est configuré ici pour extraire le modèle numérique MOD2 d'une base de donnée DB2 du dispositif 5 d'estimation dans lequel il a été préalablement stocké après sa détermination ;

— un module d'évaluation 5C configuré pour évaluer, pour une pluralité de valeurs distinctes des paramètres de réglage, un rapport contraste sur bruit obtenu pour le système d'imagerie numérique 3 et la pièce aéronautique 2, ce module d'évaluation 5C utilisant les modèles numériques MOD3 (incluant les modèles MOD3A et MOD3B) et MOD2 obtenus par les modules 5 A et 5B et caractérisant respectivement le système d'imagerie numérique 3 et la pièce aéronautique 2 ; et

— un module de détermination automatique 5D, configuré pour déterminer automatiquement des valeurs optimales des paramètres de réglage optimisant le rapport contraste sur bruit.

Les fonctions des différents modules sont décrites plus en détail en référence à l'étape d'estimation du procédé de contrôle non destructif selon l'invention mise en œuvre par le dispositif 5 d'estimation du système 1 de contrôle non destructif de la figure 1.

On note que deux modules d'obtention distincts 5A et 5B sont décrits ici, toutefois il est possible que les fonctions mises en œuvre par ces deux modules soient mises en œuvre dans un autre mode de réalisation par un module unique.

Pour mieux comprendre les avantages apportés par l'invention, nous allons maintenant décrire brièvement les principales étapes du procédé de contrôle non destructif selon l'invention. La figure 3 illustre ces étapes telles qu'elles sont mises en œuvre par le système 1 de contrôle non destructif de la figure 1.

Conformément à l'invention, on suppose ici que l'on souhaite réaliser un contrôle non destructif de la pièce aéronautique 2 à partir d'une ou plusieurs images numériques de cette pièce acquises au moyen du système 3 d'imagerie numérique (système radiographique ou tomographique).

A cet effet, un réglage préalable de divers paramètres du système 3 d'imagerie numérique est effectué (étape D10). Dans le mode de réalisation décrit ici, ces paramètres comprennent, comme indiqué précédemment :

— la tension V d'opération de la source 3A ;

— le temps d'exposition de la pièce aéronautique 2 au faisceau de rayons émis par la source 3A ;

— la valeur de courant i appliquée à la source 3A ; et

— l'épaisseur de filtre appliqué dans le système d'imagerie numérique à la source.

Conformément à l'invention, le réglage de ces paramètres est effectué en deux temps :

— dans un premier temps, des valeurs optimales de ces paramètres sont estimées automatiquement par le dispositif 5 d'estimation (étape D10- i) ;

— puis dans un second temps, les valeurs optimales ainsi estimées sont appliquées au système 3 d'imagerie numérique pour le paramétrer

(étape D10-2). Ce réglage du système 3 d'imagerie numérique peut être effectué par exemple manuellement par un opérateur du système 3 au moyen des valeurs optimales fournies par le dispositif 5 d'estimation.

Puis une ou plusieurs images numériques IM de la pièce aéronautique 2 sont acquises par le système 3 d'imagerie numérique ainsi réglé (étape D20), et fournies au dispositif 4 de contrôle non destructif.

Un contrôle non destructif de la pièce aéronautique 2 est alors réalisé via le dispositif 4 de contrôle non destructif à partir des images numériques IM (étape D30). Une telle étape peut être réalisée de diverses manières, de façon connue en soi, et n'est pas décrite en détail ici. Les images ainsi obtenues permettent un accès non destructif à la pièce à contrôler. Elles peuvent par exemple être comparées par des méthodes de traitement d'images connues à des images acquises par le même procédé pour une pièce saine dans le cadre de recherche d'anomalie(s) dans la pièce à contrôler.

Conformément à l'invention, l'estimation réalisée à l'étape D10-1 des paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique pour son utilisation sur la pièce aéronautique 2 s'appuie sur divers modèles numériques caractérisant physiquement le système 3 d'imagerie numérique, et notamment ses principaux composants à savoir la source 3A et le détecteur 3B, et la pièce aéronautique 2. Ces modèles numériques sont obtenus par les modules 5A et 5B respectivement du dispositif 5 d'estimation. Ils peuvent être pré-calculés ou obtenus à la volée lors de l'estimation des paramètres de réglage optimaux. Toutefois, dans le mode de réalisation décrit ici, ces modèles numériques sont précalculés et stockés dans des bases de données (DB3A, DB3B et DB2) du dispositif d'estimation 5 pour une utilisation future. Cela permet avantageusement d'accélérer la recherche des paramètres de réglage optimaux lorsque l'on souhaite utiliser le système d'imagerie numérique 3.

Nous allons dans un premier temps décrire comment ces modèles numériques sont obtenus (i.e. construits) et mis à disposition des modules 5A et 5B du dispositif 5 d'estimation dans les bases de données DB3A, DB3B et DB2.

La figure 4A représente les principales étapes mises en uvre pour obtenir le modèle OD3A caractérisant la source 3A du système d'imagerie numérique 3. On note que ces étapes peuvent être mises en œuvre par le module 5A du dispositif d'estimation 5 ou via tout autre module externe au dispositif d'estimation 5 et apte à stocker le modèle MOD3A obtenu dans la base de données DB3A.

Le modèle MOD3A fournit ici des spectres d'émission de la source 3A pour différentes valeurs de tension d'opération de la source notées i, v ₂ , w où N désigne un entier supérieur à 1. Dans l'exemple envisagé ici, les tensions d'opération V _lt V ₂ , ... , V _N varient de 0 à 450 kV, par pas de lkV.

Dans le mode de réalisation décrit ici, le modèle MOD3A fournit en outre des spectres d'émission de la source 3A pour N valeurs de tension d'opération de la source et pour M valeurs de l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontal de l'anode de la source 3A, M désignant un entier supérieur à 1. On note en effet que l'angle d'inclinaison de l'anode de la source influe sur l'angle d'émission de la source 3A, ce qui a une importance sur la qualité du spectre (effet Heel).

Par spectre d'émission, on entend l'intensité (i.e. le nombre de photons émis par unité de temps ou par émission) des faisceaux de rayons émis par la source 3A en fonction de la longueur d'onde de ces rayons. Une telle modélisation permet avantageusement de prendre en considération le caractère polychromatique de la source 3A. On note que la longueur d'onde est reliée de manière univoque à l'énergie des faisceaux de rayons considérés. Autrement dit à une longueur d'onde indexé par un entier j et notée Λ, correspond une unique énergie de faisceaux E _s .

Pour déterminer les spectres d'émission du modèle MOD3A correspondant aux N valeurs possibles de la tension d'opération de la source et M valeurs possibles de l'angle d'inclinaison de l'anode (étapes d'initialisation E10, de test E30 et E35 et d'incrémentation E40 et E45), on utilise, dans le mode de réalisation décrit ici, un logiciel de simulation permettant de modéliser le comportement de la source 3 A. Ce logiciel est par exemple ici le logiciel SpekCalc, développé par V.N. Hansen et al., et décrit notamment dans le document intitulé « An efficient Monte Carlo- based algorithm for scatter correction in kev, cone-beam et », Physics in Medicine and Biology, 54 : 3847-3864, 2009. Il utilise des processus d'interaction des électrons au niveau de l'anode, ainsi que des données issues de simulations de type Monte-Carlo et/ou d'expressions empiriques et/ou analytiques permettant d'estimer les spectres d'émission. On note que le logiciel SpekCalc permet de modéliser des spectres d'émission pour des angles d'inclinaison de l'anode de la source compris entre 1 et 90 degrés, toutefois les sources de rayons électromagnétiques et en particulier de rayons X possèdent rarement des angles d'inclinaison allant au-delà de 45 degrés. Par exemple ici, on considère un angle d'inclinaison de l'anode de la source variant de 5 à 45 degrés par incrément de 1 degré.

Les spectres d'émission correspondant aux N valeurs de tensions d'opération et aux M valeurs d'angles d'inclinaison obtenus grâce au logiciel SpekCalc (étape E20) sont stockés dans la base de données DB3A (étape E50). Dans le mode de réalisation décrit ici, pour accéder à l'un des spectres d'émission stockés dans la base de données DB3A, le module 5A fournit à la base de données DB3A (ou de manière équivalente interroge au moyen de) :

— l'angle d'inclinaison noté a _t de l'anode de la source 3A par rapport à l'horizontal ;

— l'énergie maximum Emax(½) (en EV ou kEV) correspondant à la tension v _t d'opération de la source 3A considérée pour laquelle on souhaite estimer le spectre d'émission de la source. Le module 5A obtient ainsi le spectre d'émission de la source 3A pour la tension d'opération ^ et l'angle α,, noté dans la suite de la description ^ Υ _ί , ^. On note que chaque spectre d'émission ΐ ₀₅ (Υ _ί . αι) fournit le nombre de photons d'énergie E _i par unité de courant et par unité de temps pour différentes énergies j=l,...,K (ou de façon équivalente, pour différentes longueurs d'onde A _/ J=1 _/ ... _I ), K désignant un entier supérieur à 1.

Dans le mode de réalisation décrit ici, la base de données D3A comprend également des estimations d'au moins deux couches de demi- atténuation de la source 3A pour deux matériaux distincts, à savoir le cuivre (Cu) et l'aluminium (Al), pour chaque tension d'opération v _t et pour chaque angle d'inclinaison ,. Ces estimations ont été fournies par le logiciel SpekCalc au cours de l'étape E20. Plus précisément, la base de données D3A comprend :

— les couches de demi-atténuation HVLlCu^. a,) et HVLlAI(V _if a _f ) désignant l'épaisseur de matière nécessaire (cuivre ou aluminium ici) pour diminuer de moitié la radiation du faisceau à lm de la fenêtre de la source ; et

— les couches de demi-atténuation HVUCu^a,) et HVL2AI( , a _£ désignant l'épaisseur de matière nécessaire (cuivre ou aluminium ici) pour diminuer de moitié la radiation du faisceau résultant respectivement de l'utilisation des couches de demi-atténuation HVLlCu^, α,) et HVLlAI(V _É , a,) à lm de la fenêtre de la source.

Le module 5A accède ici à ces estimations en même temps qu'au spectre d'émission de la source 3A pour la tension d'opération V _t et l'angle a _t .

Dans le mode de réalisation décrit ici, on envisage une validation du modèle numérique MOD3A, autrement dit des spectres d'émission stockés dans la base de données D3A (étape E60). Cette validation peut être mise en œuvre par exemple par le module 5A ou par un autre module externe au dispositif d'estimation 5, en accédant aux spectres d'émission stockés dans la base de données D3A et aux estimations des couches de demi-atténuation associées. Dans la suite de la description, par souci de simplification, on désignera le module chargé de cette validation de façon générale par module de validation. Cette validation vise ici à s'assurer que les spectres générés pour la source 3A sont bien représentatifs de la réalité physique de la source 3A. Cela contribue à permettre au dispositif d'estimation 5 d'obtenir grâce à l'invention des valeurs optimales des paramètres de réglage.

A cet effet, le module de validation compare ici, pour au moins une sélection de spectres comprenant au moins deux spectres générés au cours de l'étape E20 pour deux tensions d'opération différentes de la source 3 A, les estimations des couches de demi-atténuation HVLICu, HVL1AI, HVL2Cu et HVL2AI fournies lors de l'étape E20 pour ces tensions avec des résultats expérimentaux.

Les valeurs expérimentales des couches de demi-atténuation HVLICu, HVL1AI, HVL2Cu et HVL2AI peuvent être générées préalablement, au moyen de couches de cuivre et d'aluminium de différentes épaisseurs et d'un dosimètre, puis stockées dans la base de données DB3A pour être comparées avec les valeurs des couches de demi atténuation accompagnant les spectres dans la base de données DB3A.

Si les valeurs HVLICu, HVL1AI, HVL2Cu et HVL2AI correspondant à chaque spectre de la sélection de spectres considérée de la base de données correspondent aux valeurs expérimentales, alors cela signifie que les spectres générés à l'étape E20 et stockés dans la base de données DB3A sont valides. Ils constituent un modèle numérique MOD3A validé caractérisant la source 3A au sens de l'invention. On note qu'en pratique il est suffisamment de procéder à cette validation sur une sélection de spectres correspondant à une plage prédéterminée de valeurs de tensions et de courants.

On note également que dans le mode de réalisation décrit ici, si les valeurs HVLICu, HVL1AI, HVL2Cu et HVL2AI d'un spectre de la base de données DB3A ne correspondent pas aux valeurs expérimentales, celui-ci est conservé dans la base de données DB3A. Toutefois le module de validation cherchera par ailleurs dans la base de données DB3A, le spectre ayant des valeurs HVLl et HVL2 qui correspondent le mieux aux valeurs de HVLA et HVL2 trouvées expérimentalement.

Nous allons maintenant décrire, en référence à la figure 4B, les principales étapes mises en œuvre pour obtenir le modèle MOD3B caractérisant le détecteur 3B du système d'imagerie numérique 3. On note que ces étapes peuvent être mises en œuvre par le module 5A du dispositif d'estimation 5 ou via tout autre module externe au dispositif d'estimation 5 et apte à stocker le modèle MOD3B obtenu dans la base de données DB3B.

Le modèle MOD3B fournit ici une réponse spectrale notée R du détecteur à un faisceau de rayons émis par la source d'énergie £}, j=l,...,K. En d'autres mots, le modèle MOD3B caractérise comment le détecteur 3B pondère les différentes énergies de photons arrivant de la source. On note que cette réponse spectrale dépend en grande partie de la capacité du scintillateur du détecteur 3B à absorber les différentes énergies de photons. Par conséquent, dans le mode de réalisation décrit ici, pour obtenir le modèle MOD3B, on simule préalablement, à l'aide d'un logiciel de simulation approprié, les courbes dites de réponse montrant la quantité d'énergie absorbée dans le scintillateur du détecteur 3B en fonction de l'énergie des photons incidents (étape F10), en fonction de l'épaisseur et type du scintillateur du détecteur 3B.

L'élaboration de telles courbes de réponse s'appuie ici sur la simulation de la dose déposée par le faisceau de photons sur le scintillateur, c'est-à-dire de l'énergie absorbée par le scintillateur. A cette fin, un nombre K de sources « élémentaires » de photons indépendantes, de même intensité chacune et monochromatiques sont modélisées. Chaque source indexée par j, j=l,...,K, émet un faisceau de photons d'énergie E _} avec Ej < eV _max où V _max désigne la tension d'opération maximal de la source 3A. Le faisceau émis par chaque source est non divergent et comprend un nombre suffisant de photons (i.e. une intensité), typiquement supérieur à 10 ⁶ . Les K sources sont superposées au même endroit.

On note que la dose du faisceau absorbée par le scintillateur dépend directement de son épaisseur. Plusieurs épaisseurs sont donc évaluées. On obtient ainsi, à l'issue des simulations, plusieurs courbes de réponse correspondant à plusieurs épaisseurs des scintillateurs (étape F20). Ceci permet par la suite au module 5A de choisir celle qui représente le mieux le détecteur 3B. Par exemple, pour un scintillateur en iodure de césium (Csl), on peut envisager des épaisseurs allant de 350 à 750 microns par pas de 10 microns, tandis que pour un scintillateur en GdOS (Gadolinium Oxygène Sulfure), on peut envisager des épaisseurs allant de 100 à 400 microns par pas de 10 microns. Dans le mode de réalisation décrit ici, les simulations réalisées à l'étape F10 sont effectuées avec le module GateDoseSpecùvmActor\mp]émertié dans la plateforme GATE/Geant 4 (Géant 4 Application for Tomography Emission), qui permet de calculer la réponse du détecteur 3B à chaque énergie. De façon connue, la plateforme GATE/Geant 4 met en œuvre des simulations de type Monte- Carlo pour modéliser la tomographie par rayons X et la radiographie.

Les réponses spectrales du détecteur 3B R(£)), j=l,...,K obtenues lors des simulations pour les différentes épaisseurs de scintillateur sont stockées dans la base de données D3B (étape F30). Elles constituent un modèle numérique MOD3B caractérisant le détecteur 3B au sens de l'invention. Elles deviennent ainsi accessibles par le module 5A du dispositif d'estimation 5 pour déterminer les paramètres de réglage optimaux du système d'imagerie numérique, comme décrit ultérieurement.

Dans le mode de réalisation décrit ici, les réponses spectrales obtenues pour le détecteur 3B sont par ailleurs validées pour s'assurer de sa conformité à la réalité physique du détecteur 3B (étape F40). Cette validation peut être mise en œuvre par le module 5A ou par tout autre module de validation, par exemple externe au dispositif d'estimation 5. Dans la suite de la description, par souci de simplification, on fera référence de façon générale à un module de validation.

Pour mettre en œuvre cette validation, les inventeurs se sont appuyés sur les constats suivants :

— l'énergie moyenne et l'énergie maximale des photons dans un spectre sont des caractéristiques qui dépendent de la tension d'opération de la source, et une variation de cette dernière se manifeste dans le niveau de gris moyen noté GL vu par le détecteur ; et

— la variation de niveau de gris moyen GL en fonction de l'énergie moyenne des faisceaux de photons émis par la source dépend de la réponse spectrale du détecteur.

Pour valider la réponse spectrale obtenue à l'étape F20, les inventeurs proposent donc de s'appuyer sur la méthode proposée par P.V.

GRANTON et al. dans le document intitulé « A combined dose calculation and vérification method for a small animal précision irradiator based on onboard 290 imaging », Med. Phys., vol. 39 n°7, page 4155, 2012. Cette méthode, appliquée dans le contexte de l'invention, consiste à observer de manière empirique les variations de niveaux de gris du détecteur 3B en fonction de la tension d'opération de la source 3A, et à comparer ces niveaux de gris avec une estimation théorique de ces niveaux de gris évaluée en utilisant le modèle numérique MOD3A et le modèle numérique OD3B.

Plus particulièrement, lors de l'étape de validation F40, le module de validation obtient tout d'abord une pluralité de mesures du niveau de gris moyen noté GLf ^e , i=l,...I, I désignant un entier supérieur à 1, vu par le détecteur 3B pour une pluralité de tensions d'opérations V V ₂ , ... , Vi de la source 3A variant entre une tension minimum V _min et la tension maximale V _ma . Par souci de simplification ici, on suppose que I=N, et que les tensions d'opération V _X , V ₂ , ... , V _} coïncident avec les tensions d'opération V V ₂ , ... , V _N précédemment considérées pour obtenir le module MOD3A.

On note que lors de cette étape, les mesures peuvent être effectuées directement par le module de vérification, ou en variante être obtenues par ceux-ci d'une base de données dans laquelle on a stocké de telles mesures effectuées préalablement.

Le module de validation estime par ailleurs des niveaux de gris théoriques GL† ^eo , ί=1,...Ν, pour chacune des tensions d'opération Vx. Vz v _N

Dans le mode de réalisation décrit ici, un niveau de gris théorique GL ^e ° (E _} ), \=l,...N correspondant à une tension d'opération Vi est estimé par le module de vérification pour un faisceau d'énergie E _} en multipliant la réponse R(£}) obtenue pour le détecteur 3B (i.e. extraite du modèle numérique MOD3B) par la valeur / _0s ( , Ej) du spectre d'émission losiVô de 'a source 3A associé à la tension de voltage ½ (extraite au modèle numérique MOD3A et correspondant à l'angle d'inclinaison de l'anode de la source 3A). Cette opération est répétée pour toutes les énergies de faisceaux E _jt j=l,...,K et pour toutes les épaisseurs de scintillateur pour lesquelles on dispose d'une réponse spectrale dans la base de données D3B. On note que par souci de simplification, on considère ici un unique nombre K pour toutes les tensions d'opération. Toutefois en pratique les énergies considérées varient entre une valeur minimale (par exemple IkeV) et une valeur maximale qui dépend de la tension d'opération considérée. Puis le niveau de gris théorique moyen est obtenu par le module de vérification en calculant l'expression :

N

CL ^eo = ^ ff(£- _y ) / _0s („ ₇ ) pour i=l,...N.

Le module de vérification compare ensuite cette valeur aux valeurs empiriques obtenues précédemment. Dans le mode de réalisation décrit ici, pour effectuer cette comparaison, le module de vérification calcule tout d'abord un coefficient de normalisation pour chaque i=l,...N :

_ Gif puis il évalue des niveaux de gris théoriques normalisés selon :

s> r theo.norm _Γ i theo „

Ù ^L i,j ^{= ÙL} i ^{■ C} j

pour i,j=l,...N.

Ensuite le module de vérification calcule l'erreur suivante :

N

^S J =

1=1

et sélectionne le coefficient de normalisation cj correspondant à l'erreur minimale sj. On note cLf ^eo,norm le niveau de gris théorique correspondant à ce coefficient de normalisation.

Le module de vérification compare ensuite les valeurs de CL ^m et de Gi eo,norm _{par exem} p| _e en traçant la courbe Si les courbes iog(CL ^eo * ^norm ) et log(CL† ^m ) coïncident, cela veut dire que le modèle MOD3B de réponse du détecteur est validé. Le module de vérification réalise ces opérations pour toutes les épaisseurs de scintillateur pour lesquelles une réponse spectrale est stockée dans la base D3B, et sélectionne la réponse spectrale qui correspond le mieux aux valeurs de niveaux de gris mesurées.

On note que les étapes de validation des modèles MOD3A et MOD3B, bien que recommandées, sont toutefois optionnelles.

Enfin, comme mentionné précédemment, l'invention s'appuie également sur un troisième modèle numérique MOD2 caractérisant la pièce aéronautique. Ce modèle est stocké dans la base de données DB2 de sorte à être utilisé par le deuxième module d'obtention 5B. Nous allons maintenant décrire, en référence à la figure 4C, les principales étapes mises en œuvre pour obtenir ce modèle MOD2. Ces étapes sont mises en œuvre ici par le module 5B mais elles peuvent être mises en œuvre par tout autre module, par exemple externe au dispositif d'estimation 5.

Dans le mode de réalisation décrit ici, le modèle numérique MOD2 caractérisant la pièce aéronautique 2 fournit des coefficients d'atténuation massique du matériau composant la pièce aéronautique pour différentes valeurs d'énergie £} , j=l,...,K du faisceau de rayons émis par la source 3A.

Pour obtenir ce modèle numérique MOD2, le deuxième module d'obtention 5B obtient dans un premier temps la composition chimique du matériau composant la pièce aéronautique 2 (étape G10). Par composition chimique on entend les différents éléments chimiques composant le matériau ainsi que leurs proportions massiques dans le matériau. Cette composition chimique peut être fournie par exemple au deuxième module 5B par l'opérateur du système d'imagerie numérique 3 ou par toute autre personne via les moyens d'entrée/sortie 10 du dispositif d'estimation 5, ou lue par le module 5B dans un fichier préalablement renseigné.

Puis le module 5B obtient pour chaque élément chimique composant le matériau de la pièce aéronautique 2, un coefficient d'atténuation massique de cet élément pour lesdites différentes valeurs d'énergie _¾ , j=l,...,K (étape G20).

Dans le mode de réalisation décrit ici, l'étape G20 comprend la consultation d'une base de données NIST, comprenant, pour chaque élément chimique de la table périodique des éléments (aussi connu sous le nom de tableau de Mendeleïev), le coefficient d'atténuation massique de cet élément.

Le module 5B calcule ensuite, pour lesdites différentes valeurs d'énergie £) , j=l,...,K, le coefficient d'atténuation massique du matériau de la pièce aéronautique 2 selon l'expression (étape G30) :

où M est un entier supérieur ou égal à 1 désignant le nombre d'éléments chimiques composant le matériau de la pièce 2, w _m est la proportion massique de l'élément chimique indexé par m dans le matériau de la pièce 2 et μ{πι, ΕΪ) est le coefficient d'atténuation massique de l'élément chimique indexé par m pour l'énergie £}.

Les coefficients d'atténuation massique μ(£)), j=l,...,N ainsi obtenus constituent le modèle numérique MOD2 et sont stockés dans la base de données DB2 (étape G40).

Nous allons maintenant décrire comment les trois modèles MOD3A, MOD3B et MOD2 sont utilisés conformément à l'invention par le dispositif d'estimation 5 pour déterminer les paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique en vue d'obtenir une ou plusieurs images de la pièce aéronautique 2 pour réaliser sur celle-ci un contrôle non destructif. On note que ces modèles précités peuvent être calculés préalablement à leur utilisation et stockés, comme décrit précédemment dans les bases de données DB3A, DB3B et DB2 accessibles par le dispositif d'estimation 5. L'accès aux bases de données en vue d'obtenir ces modèles (ou tout ou partie des valeurs stockées dans ces modèles) constitue alors une étape d'obtention de ces modèles au sens de l'invention.

La figure 5 représente les principales étapes mises en oeuvre par le dispositif d'estimation 5 lors de l'étape D10-1 d'estimation automatique des paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique.

Conformément à l'invention, les paramètres de réglage optimaux du système 3 d'imagerie numérique sont estimés automatiquement par le dispositif d'estimation 5 en optimisant le rapport contraste sur bruit des images numériques IM de la pièce aéronautique 2 acquises par le système 3 d'imagerie numérique. Cette optimisation est conduite sur une pluralité de valeurs distinctes des différents paramètres de réglage, les plages sur lesquelles varient les valeurs des paramètres de réglage étant configurées préalablement au niveau du dispositif d'estimation 5 (par exemple via les moyens d'entrée/sortie 10).

Comme chaque paramètre de réglage peut prendre une pluralité de valeurs distinctes, dans le mode de réalisation décrit ici, pour optimiser le rapport contraste sur bruit, le dispositif d'estimation 5 met en uvre une pluralité d'itérations balayant tout ou partie de cette pluralité de valeurs (cf. étape H 10 de mise en oeuvre d'une nouvelle itération et étape test H60 de fin du processus itératif). Cette pluralité d'itérations est mise en œuvre via la prévision de plusieurs boucles (quatre boucles ici), imbriquées les unes dans les autres et balayant respectivement chacune différentes valeurs d'un paramètre de réglage distinct, i.e. une boucle balayant les valeurs de la tension d'opération, une boucle balayant les valeurs du courant, une boucle balayant les valeurs du temps d'exposition et une boucle balayant les valeurs de l'épaisseur du filtre externe.

A chaque itération /ter correspondant à une valeur v _t de la tension d'opération, à une valeur i du courant appliquée à la source 3A, à un temps d'exposition t de la pièce aéronautique et à une épaisseur M _fext de filtre du système 3 d'imagerie numérique (étape H 10), le dispositif d'estimation 5 accède via ses modules d'obtention 5A et 5B aux modèles numériques MOD3A, OD3B et MOD2 stockés respectivement dans les bases de données DB3A, DB3B et DB2. Plus précisément, les modules 5A et 5B extraient ici des bases de données DB3A, DB3B et DB2 les valeurs de ces modèles correspondant à la valeur de tension d'opération de la source 3A (étape H20), à la valeur de l'angle d'inclinaison de l'anode de la source 3A et à l'épaisseur et au type du scintillateur du détecteur 3B.

Puis il évalue de façon analytique, via son module d'évaluation 5C, à partir des valeurs extraites, un rapport contraste sur bruit noté CNR pour l'itération courante iter selon l'expression (étape H30) :

CNR(iter) = . : ou alternativement selon l'expression :

S _det (.V _i , L, _£ ) + S _det (y _i , L)

CNR(iter) = où SaetiVi, L), respectivement S _det (y _it L, E), désigne la valeur de signal vue par le détecteur 3B du système d'imagerie numérique 3 lorsqu'une épaisseur L, respectivement une épaisseur L - ε, de la pièce aéronautique 2 est traversée par le faisceau de rayons émis par la source 3A. Cette valeur de signal reflète, comme mentionné précédemment, un niveau de gris vu par le détecteur 3B. Autrement dit, l'invention s'appuie sur un simple calcul scalaire du rapport contraste sur bruit CNR. Ce calcul ne dépend que d'une seule grandeur, à savoir ici une valeur de signal représentative d'un niveau de gris vu par le détecteur 3B et correspondant à une épaisseur donnée de la pièce aéronautique traversée par le faisceau de rayons émis par la source. Cette valeur de signal dépend uniquement de l'épaisseur considérée (pour des paramètres de réglage donnés du système d'imagerie, ex. à Vi constante). L'épaisseur ε est prédéterminée et correspond à l'épaisseur d'un indicateur recherché durant le contrôle non destructif dans la pièce aéronautique 2. On note que dans le mode de réalisation décrit ici, cette épaisseur est un nombre réel qui en fonction de l'indicateur recherché peut être tantôt positif tantôt négatif, comme décrit précédemment. Un tel indicateur est par exemple une surépaisseur, une sous-épaisseur, une porosité ou encore une inclusion. L'épaisseur ε est fournie au préalable au dispositif d'estimation 5 par exemple par l'opérateur du système d'imagerie numérique 3 ou celui du dispositif de contrôle non destructif 4.

Les signaux considérés dans le calcul du rapport contraste-sur- bruit sont caractérisés par les paramètres physiques du système d'imagerie numérique 3, autrement dit, du système réel.

Plus particulièrement, les valeurs de signal vues par le détecteur sont obtenues ici analytiquement par le module d'évaluation 5C via les expressions analyti ues suivantes :

— l _Q (Ej, Vi) désigne l'intensité des photons présents dans un faisceau de rayons d'énergie E émis par la source 3A (correspondant à une longueur d'onde λ _} ) pour la tension d'opération v _t ;

— A(Ej. L) et A _e (Ej, L, s) désignent des facteurs d'atténuation subie par le faisceau de rayons d'énergie £) émis par la source 3A ; et

— R Ej) désigne la réponse spectrale du détecteur pour l'énergie E _} (extraite du modèle MOD3B lors de l'étape H20).

L'intensité i ₀ ( _, Ej, V _t ) est calculée par le module d'évaluation 5C pour j=l,...,N à partir des valeurs extraites du modèle MOD3A à l'étape H20. Plus précisément le module d'évaluation 5C calcule la valeur / ₀ (£), v _t ) selon :

Io(Ej, V _i ) = L t. l _0s (y _i , Ej)

où / _0s (Vi. Ej) est extraite du modèle MOD3A lors de l'étape H20, i désigne la valeur du courant appliquée à la source 3A correspondant à l'itération courante iter, et t désigne le temps d'exposition de la pièce aéronautique 2 correspondant à l'itération courante iter.

Par ailleurs, dans le mode de réalisation décrit ici, le module d'évaluation 5C évalue le facteur d'atténuation A(£ _J( z,) de la façon suivante :

A(£), L) = Afi _nt (Ej, Lf _int )Af _exC (Ej, Lf _ext A _mat (Ej, L) OÙ :

— Afint{ j, l _f int) désigne l'atténuation subie par le faisceau de rayons d'énergie E _} émis par la source 3A due à un filtrage inhérent de la source 3A ;

— Afext{Ej, Lfext) désigne l'atténuation subie par le faisceau de rayons d'énergie E _} émis par la source 3A due à un filtrage externe à la source et correspondant à l'épaisseur de filtre AL _fext correspondant à l'itération courante iter ;

— Amat{Ej, L) désigne l'atténuation subie par le faisceau de rayons d'énergie Ej émis par la source 3A due au matériau composant la pièce aéronautique 2.

Le module d'évaluation 5C évalue en outre le facteur d'atténuation A(E _j , L, ε) de la façon suivante :

A(E _j , L, ε) = A _fint (Ej, L _fint }A _fext (E _jt L _fext )A _mat (Ej, L - e)A _ind (Ej, ε) dans lequel A _ini E _} , e) désigne l'atténuation subie par le faisceau de rayons d'énergie £) émis par la source 3A due à l'indicateur recherché d'épaisseur ε .

Chacune des atténuations précitées est modélisées ici par un filtrage opéré par un matériau distinct (élémentaire ou multi-éléments), à savoir le matériau constituant le filtre inhérent à la source 3A, le matériau constituant le filtre externe à la source 3A, le matériau de la pièce aéronautique 2 et le matériau correspondant à l'indicateur recherché (ce matériau pouvant être du vide, par exemple dans le cas d'une porosité).

Pour calculer ces différentes atténuations, le module d'évaluation 5C utilise la loi de Beer Lambert, définie par :

où :

— I désigne un indice prenant les valeurs fint.fext. mat ou ind suivant l'atténuation considérée ;

— i désigne la densité du matériau associé à l'atténuation considérée ;

— L, désigne l'épaisseur du matériau associé à l'atténuation considérée (pour le matériau de la pièce aéronautique 2, cette épaisseur est prise égale à L ou à L- ε, et pour le filtre externe à la source 3A, cette épaisseur est prise égale à la valeur AL _fext correspondant à l'itération iter courante) ; et

— iii(Ej) désigne le coefficient d'atténuation massique du matériau associé à l'atténuation considérée en fonction de l'énergie £). Dans le cas du matériau de la pièce aéronautique 2, ce coefficient d'atténuation massique est obtenu du modèle numérique MOD2 lors de l'étape H20. Pour les autres matériaux, on suppose que leurs coefficients d'atténuation massique sont fournis au dispositif 5 d'estimation, de même que leurs densités.

Une fois le rapport contraste-sur-bruit CNR(/te/) calculé par le module d'évaluation 5C pour l'itération courante iter, le module 5D de détermination 5D du dispositif 5 d'estimation compare le rapport CNR(/fe/) avec un seuil CNROPT (étape test H40), initialisé à 0 lors d'une étape préliminaire d'initialisation H00 mise en œuvre avant de démarrer les itérations.

Si le rapport contraste-sur-bruit est supérieur au seuil CNROPT courant (réponse oui à l'étape test H40), le seuil CNROPT est mis à jour avec la valeur du rapport CNR(/te/) (étape H50). L'itération courante iter est par ailleurs stockée dans un indicateur iteropt

Si le rapport contraste-sur-bruit est supérieur au seuil CNROPT courant (réponse oui à l'étape test H40), le seuil CNROPT est gardé inchangé.

Puis le module de détermination 5D vérifie si toutes les itérations ont été mises en œuvre (étape test H60).

Si il reste des itérations (réponse oui à l'étape test H60), une nouvelle itération correspondant à de nouvelles valeurs des paramètres de réglage v _{l r} ^' \, t et M _fext est mise en œuvre et les étapes H20 à H60 sont réitérées pour ces nouvelles valeurs. Sinon (réponse non à l'étape test H60), le module de détermination 5D détermine que les valeurs optimales des paramètres de réglage du système 3 d'imagerie numérique correspondent aux valeurs des paramètres de réglage testées lors de l'itération iteropt (étape H70).

Ces valeurs optimales sont alors fournies à l'opérateur du système 3 d'imagerie numérique pour être appliquées sur le système 3 d'imagerie numérique lors de l'étape D10-2.

On note que les exemples numériques donnés dans la description ne sont donnés qu'à titre illustratif. Bien entendu, d'autres plages de valeurs peuvent être envisagées, en fonction notamment du système 3 d'imagerie numérique et de la pièce aéronautique 2 considérée.

L'invention fournit ainsi un processus automatique permettant de déterminer automatiquement les paramètres optimaux d'un système d'imagerie numérique tel un système radiographique ou tomographique pour l'acquisition d'images d'une pièce aéronautique. Il convient de noter que bien que décrite en référence à une pièce aéronautique, l'invention s'applique à d'autres pièces pouvant faire l'objet de contrôle non destructif.