FR3151691A1 - Procédé de contrôle d’une pièce - Google Patents

Abstract

Procédé de contrôle d’une pièce (10) en référence à une échelle comprenant plusieurs grades d’intégrité de matériau et au moins une image de référence (24) associée à chaque grade, le procédé comprenant : l’obtention d’une image (20) de la pièce (10) selon au moins une direction d’imagerie (12) ;l’obtention d’un masque (22) de la pièce (10) ;l’application du masque (22) à l’au moins une image de référence (24) selon au moins une position et au moins une orientation afin d’obtenir au moins une image comparative (30) associée au grade de l’image de référence (24) correspondante ;pour chaque image comparative (30), le calcul (32) d’une métrique représentative de la différence d’intégrité de matériau entre l’image comparative (30) et l’image (20) de la pièce (10) ;sur la base de la métrique calculée, l’attribution (36) à la pièce (10) du grade d’intégrité de matériau pour lequel la différence d’intégrité de matériau est minimisée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Procédé de contrôle d’une pièce

Le présent exposé concerne le domaine de la qualité industrielle, et plus particulièrement un procédé de contrôle d’une pièce, notamment sur le plan de l’intégrité du matériau de la pièce, parfois connue sous le nom de « santé matière ». Ce procédé peut trouver son application pour des pièces de tous secteurs d’activité, notamment l’aéronautique.

L’évaluation de la qualité d’une pièce nécessite une référence objective. A cette fin, des normes, telles que la norme ASTM E2660 («E2660-17 : Standard Digital Reference Images for Investment Steel Castings for Aerospace Applications») dans le domaine de la fonderie de pièces aéronautiques, ont été mises en place pour fournir une échelle comprenant plusieurs niveaux de qualité, typiquement plusieurs grades d’intégrité de matériau, et au moins une image de référence associée à chaque grade. Ainsi, en comparant visuellement une image de la pièce à évaluer à ces images de référence, un opérateur peut, en suivant les prescriptions de la norme appropriée, estimer la qualité de la pièce.

Dans ce document, la qualité du matériau est évaluée en fonction de la présence de défauts de coulée, et classée en 8 grades. Le « Grade 1 » correspond à un matériau sain, sans défauts matière, et le « Grade 8 » correspond à une santé matière très dégradée.

Toutefois, l’estimation visuelle de la qualité de la pièce par un opérateur repose uniquement sur une approche empirique, donc non déterministe. Cette approche est donc subjective, ce qui peut conduire à des mauvaises estimations, et relativement lente, ce qui limite la transposition de cette approche à des applications à plus grande échelle.

Il existe donc un besoin pour un nouveau type de procédé de contrôle d’une pièce.

A cet effet, le présent exposé concerne un procédé de contrôle d’une pièce en référence à une échelle comprenant plusieurs grades d’intégrité de matériau et au moins une image de référence associée à chaque grade, le procédé comprenant :

• l’obtention d’une image de la pièce selon au moins une direction d’imagerie ;
• l’obtention d’un masque de la pièce ;
• l’application du masque à l’au moins une image de référence selon au moins une position et au moins une orientation afin d’obtenir au moins une image comparative associée au grade de l’image de référence correspondante ;
• pour chaque image comparative, le calcul d’une métrique représentative de la différence d’intégrité de matériau entre l’image comparative et l’image de la pièce ;
• sur la base de la métrique calculée, l’attribution à la pièce du grade pour lequel la différence d’intégrité de matériau est minimisée.

Comme exposé précédemment, l’échelle peut définir plusieurs grades d’intégrité de matériau. A chaque grade est associée au moins une image de référence représentative de l’intégrité du matériau pour ledit grade. Dans le présent exposé, et sauf indication contraire, par « une » ou « l’ » image de référence, on entend « au moins une » ou « l’au moins une » ou encore « chaque » image de référence. Plus généralement, par « un » ou « l’ » élément, on entend « au moins un » ou « l’au moins un » ou encore « chaque » élément. Réciproquement, l’emploi générique du pluriel peut inclure le singulier.

Les images de référence peuvent être des images de même type que l’image de la pièce qu’on obtient. Réciproquement, pour permettre une comparaison adaptée, la technique d’imagerie pour la pièce est choisie pour fournir un résultat de même nature que les images de référence.

La direction d’imagerie désigne, le cas échéant, la direction dans laquelle l’image de la pièce est prise. Par exemple, pour une image en deux dimensions, la direction d’imagerie est une direction orthogonale au plan de l’image. L’obtention d’une image peut comprendre l’acquisition d’une image à partir de la pièce ou la récupération d’une image de la pièce précédemment acquise et enregistrée, typiquement sur un support d’enregistrement.

De même, l’obtention d’un masque de la pièce peut comprendre l’acquisition du masque à partir de la pièce ou la récupération d’un masque précédemment acquis et enregistré, typiquement sur un support d’enregistrement.

Un masque de la pièce est un filtre configuré pour, étant donné une image source montrant la pièce, laisser passer une portion de l’image source de même forme que la pièce et masquer le reste de l’image source, ou vice versa. Ainsi, le masque de la pièce peut reproduire les contours de la pièce.

Le masque de la pièce peut être un masque de l’image de la pièce précédemment obtenue. Plus généralement, le masque de la pièce peut montrer la pièce selon la même direction d’imagerie que l’image de la pièce.

En général, rien n’assure que l’image de la pièce soit de dimensions et de formes comparables à celles des images de référence. Afin de pouvoir comparer l’image de la pièce aux images de référence, le masque de la pièce est appliqué aux images de référence, à la manière d’un pochoir, pour extraire des images de références des images dites comparatives, qui ont une forme et des dimensions comparables à celles de l’image de la pièce (voire exactement celles de la pièce). Ainsi, le procédé peut être appliqué à des pièces de toute forme et toutes dimensions.

Chaque image comparative reste associée au grade de l’image de référence (par exemple une image de référence de l’échelle des grades ASTM) dont elle est issue. En d’autres termes, l’image comparative hérite du grade de l’image de référence à partir de laquelle cette image comparative a été obtenue.

Une métrique est ensuite calculée, pour chaque image comparative, afin de quantifier la différence d’intégrité de matériau entre l’image comparative et l’image de la pièce. La métrique peut être basée sur toute caractéristique des images relative à l’intégrité de matériau, par exemple une taille de défaut, un espacement entre les défauts, une densité ou une homogénéité de défauts, etc. D’autres exemples seront donnés par la suite.

Des opérations sur les images, telles que le calcul d’une métrique, peuvent être effectuées en associant une ou plusieurs valeurs à chaque cellule élémentaire de l’image, par exemple à chaque pixel. Les valeurs peuvent être représentatives d’une couleur, d’un niveau de gris, etc.

La métrique considérée n’est pas absolue mais traduit la différence entre l’image de la pièce et une image comparative en termes d’intégrité de matériau. La métrique vise donc à quantifier à quel point l’image de la pièce et l’image comparative sont similaires. La métrique renvoie généralement une valeur. La métrique peut prendre en compte plusieurs critères, qui peuvent être, le cas échéant, pondérés les uns par rapport aux autres.

Sur la base de la métrique calculée pour l’ensemble des images comparatives, le grade de la pièce peut être déterminé comme le grade de l’image comparative pour lequel la différence d’intégrité de matériau est minimisée. En effet, la métrique permet de déterminer, parmi les images comparatives, celle dont l’image de la pièce est la plus similaire en termes d’intégrité de matériau. Cette image comparative est donc représentative de l’intégrité de matériau de la pièce, c’est pourquoi on attribue à la pièce le grade associé à cette image comparative.

Le procédé proposé permet donc d’estimer de manière déterministe, fiable et objective le grade d’une pièce, et donc son intégrité de matériau, grâce au calcul d’une métrique en référence à des images comparatives comparables à l’image de la pièce. En outre, une telle méthode peut être aisément automatisée, ce qui permet des gains de temps significatifs.

Les étapes du procédé de contrôle peuvent être mises en œuvre par ordinateur.

Dans certains modes de réalisation, l’image de la pièce est obtenue par une méthode d’imagerie non destructive. Ainsi, toute pièce de production peut être contrôlée sans impact sur ses propriétés, et non uniquement quelques échantillons qui seront inévitablement éliminés par la suite.

Par exemple, l’image de la pièce peut être une radiographie, par exemple une radiographie en deux dimensions. La radiographie peut être effectuée aux rayons X ou grâce à tout rayonnement adapté à la structure et aux matériaux de la pièce.

Dans certains modes de réalisation, le procédé de contrôle comprend l’obtention d’une image de la pièce selon plusieurs directions d’imagerie, et le grade est attribué à la pièce en fonction des grades attribués pour chacune des directions d’imagerie. En effet, une pièce contrôlée n’est pas nécessairement isotrope en termes d’intégrité de matériau. Le fait de prendre en compte plusieurs directions d’imagerie permet de minimiser l’influence de la sélection d’une direction d’imagerie, et d’estimer donc au mieux l’intégrité de matériau de la pièce. Le procédé de contrôle est donc plus robuste.

Optionnellement, le grade attribué à la pièce est une moyenne des grades attribués pour chacune des directions d’imagerie ou le grade pour lequel la différence d’intégrité du matériau est minimisée sur les différentes directions d’imagerie. Selon ce qui est recherché et les propriétés que l’on cherche à contrôler, on peut en effet s’intéresser au grade moyen d’une pièce, ou bien au grade qui est le plus probable quelle que soit la direction d’imagerie considérée.

Dans certains modes de réalisation, le masque est appliqué à l’au moins une image de référence selon une pluralité de positions et/ou une pluralité d’orientations, ce par quoi une pluralité d’images comparatives est obtenue pour ladite au moins une image de référence. En d’autres termes, plusieurs images comparatives peuvent être obtenues à partir de la même image de référence. Les images de référence peuvent ne pas être homogènes, et/ou le masque peut être relativement petit par rapport à une image de référence. En appliquant le masque selon une pluralité de positions et/ou une pluralité d’orientations, on minimise l’influence des effets de bords dans le positionnement du masque sur l’image de référence. Cela permet de mieux prendre en compte l’information contenue dans l’image de référence. Le procédé de contrôle est donc plus robuste, car la métrique est calculée sur une base d’images comparatives plus grande et plus représentative.

Dans certains modes de réalisation, le masque est appliqué selon une méthode de tirage aléatoire telle qu’une méthode de Monte-Carlo. Les méthodes de tirage aléatoire, et plus particulièrement la méthode de Monte-Carlo, sont des méthodes statistiques, connues en elles-mêmes, qui permettent de sélectionner aléatoirement plusieurs valeurs selon une loi de probabilité donnée, par exemple une loi de probabilité uniforme. En l’espèce, la méthode de tirage aléatoire peut permettre de sélectionner aléatoirement des positions et des orientations du masque par rapport à l’image de référence considérée. Grâce à ces dispositions, la pluralité d’images comparatives peut être obtenue sans biais, ce qui contribue encore à la robustesse du procédé de contrôle.

Dans certains modes de réalisation, la métrique compare au moins l’une de l’entropie de Shannon et la taille d’une zone défectueuse entre l’image comparative et l’image de la pièce. L’entropie de Shannon, connue en tant que telle en théorie de l’information, quantifie la quantité d’information contenue dans un signal d’entrée tel qu’une image. L’idée sous-jacente tient au fait que deux images sont similaires en termes d’intégrité de matériau si elles comportent des quantités d’information similaires en termes de quantité de défauts et de perturbation de leur structure.

Par ailleurs, la taille d’une zone défectueuse peut désigner une dimension réelle ou effective du défaut, par exemple un côté apparent ou un rayon apparent du défaut, c’est-à-dire la racine carrée de l’aire du défaut ou le rayon du cercle de même aire que le défaut.

L’entropie de Shannon et la taille d’une zone défectueuse sont des grandeurs relativement simples à calculer, qui permettent donc une automatisation efficace et robuste du procédé de contrôle. En outre, lorsqu’elles sont utilisées en combinaison, l’entropie de Shannon et la taille d’une zone défectueuse fournissent des informations complémentaires pour estimer la différence entre l’image de la pièce et l’image comparative. La métrique proposée est donc une mesure efficace de la différence entre deux images.

Dans certains modes de réalisation, la métrique est définie par , où sont des poids associés respectivement à l’entropie de Shannon et la taille de la zone défectueuse, mesure l’entropie de Shannon, représente l’image comparative, représente l’image de la pièce, représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image comparative et représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image de la pièce. Les poids peuvent être pris égaux ou modulés selon l’importance donnée à tel ou tel critère en fonction des propriétés que l’on cherche à quantifier.

Dans certains modes de réalisation, la taille d’une zone défectueuse est mesurée par le nombre de pixels ayant une valeur excédant un seuil représentatif d’un matériau sain. Typiquement, pour une mesure d’aire, on compte en deux dimensions le nombre de pixels contigus (connexes par arc) ayant une valeur excédant ledit seuil.

Ainsi, la taille de la zone défectueuse est simple à estimer automatiquement. Le seuil représentatif peut être une valeur représentative d’une certaine couleur ou d’un certain niveau de gris, ou plus généralement de toute quantité codée par l’image, comme exposé précédemment. Afin d’avoir une valeur adaptée aux images représentatives fournies avec l’échelle, le seuil représentatif peut être déterminé à partir de l’image de référence représentant le grade le plus sain, par exemple comme étant égal à la valeur moyenne de cette image de référence additionné (ou retranché) d’un écart-type, voire de trois écarts-types.

Dans certains modes de réalisation, le procédé de contrôle comprend un ajustement d’au moins l’un de la résolution, la distribution de couleurs, et l’épaisseur du matériau représenté pour l’image de la pièce par rapport à l’au moins une image de référence. Le procédé de contrôle permet donc de transformer l’image de la pièce pour la replacer dans des conditions similaires aux conditions dans lesquelles les images de référence ont été obtenues, de sorte que la comparaison (via le calcul de métrique) soit la plus fiable possible.

Dans certains modes de réalisation, l’ajustement comprend l’assignation, à un pixel de matériau de l’image de la pièce, d’une valeur déterminée à partir d’une valeur du matériau sain sur une de l’au moins une image de référence. En associant une valeur déterminée à partir d’une valeur de matériau sain sur une image de référence, par exemple sur l’image de référence correspondant au grade le plus sain, chaque valeur de pixel de matériau de l’image de la pièce est transformée virtuellement en épaisseur et matière identiques à celle de référence. Cette procédure convertit directement les gammes de valeurs (par exemple des niveaux de gris) de l’image de la pièce en celle de l'image de référence et transforme également géométriquement la pièce en une représentation des pièces à l’origine des images de référence. Cela rend la comparaison entre l’image de la pièce et les images comparatives encore plus fiable.

Dans certains modes de réalisation, l’obtention de l’image de la pièce comprend l’obtention d’une image tridimensionnelle de la pièce comprenant une pluralité de voxels, l’attribution d’une première valeur aux voxels de matériau sain de la pluralité de voxels et d’une deuxième valeur aux voxels de défaut de la pluralité de voxels, et la projection bidimensionnelle de l’image tridimensionnelle selon l’au moins une direction d’imagerie, dans lequel une valeur d’un pixel de l’image résultante est calculée en fonction des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel.

Un voxel est en trois dimensions ce qu’est un pixel en deux dimensions, à savoir une cellule élémentaire d’une image. La projection peut être effectuée selon la direction d’imagerie. L’image résultante, ou image résultant de la projection (c’est-à-dire l’image de la pièce), est obtenue en tenant compte des voxels qui se superposent selon la direction d’imagerie pour former un même pixel de l’image de la pièce. La projection bidimensionnelle résulte en une image en deux dimensions.

Un voxel est déterminé comme représentant un matériau sain ou un défaut selon sa valeur et selon la technique d’imagerie utilisée. Par exemple, l’homme du métier sait que, pour une technique d’imagerie donnée, un vide est représenté par une valeur élevée ou une valeur faible. Un seuil peut être pris en compte pour la distinction entre les voxels de matériau sain et les voxels de défaut, le seuil pouvant avoir tout ou partie des caractéristiques précédemment mentionnées.

Grâce à ces caractéristiques, il est possible d’obtenir une image, typiquement en deux dimensions (2D), à partir d’une image tridimensionnelle (3D) d’une pièce pour laquelle une méthode d’imagerie 2D n’est pas applicable ou pas souhaitée. En particulier, cette méthode d’obtention permet d’obtenir des images 2D de pièces numériques modélisées en 3D.

Dans certains modes de réalisation, la première valeur est une constante non nulle, par exemple 1, et/ou la deuxième valeur vaut zéro.

Dans certains modes de réalisation, le procédé de contrôle comprend l’identification des voxels de défauts par segmentation de l’image tridimensionnelle. La segmentation d’images, par exemple la segmentation dite sémantique, est une technique connue en soi et faisant appel par exemple à des modèles d’apprentissage profond. L’identification des voxels de défaut peut ainsi être automatisée.

Dans d’autres modes de réalisation, en particulier lorsque la pièce est une pièce numérique dans laquelle les défauts ont été numériquement placés, les voxels de défauts peuvent être connus par construction.

Dans certains modes de réalisation, la valeur du pixel précité est égale à la somme des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel. La somme est une approximation de la loi de Beer-Lambert, qui traduit l’absorption d’un rayon d’imagerie traversant la pièce, pour de faibles épaisseurs. Le fait que la valeur du pixel soit égale à la somme des valeurs des voxels qui y sont projetés fournit donc à la fois une méthode simple et physiquement pertinente pour calculer l’image de la pièce.

Dans certains modes de réalisation, l’image tridimensionnelle de la pièce est une tomographie tridimensionnelle. La tomographie, par exemple aux rayons X, est une technique connue en elle-même pour l’obtention d’images tridimensionnelles.

Dans certains modes de réalisation, le procédé de contrôle comprend la validation ou le rejet de la pièce en fonction du grade attribué à la pièce. Typiquement, si le grade excède un certain seuil, la pièce peut être mise au rebut, et conservée dans le cas contraire. Ainsi, la qualité de production peut être maintenue efficacement.

Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé de contrôle sont déterminées par des instructions de programmes d’ordinateur. En d’autres termes, le procédé de contrôle peut être mis en œuvre par ordinateur.

En conséquence, le présent exposé vise aussi un ensemble de programme comportant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle décrit ci-dessus lorsque ledit ensemble de programme est exécuté par au moins un ordinateur ou microprocesseur.

Cet ensemble de 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.

Le présent exposé vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur, et comportant des instructions d'un ensemble de programme tel que mentionné ci-dessus.

Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker l’ensemble de 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 disc) 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 le présent exposé peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.

Le présent exposé concerne également un procédé d’imagerie d’une pièce, comprenant l’obtention d’une image tridimensionnelle de la pièce comprenant une pluralité de voxels, l’attribution d’une première valeur aux voxels de matériau sain de la pluralité de voxels et d’une deuxième valeur aux voxels de défaut de la pluralité de voxels, et la projection bidimensionnelle de l’image tridimensionnelle selon l’au moins une direction d’imagerie, dans lequel une valeur d’un pixel de l’image résultante est calculée en fonction des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel. Le procédé d’imagerie peut avoir tout ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment au sujet du procédé de contrôle.

D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.

La est un schéma général d’un procédé de contrôle selon un mode de réalisation.

La représente une étape de projection d’une image tridimensionnelle en image bidimensionnelle.

Description détaillée

Un procédé de contrôle d’une pièce selon un mode de réalisation est décrit en référence aux figures 1 et 2. Le procédé de contrôle vise à quantifier l’intégrité de matériau de la pièce en référence à une échelle comprenant plusieurs grades d’intégrité de matériau. L’échelle d’intégrité matériau utilisée est par exemple l’échelle des grades ASTM (cf. norme ASTM E2660).

La montre une pièce 10 dont on souhaite contrôler l’intégrité, sous la forme d’une éprouvette mécanique. Toutefois, le procédé de contrôle s’applique à tout type de pièce, quels que soient sa forme, ses dimensions, son matériau, sa fonction, etc. En particulier, mais de manière non exclusive, la pièce 10 peut être une pièce de fonderie faite d’un alliage métallique. La pièce 10 peut être une pièce du domaine de l’aéronautique, par exemple une pièce de moteur d’un aéronef. On peut citer comme exemple des paliers de moteur d’avion ou encore des parties de roues aubagées telles que des distributeurs de turbine basse pression.

Le procédé de contrôle comprend l’obtention d’une image 20 de la pièce 10 selon au moins une direction d’imagerie 12. En l’occurrence, on cherche à obtenir une image de la pièce 10 que l’on puisse comparer à des images de référence associées aux grades d’intégrité de matériau de l’échelle précitée. Dans l’hypothèse où ces images de référence sont bidimensionnelles, l’image 20 de la pièce 10 peut également être bidimensionnelle. Toutefois, plus généralement, l’image 20 de la pièce 10 peut avoir la même dimensionnalité que les images de référence.

La direction d’imagerie 12 peut être choisie aléatoirement ou suivant un programme prédéterminé.

Selon un exemple, l’image 20 de la pièce 10 est obtenue par une méthode d’imagerie non destructive telle qu’une radiographie, notamment une radiographie 2D. Toutefois, toute autre méthode peut être utilisée, notamment une méthode similaire à la méthode utilisée pour l’obtention des images de référence.

Par exemple, en alternative à la radiographie 2D, il est possible d’obtenir d’abord une image tridimensionnelle de la pièce 10, par exemple par tomographie 3D, puis d’effectuer une projection de cette image tridimensionnelle selon la direction d’imagerie 12 afin d’obtenir l’image 20 de la pièce 10. La tomographie 3D peut offrir une meilleure qualité d’image que la radiographie 2D.

Comme indiqué précédemment, le procédé de contrôle comprend l’obtention d’un masque 22 de la pièce 10. Le masque 22 peut être obtenu comme un masque de l’image 20 de la pièce 10. Le masque 22 peut reproduire, dans la dimensionnalité de l’image 20 ou, mieux, dans la dimensionnalité des images de référence, les contours de la pièce 10. L’obtention d’un tel masque 22 peut être réalisée par des techniques de traitement d’image connues, en tant que telles, de l’homme du métier.

Comme indiqué précédemment, dans l’échelle précitée, au moins une image de référence est associée à chaque grade 1, 2, …, N d’intégrité de matériau. L’image de référence traduit l’intégrité de matériau typique observée pour une pièce ayant le grade correspondant. Comme illustré sur la , l’image de la pièce 20 est confrontée à chaque grade 1, 2, …, N. Pour ce faire, le masque 22 est appliqué aux images de référence associées à au moins deux des grades, de préférence à chacun des grades. Par souci de concision, la description qui suit et la détaillent l’application du masque 22 à une image de référence associée à l’un des grades, mais les mêmes opérations peuvent être effectuées pour toutes les images de référence associées à un grade donné, et ce pour tous les grades souhaités dans l’échelle précitée.

Ainsi, en référence à la , le masque 22 est appliqué à une image de référence 24 selon au moins une position et au moins une orientation, voire selon une pluralité de positions et/ou une pluralité d’orientations. Dans le présent exposé, la position se réfère aux coordonnées relatives d’un point donné (arbitrairement choisi) du masque 22 par rapport à l’image de référence 24, tandis que l’orientation quantifie l’angle de rotation du masque 22 autour dudit point donné par rapport à une orientation de départ (arbitrairement choisie) du masque 22. En l’occurrence, la représente la même image de référence 24 sur laquelle on applique le masque 22 à deux paires (position ; orientation) différentes. D’une application à l’autre du masque 22, au moins l’une de la position et de l’orientation du masque 22 par rapport à l’image de référence 24 peut varier. Le nombre d’applications du masque 22 par image de référence 24 peut varier, toutefois il est souhaitable que les applications du masque 22 soient bien distribuées sur l’ensemble de l’image de référence 24, typiquement couvrent au moins la moitié de l’image de référence 24 en cumul. De cette façon, la perte d’information de l’image de référence 24 est limitée et l’impact du choix de la position ou de l’orientation du masque 22 est réduit.

Selon un exemple, le masque 22 peut être appliqué sur l’image plusieurs fois selon une méthode de tirage aléatoire telle qu’une méthode de Monte-Carlo. La méthode de tirage aléatoire peut être utilisée pour déterminer des positions successives et/ou des orientations successives. Des contraintes géométriques peuvent être imposées par ailleurs pour éviter que le masque 22, à la position et à l’orientation déterminée, ne sorte de l’image de référence 24.

Chaque application du masque 22 à l’image de référence 24 permet d’obtenir une image comparative 30 associée à la position et l’orientation correspondantes. L’image comparative 30 est une image de même forme que la pièce 10 ou que son image 20, grâce au masque 22, dont le niveau d’intégrité de matériau traduit le grade de l’image de référence 24 dont elle provient. En d’autres termes, l’image comparative 30 peut être associée au grade de l’image de référence 24 correspondante.

Par ailleurs, comme illustré sur la , lorsque le masque 22 est appliqué selon une pluralité de positions et/ou une pluralité d’orientations, une pluralité d’images comparatives 30 peut être obtenue à partir de la même image de référence 24.

Pour rendre plus fiable la comparaison entre les images comparatives 30 et l’image 20 de la pièce 10, un ajustement 14 peut être réalisé pour obtenir l’image 20 de la pièce 10. L’ajustement 14 comprend une transformation numérique appliquée (par exemple à une image provisoire de la pièce 10) pour obtenir l’image 20. Par exemple, l’ajustement 14 concerne la résolution ou la distribution de couleurs de l’image 20 obtenue. Alternativement ou en complément, l’image 20 peut être modifiée pour neutraliser la différence d’épaisseur entre la pièce 10 et les échantillons qui ont servi à l’obtention des images de référence 24.

Selon un exemple, les images de référence 24 peuvent être obtenues à partir d’échantillons plats ayant une épaisseur donnée, connue dans l’échelle considérée (par exemple, donnée par une norme telle que la norme ASTM). Inversement, la pièce 10 peut ne pas être plate mais par exemple cylindrique (notamment axisymétrique) ou autre. Il est possible d’appliquer à l’image une fonction de correction de la géométrie (par exemple une sinusoïde pour transformer un cylindre à section circulaire en plaque). Alternativement, notamment lorsque la correction de géométrie est plus complexe à formuler, il est possible d’ajuster l’image 20 de la pièce sur la base de la valeur du matériau sain dans l’image de référence.

Plus précisément, l’ajustement 14 peut comprendre l’assignation, à un pixel de matériau de l’image 20 de la pièce 10, d’une valeur déterminée à partir d’une valeur du matériau sain sur une de l’au moins une image de référence 24.

Selon un exemple, on peut procéder de la façon suivante : on crée un masque 3D de la pièce 10 et on compte le nombre de voxels N_ile long de la direction d’imagerie 12, à chaque emplacement i transversalement à cette direction d’imagerie 12. On détermine ensuite une constante a_itelle que le produit N_i x a_isoit égal à la valeur moyenne d’un pixel de matériau sain, ladite valeur moyenne pouvant être déterminée en référence à l’image de référence 24 du grade ayant la meilleure intégrité de matériau.

La valeur a_iest ensuite assignée aux voxels de matériau de la pièce 10 à l’emplacement i. Pour tenir compte de la variance sur l’image de référence 24, il est possible d’ajouter à l’image 20 de la pièce 10 une matrice de bruit de même variance que l’image de référence 24 considérée (image de référence représentative de matériau sain, de préférence). Le bruit peut suivre une distribution normale. Les voxels de défauts se voient attribuer une valeur différente, par exemple nulle.

On note donc que l’ajustement 14 varie pour chaque position i, ce qui permet de transformer virtuellement une géométrie quelconque en une plaque. Il est à la portée de l’homme du métier d’adapter cette méthode si les échantillons servant de base aux images de référence 24 ont une autre géométrie qu’une plaque.

Sur la , l’image 20 représente l’image de la pièce 10 après ajustement 14, l’ajustement 14 pouvant être réalisé sur une image provisoire de la pièce 10.

Le procédé de contrôle comprend par ailleurs, pour au moins une image comparative et préférentiellement pour chaque image comparative 30, le calcul 32 d’une métrique M(X_RX, X_ref) représentative de la différence d’intégrité de matériau entre l’image comparative 30, notée X_ref, et l’image 20 de la pièce 10, notée X_RX.

La métrique peut comparer au moins l’une de l’entropie de Shannon et la taille d’une zone défectueuse entre l’image comparative et l’image de la pièce. Toutefois, d’autres mesures peuvent être incorporées, en alternative ou en complément, à la métrique.

Dans un exemple qui combine ces deux mesures, la métrique peut être de la forme :
,
où sont des poids respectivement associés à l’entropie de Shannon et la taille de la zone défectueuse, H(.) mesure l’entropie de Shannon d’une image (ici image comparative, ou image de pièce), représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image comparative et représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image de la pièce. De préférence, sont des pourcentages tels que = 100%. On choisit par exemple des valeurs égales à 50% pour ces deux poids.

L’entropie de Shannon peut être calculée de façon connue en elle-même.

La taille d’une zone défectueuse peut être égale au nombre de pixels, de préférence consécutifs, ayant une valeur excédant un seuil représentatif d’un matériau sain. Par exemple, en partant d’un premier pixel dont la valeur excède ledit seuil, on compte tous les pixels qui sont contigus à ce premier pixel et dont la valeur excède également ledit seuil, et ce dans toutes les dimensions de l’image (ici, par exemple, en deux dimensions). Le nombre de pixels ainsi obtenu est représentatif d’une aire du défaut. La taille d’une zone défectueuse peut correspondre directement à ce nombre de pixels, ou bien à une dimension effective comme le côté apparent de la zone défectueuse (racine carrée de l’aire du défaut) ou le rayon apparent de la zone défectueuse (rayon du cercle de même aire que le nombre de pixels déterminé).

Le calcul 32 de métrique renvoie, pour chaque image comparative 30, une valeur traduisant le niveau de différence entre l’image 20 de la pièce 10 et l’image comparative 30 considérée, étant rappelé que chaque image comparative 30 est par ailleurs associée à un grade d’intégrité de matériau. Ainsi, les différentes valeurs de la métrique traduisent la différence entre l’image 20 de la pièce 10 et les différents grades de l’échelle.

A ce stade, les valeurs de métrique obtenues sont toutefois dépendantes de la direction d’imagerie 12 sélectionnée au départ. Pour réduire cette dépendance, il est possible de procéder à des itérations 34 des étapes précédemment décrites en modifiant la direction d’imagerie 12, et en appliquant ainsi les étapes précédemment décrites pour chaque direction d’imagerie 12 choisie. Ainsi, le procédé de contrôle peut comprendre l’obtention d’une image 20 de la pièce 10 selon plusieurs directions d’imagerie 12. On obtient alors plusieurs images 20 auxquelles sont appliquées tout ou partie des étapes précédemment décrites.

Les directions d’imagerie 12 peuvent être sélectionnées aléatoirement ou de toute autre manière, par exemple de manière équirépartie. Chaque itération 34 peut être suivie d’une rotation 16 de la pièce 10.

Une fois la métrique calculée, le cas échéant pour toutes les directions d’imagerie souhaitées, le procédé de contrôle procède à l’attribution 36, à la pièce 10, du grade pour lequel la différence d’intégrité de matériau est minimisée. Typiquement, on sélectionne la plus petite valeur obtenue de la métrique et on attribue à la pièce 10 le grade de l’image comparative 30 pour laquelle cette plus petite valeur de métrique a été obtenue. Lorsqu’il y a plusieurs directions d’imagerie, le grade est préférentiellement attribué à la pièce en fonction des grades attribués pour chacune des directions d’imagerie. Lorsque plusieurs images comparatives 30 sont considérées pour un même grade, les valeurs de la métrique obtenues pour ledit même grade peuvent être combinées, par exemple via le calcul d’une moyenne pour le grade considéré. D’autres combinaisons sont toutefois possibles, parmi lesquelles un calcul de minimum ou de maximum parmi les valeurs de métrique obtenues pour ledit même grade.

Optionnellement, le procédé de contrôle peut en outre comprendre une étape 38 de validation ou de rejet de la pièce 10 en fonction du grade attribué à la pièce 10. La validation,a fortioridans le cas où la méthode d’imagerie est non destructive, conforte la qualité du processus industriel dans lequel la pièce 10 est utilisée. Par exemple, un grade seuil peut être prédéterminé en fonction de l’application de la pièce 10, et l’étape 38 consiste à vérifier si le grade calculé pour la pièce 10 excède ou non ledit grade seuil. Selon le cas, la pièce peut être rejetée pour intégrité de matériau insuffisante ou au contraire validée pour intégrité de matériau acceptable.

La description qui précède s’applique aux pièces réelles et peut être transposée à des pièces numériques (telles que des microstructures synthétiques générées numériquement). Pour les pièces numériques notamment, les méthodes d’imagerie traditionnelles peuvent ne pas être applicables et d’autres méthodes peuvent être nécessaires pour obtenir une image de la pièce selon une direction d’imagerie.

Ainsi, selon un exemple, l’obtention d’une image de la pièce peut comprendre l’obtention d’une image tridimensionnelle de la pièce, l’attribution d’une première valeur aux voxels de matériau sain et d’une deuxième valeur aux voxels de défaut, et la projection de l’image tridimensionnelle selon l’au moins une direction d’imagerie. Le principe qui sous-tend cette méthode est illustré sur la .

L’image tridimensionnelle 40 de la pièce peut être une tomographie tridimensionnelle, soit obtenue effectivement par tomographie 3D, soit simulée sur la base d’un modèle numérique de la pièce. Par souci de simplification mais sans perte de généralité, l’image tridimensionnelle 40 est ici schématisée comme un cylindre.

Dans cette image tridimensionnelle 40, il est possible de savoir quels voxels représentent un matériau sain et quels voxels représentent un défaut : soit cette information est donnée suite à la construction de l’image tridimensionnelle (typiquement à partir d’un modèle numérique), soit l’identification des voxels de défauts peut être obtenue autrement, par exemple par une méthode de segmentation sémantique des défauts dans l’image tridimensionnelle 40.

On attribue ensuite aux voxels de matériau sain une première valeur, par exemple une constante non nulle, et aux voxels de défauts une deuxième valeur, par exemple une valeur nulle. Cela peut traduire le fait que les défauts se caractérisent le plus souvent par une absence de matière. De manière plus pratique, cela peut traduire le fait qu’en niveaux de gris, la matière apparaît en gris tandis que les défauts, souvent caractérisés par un vide, apparaissent en noir.

L’image tridimensionnelle 40 est ensuite projetée selon la direction d’imagerie 12 comme illustré sur la , comme si on effectuait une imagerie 2D de la pièce. Par exemple, la valeur d’un pixel de l’image résultante est calculée en fonction des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel.

Dans ce contexte, la loi de Beer-Lambert stipule que l’intensité d’un faisceau monochromatique qui traverse un matériau diminue avec l’augmentation de la profondeur du matériau inspecté. Cette réduction d’intensité, quantifiée par une exponentielle décroissante, peut être approximée pour des épaisseurs supposées faibles par une somme. Par suite, l’intensité à travers un matériau peut se réécrire comme la somme de voxels de matière le long de la direction d’imagerie 12. Plus précisément, la valeur d’un pixel de l’image résultant de la projection (c’est-à-dire l’image 20 de la pièce 10) peut être égale à la somme des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel. Les voxels de vide, dès lors qu’il leur est attribué une valeur nulle, ne contribuent pas à l’atténuation du faisceau d’imagerie simulé.

Par souci d’exhaustivité, on note que l’hypothèse de la variation linéaire de l’atténuation exclut les effets de durcissement et de diffusion du faisceau. Toutefois, les conséquences de ces effets sont supposées négligeables au premier ordre.

Ainsi, le procédé de contrôle proposé permet non seulement d’attribuer un grade à une pièce matérielle (réelle) en vue de sa validation industrielle, mais aussi d’attribuer un grade à une pièce numérique, par exemple en vue d’annoter des images de pièces (voire des pièces directement) pour constituer une base d’apprentissage pour modèle d’apprentissage machine, dans le but de mieux prédire la durée de vie de pièces, par exemple la durée de vie en fatigue. Cela évite des campagnes d’essais physiques longues et coûteuses.

Bien que la présente description se réfère à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés ou mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (10)

1. Procédé de contrôle d’une pièce (10) en référence à une échelle comprenant plusieurs grades d’intégrité de matériau et au moins une image de référence (24) associée à chaque grade, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par ordinateur :

   • l’obtention d’une image (20) de la pièce (10) selon au moins une direction d’imagerie (12) ;
   • l’obtention d’un masque (22) de la pièce (10) ;
   • l’application du masque (22) à l’au moins une image de référence (24) selon au moins une position et au moins une orientation afin d’obtenir au moins une image comparative (30) associée au grade de l’image de référence (24) correspondante ;
   • pour chaque image comparative (30), le calcul (32) d’une métrique représentative de la différence d’intégrité de matériau entre l’image comparative (30) et l’image (20) de la pièce (10) ;
   • sur la base de la métrique calculée, l’attribution (36) à la pièce (10) du grade d’intégrité de matériau pour lequel la différence d’intégrité de matériau est minimisée.
2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, dans lequel l’image (20) de la pièce (10) est obtenue par une méthode d’imagerie non destructive, optionnellement dans lequel l’image (20) de la pièce (10) est une radiographie.
3. Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, comprenant l’obtention d’une image (20) de la pièce (10) selon plusieurs directions d’imagerie (12), et dans lequel le grade est attribué à la pièce (10) en fonction des grades attribués pour chacune des directions d’imagerie (12).
4. Procédé de contrôle selon la revendication 3, dans lequel le grade attribué à la pièce (10) est une moyenne des grades attribués pour chacune des directions d’imagerie (12) ou est le grade pour lequel la différence d’intégrité du matériau est minimisée sur les différentes directions d’imagerie (12).
5. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le masque (22) est appliqué à l’au moins une image de référence (24) selon une pluralité de positions et/ou une pluralité d’orientations, ce par quoi une pluralité d’images comparatives (30) est obtenue pour ladite au moins une image de référence (24).
6. Procédé de contrôle selon la revendication 5, dans lequel le masque (22) est appliqué selon une méthode de tirage aléatoire telle qu’une méthode de Monte-Carlo.
7. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la métrique compare au moins l’une de l’entropie de Shannon et la taille d’une zone défectueuse entre l’image comparative (30) et l’image (20) de la pièce (10) ; optionnellement dans lequel la métrique est définie par , où sont des poids associés à l’entropie de Shannon et la taille de la zone défectueuse, H(.) mesure l’entropie de Shannon, représente l’image comparative (30), représente l’image (20) de la pièce (10), représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image comparative (30) et représente la taille d’une zone défectueuse sur l’image (20) de la pièce (10).
8. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’obtention de l’image (20) de la pièce (10) comprend l’obtention d’une image tridimensionnelle (40) de la pièce (10) comprenant une pluralité de voxels, l’attribution d’une première valeur aux voxels de matériau sain de la pluralité de voxels et d’une deuxième valeur aux voxels de défaut de la pluralité de voxels, et la projection de l’image tridimensionnelle (40) selon l’au moins une direction d’imagerie (12), dans lequel une valeur d’un pixel de l’image (20) résultante est calculée en fonction des valeurs des voxels qui sont projetés sur ce pixel.
9. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une étape de validation ou de rejet (38) de la pièce (10) en fonction du grade attribué à la pièce (10).
10. Ensemble de programme comportant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque ledit ensemble de programme est exécuté par au moins un ordinateur ou microprocesseur.