FR3136553A1 - Procédé, dispositif et programme d’ordinateur de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle (P), comprenant l’obtention (E1) d’une représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce (P) dans le conformateur (CONF), l’obtention (E01) d’une représentation tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF) en négatif et d’une représentation (CONFNEGCAO) de consigne en négatif du conformateur (CONF), l’obtention (E02) d’une matrice (M) de roto-translation entre elles, le recalage (E03) de la représentation (Xtomo) par la matrice (M), le seuillage (E04) de la représentation (Xtomo-rec), pour obtenir une représentation (X2tomo) corrigée, à l’aide d’un masque (MS) mettant des voxels (V1) à l’extérieur de l’espace intérieur (INTCONF) du conformateur (CONF) à un niveau (NN) de noir et gardant les niveaux de luminosité dedans, traitement (E2, E3, E4, E5) de la représentation (X2tomo) corrigée et de la représentation (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce (P) par rapport à la représentation (XCAO). Figure pour l’abrégé : Figure. 1
Description
L'invention concerne un procédé, un dispositif et un programme d’ordinateur pour le contrôle dimensionnel d’une pièce réelle.
Le domaine de l’invention concerne les pièces en un matériau composite à matrice céramique (CMC en abrégé), notamment dans le domaine aéronautique.
Pour accéder aux applications civiles, les matériaux CMC doivent présenter une stabilité des propriétés sur de très longues durées (30 000 à 100 000 heures), avec des admissibles d’un niveau acceptable (120 à 150 MPa). Pour répondre à cette spécification, on cherche à reconcevoir le matériau CMC, de sorte à ce qu’il fonctionne en domaine non endommagé. Ce principe requiert un matériau possédant une forte limite élastique.
Un procédé de fabrication connu de pièces en CMC comporte des opérations successives commençant par un tissage de nappes de fils en céramique en une préforme, suivi d’un moulage de celle-ci en un brut moulé dans un conformateur, puis d’une consolidation pour figer le brut moulé, laquelle est longue et coûteuse et est suivie d’opérations ultérieures de fabrication.
Dans le but d’optimiser les coûts lors de l’opération de tissage, une boucle courte tissage/moulage/contrôle sur quelques exemplaires de préforme est réalisée dans le but de valider par le contrôle le tissage de la préforme mais aussi l’adéquation préforme/conformateur dans le but d’obtenir le bon dimensionnel du brut. Le domaine technique de l’invention concerne plus particulièrement l’étape de contrôle de cette boucle courte, réalisée par tomographie en conformateur.
Un inconvénient est que, pour le cas d’une tomographie de boucle courte, le conformateur est présent et se retrouve dans les images tomographiques réalisées de la préforme moulée dans le conformateur. Or, les niveaux de gris entre conformateur et préforme sont trop proches pour pouvoir être séparés via un simple seuillage des images tomographiques et vont perturber les mesures dimensionnelles de la préforme moulée, qui peuvent être réalisées par un traitement automatisé des images tomographiques. On cherche donc à supprimer par un procédé automatisé le conformateur dans les images tomographiques de la préforme moulée.
Un objectif de l’invention est d’obtenir un procédé, un dispositif et un programme d’ordinateur pour le contrôle dimensionnel d’une pièce réelle, qui résolvent le problème mentionné ci-dessus.
A cet effet, un premier objet de l’invention est un procédé de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle, se trouvant dans un espace intérieur d’un conformateur servant à la fabrication de la pièce réelle, à partir d’une représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, le procédé comprenant les étapes suivantes :
obtention par tomographie d’au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur ayant des niveaux de luminosité dans la pièce réelle et dans le conformateur,
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes, effectuées par au moins un calculateur :
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation appliquée au deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
obtention par tomographie d’au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur ayant des niveaux de luminosité dans la pièce réelle et dans le conformateur,
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes, effectuées par au moins un calculateur :
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation appliquée au deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
Grâce à l'invention, on supprime dans la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée l’image du conformateur par des étapes automatisées, effectuées par un calculateur. Cela évite à un utilisateur de devoir manipuler manuellement les représentations tomographiques pour supprimer à chaque fois l’image du conformateur, ce qui est fastidieux pour un utilisateur. Ainsi, grâce à l’invention, la correction de la représentation dimensionnelle tomographique pour supprimer l’image du conformateur ne dépend pas de l’opérateur et est donc plus rigoureuse qu’une suppression manuelle.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le traitement comporte :
un deuxième seuillage de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle selon un deuxième seuil, pour y détecter des bords de la pièce réelle,
une uniformisation d’une région de la pièce réelle située entre les bords par des voxels ayant un niveau de luminosité, uniforme et prescrit, qui est supérieur au niveau de noir, fournissant une troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle,
un deuxième recalage de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle selon une deuxième matrice de roto-translation prescrite, pour obtenir une quatrième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle, recalée dans un troisième repère de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle,
un calcul des écarts dimensionnels entre des points de la quatrième représentation tridimensionnelle tomographique et la représentation tridimensionnelle de consigne.
un deuxième seuillage de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle selon un deuxième seuil, pour y détecter des bords de la pièce réelle,
une uniformisation d’une région de la pièce réelle située entre les bords par des voxels ayant un niveau de luminosité, uniforme et prescrit, qui est supérieur au niveau de noir, fournissant une troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle,
un deuxième recalage de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle selon une deuxième matrice de roto-translation prescrite, pour obtenir une quatrième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle, recalée dans un troisième repère de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle,
un calcul des écarts dimensionnels entre des points de la quatrième représentation tridimensionnelle tomographique et la représentation tridimensionnelle de consigne.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil est inférieur ou égal au premier seuil.
Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil est supérieur ou égal au premier seuil.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice de roto-translation est égale à la première matrice de roto-translation.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice de roto-translation est calculée par un pré-recalage inertiel configuré pour
faire coïncider un centre de gravité, ayant été calculé, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle et un centre de gravité, ayant été calculé, de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle,
faire coïncider des axes d’inertie, ayant été calculés, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle et des axes d’inertie, ayant été calculés, de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle.
faire coïncider un centre de gravité, ayant été calculé, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle et un centre de gravité, ayant été calculé, de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle,
faire coïncider des axes d’inertie, ayant été calculés, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle et des axes d’inertie, ayant été calculés, de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle.
Un deuxième objet de l’invention est un dispositif de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle, se trouvant dans un espace intérieur d’un conformateur servant à la fabrication de la pièce réelle, à partir d’une représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, le dispositif de contrôle dimensionnel comportant
un dispositif d’imagerie tomographique permettant d’obtenir par tomographie au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur ayant des niveaux e luminosité dans la pièce réelle et dans le conformateur,
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre au moins un calculateur configuré pour effectuer les étapes suivantes :
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation dans le deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
un dispositif d’imagerie tomographique permettant d’obtenir par tomographie au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur ayant des niveaux e luminosité dans la pièce réelle et dans le conformateur,
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre au moins un calculateur configuré pour effectuer les étapes suivantes :
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation dans le deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
Un troisième objet de l’invention est un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes suivantes du procédé de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle, tel que décrit ci-dessus, lorsqu’il est exécuté sur au moins un calculateur :
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation dans le deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, et obtention d’une deuxième représentation tridimensionnelle de consigne en négatif du conformateur,
obtention d’une première matrice de roto-translation permettant de passer d’un premier repère de la deuxième représentation tridimensionnelle de consigne du conformateur à un deuxième repère de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique du conformateur,
recalage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur par la première matrice de roto-translation dans le deuxième repère,
seuillage de la première représentation tridimensionnelle tomographique de la pièce réelle dans le conformateur, ayant été recalée, selon un premier seuil, pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle, à l’aide d’un masque d’uniformisation mettant des premiers voxels de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur du conformateur, à un niveau de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur,
traitement de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique corrigée de la pièce réelle et de la représentation tridimensionnelle de consigne de la pièce réelle, pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle par rapport à la représentation tridimensionnelle de consigne.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif en référence aux figures ci-dessous des dessins annexés.
Différentes étapes du procédé, du dispositif 100 et du programme d’ordinateur, pour le contrôle dimensionnel d’une pièce réelle P suivant des modes de réalisation de l’invention sont décrites ci-dessous, en référence à la .
La pièce réelle P a été réalisée par une opération de tissage de nappes de fils en céramique en une préforme, puis un moulage de cette préforme dans un conformateur CONF ou moule CONF (opérations appelées boucle courte, suite auxquelles on effectue le contrôle dimensionnel sur la pièce réelle P, avant d’effectuer les opérations ultérieures de fabrication). La pièce réelle P mentionnée ci-dessous est donc formée dans le conformateur CONF et se trouve donc dans un espace intérieur INTCONF du conformateur CONF servant à la fabrication de la pièce réelle P. Cette pièce réelle P est ensuite soumise à d’autres opérations de fabrication pour réaliser la pièce réelle P finie.
La pièce réelle P finie de fabrication est à composite à matrice céramique. La pièce P finie de fabrication peut être une pièce faisant partie d’une turbomachine d’aéronef, notamment d’avion. La pièce composite à matrice céramique peut être par exemple un secteur d’anneau de turbine haute pression de la turbomachine, une aube de la turbomachine, notamment une aube de turbine basse pression, un distributeur d’air de la turbomachine, une chambre de combustion de la turbomachine, ou autres. À titre d’exemple non limitatif, aux figures 2, 4, 6, 7, 8 et 9, la pièce réelle P est un secteur d’anneau de turbine haute pression d’une turbomachine.
Le procédé suivant l’invention effectue un contrôle dimensionnel de la pièce réelle P à partir d’une représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P. Le contrôle dimensionnel est un contrôle non destructif de la pièce réelle P.
Au cours d’une première étape E1, on obtient par tomographie une (ou plusieurs) première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P en présence du conformateur CONF. La première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P en présence du conformateur a différents niveaux de luminosité dans la pièce réelle P et dans le conformateur CONF. La première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomoest également appelée tomographie boucle courte. D’une manière générale, les niveaux de luminosité peuvent être des niveaux de gris et peuvent comporter une couleur ou non. Ainsi, les niveaux de luminosité peuvent aller du noir au blanc, en passant par des niveaux de gris ou par des niveaux de luminosité d’une couleur autre que le gris.
Au cours de la première étape E1, on acquiert par un dispositif 10 d’imagerie tomographique la (ou les) première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P. On obtient par exemple la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la . Cette représentation tridimensionnelle tomographique Xtomopeut être par exemple enregistrée dans une mémoire permanente 17 d’un calculateur 16. Chaque représentation tridimensionnelle tomographique Xtomopeut être prise dans un ou plusieurs plans d’image traversant la pièce composite à matrice céramique et distincts les uns des autres (parallèles entre eux ou non parallèles entre eux). Chaque représentation tridimensionnelle tomographique Xtomoest constituée de voxels et peut être constituée de plusieurs images bidimensionnelles prises dans des plans d’image traversant la pièce composite à matrice céramique, qui sont distincts et voisins les uns des autres (parallèles entre eux ou non parallèles entre eux).
La première étape E1 peut être effectuée par exemple de la manière suivante. On introduit le conformateur CONF, dans l’espace intérieur INTCONF duquel se trouve la pièce réelle P, dans le dispositif 10 d’imagerie tomographique, représenté à titre d’exemple à la . Le dispositif 11 de mesure peut comporter une cabine 14 à rayons X dans laquelle le conformateur CONF et la pièce réelle P sont introduits. Le dispositif 10 d’imagerie tomographique capte par un (ou plusieurs) capteur 12 dans la cabine 14 au cours de l’étape E1 une (ou plusieurs) image de la pièce réelle P. Le dispositif 11 de mesure peut être un dispositif d’imagerie tomographique ou tomographe, pouvant être par exemple à rayons X en transmission, et permet d’obtenir des images de la représentation Xtomode la pièce réelle P par le capteur 12 de rayons X, une source 13 de rayons X étant prévue dans la cabine 14. Le dispositif 10 d’imagerie tomographique peut faire l’acquisition d’un grand nombre de radiographies lors d’une rotation, la plupart du temps complète, de la pièce réelle P et du conformateur CONF dans la cabine 14 (la pièce réelle P et le conformateur CONF étant disposés sur un support rotatif 15 dans la cabine 14), dans le but de calculer par le calculateur 16 relié au capteur 12 la représentation tridimensionnelle tomographique Xtomocomplète de la pièce réelle P.
Au cours d’une étape E01 postérieure à l’étape E1, on calcule par un calculateur CAL une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique CONFNEGtomodu conformateur CONF, qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomo. Cette deuxième représentation tridimensionnelle tomographique CONFNEGtomopermet de faire disparaître la pièce réelle P de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomoet de visualiser les perçages dans le conformateur CONF. Ainsi, les niveaux de luminosité des voxels de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique CONFNEGtomodu conformateur CONF sont complémentaires par rapport aux niveaux de luminosité des voxels de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P dans le conformateur CONF. Au cours de l’étape E01, on calcule par le calculateur une deuxième représentation tridimensionnelle CONFNEGCAOde consigne en négatif du conformateur CONF à vide sans la pièce réelle P. Un exemple de la deuxième représentation tridimensionnelle CONFNEGCAOde consigne en négatif du conformateur à vide sans la pièce réelle P est montré à la .
Au cours d’une étape E02 postérieure à l’étape E01, on calcule par le calculateur CAL une première matrice M de roto-translation permettant de passer d’un premier repère RCAOde la deuxième représentation tridimensionnelle CONFNEGCAOde consigne du conformateur CONF à un deuxième repère RCONFde la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique CONFNEGtomoen négatif du conformateur CONF, ainsi que schématisé à la . On voit à titre d’exemple à la que pour calculer la première matrice M de roto-translation, le calculateur CAL recale en réalité des perçages captés du conformateur CONF de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique CONFNEGtomoen négatif avec des perçages du conformateur CONF de la deuxième représentation tridimensionnelle CONFNEGCAOde consigne en négatif. Cette stratégie a pour avantage de nécessiter un recalage avec des nuages possédant un nombre moins élevé de points que de prendre tous les points de la tomographie et d’être en capacité de seuiller plus facilement les perçages dans le conformateur que l’inverse.
Au cours d’une étape E03 postérieure à l’étape E02, on applique par le calculateur CAL la première matrice M de roto-translation à la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P dans le conformateur CONF pour recaler cette première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomodans le deuxième repère RCONFdu conformateur CONF. Cette première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomode la pièce réelle P ayant été recalée dans le deuxième repère RCONFdu conformateur CONF est désignée par Xtomo-recà la .
Au cours d’une étape E04 postérieure à l’étape E03, le calculateur CAL effectue un premier seuillage automatique de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomo -recde la pièce réelle P dans le conformateur CONF, ayant été recalée par la première matrice M de roto-translation dans le deuxième repère RCONFdu conformateur CONF, selon un premier seuil S1, ce premier seuillage fournissant la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée de la pièce réelle P. Ce premier seuillage est configuré pour obtenir, à partir de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomo -recrecalée, des contours du conformateur CONF dans la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée, ces contours délimitant la frontière de l’espace intérieur INTCONF du conformateur CONF. On calcule ce seuillage par le calculateur CAL à l’aide d’un masque MS d’uniformisation, qui met des premiers voxels V1 de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée, situés à l’extérieur de l’espace intérieur INTCONF du conformateur CONF, à un même niveau NN de noir prédéfini et uniforme. Ce calcul du masque MS d’uniformisation peut être effectué en remplissant du niveau NN de noir les voxels V1 situés à l’extérieur des contours du conformateur CONF. Le masque MS d’uniformisation a la même résolution que la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomo. Le premier seuil S1 peut être est un seuillage 1 dedans / 0 dehors selon une position donnée dans l’image (grâce au recalage).
Cette deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée de la pièce réelle P a le niveau NN de noir prédéfini dans ses premiers voxels V1, situés à l’extérieur de l’espace intérieur INTCONF, et garde les niveaux de luminosité de la première représentation tridimensionnelle tomographique Xtomodans l’espace intérieur INTCONF. On obtient ainsi la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée, où seule la pièce réelle P est présente et où le conformateur CONF a été supprimé. Le masque MS d’uniformisation de voxels peut être appliqué par le fait que le calculateur CAL applique une opération booléenne « ET » entre le masque MS d’uniformisation de voxels et la représentation tomographique initiale Xtomo, le niveau NN de noir mentionné ci-dessus correspondant à une valeur nulle de niveau de luminosité, le masque MS d’uniformisation de voxels pouvant avoir par exemple une valeur de luminosité égale à un (ou égale à maximum non nul de luminosité) dans l’espace intérieur INTCONF du conformateur CONF. Un exemple de cette deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée de la pièce réelle P est montré à la . Pour ne pas obscurcir la , le niveau NN de noir à l’extérieur de l’espace intérieur INTCONF y est montré en blanc.
Après l’étape E05, on traite par le calculateur CAL, par exemple selon les étapes E2, E3, E4, E5 décrites ci-dessous, la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée de la pièce réelle P et la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P. Le traitement effectué par le calculateur CAL fournit des écarts dimensionnels de la pièce réelle P par rapport à la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le traitement effectué par le calculateur CAL comporte une étape E2, au cours de laquelle le calculateur CAL effectue un deuxième seuillage automatique de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée de la pièce réelle P selon un deuxième seuil S2, pour détecter des bords PEXTde la pièce réelle P dans cette deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée. Ces bords PEXTforment la surface extérieure PEXT(ou peau) de la pièce réelle P. La surface extérieure PEXTde la pièce réelle P est formée par un nuage de points dans la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée. Plusieurs types de seuillage automatique sont possibles, par exemple du type Otsu, ou du type minimum, ou du type Shanbhag, ou autres. Le calculateur CAL construit la surface extérieure PEXTde la pièce réelle P à partir du deuxième seuillage. Le calculateur CAL génère par exemple comme surface extérieure PEXTun modèle de peau de la pièce réelle P, par un algorithme de calcul selon le document Lorensen, William E.; Cline, Harvey E., 1er août 1987, "Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm", dans ACM SIGGRAPH Computer Graphics 21 (4): 163–169. La montre un exemple de la surface extérieure PEXTde la pièce réelle P. Le deuxième seuil est une détection automatique en niveau de gris pour détecter des bords de pièces.
Au cours de l’étape E3, postérieure à l’étape E2, le calculateur CAL effectue, dans la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique X2tomocorrigée, ayant été seuillée, une uniformisation d’une ou plusieurs régions de la pièce réelle P situées entre les bords PEXTpar des voxels ayant un même niveau de luminosité NGINT uniforme et prescrit, qui est supérieur au niveau NN de noir. Cette uniformisation fournit une troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P. Cette troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P a le même niveau de luminosité NGINT dans ses deuxièmes voxels V2, situés dans l’espace intérieur INTCONF.
Au cours de l’étape E4, postérieure à l’étape E3, le calculateur CAL effectue un deuxième recalage de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P pour la superposer à la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P selon une deuxième matrice M2 de roto-translation prescrite, pour obtenir une quatrième représentation tridimensionnelle tomographique X4tomode la pièce réelle P, recalée dans un troisième repère R3CAOde la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P. Un exemple de quatrième représentation tridimensionnelle tomographique X4tomode la pièce réelle P superposée à la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P est montré à la . Le troisième repère R3CAOde la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P peut être égal au premier repère RCAOde la représentation tridimensionnelle CONFCAOde consigne du conformateur CONF dans un premier mode de réalisation de l’invention, ou être différent de ce dernier dans d’autres modes de réalisation de l’invention.
Au cours de l’étape E5, postérieure à l’étape E4, le calculateur CAL calcule les écarts dimensionnels EX4-CAOentre des points de la quatrième représentation tridimensionnelle tomographique X4tomoet la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne. Par exemple, au cours de l’étape E5, le calculateur CAL crée un fichier (par exemple du nuage de points de type .stl) de la quatrième représentation tridimensionnelle tomographique X4tomopour fournir sur une entrée des lignes de code informatique (par exemple du type python), analysant les écarts. Les lignes de code informatique permettent de retourner, à partir du fichier, des figures représentant les écarts dimensionnels EX4-CAO. Les écarts dimensionnels EX4-CAOpermettent à un utilisateur de statuer sur la conformité de la pièce réelle P suivant des critères.
Le traitement par les étapes E2, E3, E4, E5 permet d’éviter deux écueils mentionnés ci-dessous de l’état de la technique. Un premier écueil de l’état de la technique est qu’il n’y a aucun moyen de confronter les mesures en boucle courte avec des mesures de production, alors que les pièces sont toutes issues d’une mise en conformateur et que cela permettrait de valider les boucles courtes sur la base des données de production. Un deuxième écueil de l’état de la technique est de devoir manuellement manipuler la tomographie pour obtenir des informations : cela rend l’étude variable, opérateur dépendante et fastidieuse. L’invention permet de générer des données sources pour la réalisation de contrôles dimensionnels quantitatifs du processus de boucles ouverte sur les pièces P en CMC et de pouvoir le confronter aux données de production. Le traitement par les étapes E2, E3, E4, E5 permet de mettre en place un processus automatique de traitement de la tomographie pour retrouver les mêmes informations que celles issues du cycle de production. L’invention permet de sortir d’une étude qualitative, manuelle de validation des boucles ouvertes de fabrication des pièces P en CMC. Le traitement permet d’extraire de la tomographie un nuage de points représentant la surface de la pièce P dans le repère de la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce P. Le traitement des tomographies de la boucle courte est ainsi automatisé et fournit des données d’entrée compatible avec une analyse quantitative de la conformité de cette phase de fabrication.
Suivant un mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil S2 peut être inférieur ou égal au premier seuil S1.
Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil S2 peut être supérieur ou égal au premier seuil S1.
Suivant le premier mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice M2 de roto-translation est égale à la première matrice M de roto-translation.
Suivant un deuxième mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice M2 de roto-translation est calculée par le calculateur CAL au cours de l’étape E4 par un pré-recalage inertiel configuré pour
faire coïncider un centre de gravité, ayant été calculé, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et un centre de gravité, ayant été calculé, de la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P,
faire coïncider des axes d’inertie, ayant été calculés, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et des axes d’inertie, ayant été calculés, de la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P.
Suivant un troisième mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice M2 de roto-translation est calculée par le calculateur CAL au cours de l’étape E4 par un pré-recalage inertiel ou ajustement optimisé (en anglais : best fit), configuré pour effectuer au moins une minimisation d’une distance quadratique moyenne, par exemple par descente de gradient, entre la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P. Le calculateur CAL effectue par exemple deux minimisations successives de la distance quadratique moyenne, par exemple par descente de gradient, avec des paramètres de filtrage différents entre les 2 minimisations (avec par exemple 20 % d’utilisation du nuage de points dans la première minimisation, puis 70 % d’utilisation du nuage de points dans la deuxième minimisation).
faire coïncider un centre de gravité, ayant été calculé, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et un centre de gravité, ayant été calculé, de la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P,
faire coïncider des axes d’inertie, ayant été calculés, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et des axes d’inertie, ayant été calculés, de la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P.
Suivant un troisième mode de réalisation de l’invention, la deuxième matrice M2 de roto-translation est calculée par le calculateur CAL au cours de l’étape E4 par un pré-recalage inertiel ou ajustement optimisé (en anglais : best fit), configuré pour effectuer au moins une minimisation d’une distance quadratique moyenne, par exemple par descente de gradient, entre la troisième représentation tridimensionnelle tomographique X3tomode la pièce réelle P et la représentation tridimensionnelle XCAOde consigne de la pièce réelle P. Le calculateur CAL effectue par exemple deux minimisations successives de la distance quadratique moyenne, par exemple par descente de gradient, avec des paramètres de filtrage différents entre les 2 minimisations (avec par exemple 20 % d’utilisation du nuage de points dans la première minimisation, puis 70 % d’utilisation du nuage de points dans la deuxième minimisation).
Bien entendu, le troisième mode de réalisation de l’invention peut être effectué sans le deuxième mode de réalisation ou en plus du deuxième mode de réalisation.
Bien entendu, dans d’autres modes de réalisation, le traitement par les étapes E2, E3, E4, E5 pourrait être prévu sans les étapes préalables E01, E02, E03 et E04.
L’invention concerne également un dispositif 100 de contrôle dimensionnel de la pièce réelle P, comprenant le dispositif 10 d’imagerie tomographique et le (ou les) calculateurs CAL, qui sont configurés pour mettre en œuvre certaines ou toutes les étapes mentionnées ci-dessus.
L’invention concerne également un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes E02, E03, E04 mentionnées ci-dessus et du traitement mentionné ci-dessus du procédé de contrôle dimensionnel de la pièce réelle P, lorsque le procédé est exécuté sur un (ou plusieurs) calculateur CAL. Le programme d’ordinateur est enregistré dans une mémoire permanente du dispositif 100 de contrôle dimensionnel, à savoir dans la mémoire MEM du calculateur CAL.
Il peut être prévu comme calculateur CAL un ou plusieurs calculateurs 12 et/ou un ou plusieurs ordinateurs et/ou un ou plusieurs processeurs et/ou un ou plusieurs programmes d’ordinateur.
Bien entendu, les modes de réalisation, caractéristiques, possibilités et exemples décrits ci-dessus peuvent être combinés l’un avec l’autre ou être sélectionnés indépendamment l’un de l’autre.
Claims (8)
- Procédé de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle (P), se trouvant dans un espace intérieur (INTCONF) d’un conformateur (CONF) servant à la fabrication de la pièce réelle (P), à partir d’une représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), le procédé comprenant les étapes suivantes :
obtention (E1) par tomographie d’au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF), la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) ayant des niveaux de luminosité dans la pièce réelle (P) et dans le conformateur (CONF),
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre les étapes suivantes, effectuées par au moins un calculateur (CAL) :
obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF), qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF), et obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne en négatif du conformateur (CONF),
obtention (E02) d’une première matrice (M) de roto-translation permettant de passer d’un premier repère (RCAO) de la deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne du conformateur (CONF) à un deuxième repère (RCONF) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF),
recalage (E03) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) par la première matrice (M) de roto-translation appliquée au deuxième repère (RCONF),
seuillage (E04) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo -rec) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF), ayant été recalée, selon un premier seuil (S1), pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P), à l’aide d’un masque (MS) d’uniformisation mettant des premiers voxels (V1) de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur (INTCONF) du conformateur (CONF), à un niveau (NN) de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur (INTCONF),
traitement (E2, E3, E4, E5) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P) et de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle (P) par rapport à la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement (E2, E3, E4, E5) comporte :
un deuxième seuillage (E2) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P) selon un deuxième seuil (S2), pour y détecter des bords (PEXT) de la pièce réelle (P),
une uniformisation (E3) d’une région de la pièce réelle (P) située entre les bords (PEXT) par des voxels ayant un niveau de luminosité (NGINT), uniforme et prescrit, qui est supérieur au niveau (NN) de noir, fournissant une troisième représentation tridimensionnelle tomographique (X3tomo) de la pièce réelle (P),
un deuxième recalage (E4) de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique (X3tomo) de la pièce réelle (P) par rapport à la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P) selon une deuxième matrice (M2) de roto-translation prescrite, pour obtenir une quatrième représentation tridimensionnelle tomographique (X4tomo) de la pièce réelle (P), recalée dans un troisième repère de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P),
un calcul des écarts dimensionnels (EX4-CAO) entre des points de la quatrième représentation tridimensionnelle tomographique (X4tomo) et la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième seuil (S2) est inférieur ou égal au premier seuil (S1).
- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième seuil (S2) est supérieur ou égal au premier seuil (S1).
- Procédé suivant l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la deuxième matrice (M2) de roto-translation est égale à la première matrice (M) de roto-translation.
- Procédé suivant l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la deuxième matrice (M2) de roto-translation est calculée par un pré-recalage inertiel configuré pour
faire coïncider un centre de gravité, ayant été calculé, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique (X3tomo) de la pièce réelle (P) et un centre de gravité, ayant été calculé, de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P),
faire coïncider des axes d’inertie, ayant été calculés, de la troisième représentation tridimensionnelle tomographique (X3tomo) de la pièce réelle (P) et des axes d’inertie, ayant été calculés, de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P). - Dispositif de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle (P), se trouvant dans un espace intérieur (INTCONF) d’un conformateur (CONF) servant à la fabrication de la pièce réelle (P), à partir d’une représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), le dispositif de contrôle dimensionnel comportant
un dispositif (10) d’imagerie tomographique permettant d’obtenir (E1) par tomographie au moins une première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur, la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) ayant des niveaux de luminosité dans la pièce réelle (P) et dans le conformateur (CONF),
caractérisé en ce que le procédé comporte en outre au moins un calculateur (CAL) configuré pour effectuer les étapes suivantes :
obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF), qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) , et obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne en négatif du conformateur (CONF),
obtention (E02) d’une première matrice (M) de roto-translation permettant de passer d’un premier repère (RCAO) de la deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne du conformateur (CONF) à un deuxième repère (RCONF) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF),
recalage (E03) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) par la première matrice (M) de roto-translation dans le deuxième repère (RCONF),
seuillage (E04) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo-rec) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF), ayant été recalée, selon un premier seuil (S1), pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P), à l’aide d’un masque (MS) d’uniformisation mettant des premiers voxels (V1) de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur (INTCONF) du conformateur (CONF), à un niveau (NN) de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur (INTCONF),
traitement (E2, E3, E4, E5) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P) et de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle (P) par rapport à la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne. - Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes suivantes du procédé de contrôle dimensionnel d’une pièce réelle (P) suivant l’une quelconque des revendications 1 à 6, lorsqu’il est exécuté sur au moins un calculateur (CAL) :
obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF), qui est un négatif de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) , et obtention (E01) d’une deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne en négatif du conformateur (CONF),
obtention (E02) d’une première matrice (M) de roto-translation permettant de passer d’un premier repère (RCAO) de la deuxième représentation tridimensionnelle (CONFNEGCAO) de consigne du conformateur (CONF) à un deuxième repère (RCONF) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (CONFNEGtomo) du conformateur (CONF),
recalage (E03) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF) par la première matrice (M) de roto-translation dans le deuxième repère (RCONF),
seuillage (E04) de la première représentation tridimensionnelle tomographique (Xtomo-rec) de la pièce réelle (P) dans le conformateur (CONF), ayant été recalée, selon un premier seuil (S1), pour obtenir une deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P), à l’aide d’un masque (MS) d’uniformisation mettant des premiers voxels (V1) de celle-ci, situés à l’extérieur de l’espace intérieur (INTCONF) du conformateur (CONF), à un niveau (NN) de noir, qui est uniforme et prédéfini, et gardant les niveaux de luminosité dans l’espace intérieur (INTCONF),
traitement (E2, E3, E4, E5) de la deuxième représentation tridimensionnelle tomographique (X2tomo) corrigée de la pièce réelle (P) et de la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne de la pièce réelle (P), pour fournir des écarts dimensionnels de la pièce réelle (P) par rapport à la représentation tridimensionnelle (XCAO) de consigne.
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