FR2913850A1 - Procede de tomographie - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de tomographie d'un objet (2) monté de façon rotative autour d'un axe de rotation (6) qui est disposé entre un dispositif (3) émetteur de rayons X et un système de détection des rayons (4), le procédé comprenant des successions d'étapes de prise de vue lors desquelles des rayons X sont émis en direction de l'objet (2).Selon l'invention, pendant chaque étape de prise de vue, l'axe de rotation (6) est déplacé par rapport au dispositif émetteur (3) et au système de détection (4), selon une direction ayant une composante perpendiculaire à cet axe (6), tout en restant entre le dispositif émetteur (3) et le système de détection (4).La présente invention concerne également une installation permettant la mise en oeuvre du procédé.
Description
PROCEDE DE TOMOGRAPHIE La présente invention concerne un procédé de
tomographie d'un objet par rayons X.
On connaît un procédé de tomographie d'un objet monté de façon rotative autour d'un axe de rotation qui est disposé entre un dispositif émetteur de rayons X et un système de détection des rayons, le procédé étant du type à comprendre des successions d'étapes de prise de vue lors desquelles des rayons X sont émis en direction de l'objet qui est pivoté autour de l'axe de rotation, de façon à permettre la reconstruction d'une image en trois dimensions de l'objet à partir des images prises à chaque position angulaire.
L'inconvénient d'un tel procédé est le temps nécessaire pour réaliser la tomographie, et, en conséquence, la durée du contrôle surtout quand celui-ci est intégré à un processus industriel de production. La cadence de l'étape de tomographie peut facilement devenir nettement inférieure à la cadence de production de l'objet. Cet inconvénient est d'autant plus important que le nombre de prises de vue (et donc le nombre de positions angulaires) est élevé. Par exemple, en utilisant un détecteur matriciel (ou multiligne) de 2400 x 2400 pixels permettant de réaliser 8 prises de vue par seconde, le temps pour la réalisation de l'image en 3 dimensions sur la base de 360 images décalées d'1 est de 45 secondes, et donc la cadence de la tomographie est de 80 objets par heure. En utilisant un détecteur linéaire (ou monoligne) de 1500 pixels permettant la réalisation d'une tomographie selon une seule coupe (perpendiculaire à l'axe de rotation) en 0,36 seconde, la cadence de cette étape devient 10 000 objets par heure.
Selon les objets produits ces cadences, pouvant apparaître comme rapide, s'avèrent parfois insuffisantes. Ainsi, l'invention vise à réaliser un nouveau procédé de tomographie ayant une cadence beaucoup plus importante que celle des procédés connus. Selon l'invention, pendant chaque étape de prise de vue du procédé du type précité, l'axe de rotation est déplacé par rapport au dispositif émetteur et au système de détection, selon un direction ayant une composante perpendiculaire à l'axe de rotation, tout en restant entre ces derniers. De ce fait, plusieurs objets peuvent simultanément faire l'objet d'un contrôle par tomographie, ces objets ayant évidement un décalage dans leur position angulaire.
De préférence, le déplacement de l'axe et la rotation de l'objet autour de cet axe sont liés l'un à l'autre par le roulement sans glissement d'un organe solidaire de l'objet contre un élément solidaire du dispositif émetteur et du système de détection.
Ainsi, de façon particulièrement simple, il est aisé d'augmenter considérablement la cadence de la tomographie. Avec un procédé de tomographie classique, le temps de la tomographie est égale au produit du temps nécessaire pour une prise de vue par le nombre de prises (ou de positions angulaires). Conformément à ce mode de réalisation, l'objet faisant un tour complet sur lui-même, la distance parcourue par l'axe de rotation (et donc l'objet) est égal à pi fois le diamètre de l'organe roulant, ce qui signifie que la cadence de ce procédé est pi fois celle du procédé classique (et donc plus du triple) en disposant les organes roulant à proximité immédiate les uns des autres. Dans le cas où un demi-tour suffit pour réaliser la tomographie d'un objet, la cadence n'est augmentée que de pi/2. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description de deux modes de réalisation présentés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue schématique de dessus d'une installation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue prise depuis le dispositif émetteur de rayons X de l'installation conforme au premier mode de réalisation, La figure 3 est une vue similaire de la figure 1 d'une installation conforme à un second mode de réalisation de la 15 présente invention, et La figure 4 est une vue similaire de la figure 2 de l'installation conforme au second mode de réalisation. Les différentes figures représentent une installation 1 pour la réalisation de la tomographie d'un objet 2. Cette 20 installation 1 comprend un dispositif émetteur 3 émettant des rayons X (ici un tube 3), un système de détection 4 sensible aux rayons X et permettant ainsi leur détection, et des moyens d'entraînement 5 permettant la rotation de l'objet 2 autour d'un axe de rotation 6, cet axe de 25 rotation 6 (et ces moyens 5) demeurant entre le dispositif émetteur 3 et système de détection 4. L'installation 1 permet, de façon répétée, de faire pivoter l'objet 2 autour de l'axe de rotation 6 et de l'éclairer de rayons X de façon à obtenir des prises de vue de l'objet pour des 30 positions angulaires séparées entre elles d'un angle prédéterminé.
L'installation 1 comprend également un système d'acquisition et de traitement des images à partir des rayons X ayant traversé l'objet 2 et détecté par le système de détection 4, permettant la reconstruction d'une image en trois dimensions de l'objet 2 à partir des images prises à chaque position angulaire de ce dernier. Selon l'invention, les moyens d'entraînement 5 coopèrent avec un élément 7 solidaire du dispositif émetteur 3 et du système de détection 4 de façon à permettre, concomitamment à la rotation de l'objet 2 autour de l'axe de rotation 6, le déplacement de cet axe 6 le long du système de détection 4, perpendiculairement à l'axe 6. Les dimensions du système de détection 4 (dans la direction de déplacement de l'objet 2) et l'angle d'ouverture du dispositif émetteur 3 sont suffisants pour permettre la prise des images pour l'ensemble des positions angulaires prévues de l'objet 2. Le système d'acquisition et de traitement est alors conformé de façon à prendre en compte le décalage des prises de vue dû au déplacement de l'objet 2. Dans les présents modes de réalisation, les moyens d'entraînement 5 sont adaptés à permettre le déplacement sans glissement, le long d'une surface d'appui 8 portée par l'élément 7 (ici le support du système de détection 4), d'un organe 9 qui est solidaire de l'objet 2. Le déplacement de l'axe de rotation 6 et la rotation de l'objet 2 autour de cet axe 6 sont ainsi liés par un roulement sans glissement de l'organe 9 contre la surface d'appui 8 qui longe le système de détection 4. Comme le déplacement de l'objet 2 est du type épicycloïdal, et étant donné qu'il a une certaine épaisseur, la dimension de la surface d'appui 8 dans la direction du déplacement de l'objet 2 doit être au moins égale à (1 + pi) fois le diamètre de l'organe 9 (en considérant que les organes 9 se suivent de façon très proche - quasiment les uns contre les autres). La dimension du système de détection 4 dans la direction du déplacement de l'objet 2 est légèrement supérieure, compte tenu de l'angle d'incidence des rayons X. Dans les présents modes de réalisation, l'installation 1 est également conformée de façon à permettre la réalisation d'images de projection de l'objet 2. Dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, le déplacement de l'axe de rotation 6 est rectiligne, et le système de détection 4 est plan. Afin d'éviter de compliquer le logiciel du système d'acquisition et de traitement des images, le dispositif émetteur 3 est disposé a une distance suffisante pour que l'angle d'incidence des rayons X soit considéré comme constant pour l'ensemble des positions rectilignes de l'objet 2 (qui dépendent directement de la position angulaire de ce dernier). Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, l'objet 2 étant de forme cylindrique, il se prête au roulement, et de ce fait, l'organe 9 est formé par l'objet 2 lui-même.
Toujours dans ce premier mode de réalisation, les moyens d'entraînement 5 comprennent une bande d'entraînement 10 qui s'étend tout le long du système de détection 4 et est adaptée à venir en contact sans glissement contre l'organe 9 (ici, l'objet 2) de façon à le plaquer contre l'élément 7 (ici, la surface d'appui 8) et à l'entraîner dans son mouvement. Dans ce mode de réalisation, la bande d'entraînement 10 forme une boucle s'étendant entre deux rouleaux de rappel 11,12 qui sont montés rotatifs autour d'axes parallèles à l'axe de rotation de l'organe 9. De plus, dans ce mode de réalisation, le système de détection 4 est formé par un unique détecteur matriciel 13 qui permet de réaliser une tomographie de l'ensemble de l'objet 2 selon la direction définie par l'axe de rotation 6 (l'objet 2 étant, dans cette direction, plus petit que le détecteur matriciel 13). Un tel détecteur 13 permet naturellement de réaliser des images de projection de l'objet 2. Dans le second mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, le déplacement de l'axe de rotation 6 est circulaire centré sur le foyer 14 d'émission du dispositif émetteur 3, et le système de détection 4 a la forme générale d'un demi-cercle dont le centre est également le foyer 14 du dispositif émetteur 3. Dans ce mode de réalisation, le dispositif émetteur 3 permet une émission panoramique des rayons X.
Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, l'organe 9 est: formé par un disque 15 sur lequel repose l'objet 2. Ce disque 15, réalisé en un matériau absorbant peu les rayons X, tel que du carbone, permet de réaliser une tomographie conforme à la présente invention d'objets 2 ne se prêtant pas au roulement (des objets ne présentant pas une symétrie axiale). De plus, dans ce mode de réalisation, le système de détection 4 est formé par au moins un détecteurs linéaires 16. Ici, le système de détection 4 est formé de quatre détecteurs linéaires 16 (rectilignes) qui sont disposés, d'une part, les uns à la suite des autres la direction du déplacement de l'objet 2, et, d'autre part, les uns au-dessus des autres, selon la direction définie par l'axe de rotation 6. Ce système de détection 4 permet de réaliser une tomographie de l'objet 2 dans les plans de coupe spécifiques correspondant à la position des détecteurs linéaires 16 selon la direction définie par l'axe de rotation 6, chacun des détecteurs linéaires 16 s'étendant suffisamment dans la direction du déplacement de l'objet 2 pour permettre une tomographie (vu la dimension du disque 15).
Toujours conformément à ce mode de réalisation, chaque détecteur linéaire 16 est orienté de façon à avoir une composante perpendiculaire à l'axe de rotation 6. Ici chaque détecteur linéaire est orienté perpendiculairement à l'axe de rotation 6 et donc parallèlement à la direction du déplacement de l'objet 2. En outre, afin de permettre la réalisation d'images de projection de l'objet 2, dans ce mode de réalisation, le système de détection 4 est prolongé à une de ses extrémités (ici, l'extrémité amont) par un détecteur complémentaire 17 devant l'objet 2 se déplace sans subir une rotation autour de l'axe de rotation 6. Ici, le détecteur complémentaire est: un détecteur linéaire 17 dont la ligne de détection est orientée parallèlement à l'axe de rotation 6. De nombreuses modifications pourraient être apportées 25 aux modes de réalisation décrits. Il serait possible, dans le cas d'un système de détection formé par plusieurs détecteurs linéaires, de les disposer les uns au dessus-des autres, sans décalage dans la direction de déplacement de l'objet, afin de réaliser 30 une tomographie de l'objet sur plusieurs coupes, sans que le système n'occupe une place importante dans la direction de déplacement de l'objet.
Il serait aussi possible de disposer plusieurs détecteurs les uns à la suite des autres dans le sens de déplacement de l'objet, sans qu'il y ait de décalage dans la direction définie par l'axe de rotation de l'objet quand un seul détecteur ne s'étend pas suffisamment pour permettre la tomographie d'un objet. A contrario, dans le cas où un détecteur s'étend bien au-delà de ce qui est nécessaire pour une tomographie d'un objet, il est préférable de limiter la longueur active du système de détection à ce qui est nécessaire. Il serait aussi possible, dans le cas d'utilisation d'un détecteur linéaire de grande taille, d'orienter ce dernier de façon légèrement inclinée (par rapport à la direction de déplacement de l'objet) de sorte que la zone à contrôler soit incluse, dans la direction de l'axe de rotation, entre le premier et le dernier pixel du détecteur. L'image ainsi obtenue pouvant être, selon les cas d'espèce, satisfaisante, malgré la présence d'un flou. Par ailleurs, dans le cas où l'organe mis en roulement est l'objet lui-même entraîné par une bande d'entraînement, il peut être nécessaire, dans le cas où un contrôle par tomographie est nécessaire dans un plan de coupe situé dans la zone en contact avec la bande, d'ajuster une bande d'entraînement complémentaire dans le prolongement d'une première bande et à une hauteur différente afin de dégager ce plan de coupe. Il serait également possible d'utiliser d'autres moyens d'entraînement, tel qu'un système à crémaillère qui s'étendrait tout le long du système de détection et qui permettrait le déplacement saris glissement des disques. Par ailleurs, étant donné que la cadence de l'installation de tomographie dépend du nombre de prises de vue par objet (ou le nombre de positions angulaires), du diamètre de l'organe roulant (l'objet ou son support), il est possible, dans une certaine mesure, d'adapter la cadence de l'installation (ou la vitesse linéaire rectiligne ou curviligne) en adaptant le nombre d'angles ou le diamètre de l'organe roulant. Il est également possible que lors des éclairements de l'objet par les rayons X, ce dernier soit immobile, le procédé étant alors une succession d'étapes d'éclairement alternées avec des étapes de déplacement. Il est tout aussi possible que l'objet ne soit pas arrêté lors des éclairements, auquel cas l'image devient flou, sauf à diminuer l'angle séparant deux prises de vue consécutives et/ou à adapter la taille des pixels pour qu'elle soit du même ordre que la dimension séparant deux positions linéaires correspondantes à deux prises de vue consécutives.
Claims (14)
1. Procédé de tomographie d'un objet (2) monté de façon rotative autour d'un axe de rotation (6) qui est disposé entre un dispositif (3) émetteur de rayons X et un système de détection des rayons (4), le procédé comprenant des successions d'étapes de prise de vue lors desquelles des rayons X sont émis en direction de l'objet (2) qui est pivoté autour de l'axe de rotation (6), de façon à permettre la reconstruction d'une image en trois dimensions de l'objet (2) à partir des images prises à chaque position angulaire, caractérisé en ce que, pendant chaque étape de prise de vue, l'axe de rotation (6) est déplacé par rapport au dispositif émetteur (3) et au système de détection (4), selon une direction ayant une composante perpendiculaire à cet axe (6), tout en restant entre le dispositif émetteur (3) et le système de détection (4).
2. Procédé de tomographie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement de l'axe de rotation (6) est perpendiculaire à l'axe de rotation (6).
3. Procédé de tomographie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déplacement de l'axe de rotation (6) et la rotation de l'objet (2) autour de cet axe (6) sont liés par un roulement sans glissement d'un organe (9) solidaire de l'objet (2) contre un élément (7) solidaire du dispositif émetteur (3) et du système de détection (4).
4. Procédé de tomographie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mouvement de déplacement de l'axe de rotation (6) est un mouvement rectiligne.
5. Procédé de tomographie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mouvement de déplacement de l'axe de rotation (6) est un mouvement circulaire centré sur le foyer d'émission du dispositif émetteur (3).
6. Installation (1) pour la réalisation de la tomographie d'un objet (2), comprenant un dispositif émetteur (3) de rayons X, un système de détection des rayons (4), et des moyens d'entraînement (5) permettant la rotation de l'objet (2) autour d'un axe de rotation (6) qui est disposé entre le dispositif émetteur (3) et système de détection (4), caractérisée en ce que les moyens d'entraînement (5) coopèrent avec un élément (7) solidaire du dispositif émetteur (3) et du système de détection (4) de façon à permettre le déplacement de l'axe de rotation (6) concomitamment avec la rotation de l'objet (2) autour de cet axe (6), le long du système de détection (4), et selon une direction ayant une composante perpendiculaire à cet axe (6).
7. Installation (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le déplacement de l'axe de rotation (6) est perpendiculaire à l'axe de rotation (6).
8. Installation (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement (5) sont adaptés à permettre le déplacement sans glissement d'un organe (9) solidaire de l'objet (2) le long d'une surface d'appui (8) portée par l'élément (7).
9. Installation (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le système de détection (4) 30 comprend au moins un détecteur matriciel (13).
10. Installation (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le système de détection (4)comprend au moins un détecteur linéaire (16) orienté de façon à avoir une composante perpendiculaire à l'axe de rotation (6) de l'objet (2).
11. Installation (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins deux détecteurs linéaires (16) sont disposés l'un dans le prolongement de l'autre selon la direction de déplacement de l'objet (2).
12. Installation (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce qu'au moins deux détecteurs linéaires (16) sont disposés l'un au-dessus de l'autre selon la direction définie par l'axe de rotation (6).
13. Installation (1) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que chaque détecteur linéaire (16) est orienté perpendiculairement à l'axe de rotation (6).
14. Installation (1) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que chaque détecteur linéaire (16) est légèrement incliné par rapport à la direction de déplacement de l'objet (2).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20171130 |