WO2023148452A1 - Method for non-destructive testing of a batch of industrial parts by means of x-ray tomography - Google Patents

Method for non-destructive testing of a batch of industrial parts by means of x-ray tomography Download PDF

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WO2023148452A1
WO2023148452A1 PCT/FR2023/050133 FR2023050133W WO2023148452A1 WO 2023148452 A1 WO2023148452 A1 WO 2023148452A1 FR 2023050133 W FR2023050133 W FR 2023050133W WO 2023148452 A1 WO2023148452 A1 WO 2023148452A1
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image
attenuation
grid
calibration
batch
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PCT/FR2023/050133
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French (fr)
Inventor
Edward Romero
Lionel Christian Jean-Loïc GAY
Nicolas COCHENNEC
Guillaume REDOULES
Alexis Reynald Paul HUCK
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Safran
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/005—Specific pre-processing for tomographic reconstruction, e.g. calibration, source positioning, rebinning, scatter correction, retrospective gating

Definitions

  • the field of the invention is that of the non-destructive testing of industrial parts by means of the X-ray absorption tomography technique.
  • the invention finds particular application in the testing of aeronautical parts, in particular the blades of turbomachines.
  • the blades equipping the fan rotors placed on the front face of aircraft engines have seen their size increase with the advent of engines with a high bypass ratio. Thanks to a composite material using carbon fibers woven in a 3D geometry and cemented with an epoxy-type resin, these blades retain a good part of their mechanical resistance to deformation and impact while becoming lighter.
  • an industrial non-destructive testing system based on the conical tomography technique controls most of these indications.
  • the volume information of the internal morphology of the object, or tomography is more precisely obtained by applying a reconstruction algorithm to successive radiographs (projections) taken on the rotating object. They correspond to shots from different successive angles of the imaged object.
  • projections radiographs
  • the reduction of manufacturing costs and the development of new ever larger blades require the improvement of this system, in particular the reduction of inspection time.
  • One of the challenges to be met in the context of this improvement is the presence of artefacts (ie inconsistencies in the image resulting from the mathematical reconstruction or the physical acquisition) which degrade the quality of the tomographic image and impair or even prevent the ability to detect indications.
  • High pressure turbine blades are those that convert the thermal energy of combustion into the mechanical torque of a turbojet engine. These blades must withstand extreme thermal and mechanical conditions inside the engines. In order to optimize their thermomechanical resistance, they are made of monocrystalline quality super alloys and equipped with internal cooling circuits. Different indications can also appear during the manufacture of these blades, such as variations in the dimensions of the structure of the blade and anomalies in the material. These indications, despite their small size (of the order of 300 micrometers) compared to the dimensions of the blades (of the order of ten centimeters), can constitute points of weakness in the part. Controlling them is therefore a sine qua non condition for their exploitation.
  • NDT non-destructive testing
  • cone tomography One technique being considered to meet this need is cone tomography.
  • the volume information of the internal morphology of an object can be obtained by applying a reconstruction algorithm on successive radiographs (projections) taken on the rotating object. They correspond to shots from different successive angles of the imaged object.
  • these scattering artefacts can appear in the reconstructed images as lines extending over certain edges of the structure of the object (“streaking”), a diffuse and homogeneous variation (low frequency noise) of the levels of gray or a homogeneous deformation of the levels of gray inside the objects.
  • Conical tomographs that use large X-ray detectors to display large images are particularly useful for imaging high-pressure turbine blades whose small size imposes large magnification factors.
  • large detectors capture more scattered radiation.
  • the high energies required to image high-pressure turbine blades typically greater than 400 keV) induce a large quantity of secondary rays in the interaction with the blade.
  • Known techniques for the correction of artifacts due to scattered radiation in cone tomography systems can be classified into two categories, a first so-called software based on the modeling of the scattered radiation signal or digital techniques to suppress it and a second so-called hardware based on the empirical estimation of the scattered radiation signal or barrier techniques to suppress it.
  • An object of the invention is to provide a technique for the tomographic inspection of industrial parts, in particular blades for aircraft engines such as 3D woven composite blades or high pressure turbine blades, which can be carried out in a reduced control time and allow effective correction of artefacts due to scattered radiation.
  • the invention proposes a method for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising:
  • o obtaining calibration intensity images acquired at different projection angles with a beam blocking grid interposed between an X-ray source and the calibration part, the beam blocking grid including an array of X-ray attenuating elements; o for each projection angle, the determination of a scattered radiation image from the calibration intensity image acquired according to this projection angle;
  • the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid are supported by a support panel and, for each of the parts of the batch, the raw intensity images are images acquired with a replacement panel showing attenuation at X-rays identical to that of the support panel interposed between the X-ray source and the part;
  • the calibration intensity images are images acquired with a collimator and the beam blocking grid interposed in succession between the X-ray source and the calibration part and, for each of the parts of the batch, the intensity images raw are images acquired with the collimator interposed between the X-ray source and the part;
  • the determination, for each projection angle, of the scattered radiation image comprises: o the conversion of the calibration intensity image acquired according to this projection angle into a calibration attenuation image, the image d the calibration attenuation comprising areas of high attenuation in correspondence of the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid; o the interpolation of the high attenuation zones of the calibration attenuation image;
  • the interpolation is carried out by exploiting for each of the zones of high attenuation an average value of pixels constituting the zone of high attenuation;
  • the localization of the zones of weak illumination comprises: o the conversion of the grid intensity image into a grid attenuation image, the grid attenuation image comprising zones of strong attenuation in correspondence of the zones of strong grid intensity image illumination; o localization of high attenuation zones by segmentation of the grid intensity image;
  • the correction, for each projection angle, of the raw intensity image comprises: o the conversion of the raw intensity image acquired according to this projection angle into a raw attenuation image; o determining an attenuation image corrected by subtracting the scattered radiation image determined for this projection angle from the raw attenuation image:
  • FIG. 1 is a diagram of a non-destructive testing system according to a first possible embodiment of the invention using a beam blocking grid to determine scattered radiation information
  • - Figure 2 is a diagram detailing a possible embodiment of the method according to the invention for a non-destructive testing system according to the first possible embodiment
  • FIG. 3 is a diagram of a non-destructive testing system according to a second possible embodiment of the invention using a beam blocking grid to determine scattered radiation information;
  • FIG. 4 is a diagram detailing a possible embodiment of the method according to the invention for a non-destructive testing system according to the second possible embodiment
  • FIG. 5 is another diagram illustrating different steps of the method according to the invention.
  • FIG. 6 illustrates a beam blocking grid that can be used in the context of the invention
  • FIG. 7 illustrates a replacement panel that can be used in the context of the first embodiment of the invention
  • FIG. 8 illustrates a collimator that can be used in the context of the second embodiment of the invention.
  • the invention relates to a method for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, in particular by cone-beam volume tomography.
  • batch of industrial parts we mean here a set of parts bearing the same reference, i.e. identical parts except for their possible indications that the non-destructive testing seeks to highlight.
  • the parts are aircraft engine blades, for example blades of low density such as those made of composite materials with an organic matrix, that is to say composed of a textile preform woven in carbon fiber densified by injection under heat and pressure of a polymer resin of the thermosetting type such as a poly-epoxy resin.
  • aircraft engine blades may be high pressure turbine blades.
  • the invention can make use of a tomograph with conical geometry which, in a simplified approach, is composed of an X-ray source 1, a support 2 for the object to be imaged and an X-ray detector 3.
  • the axis connecting the source 1 and the detector 3 constitutes the optical axis of the tomograph.
  • This optical axis intercepts the detector 1 perpendicularly at its center.
  • Source 1 emits a conical shaped beam, the apex of which is the focal point of the tomograph represented by source 1 itself.
  • the axis of the cone is the optical axis of the tomograph.
  • the support 2 is placed between the source 1 and the detector 3, generally at the isocenter of the tomograph (axis of rotation of the tomograph).
  • the support may be a rotating support allowing shots to be taken from different successive angles of the imaged object, namely a blade C1 (for example a blade intended for blades to equip a fan rotor) in FIG. 1 or a blade C2 (for example a high pressure turbine blade) in Figure 3.
  • the method according to the invention comprises the determination, using a part of the batch, of a model of the scattered radiation then the application of this model to all the parts of the batch to obtain improved radiographic images free of artifacts due to scattered radiation.
  • the application to all the parts of the batch of the model of the scattered radiation determined for a single part of the batch is made possible by the fact that the parts of the batch have the same morphology.
  • this MRD determination comprises the selection of any of the parts of the batch as calibration part C1, C2 and the obtaining of calibration intensity images ICI, ICj, ICn acquired according to n different projection angles with a beam blocking grid 4 interposed between the X-ray source 1 and the calibration part C1, C2.
  • the beam blocking grid comprises a set of X-ray AE attenuation elements supported by a quasi-X-ray transparent support panel.
  • the acquisition of calibration intensity images can be performed in simple mode (a view by projection) or in expanded mode (two shots by projection, each of the shots capturing one half of room C).
  • the calibration intensity images ICI, ICj, ICn are images acquired with the single grid of beam blocking 4 interposed between the X-ray source 1 and the calibration part C1.
  • This first embodiment is for example intended to allow the non-destructive testing of fan rotor blades.
  • the calibration intensity images ICI, ICj, ICn are images acquired with a collimator 7 and the beam blocking grid 4 interposed in succession between the source of X-rays 1 and the calibration piece C2.
  • the MRD determination then comprises, for each projection angle, the determination of a scattered radiation image RDI, RDj, RDn from the calibration intensity image ICI, ICj, ICn acquired according to this projection angle.
  • This determination, for each projection angle, of the scattered radiation image RDI, RDj, RDn may comprise the conversion of the calibration intensity image ICI, ICj, ICn acquired according to this projection angle into an image of calibration attenuation AC1, ACj, ACn.
  • This conversion which can be carried out by means of the natural logarithm, makes it possible to convert the projections from the intensity space (gray levels proportional to the intensity of the radiation received by the detector 3) to the attenuation space (gray levels proportional to the attenuation undergone by the beam during its journey between the source 1 and the detector 3).
  • the calibration attenuation image comprises areas of high attenuation FA in correspondence of the X-ray attenuation elements EA of the beam blocking grid 4.
  • the areas of high attenuation FA of the calibration attenuation image AC1, ACj, ACn are then interpolated to provide the scattered radiation image RDI, RDj, RDn, thus passing from partial information of the diffused radiation localized to the zones of strong attenuation to information of global diffused radiation at the scale of the image.
  • the interpolation can be carried out by exploiting for each of the zones of high attenuation a value of scattered radiation taken as an average value of pixels constituting the zone of high attenuation, for example the average value of the levels of gray of a fixed number of pixels .
  • the interpolation can in particular be carried out between the values of the directly neighboring high attenuation zones. Interpolation can for example be performed using of radial basis functions, by Launay triangulation or according to a bilinear method.
  • the interpolation preferably exploits a radial basis function with a linear kernel or a spline kernel.
  • the determination, for each projection angle, of the scattered radiation image RDI, RDj, RDn can be carried out in the intensity space, by interpolating areas of weak illumination in the scattered radiation image RDI, RDj , RDn in correspondence of the attenuation elements EA of the X-rays of the beam blocking grid 4. It is however preferable to carry out this determination in the attenuation space in which the variations of the gray levels evolve linearly with the variations of thicknesses of the part and for which the segmentation (see below) and interpolation processes display fewer errors.
  • the beam blocking grid 4 (or "beam stop array” in English) blocks part of the primary X-rays before they reach the calibration part C and the detector 3, while allowing the illumination of the majority of the calibration part C by primary X-rays.
  • the cumulative surface of the attenuation elements EA is clearly less than the surface of the support panel.
  • the support panel In expanded mode, the support panel is designed to cover two X-ray detectors jointly placed perpendicular to the optical axis of the tomograph.
  • the beam blocking grid 4 is placed on the optical axis between the source 1 and the calibration part C.
  • the optical axis passes through the grid 4 perpendicularly at its center.
  • the grid-part distance is limited by the radius of the volume of the part in revolution, for example between 150 and 300 mm for current and future generation 3D woven composite blades.
  • the position of the grid is therefore determined by the position of the calibration part in the optical axis and by the dimensions of this calibration part.
  • the signal picked up by the detector 3 in the non-illuminated zones in correspondence of the attenuation elements EA corresponds to the secondary X-rays coming from the calibration part.
  • the attenuation elements EA can consist of several solid cylinders made of a dense material which is very attenuating for X-rays.
  • the center of mass of each EA cylinder is arranged at a node of a uniform 2D grid.
  • the spacing between EA cylinders (or grid nodes) can be uniform in both grid axes.
  • the cylinders EA, arranged along the grid are arranged on a flat support panel 5 made of a rigid material that is not very attenuating for X-rays, for example a polymer.
  • the support panel 5 constitutes the plane of the grid 4 and has a thickness adapted to accommodate the cylinders EA.
  • Each cylinder EA is oriented towards a common focal point PF which is outside the plane of the grid 4.
  • the axis of each cylinder is aligned with the generatrix of the emission cone whose vertex is the source 1. L
  • the alignment of the cylinders is therefore determined by the placement of the grid 4 in the optical axis.
  • the height and the composition of the cylinders depend on the voltage of the source 1, itself dependent on the composition and the morphology of the calibration part. For blades having a density of less than 2 g/cm 3 , it is thus possible to use lead or tungsten cylinders of height greater than 12 mm.
  • the cumulative surface of the cylinders EA represents only a fraction of the total projection of the calibration part, for example less than 10% of the surface illuminated in the detector 3.
  • the diameter of the base of the cylinders can thus be less than 4 mm for fan rotor blades.
  • the diameter of the cylinder base is less than 0.5 mm.
  • the number of cylinders and the extent of their arrangement on the support panel allow complete spatial sampling of the calibration part on each projection. These values are linked to the dimensions and morphology of the calibration part.
  • the grid 4 covers all the projections of the calibration part on the detector 3 (field of vision) in the most uniform way possible. Thus, the grid nodes cover and exceed the entire field of view in detector 3.
  • the projection of the beam blocking grid 4 gives rise to two types of areas in the projection images: shadow areas which correspond to the projection of the attenuation elements and illuminated areas which correspond to the projection of the grid outside attenuation elements.
  • shadow areas which correspond to the projection of the attenuation elements
  • illuminated areas which correspond to the projection of the grid outside attenuation elements.
  • the collimator 7 used in the second embodiment is an X-ray beam blocking system which aims to reduce and / or model the shape of the emission cone of the X source Since the parts of the batch may be small-sized metal aeronautical parts, their shadow typically does not fill the entire screen of the detector 3 and the use of the collimator 7 contributes to the reduction of scattered radiation. In particular, the radiation protection cabin of the tomograph is liable to be irradiated by the X-rays originating from the X source, and therefore to generate scattered radiation. The collimator then makes it possible to shape the emission cone so that the X-rays from the source do not reach the radiation protection cabin
  • the collimator 7 can comprise four independent and adjustable blocking blades, including two LI, L2 aligned parallel to the axis of rotation and two L3, L4 aligned orthogonally to the axis of rotation and to the optical axis of the tomograph .
  • the blades are placed on a panel 8 which has in its center a window, for example square, having dimensions identical to those of the emission window of the X-ray source. The opening of the blades is adjusted so that that the emission cone of the X-ray source irradiates only the beam blocking grid.
  • the panel 8 also comprises means 9 for supporting the beam blocking grid as well as extensions 10 for its mounting on the emission window of the X-ray source.
  • the collimator 7 can thus be pressed against the window of emission of the X-ray source with the axis of its window aligned with the optical axis of the tomograph.
  • the thickness and material of the L1-L4 blades and panel 8 of the collimator are determined by the maximum energy used in the acquisition range, the blades and the panel having to block almost all of the X-beam.
  • the method comprises the preliminary steps of obtaining an IG grid intensity image acquired with the beam blocking grid 4 (and the collimator 7 in the second mode of realization) but without part of the lot interposed between source 1 and detector 3, and localization in the grid intensity image of areas of weak illumination in the shadow of the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid ( ie shadow areas).
  • Locating low illumination areas provides an MR marker mask (e.g. a 2D uniform rectangular mesh) which is then used to locate high attenuation areas in the calibration attenuation image AC1, ACj, ACn before proceeding to their interpolation.
  • Locating areas of low illumination may include converting the gate intensity image IG into a gate attenuation image AG, the gate attenuation image AG including areas of high attenuation corresponding to areas low illumination of the IG grid intensity image.
  • the localization of the high attenuation zones to provide the reference mask MR can be carried out by means of a segmentation of the grid intensity image AG.
  • this CRD reconstruction comprises in the first embodiment the substitution of the beam blocking grid 4 by a replacement panel 6 having an X-ray attenuation identical to that of the support panel 5 of the beam blocking grid.
  • this CRD reconstruction comprises the removal of the beam blocking grid 4 and, for each of the parts of the batch, the obtaining of raw intensity images IB1, IBj, IBn acquired according to the different angles projection with the collimator 7 interposed between the source 1 and the part A2.
  • the CRD reconstruction continues with the correction, for each projection angle, of the raw intensity image IB1, IBj, IBn acquired for this projection angle by means of the radiation image broadcast RDI, RDj, RDn determined for this projection angle.
  • the support panel 5 of the beam blocking grid 4 is capable of slightly modifying the rendering of the gray levels. on the detector 3. This is particularly the case when the energy of the X-rays emitted by the source 1 is relatively low (typically less than 250 keV), for example when it comes to imaging parts of low density (typically less than 3 g/cm 3 ) such as composite blades.
  • the replacement panel 6 is then used to reproduce the attenuation of the support panel 5 and make the acquisitions made during the MRD determination and the CRD reconstruction homogeneous with a view to their algorithmic processing.
  • the replacement panel 6 is homogeneous and uniform, it has the same dimensions as the beam blocking grid 4 and is made of the same material as the support panel 5.
  • the correction, for each projection angle, of a raw intensity image IB1, IBj, IBn acquired according to a projection angle comprises the conversion, for example via the natural logarithm, of this image into one raw attenuation image AB1, ABj, ABn and determining a corrected attenuation image ABlc, ABjc, ABnc by subtracting the scattered radiation image determined for this projection angle RDI, RDj, RDn at the raw attenuation image AB1, ABj, ABn.
  • this correction can also be carried out directly in the intensity space.
  • the subtraction may include the application of a regularization operation to the raw attenuation image AB1, ABj, ABn (alternatively the raw intensity image IB1, IBj, IBn) aimed at reducing its inconsistencies (values of low gray levels and close to the values of the scattered radiation image) due to the lack of penetration of the X-rays into the part, to the areas of great thickness, to the angle of projection.
  • a regularization operation to the raw attenuation image AB1, ABj, ABn (alternatively the raw intensity image IB1, IBj, IBn) aimed at reducing its inconsistencies (values of low gray levels and close to the values of the scattered radiation image) due to the lack of penetration of the X-rays into the part, to the areas of great thickness, to the angle of projection.
  • the method can continue with, for each projection angle, the conversion of the corrected attenuation image ABlc, ABjc, ABnc determined for this projection angle into a corrected intensity image IBlc, I Bjc, IBnc.
  • This conversion which makes it possible to pass from the attenuation space to the intensity space, can be carried out via the application of an exponential to the values of the corrected attenuation images ABlc, ABjc, ABnc.
  • the method can also comprise, for each part of the batch, once the correction of the raw intensity image acquired according to each of the projection angles has been carried out, a volume reconstruction of the part using the different corrected intensity images.
  • the volume image V resulting from this reconstruction is free of artifacts due to scattered radiation.
  • This volumic image is then the subject of an analysis to detect any indications in the imaged part (detection of anomaly or characterization of the material).
  • the method according to the invention requires little additional time to eliminate the artefacts of the broadcast. Once the scattered radiation images have been determined once and for all with the calibration part, this additional time is limited to the subtraction of these scattered radiation images from the various projections acquired.
  • the beam blocking grid is furthermore very handy while its construction and use can be achieved at low cost.
  • the tomograph used (low magnification to image large parts, low energies, imaging of a part in two parts or high magnification to image small parts, high energies, imaging of the entire part) generates projections in a tiff format containing geometry information specially adapted for the volume reconstruction algorithm. This information may be lost when generating the corrected projection (corrected raw intensity image).
  • the method according to the invention can comprise the recovery of the header of the original file generated by the tomograph (associated with a raw intensity image) and the association of this header with the file corresponding to the corrected projection.
  • the invention is not limited to the method as previously described, but also extends to a system for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising a processor configured to implement the steps of the process as previously described.
  • the invention further extends to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead the latter to implement the steps of the method as previously described.

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Abstract

The invention relates to a method for non-destructive testing of a batch of industrial parts by means of X-ray tomography. This method comprises, for one part from the batch, taken as a calibration part (C), acquiring, with a beam-blocking grid (4) inserted between an X-ray source (1) and the calibration part (C), calibration intensity images at different projection angles, the beam-blocking grid comprising a set of elements (EA) for the attenuation of the X-rays, and, for each projection angle, determining an image of scattered radiation from the calibration intensity image acquired at this projection angle. This method also comprises removing the beam-blocking grid (4) and, for each part in the batch, acquiring raw intensity images at the different projection angles, and correcting, for each projection angle, the raw intensity image acquired at this projection angle by means of the scattered radiation image determined for this projection angle.

Description

Procédé de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X Method for non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
Le domaine de l'invention est celui du contrôle non destructif de pièces industrielles au moyen de la technique de tomographie par absorption de rayons X. L'invention trouve notamment application au contrôle de pièces aéronautiques, en particulier les aubes de turbomachines. The field of the invention is that of the non-destructive testing of industrial parts by means of the X-ray absorption tomography technique. The invention finds particular application in the testing of aeronautical parts, in particular the blades of turbomachines.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE PRIOR TECHNIQUE
Les aubes équipant les rotors de soufflante placés en face avant des moteurs d'avion ont vu leur taille augmenter avec l'avènement des moteurs à grand taux de dilution. Grâce à un matériau composite employant des fibres de carbone tissées dans une géométrie 3D et cimentées avec une résine du type époxy, ces aubes conservent une bonne partie de leur résistance mécanique à la déformation et aux impacts tout en devenant plus légères. The blades equipping the fan rotors placed on the front face of aircraft engines have seen their size increase with the advent of engines with a high bypass ratio. Thanks to a composite material using carbon fibers woven in a 3D geometry and cemented with an epoxy-type resin, these blades retain a good part of their mechanical resistance to deformation and impact while becoming lighter.
Différentes indications peuvent néanmoins apparaître lors de la fabrication de ces aubes comme par exemple la présence de corps étrangers ou de porosités dans la résine solidifiée, d'imperfections dans le tissage ou encore de non-conformité de la forme finale. Ces indications, malgré leur petite taille (de l'ordre du centième de millimètre) par rapport aux dimensions des aubes (de l'ordre d'un à plusieurs mètres), peuvent constituer des points de faiblesse dans la pièce. Aussi, leur contrôle s'impose comme une condition sine qua non pour leur exploitation. Different indications can nevertheless appear during the manufacture of these blades such as for example the presence of foreign bodies or porosities in the solidified resin, imperfections in the weaving or even non-conformity of the final shape. These indications, despite their small size (of the order of a hundredth of a millimeter) compared to the dimensions of the blades (of the order of one to several meters), can constitute points of weakness in the part. Also, their control is essential as a condition sine qua non for their exploitation.
Actuellement, un système industriel de contrôle non destructif basé sur la technique de tomographie conique assure le contrôle de la plupart de ces indications. L'information volumique de la morphologie interne de l'objet, ou tomographie, est plus précisément obtenue en appliquant un algorithme de reconstruction sur des radiographies successives (projections) prises sur l'objet en rotation. Elles correspondent aux prises de vue sur différents angles successifs de l'objet imagé. Cependant, la réduction des coûts de fabrication et le développement des nouvelles aubes à taille toujours plus importante demandent l'amélioration de ce système, notamment la réduction du temps de contrôle. L'un des défis à relever dans le cadre de cette amélioration est la présence d'artefacts (i.e. des inconsistances dans l'image issue de la reconstruction mathématique ou de l'acquisition physique) qui viennent dégrader la qualité de l'image tomographique et nuisent, voire empêchent, la capacité de détection des indications. Currently, an industrial non-destructive testing system based on the conical tomography technique controls most of these indications. The volume information of the internal morphology of the object, or tomography, is more precisely obtained by applying a reconstruction algorithm to successive radiographs (projections) taken on the rotating object. They correspond to shots from different successive angles of the imaged object. However, the reduction of manufacturing costs and the development of new ever larger blades require the improvement of this system, in particular the reduction of inspection time. One of the challenges to be met in the context of this improvement is the presence of artefacts (ie inconsistencies in the image resulting from the mathematical reconstruction or the physical acquisition) which degrade the quality of the tomographic image and impair or even prevent the ability to detect indications.
Les aubes de turbine haute pression sont celles qui convertissent l'énergie thermique de la combustion en couple mécanique d'un turboréacteur. Ces aubes doivent tenir des conditions thermiques et mécaniques extrêmes à l'intérieur des moteurs. Afin d'optimiser leur résistance thermomécanique, elles sont fabriquées en super alliages à qualité monocristalline et dotés de circuits internes de refroidissement. Différentes indications peuvent également apparaître lors de la fabrication de ces aubes comme par exemple des variations dans les dimensions de la structure de l'aube et des anomalies dans la matière. Ces indications, malgré leur petite taille (de l'ordre de 300 micromètres) par rapport aux dimensions des aubes (de l'ordre d'une dizaine de centimètres), peuvent constituer des points de faiblesse dans la pièce. Leur contrôle s'impose donc comme une condition sine qua non pour leur exploitation. High pressure turbine blades are those that convert the thermal energy of combustion into the mechanical torque of a turbojet engine. These blades must withstand extreme thermal and mechanical conditions inside the engines. In order to optimize their thermomechanical resistance, they are made of monocrystalline quality super alloys and equipped with internal cooling circuits. Different indications can also appear during the manufacture of these blades, such as variations in the dimensions of the structure of the blade and anomalies in the material. These indications, despite their small size (of the order of 300 micrometers) compared to the dimensions of the blades (of the order of ten centimeters), can constitute points of weakness in the part. Controlling them is therefore a sine qua non condition for their exploitation.
Actuellement, un système industriel de contrôle non destructif (CND) 2D assure le contrôle de la plupart de ces indications. Cependant, la réduction des coûts de fabrication et le développement des nouvelles aubes à circuits de refroidissement complexes commandent de réduire le temps de contrôle. Currently, an industrial 2D non-destructive testing (NDT) system controls most of these indications. However, the reduction in manufacturing costs and the development of new blades with complex cooling circuits make it necessary to reduce the inspection time.
Une technique envisagée pour répondre à ce besoin est la tomographie conique. Avec cette technique, l'information volumique de la morphologie interne d'un objet peut être obtenue en appliquant un algorithme de reconstruction sur des radiographies successives (projections) prises sur l'objet en rotation. Elles correspondent aux prises de vue sur différents angles successifs de l'objet imagé. One technique being considered to meet this need is cone tomography. With this technique, the volume information of the internal morphology of an object can be obtained by applying a reconstruction algorithm on successive radiographs (projections) taken on the rotating object. They correspond to shots from different successive angles of the imaged object.
Cependant cette technique est confrontée à des défis dus à des artefacts (i.e. des inconsistances dans l'image issue de la reconstruction mathématique ou de l'acquisition physique) qui viennent dégrader la qualité de l'image tomographique et nuisent, voire empêchent, la capacité de détection des indications. However, this technique is faced with challenges due to artifacts (ie inconsistencies in the image resulting from the mathematical reconstruction or from the acquisition physical) which degrade the quality of the tomographic image and harm, or even prevent, the ability to detect indications.
L'un des artefacts les plus récurrents dans la tomographie à géométrie conique est l'artefact associé au rayonnement diffusé. Cet artefact résulte de l'émission secondaire de rayons X provenant de l'objet. En effet les rayons X provenant de la source X (primaires) et interagissant avec l'objet peuvent induire l'émission de rayons X de la part de l'objet (secondaires). Ces rayons secondaires atteignent le détecteur de rayons X et modifient le rapport entre les rayons X passant à travers l'objet et interagissant avec l'objet. One of the most recurrent artifacts in conical geometry tomography is the artifact associated with scattered radiation. This artifact results from secondary X-ray emission from the object. Indeed the X-rays coming from the source X (primary) and interacting with the object can induce the emission of X-rays from the object (secondary). These secondary rays reach the X-ray detector and change the ratio of X-rays passing through the object and interacting with the object.
Peu visibles sur les images radiographiques, ces artefacts du diffusé peuvent apparaître dans les images reconstruites comme des lignes se prolongeant sur certains bords de la structure de l'objet (« streaking »), une variation diffuse et homogène (bruit bas fréquence) des niveaux de gris ou encore une déformation homogène des niveaux de gris à l'intérieur des objets. Hardly visible on the radiographic images, these scattering artefacts can appear in the reconstructed images as lines extending over certain edges of the structure of the object (“streaking”), a diffuse and homogeneous variation (low frequency noise) of the levels of gray or a homogeneous deformation of the levels of gray inside the objects.
Les systèmes actuels de CND tomographique des aubes composite tissées 3D utilisent des énergies inférieures à 200 keV. Les rayons secondaires y sont donc aux énergies faibles et peu visibles. Cependant avec la réduction du temps d'acquisition et la conséquente augmentation du bruit dans les projections, les artefacts de diffusé sont de plus en plus visibles. Cette problématique est d'autant plus rencontrée avec les tomographes coniques qui utilisent des détecteurs de rayons X de grande taille afin d'avoir un grand champ de vision pour des aubes de grande taille mais qui captent alors plus de rayonnement diffusé. Current tomographic NDT systems for 3D woven composite blades use energies below 200 keV. The secondary rays are therefore at low energies and not very visible. However, with the reduction in the acquisition time and the consequent increase in noise in the projections, the scattering artefacts are increasingly visible. This problem is all the more encountered with conical tomographs which use large X-ray detectors in order to have a large field of vision for large blades but which then capture more scattered radiation.
Les tomographes coniques qui utilisent des détecteurs de rayons X de grande taille pour permettre d'afficher des images de grande taille s'avèrent particulièrement utiles pour l'imagerie des aubes de turbine haute pression dont la taille réduite impose de forts facteurs de grandissement. Cependant des détecteurs de grande taille captent plus de rayonnement diffusé. Par ailleurs, les fortes énergies requises pour imager les aubes de turbine haute pression (supérieures à 400 keV typiquement) induisent dans l'interaction avec l'aube de grande quantité de rayons secondaires. Conical tomographs that use large X-ray detectors to display large images are particularly useful for imaging high-pressure turbine blades whose small size imposes large magnification factors. However, large detectors capture more scattered radiation. Furthermore, the high energies required to image high-pressure turbine blades (typically greater than 400 keV) induce a large quantity of secondary rays in the interaction with the blade.
Des techniques connues pour la correction d'artefacts dus au rayonnement diffusé dans des systèmes de tomographie conique peuvent être classifiées en deux catégories, une première dite logicielle basée sur la modélisation du signal de rayonnement diffusé ou des techniques numériques pour le supprimer et une deuxième dite matérielle basée sur l'estimation empirique du signal de rayonnement diffusé ou des techniques de barrière pour le supprimer. Known techniques for the correction of artifacts due to scattered radiation in cone tomography systems can be classified into two categories, a first so-called software based on the modeling of the scattered radiation signal or digital techniques to suppress it and a second so-called hardware based on the empirical estimation of the scattered radiation signal or barrier techniques to suppress it.
Les techniques logicielles peuvent être assez précises mais sont très coûteuses en temps de calcul et complexes en termes d'implémentation algorithmique. Les techniques du type matérielles peuvent être d'implémentation plus simple, mais requièrent la modification du protocole d'acquisition et donc l'augmentation de temps d'exposition. Software techniques can be quite accurate but are very computationally expensive and complex in terms of algorithmic implementation. Hardware type techniques can be simpler to implement, but require modification of the acquisition protocol and therefore an increase in exposure time.
EXPOSÉ DE L'INVENTION DISCLOSURE OF THE INVENTION
Un objectif de l'invention est de proposer une technique de contrôle tomographique de pièces industrielles, notamment d'aubes pour moteurs d'avions telles que des aubes composites tissées 3D ou des aubes de turbines haute pression, qui puisse à la fois être menée dans un temps de contrôle réduit et permettre une correction efficace des artefacts dus au rayonnement diffusé. An object of the invention is to provide a technique for the tomographic inspection of industrial parts, in particular blades for aircraft engines such as 3D woven composite blades or high pressure turbine blades, which can be carried out in a reduced control time and allow effective correction of artefacts due to scattered radiation.
A cet effet, l'invention propose un procédé de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X, comprenant : To this end, the invention proposes a method for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising:
- pour une pièce du lot prise comme pièce de calibration : o l'obtention d'images d'intensité de calibration acquises selon différents angles de projection avec une grille de blocage de faisceau interposée entre une source de rayons X et la pièce de calibration, la grille de blocage de faisceau comprenant un ensemble d'éléments d'atténuation des rayons X ; o pour chaque angle de projection , la détermination d'une image de rayonnement diffusé à partir de l'image d'intensité de calibration acquise selon cet angle de projection ; - for a part of the batch taken as a calibration part: o obtaining calibration intensity images acquired at different projection angles with a beam blocking grid interposed between an X-ray source and the calibration part, the beam blocking grid including an array of X-ray attenuating elements; o for each projection angle, the determination of a scattered radiation image from the calibration intensity image acquired according to this projection angle;
- pour chacune des pièces du lot : o l'obtention d'images d'intensité brute acquises selon les différents angles de projection sans la grille de blocage de faisceau interposée entre la source de rayons X et la pièce du lot ; o la correction, pour chaque angle de projection, de l'image d'intensité brute acquise pour cet angle de projection au moyen de l'image de rayonnement diffusé déterminée pour cet angle de projection. - for each of the parts of the batch: o obtaining raw intensity images acquired according to the different projection angles without the beam blocking grid interposed between the X-ray source and the part of the batch; o the correction, for each projection angle, of the raw intensity image acquired for this projection angle by means of the scattered radiation image determined for this projection angle.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants : Some preferred but non-limiting aspects of this method are as follows:
- les éléments d'atténuation des rayons X de la grille de blocage de faisceau sont supportés par un panneau support et, pour chacune des pièces du lot, les images d'intensité brutes sont des images acquises avec un panneau de remplacement présentant une atténuation aux rayons X identique à celle du panneau support interposé entre la source de rayons X et la pièce ; - the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid are supported by a support panel and, for each of the parts of the batch, the raw intensity images are images acquired with a replacement panel showing attenuation at X-rays identical to that of the support panel interposed between the X-ray source and the part;
- les images d'intensité de calibration sont des images acquises avec un collimateur et la grille de blocage de faisceau interposés en succession entre la source de rayons X et la pièce de calibration et, pour chacune des pièces du lot, les images d'intensité brutes sont des images acquises avec le collimateur interposé entre la source de rayons X et la pièce ; - the calibration intensity images are images acquired with a collimator and the beam blocking grid interposed in succession between the X-ray source and the calibration part and, for each of the parts of the batch, the intensity images raw are images acquired with the collimator interposed between the X-ray source and the part;
- la détermination, pour chaque angle de projection, de l'image de rayonnement diffusé comprend : o la conversion de l'image d'intensité de calibration acquise selon cet angle de projection en une image d'atténuation de calibration, l'image d'atténuation de calibration comprenant des zones de forte atténuation en correspondance des éléments d'atténuation des rayons X de la grille de blocage de faisceau ; o l'interpolation des zones de forte atténuation de l'image d'atténuation de calibration ; - the determination, for each projection angle, of the scattered radiation image comprises: o the conversion of the calibration intensity image acquired according to this projection angle into a calibration attenuation image, the image d the calibration attenuation comprising areas of high attenuation in correspondence of the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid; o the interpolation of the high attenuation zones of the calibration attenuation image;
- l'interpolation est réalisée en exploitant pour chacune des zones de forte atténuation une valeur moyenne de pixels constituant la zone de forte atténuation ; - the interpolation is carried out by exploiting for each of the zones of high attenuation an average value of pixels constituting the zone of high attenuation;
- il comprend les étapes préalables d'obtention d'une image d'intensité de grille acquise avec la grille de blocage de faisceau mais sans pièce du lot interposée entre la source de rayons X et un détecteur de rayons X, et de localisation dans l'image d'intensité de grille de zones de faible illumination dans l'ombre des éléments d'atténuation des rayons X de la grille de blocage de faisceau, la localisation de zones de faible illumination étant utilisée pour localiser les zones de forte atténuation ; - la localisation des zones de faible illumination comprend : o la conversion de l'image d'intensité de grille en une image d'atténuation de grille, l'image d'atténuation de grille comprenant des zones de forte atténuation en correspondance des zones de forte illumination de l'image d'intensité de grille ; o la localisation des zones de forte atténuation par segmentation de l'image d'intensité de grille ; - it includes the preliminary steps of obtaining a grid intensity image acquired with the beam blocking grid but without a part of the batch interposed between the X-ray source and an X-ray detector, and of localization in the the grid intensity image of areas of low illumination in the shadow of the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid, the location of areas of low illumination being used to locate areas of high attenuation; - the localization of the zones of weak illumination comprises: o the conversion of the grid intensity image into a grid attenuation image, the grid attenuation image comprising zones of strong attenuation in correspondence of the zones of strong grid intensity image illumination; o localization of high attenuation zones by segmentation of the grid intensity image;
- la correction, pour chaque angle de projection, de l'image d'intensité brute comprend : o la conversion de l'image d'intensité brute acquise selon cet angle de projection en un image d'atténuation brute ; o la détermination d'une image d'atténuation corrigée par soustraction de l'image de rayonnement diffusé déterminée pour cet angle de projection à l'image d'atténuation brute : - the correction, for each projection angle, of the raw intensity image comprises: o the conversion of the raw intensity image acquired according to this projection angle into a raw attenuation image; o determining an attenuation image corrected by subtracting the scattered radiation image determined for this projection angle from the raw attenuation image:
- il comprend en outre pour chaque angle de projection la conversion de l'image d'atténuation corrigée déterminée pour cet angle de projection en une image d'intensité corrigée ; - it further comprises for each projection angle the conversion of the corrected attenuation image determined for this projection angle into a corrected intensity image;
- il comprend en outre, pour chaque pièce du lot, une fois réalisée la correction de l'image d'intensité brute acquise selon chacun des angles de projection, une reconstruction volumique de la pièce. - it further comprises, for each part of the batch, once the correction of the raw intensity image acquired according to each of the projection angles has been carried out, a volume reconstruction of the part.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :
- la figure 1 est un schéma d'un système de contrôle non destructif selon un premier mode de réalisation possible de l'invention exploitant une grille de blocage de faisceau afin de déterminer une information de rayonnement diffusé ; - la figure 2 est un schéma détaillant une réalisation possible du procédé selon l'invention pour un système de contrôle non destructif selon le premier mode de réalisation possible; - Figure 1 is a diagram of a non-destructive testing system according to a first possible embodiment of the invention using a beam blocking grid to determine scattered radiation information; - Figure 2 is a diagram detailing a possible embodiment of the method according to the invention for a non-destructive testing system according to the first possible embodiment;
- la figure 3 est un schéma d'un système de contrôle non destructif selon un deuxième mode de réalisation possible de l'invention exploitant une grille de blocage de faisceau afin de déterminer une information de rayonnement diffusé ; - Figure 3 is a diagram of a non-destructive testing system according to a second possible embodiment of the invention using a beam blocking grid to determine scattered radiation information;
- la figure 4 est un schéma détaillant une réalisation possible du procédé selon l'invention pour un système de contrôle non destructif selon le deuxième mode de réalisation possible ; - Figure 4 is a diagram detailing a possible embodiment of the method according to the invention for a non-destructive testing system according to the second possible embodiment;
- la figure 5 est un autre schéma illustrant différentes étapes du procédé selon l'invention ; - Figure 5 is another diagram illustrating different steps of the method according to the invention;
- la figure 6 illustre une grille de blocage de faisceau pouvant être utilisée dans le cadre de l'invention ; - Figure 6 illustrates a beam blocking grid that can be used in the context of the invention;
- la figure 7 illustre un panneau de remplacement pouvant être utilisé dans le cadre du premier mode de réalisation de l'invention ; - Figure 7 illustrates a replacement panel that can be used in the context of the first embodiment of the invention;
- la figure 8 illustre un collimateur pouvant être utilisé dans le cadre du deuxième mode de réalisation de l'invention. - Figure 8 illustrates a collimator that can be used in the context of the second embodiment of the invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS DETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
L'invention porte sur un procédé de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X, notamment par tomographie volumique à faisceau conique. Par lot de pièces industrielles, on entend ici un ensemble de pièces portant la même référence, i.e. des pièces identiques à l'exception de leurs éventuelles indications que le contrôle non destructif cherche à mettre en évidence. The invention relates to a method for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, in particular by cone-beam volume tomography. By batch of industrial parts, we mean here a set of parts bearing the same reference, i.e. identical parts except for their possible indications that the non-destructive testing seeks to highlight.
Dans un exemple de réalisation, les pièces sont des aubes de moteurs d'avions, par exemple des aubes de faible masse volumique comme celles réalisées en matériaux composites à matrice organique, c'est-à-dire composées d'une préforme textile tissée en fibre de carbone densifiée par l'injection à chaud et sous pression d'une résine polymère de type thermodurcissable comme par exemple une résine poly-époxyde. Alternativement, les aubes de moteurs d'avions peuvent être des aubes de turbine haute pression. En référence aux figures 1 et 3, l'invention peut faire usage d'un tomographe à géométrie conique qui, dans une approche simplifiée, est composé d'une source 1 de rayons X, d'un support 2 pour l'objet à imager et d'un détecteur 3 de rayons X. L'axe reliant la source 1 et le détecteur 3 constitue l'axe optique du tomographe. Cet axe optique intercepte le détecteur 1 perpendiculairement en son centre. La source 1 émet un faisceau de forme conique, dont le sommet est le point focal du tomographe représenté par la source 1 elle-même. L'axe du cône est l'axe optique du tomographe. Le support 2 est placé entre la source 1 et le détecteur 3, généralement à l'isocentre du tomographe (axe de rotation du tomographe). Le support peut être un support tournant permettant de réaliser des prises de vue selon différents angles successifs de l'objet imagé, à savoir une aube Cl (par exemple une aube destinée aubes à équiper un rotor de soufflante) sur la figure 1 ou une aube C2 (par exemple une aube de turbine haute pression) sur la figure 3. In an exemplary embodiment, the parts are aircraft engine blades, for example blades of low density such as those made of composite materials with an organic matrix, that is to say composed of a textile preform woven in carbon fiber densified by injection under heat and pressure of a polymer resin of the thermosetting type such as a poly-epoxy resin. Alternatively, aircraft engine blades may be high pressure turbine blades. With reference to Figures 1 and 3, the invention can make use of a tomograph with conical geometry which, in a simplified approach, is composed of an X-ray source 1, a support 2 for the object to be imaged and an X-ray detector 3. The axis connecting the source 1 and the detector 3 constitutes the optical axis of the tomograph. This optical axis intercepts the detector 1 perpendicularly at its center. Source 1 emits a conical shaped beam, the apex of which is the focal point of the tomograph represented by source 1 itself. The axis of the cone is the optical axis of the tomograph. The support 2 is placed between the source 1 and the detector 3, generally at the isocenter of the tomograph (axis of rotation of the tomograph). The support may be a rotating support allowing shots to be taken from different successive angles of the imaged object, namely a blade C1 (for example a blade intended for blades to equip a fan rotor) in FIG. 1 or a blade C2 (for example a high pressure turbine blade) in Figure 3.
Le procédé selon l'invention comprend la détermination, à l'aide d'une pièce du lot, d'un modèle du rayonnement diffusé puis l'application de ce modèle à toutes les pièces du lot pour obtenir des images radiographiques améliorées exemptes d'artefacts dus au rayonnement diffusé. L'application à toutes les pièces du lot du modèle du rayonnement diffusé déterminé pour une seule pièce du lot est rendue possible du fait que les pièces du lot présentent la même morphologie. The method according to the invention comprises the determination, using a part of the batch, of a model of the scattered radiation then the application of this model to all the parts of the batch to obtain improved radiographic images free of artifacts due to scattered radiation. The application to all the parts of the batch of the model of the scattered radiation determined for a single part of the batch is made possible by the fact that the parts of the batch have the same morphology.
Détermination du modèle du rayonnement diffusé Determination of the scattered radiation model
En référence aux figures 1 à 5, cette détermination MRD comprend la sélection de l'une quelconque des pièces du lot comme pièce de calibration Cl, C2 et l'obtention d'images d'intensité de calibration ICI, ICj, ICn acquises selon n différents angles de projection avec une grille de blocage de faisceau 4 interposée entre la source 1 de rayons X et la pièce de calibration Cl, C2. La grille de blocage de faisceau comprend un ensemble d'éléments d'atténuation EA des rayons X supportés par un panneau support quasi transparent aux rayons X. L'acquisition des images d'intensité de calibration peut être effectuée en mode simple (une prise de vue par projection) ou en mode élargi (deux prises de vue par projection, chacune des prises de vue capturant une moitié de la pièce C). With reference to FIGS. 1 to 5, this MRD determination comprises the selection of any of the parts of the batch as calibration part C1, C2 and the obtaining of calibration intensity images ICI, ICj, ICn acquired according to n different projection angles with a beam blocking grid 4 interposed between the X-ray source 1 and the calibration part C1, C2. The beam blocking grid comprises a set of X-ray AE attenuation elements supported by a quasi-X-ray transparent support panel. The acquisition of calibration intensity images can be performed in simple mode (a view by projection) or in expanded mode (two shots by projection, each of the shots capturing one half of room C).
Dans un premier mode de réalisation possible illustré sur les figures 1 et 2, les images d'intensité de calibration ICI, ICj, ICn sont des images acquises avec la seule grille de blocage de faisceau 4 interposée entre la source 1 de rayons X et la pièce de calibration Cl. Ce premier mode de réalisation est par exemple destiné à permettre le contrôle non destructif d'aubes de rotor de soufflante. In a first possible embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the calibration intensity images ICI, ICj, ICn are images acquired with the single grid of beam blocking 4 interposed between the X-ray source 1 and the calibration part C1. This first embodiment is for example intended to allow the non-destructive testing of fan rotor blades.
Dans un deuxième mode de réalisation possible illustré sur les figures 3 et 4, les images d'intensité de calibration ICI, ICj, ICn sont des images acquises avec un collimateur 7 et la grille de blocage de faisceau 4 interposés en succession entre la source de rayons X 1 et la pièce de calibration C2. In a second possible embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, the calibration intensity images ICI, ICj, ICn are images acquired with a collimator 7 and the beam blocking grid 4 interposed in succession between the source of X-rays 1 and the calibration piece C2.
La détermination MRD comprend ensuite, pour chaque angle de projection, la détermination d'une image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn à partir de l'image d'intensité de calibration ICI, ICj, ICn acquise selon cet angle de projection. The MRD determination then comprises, for each projection angle, the determination of a scattered radiation image RDI, RDj, RDn from the calibration intensity image ICI, ICj, ICn acquired according to this projection angle.
Cette détermination, pour chaque angle de projection, de l'image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn peut comprendre la conversion de l'image d'intensité de calibration ICI, ICj, ICn acquise selon cet angle de projection en une image d'atténuation de calibration AC1, ACj, ACn. Cette conversion, qui peut être réalisée au moyen du logarithme népérien, permet de convertir les projections de l'espace intensité (niveaux de gris proportionnels à l'intensité du rayonnement reçu par le détecteur 3) à l'espace atténuation (niveaux de gris proportionnels à l'atténuation subi par le faisceau lors de son parcours entre la source 1 et le détecteur 3). Comme représenté sur les figures 1 et 3, l'image d'atténuation de calibration comprend des zones de forte atténuation FA en correspondance des éléments d'atténuation EA des rayons X de la grille de blocage de faisceau 4. This determination, for each projection angle, of the scattered radiation image RDI, RDj, RDn may comprise the conversion of the calibration intensity image ICI, ICj, ICn acquired according to this projection angle into an image of calibration attenuation AC1, ACj, ACn. This conversion, which can be carried out by means of the natural logarithm, makes it possible to convert the projections from the intensity space (gray levels proportional to the intensity of the radiation received by the detector 3) to the attenuation space (gray levels proportional to the attenuation undergone by the beam during its journey between the source 1 and the detector 3). As represented in FIGS. 1 and 3, the calibration attenuation image comprises areas of high attenuation FA in correspondence of the X-ray attenuation elements EA of the beam blocking grid 4.
Comme représenté par les flèches I sur les figures 1 et 3, les zones de forte atténuation FA de l'image d'atténuation de calibration AC1, ACj, ACn sont ensuite interpolées pour fournir l'image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn, passant ainsi d'une information partielle du rayonnement diffusé localisée aux zones de forte atténuation à une information de rayonnement diffusé globale à l'échelle de l'image. L'interpolation peut être réalisée en exploitant pour chacune des zones de forte atténuation une valeur de rayonnement diffusé prise comme une valeur moyenne de pixels constituant la zone de forte atténuation, par exemple la valeur moyenne des niveaux de gris d'un nombre fixe de pixels. L'interpolation peut notamment être réalisée entre les valeurs des zones de forte atténuation directement voisines. L'interpolation peut par exemple être effectuée à l'aide de fonctions de base radiale, par triangulation de Launay ou selon une méthode bilinéaire. L'interpolation exploite de préférence une fonction de base radiale à noyau linéaire ou à noyau de type spline. As represented by the arrows I in FIGS. 1 and 3, the areas of high attenuation FA of the calibration attenuation image AC1, ACj, ACn are then interpolated to provide the scattered radiation image RDI, RDj, RDn, thus passing from partial information of the diffused radiation localized to the zones of strong attenuation to information of global diffused radiation at the scale of the image. The interpolation can be carried out by exploiting for each of the zones of high attenuation a value of scattered radiation taken as an average value of pixels constituting the zone of high attenuation, for example the average value of the levels of gray of a fixed number of pixels . The interpolation can in particular be carried out between the values of the directly neighboring high attenuation zones. Interpolation can for example be performed using of radial basis functions, by Launay triangulation or according to a bilinear method. The interpolation preferably exploits a radial basis function with a linear kernel or a spline kernel.
Alternativement, la détermination, pour chaque angle de projection, de l'image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn peut être réalisée dans l'espace intensité, en venant interpoler des zones de faible illumination dans l'image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn en correspondance des éléments d'atténuation EA des rayons X de la grille de blocage de faisceau 4. Il est toutefois préférable de réaliser cette détermination dans l'espace atténuation dans lequel les variations des niveaux de gris évoluent linéairement avec les variations d'épaisseurs de la pièce et pour lequel les processus de segmentation (cf. infra) et d'interpolation affichent moins d'erreurs. Alternatively, the determination, for each projection angle, of the scattered radiation image RDI, RDj, RDn can be carried out in the intensity space, by interpolating areas of weak illumination in the scattered radiation image RDI, RDj , RDn in correspondence of the attenuation elements EA of the X-rays of the beam blocking grid 4. It is however preferable to carry out this determination in the attenuation space in which the variations of the gray levels evolve linearly with the variations of thicknesses of the part and for which the segmentation (see below) and interpolation processes display fewer errors.
La grille de blocage de faisceau 4 (ou « beam stop array » en anglais) bloque une partie des rayons X primaires avant que ceux-ci n'atteignent la pièce de calibration C et le détecteur 3, tout en permettant l'illumination de la majorité de la pièce de calibration C par les rayons X primaires. Pour cela, la surface cumulée des éléments d'atténuation EA est nettement inférieure à la surface du panneau support. En mode élargi, le panneau support est conçu de manière à couvrir deux détecteurs de rayons X conjointement placés perpendiculairement à l'axe optique du tomographe. The beam blocking grid 4 (or "beam stop array" in English) blocks part of the primary X-rays before they reach the calibration part C and the detector 3, while allowing the illumination of the majority of the calibration part C by primary X-rays. For this, the cumulative surface of the attenuation elements EA is clearly less than the surface of the support panel. In expanded mode, the support panel is designed to cover two X-ray detectors jointly placed perpendicular to the optical axis of the tomograph.
La grille de blocage de faisceau 4 est placée sur l'axe optique entre la source 1 et la pièce de calibration C. L'axe optique traverse la grille 4 perpendiculairement en son centre. La distance grille - pièce est limitée par le rayon du volume de la pièce en révolution, par exemple entre 150 et 300 mm pour les aubes composites tissées 3D actuelles et de futures générations. La position de la grille est donc déterminée par la position de la pièce de calibration dans l'axe optique et par les dimensions de cette pièce de calibration. The beam blocking grid 4 is placed on the optical axis between the source 1 and the calibration part C. The optical axis passes through the grid 4 perpendicularly at its center. The grid-part distance is limited by the radius of the volume of the part in revolution, for example between 150 and 300 mm for current and future generation 3D woven composite blades. The position of the grid is therefore determined by the position of the calibration part in the optical axis and by the dimensions of this calibration part.
Le signal capté par le détecteur 3 dans les zones non illuminées en correspondance des éléments d'atténuation EA correspond aux rayons X secondaires provenant de la pièce de calibration. Comme représenté sur la figure 6, les éléments d'atténuation EA peuvent consister en plusieurs cylindres massifs réalisés en un matériau dense très atténuant pour les rayons X. Dans une réalisation possible, le centre de masse de chaque cylindre EA est agencé au niveau d'un nœud d'un quadrillage 2D uniforme. L'espacement entre les cylindres EA (ou les nœuds du quadrillage) peut être uniforme dans les deux axes du quadrillage. Les cylindres EA, agencés suivant le quadrillage, sont agencés sur un panneau support plat 5 fait d'un matériau rigide peu atténuant pour les rayons X, par exemple un polymère. Le panneau support 5 constitue le plan de la grille 4 et présente une épaisseur adaptée pour accueillir les cylindres EA. Chaque cylindre EA est orienté vers un point focal commun PF qui se trouve hors du plan de la grille 4. En utilisation, l'axe de chaque cylindre est aligné sur la génératrice du cône d'émission dont le sommet est la source 1. L'alignement des cylindres est donc déterminé par le placement de la grille 4 dans l'axe optique. The signal picked up by the detector 3 in the non-illuminated zones in correspondence of the attenuation elements EA corresponds to the secondary X-rays coming from the calibration part. As represented in FIG. 6, the attenuation elements EA can consist of several solid cylinders made of a dense material which is very attenuating for X-rays. In one possible embodiment, the center of mass of each EA cylinder is arranged at a node of a uniform 2D grid. The spacing between EA cylinders (or grid nodes) can be uniform in both grid axes. The cylinders EA, arranged along the grid, are arranged on a flat support panel 5 made of a rigid material that is not very attenuating for X-rays, for example a polymer. The support panel 5 constitutes the plane of the grid 4 and has a thickness adapted to accommodate the cylinders EA. Each cylinder EA is oriented towards a common focal point PF which is outside the plane of the grid 4. In use, the axis of each cylinder is aligned with the generatrix of the emission cone whose vertex is the source 1. L The alignment of the cylinders is therefore determined by the placement of the grid 4 in the optical axis.
La hauteur et la composition des cylindres dépendent de la tension de la source 1, elle-même dépendante de la composition et de la morphologie de la pièce de calibration. Pour des aubes présentant une masse volumique inférieure à 2 g/cm3, on peut ainsi avoir recours à des cylindres de plomb ou de tungstène de hauteur supérieure à 12 mm. The height and the composition of the cylinders depend on the voltage of the source 1, itself dependent on the composition and the morphology of the calibration part. For blades having a density of less than 2 g/cm 3 , it is thus possible to use lead or tungsten cylinders of height greater than 12 mm.
Comme indiqué précédemment, la surface cumulée des cylindres EA ne représente qu'une fraction du total de la projection de la pièce de calibration, par exemple moins de 10% de la surface éclairée dans le détecteur 3. A titre d'exemple, le diamètre de la base des cylindres peut ainsi être inférieur à 4 mm pour des aubes de rotor de soufflante. Dans un autre exemple, lorsqu'une aube est placée pour un grandissement supérieur à 3, le diamètre de la base de cylindres est inférieur à 0.5 mm. As indicated previously, the cumulative surface of the cylinders EA represents only a fraction of the total projection of the calibration part, for example less than 10% of the surface illuminated in the detector 3. By way of example, the diameter of the base of the cylinders can thus be less than 4 mm for fan rotor blades. In another example, when a vane is placed for a magnification greater than 3, the diameter of the cylinder base is less than 0.5 mm.
Le nombre de cylindres et l'étendue de leur agencement sur le panneau support (taille du quadrillage) permettent un échantillonnage spatial complet de la pièce de calibration sur chaque projection. Ces valeurs sont liées aux dimensions et à la morphologie de la pièce de calibration. La grille 4 couvre de la façon la plus uniforme possible toutes les projections de la pièce de calibration sur le détecteur 3 (champ de vision). Ainsi, les nœuds du quadrillage couvrent et dépassent tout le champ de vision dans le détecteur 3. The number of cylinders and the extent of their arrangement on the support panel (size of the grid) allow complete spatial sampling of the calibration part on each projection. These values are linked to the dimensions and morphology of the calibration part. The grid 4 covers all the projections of the calibration part on the detector 3 (field of vision) in the most uniform way possible. Thus, the grid nodes cover and exceed the entire field of view in detector 3.
La projection de la grille de blocage de faisceau 4 donne lieu à deux types de zones dans les images de projection : des zones ombres qui correspondent à la projection des éléments d'atténuation et des zones illuminées qui correspondent à la projection de la grille en dehors des éléments d'atténuation. Lorsque les éléments d'atténuation sont agencés pour former une maille rectangulaire 2D uniforme, les zones ombres forment une maille rectangulaire uniforme 2D sur les projections captées par le détecteur X (i.e. les images d'intensité de calibration). The projection of the beam blocking grid 4 gives rise to two types of areas in the projection images: shadow areas which correspond to the projection of the attenuation elements and illuminated areas which correspond to the projection of the grid outside attenuation elements. When the attenuation elements are arranged to form a uniform 2D rectangular mesh, the shadow zones form a uniform 2D rectangular mesh on the projections captured by the detector X (ie the calibration intensity images).
En référence aux figures 3 et 8, le collimateur 7 utilisé dans le deuxième mode de réalisation est un système de blocage du faisceau de rayons X qui a pour but de réduire et/ou des modeler la forme du cône d'émission de la source X. Les pièces du lot pouvant être des pièces aéronautiques métalliques de petite dimension, leur ombre ne remplit typiquement pas tout l'écran du détecteur 3 et l'utilisation du collimateur 7 contribue à la réduction du rayonnement diffusé. En particulier, la cabine de radioprotection du tomographe est susceptible d'être irradiée par les rayons X provenant de la source X, et donc de générer du rayonnement diffusé. Le collimateur permet alors de modeler le cône d'émission de sorte que les rayons X issus de la source n'atteignent pas la cabine de radioprotection Referring to Figures 3 and 8, the collimator 7 used in the second embodiment is an X-ray beam blocking system which aims to reduce and / or model the shape of the emission cone of the X source Since the parts of the batch may be small-sized metal aeronautical parts, their shadow typically does not fill the entire screen of the detector 3 and the use of the collimator 7 contributes to the reduction of scattered radiation. In particular, the radiation protection cabin of the tomograph is liable to be irradiated by the X-rays originating from the X source, and therefore to generate scattered radiation. The collimator then makes it possible to shape the emission cone so that the X-rays from the source do not reach the radiation protection cabin
Le collimateur 7 peut comporter quatre lames bloquantes indépendantes et réglables, dont deux LI, L2 alignées de façon parallèle à l'axe de rotation et deux L3, L4 alignées de façon orthogonale à l'axe de rotation et à l'axe optique du tomographe. Les lames sont placées sur un panneau 8 qui présente en son centre une fenêtre, par exemple carrée, présentant des dimensions identiques à celles de la fenêtre d'émission de la source de rayons X. L'ouverture des lames est réglée de manière à ce que le cône d'émission de la source de rayons X irradie seulement la grille de blocage du faisceau. The collimator 7 can comprise four independent and adjustable blocking blades, including two LI, L2 aligned parallel to the axis of rotation and two L3, L4 aligned orthogonally to the axis of rotation and to the optical axis of the tomograph . The blades are placed on a panel 8 which has in its center a window, for example square, having dimensions identical to those of the emission window of the X-ray source. The opening of the blades is adjusted so that that the emission cone of the X-ray source irradiates only the beam blocking grid.
Le panneau 8 comporte par ailleurs des moyens 9 pour supporter la grille de blocage de faisceau ainsi que des extensions 10 pour son montage sur la fenêtre d'émission de la source de rayons X. Le collimateur 7 peut ainsi être plaquée contre la fenêtre d'émission de la source de rayons X avec l'axe de sa fenêtre aligné sur l'axe optique du tomographe. The panel 8 also comprises means 9 for supporting the beam blocking grid as well as extensions 10 for its mounting on the emission window of the X-ray source. The collimator 7 can thus be pressed against the window of emission of the X-ray source with the axis of its window aligned with the optical axis of the tomograph.
L'épaisseur et le matériau des lames L1-L4 et du panneau 8 du collimateur sont déterminés par l'énergie maximale utilisée dans la gamme d'acquisition, les lames et le panneau devant bloquer presque la totalité du faisceau X. The thickness and material of the L1-L4 blades and panel 8 of the collimator are determined by the maximum energy used in the acquisition range, the blades and the panel having to block almost all of the X-beam.
Dans un mode de réalisation possible illustré sur la figure 5, le procédé comprend les étapes préalables d'obtention d'une image d'intensité de grille IG acquise avec la grille de blocage de faisceau 4 (et le collimateur 7 dans le deuxième mode de réalisation) mais sans pièce du lot interposée entre la source 1 et le détecteur 3, et de localisation dans l'image d'intensité de grille de zones de faible illumination dans l'ombre des éléments d'atténuation des rayons X de la grille de blocage de faisceau (i.e. les zones ombres). La localisation de zones de faible illumination fournit un masque repère MR (par exemple une maille rectangulaire uniforme 2D) qui est alors utilisé pour localiser les zones de forte atténuation dans l'image d'atténuation de calibration AC1, ACj, ACn avant de procéder à leur interpolation. In a possible embodiment illustrated in FIG. 5, the method comprises the preliminary steps of obtaining an IG grid intensity image acquired with the beam blocking grid 4 (and the collimator 7 in the second mode of realization) but without part of the lot interposed between source 1 and detector 3, and localization in the grid intensity image of areas of weak illumination in the shadow of the X-ray attenuation elements of the beam blocking grid ( ie shadow areas). Locating low illumination areas provides an MR marker mask (e.g. a 2D uniform rectangular mesh) which is then used to locate high attenuation areas in the calibration attenuation image AC1, ACj, ACn before proceeding to their interpolation.
La localisation des zones de faible illumination peut comprendre la conversion de l'image d'intensité de grille IG en une image d'atténuation de grille AG, l'image d'atténuation de grille AG comprenant des zones de forte atténuation en correspondance des zones de faible illumination de l'image d'intensité de grille IG. La localisation des zones de forte atténuation pour fournir le masque repère MR peut être réalisée au moyen d'une segmentation de l'image d'intensité de grille AG. Locating areas of low illumination may include converting the gate intensity image IG into a gate attenuation image AG, the gate attenuation image AG including areas of high attenuation corresponding to areas low illumination of the IG grid intensity image. The localization of the high attenuation zones to provide the reference mask MR can be carried out by means of a segmentation of the grid intensity image AG.
Reconstruction tomographique des pièces du lot, sans artefacts du diffusé Tomographic reconstruction of the pieces of the batch, without scattering artefacts
En référence aux figures, cette reconstruction CRD comprend dans le premier mode de réalisation la substitution de la grille de blocage de faisceau 4 par un panneau de remplacement 6 présentant une atténuation aux rayons X identique à celle du panneau support 5 de la grille de blocage de faisceau 4 et, pour chacune des pièces du lot Al, A2, l'obtention d'images d'intensité brute IB1, IBj, IBn acquises selon les différents angles de projection avec le panneau de remplacement 6 interposé entre la source 1 et la pièce A. With reference to the figures, this CRD reconstruction comprises in the first embodiment the substitution of the beam blocking grid 4 by a replacement panel 6 having an X-ray attenuation identical to that of the support panel 5 of the beam blocking grid. beam 4 and, for each of the parts of batch Al, A2, obtaining raw intensity images IB1, IBj, IBn acquired according to the different projection angles with the replacement panel 6 interposed between the source 1 and the part AT.
Dans le deuxième mode de réalisation, cette reconstruction CRD comprend le retrait de la grille de blocage de faisceau 4 et, pour chacune des pièces du lot, l'obtention d'images d'intensité brute IB1, IBj, IBn acquises selon les différents angles de projection avec le collimateur 7 interposé entre la source 1 et la pièce A2. In the second embodiment, this CRD reconstruction comprises the removal of the beam blocking grid 4 and, for each of the parts of the batch, the obtaining of raw intensity images IB1, IBj, IBn acquired according to the different angles projection with the collimator 7 interposed between the source 1 and the part A2.
Dans chacun de ces modes de réalisation, la reconstruction CRD se poursuit avec la correction, pour chaque angle de projection, de l'image d'intensité brute IB1, IBj, IBn acquise pour cet angle de projection au moyen de l'image de rayonnement diffusé RDI, RDj, RDn déterminée pour cet angle de projection. In each of these embodiments, the CRD reconstruction continues with the correction, for each projection angle, of the raw intensity image IB1, IBj, IBn acquired for this projection angle by means of the radiation image broadcast RDI, RDj, RDn determined for this projection angle.
Dans le cadre du premier mode de réalisation, le panneau support 5 de la grille de blocage de faisceau 4 est susceptible de modifier légèrement le rendu des niveaux des gris sur le détecteur 3. Ceci est notamment le cas lorsque l'énergie des rayons X émis par la source 1 est relativement basse (typiquement inférieure à 250 keV), par exemple lorsqu'il s'agit d'imager des pièces de faible masse volumique (typiquement inférieure à 3 g/cm3) telles que des aubes composites. Le panneau de remplacement 6 est alors utilisé pour reproduire l'atténuation du panneau support 5 et rendre les acquisitions réalisées lors de la détermination MRD et de la reconstruction CRD homogènes en vue de leur traitement algorithmique. Le panneau de remplacement 6 est homogène et uniforme, il présente les mêmes dimensions que la grille de blocage de faisceau 4 et est réalisé dans le même matériau que le panneau support 5. In the context of the first embodiment, the support panel 5 of the beam blocking grid 4 is capable of slightly modifying the rendering of the gray levels. on the detector 3. This is particularly the case when the energy of the X-rays emitted by the source 1 is relatively low (typically less than 250 keV), for example when it comes to imaging parts of low density (typically less than 3 g/cm 3 ) such as composite blades. The replacement panel 6 is then used to reproduce the attenuation of the support panel 5 and make the acquisitions made during the MRD determination and the CRD reconstruction homogeneous with a view to their algorithmic processing. The replacement panel 6 is homogeneous and uniform, it has the same dimensions as the beam blocking grid 4 and is made of the same material as the support panel 5.
Dans une réalisation possible de l'invention, la correction, pour chaque angle de projection, d'une image d'intensité brute IB1, IBj, IBn acquise selon un angle de projection comprend la conversion, par exemple via le logarithme népérien, de cette image en un image d'atténuation brute AB1, ABj, ABn et la détermination d'une image d'atténuation corrigée ABlc, ABjc, ABnc par soustraction de l'image de rayonnement diffusé déterminée pour cet angle de projection RDI, RDj, RDn à l'image d'atténuation brute AB1, ABj, ABn. In a possible embodiment of the invention, the correction, for each projection angle, of a raw intensity image IB1, IBj, IBn acquired according to a projection angle comprises the conversion, for example via the natural logarithm, of this image into one raw attenuation image AB1, ABj, ABn and determining a corrected attenuation image ABlc, ABjc, ABnc by subtracting the scattered radiation image determined for this projection angle RDI, RDj, RDn at the raw attenuation image AB1, ABj, ABn.
Suivant l'alternative précédemment mentionnée, cette correction peut également être réalisée directement dans l'espace intensité. According to the previously mentioned alternative, this correction can also be carried out directly in the intensity space.
La soustraction peut comprendre l'application d'une opération de régularisation de l'image d'atténuation brute AB1, ABj, ABn (alternativement l'image d'intensité brute IB1, IBj, IBn) visant à en réduire les inconsistances (valeurs des niveaux de gris faibles et proches des valeurs de l'image de rayonnement diffusé) dues au manque de pénétration des rayons X dans la pièce, aux zones de forte épaisseur, à l'angle de projection. Ces inconsistances ne sont présentes que sur quelques projections, et les paramètres de régularisation sont donc adaptés projection par projection. The subtraction may include the application of a regularization operation to the raw attenuation image AB1, ABj, ABn (alternatively the raw intensity image IB1, IBj, IBn) aimed at reducing its inconsistencies (values of low gray levels and close to the values of the scattered radiation image) due to the lack of penetration of the X-rays into the part, to the areas of great thickness, to the angle of projection. These inconsistencies are only present on a few projections, and the regularization parameters are therefore adapted projection by projection.
Le procédé peut se poursuivre avec, pour chaque angle de projection, la conversion de l'image d'atténuation corrigée ABlc, ABjc, ABnc déterminée pour cet angle de projection en une image d'intensité corrigée IBlc, I Bjc, IBnc. Cette conversion, qui permet de passer de l'espace atténuation à l'espace intensité, peut être réalisée via l'application d'une exponentielle sur les valeurs des images d'atténuation corrigée ABlc, ABjc, ABnc. Le procédé peut par ailleurs comprendre, pour chaque pièce du lot, une fois réalisée la correction de l'image d'intensité brute acquise selon chacun des angles de projection, une reconstruction volumique de la pièce exploitant les différentes images d'intensité corrigées. L'image volumique V résultant de cette reconstruction est exempte d'artefacts dus au rayonnement diffusé. Cette image volumique fait ensuite l'objet d'une analyse pour déceler d'éventuelles indications dans la pièce imagée (détection d'anomalie ou caractérisation de la matière). The method can continue with, for each projection angle, the conversion of the corrected attenuation image ABlc, ABjc, ABnc determined for this projection angle into a corrected intensity image IBlc, I Bjc, IBnc. This conversion, which makes it possible to pass from the attenuation space to the intensity space, can be carried out via the application of an exponential to the values of the corrected attenuation images ABlc, ABjc, ABnc. The method can also comprise, for each part of the batch, once the correction of the raw intensity image acquired according to each of the projection angles has been carried out, a volume reconstruction of the part using the different corrected intensity images. The volume image V resulting from this reconstruction is free of artifacts due to scattered radiation. This volumic image is then the subject of an analysis to detect any indications in the imaged part (detection of anomaly or characterization of the material).
Le procédé selon l'invention requiert peu de temps supplémentaire pour éliminer les artefacts du diffusé. Une fois les images de rayonnement diffusé déterminées une fois pour toute avec la pièce de calibration, ce temps supplémentaire est limité à la soustraction de ces images de rayonnement diffusé aux différentes projections acquises. The method according to the invention requires little additional time to eliminate the artefacts of the broadcast. Once the scattered radiation images have been determined once and for all with the calibration part, this additional time is limited to the subtraction of these scattered radiation images from the various projections acquired.
La grille de blocage de faisceau est par ailleurs très maniable tandis que sa construction et son utilisation peuvent être réalisées à bas coût. The beam blocking grid is furthermore very handy while its construction and use can be achieved at low cost.
Enfin, cette solution s'avère compatible avec tout type de tomographe, en particulier ceux conçus pour imager des pièces de grande taille. Dans une réalisation possible, le tomographe utilisé (faible grandissement pour imager des pièces de grande taille, faibles énergies, imagerie d'une pièce en deux parties ou fort grandissement pour imager des pièces de petite taille, fortes énergies, imagerie de l'intégralité de la pièce) génère des projections selon un format tiff contenant l'information sur la géométrie spécialement adaptée à l'algorithme de reconstruction volumique. Cette information peut être perdue lors de la génération de la projection corrigée (image d'intensité brute corrigée). Aussi, le procédé selon l'invention peut comprendre la récupération de l'entête du ficher original généré par le tomographe (associé à une image d'intensité brute) et l'association de cet entête au fichier correspondant à la projection corrigée. Finally, this solution is compatible with any type of tomograph, in particular those designed to image large parts. In one possible embodiment, the tomograph used (low magnification to image large parts, low energies, imaging of a part in two parts or high magnification to image small parts, high energies, imaging of the entire part) generates projections in a tiff format containing geometry information specially adapted for the volume reconstruction algorithm. This information may be lost when generating the corrected projection (corrected raw intensity image). Also, the method according to the invention can comprise the recovery of the header of the original file generated by the tomograph (associated with a raw intensity image) and the association of this header with the file corresponding to the corrected projection.
L'invention n'est pas limitée au procédé tel que précédemment décrit, mais s'étend également à un système de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X, comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé tel que précédemment décrit. L'invention s'étend en outre à un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que précédemment décrit. The invention is not limited to the method as previously described, but also extends to a system for the non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising a processor configured to implement the steps of the process as previously described. The invention further extends to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead the latter to implement the steps of the method as previously described.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X, comprenant : 1. Method for non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising:
- pour une pièce du lot prise comme pièce de calibration (Cl, C2) : o l'obtention d'images d'intensité de calibration (ICI, ICj, ICn) acquises selon différents angles de projection avec une grille de blocage de faisceau (4) interposée entre une source de rayons X (1) et la pièce de calibration (C), la grille de blocage de faisceau comprenant un ensemble d'éléments d'atténuation (EA) des rayons X ; o pour chaque angle de projection , la détermination d'une image de rayonnement diffusé (RDI, RDj, RDn) à partir de l'image d'intensité de calibration (ICI, ICj, ICn) acquise selon cet angle de projection ; - for a part of the batch taken as a calibration part (Cl, C2): o obtaining calibration intensity images (ICI, ICj, ICn) acquired at different projection angles with a beam blocking grid ( 4) interposed between an X-ray source (1) and the calibration part (C), the beam blocking grid comprising a set of X-ray attenuation elements (EA); o for each projection angle, the determination of a scattered radiation image (RDI, RDj, RDn) from the calibration intensity image (ICI, ICj, ICn) acquired according to this projection angle;
- pour chacune des pièces du lot (Al, A2) : o l'obtention d'images d'intensité brute (IB1, IBj, IBn) acquises selon les différents angles de projection sans la grille de blocage de faisceau (4) interposée entre la source de rayons X (1) et la pièce du lot (Al, A2) ; o la correction, pour chaque angle de projection, de l'image d'intensité brute (IB1, IBj, IBn) acquise pour cet angle de projection au moyen de l'image de rayonnement diffusé (RDI, RDj, RDn) déterminée pour cet angle de projection. - for each of the parts of the batch (Al, A2): o obtaining raw intensity images (IB1, IBj, IBn) acquired according to the different projection angles without the beam blocking grid (4) interposed between the X-ray source (1) and the part of the batch (A1, A2); o the correction, for each projection angle, of the raw intensity image (IB1, IBj, IBn) acquired for this projection angle by means of the scattered radiation image (RDI, RDj, RDn) determined for this throw angle.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les éléments d'atténuation (EA) des rayons X de la grille de blocage de faisceau sont supportés par un panneau support (5) et dans lequel, pour chacune des pièces du lot (Al), les images d'intensité brutes sont des images acquises avec un panneau de remplacement (6) présentant une atténuation aux rayons X identique à celle du panneau support (5) interposé entre la source de rayons X et la pièce (Al). 2. Method according to claim 1, in which the X-ray attenuating elements (EA) of the beam blocking grid are supported by a support panel (5) and in which, for each of the pieces of the batch (Al) , the raw intensity images are images acquired with a replacement panel (6) having an X-ray attenuation identical to that of the support panel (5) interposed between the X-ray source and the part (Al).
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les images d'intensité de calibration sont des images acquises avec un collimateur (7) et la grille de blocage de faisceau (4) interposés en succession entre la source de rayons X (1) et la pièce de calibration (C), et dans lequel, pour chacune des pièces du lot (A2), les images d'intensité brutes sont des images acquises avec le collimateur interposé entre la source de rayons X (1) et la pièce (A2). 3. Method according to claim 1, in which the calibration intensity images are images acquired with a collimator (7) and the beam blocking grid (4) interposed in succession between the X-ray source (1) and the calibration part (C), and in which, for each of the parts of the batch (A2), the raw intensity images are images acquired with the collimator interposed between the X-ray source (1) and the part (A2).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la détermination, pour chaque angle de projection, de l'image de rayonnement diffusé (RDI, RDj, RDn) comprend :4. Method according to one of claims 1 to 3, in which the determination, for each projection angle, of the scattered radiation image (RDI, RDj, RDn) comprises:
- la conversion de l'image d'intensité de calibration (ICI, ICj, ICn) acquise selon cet angle de projection en une image d'atténuation de calibration (AC1, ACj, ACn), l'image d'atténuation de calibration comprenant des zones de forte atténuation (FA) en correspondance des éléments d'atténuation (EA) des rayons X de la grille de blocage de faisceau (4) ; - the conversion of the calibration intensity image (ICI, ICj, ICn) acquired according to this projection angle into a calibration attenuation image (AC1, ACj, ACn), the calibration attenuation image comprising high attenuation zones (FA) in correspondence of the X-ray attenuation elements (EA) of the beam blocking grid (4);
- l'interpolation (I) des zones de forte atténuation de l'image d'atténuation de calibration. - the interpolation (I) of the high attenuation zones of the calibration attenuation image.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'interpolation est réalisée en exploitant pour chacune des zones de forte atténuation une valeur moyenne de pixels constituant la zone de forte atténuation. 5. Method according to claim 4, in which the interpolation is carried out by exploiting for each of the zones of strong attenuation an average value of pixels constituting the zone of strong attenuation.
6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, comprenant les étapes préalables d'obtention d'une image d'intensité de grille (IG) acquise avec la grille de blocage de faisceau (4) mais sans pièce du lot interposée entre la source de rayons X (1) et un détecteur de rayons X (3), et de localisation dans l'image d'intensité de grille de zones de faible illumination dans l'ombre des éléments d'atténuation (EA) des rayons X de la grille de blocage de faisceau, la localisation de zones de faible illumination étant utilisée pour localiser les zones de forte atténuation. 6. Method according to one of claims 4 and 5, comprising the preliminary steps of obtaining a grid intensity image (IG) acquired with the beam blocking grid (4) but without a part of the batch interposed between the X-ray source (1) and an X-ray detector (3), and localization in the grid intensity image of areas of weak illumination in the shadow of the X-ray attenuating elements (EA) of the beam blocking grid, the localization of zones of weak illumination being used to locate the zones of strong attenuation.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la localisation des zones de faible illumination comprend : 7. Method according to claim 6, in which the localization of the zones of weak illumination comprises:
- la conversion de l'image d'intensité de grille (IG) en une image d'atténuation de grille (AG), l'image d'atténuation de grille comprenant des zones de forte atténuation en correspondance des zones de forte illumination de l'image d'intensité de grille ; - la localisation des zones de forte atténuation par segmentation de l'image d'intensité de grille. - the conversion of the grid intensity image (IG) into a grid attenuation image (AG), the grid attenuation image comprising zones of strong attenuation in correspondence of zones of strong illumination of the grid intensity image; - localization of high attenuation zones by segmentation of the grid intensity image.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la correction, pour chaque angle de projection, de l'image d'intensité brute (IB1, IBj, IBn) comprend : 8. Method according to one of claims 1 to 7, in which the correction, for each projection angle, of the raw intensity image (IB1, IBj, IBn) comprises:
- la conversion de l'image d'intensité brute acquise selon cet angle de projection en un image d'atténuation brute (AB1, ABj, ABn) ; - the conversion of the raw intensity image acquired according to this projection angle into a raw attenuation image (AB1, ABj, ABn);
- la détermination d'une image d'atténuation corrigée (ABlc, ABjc, ABnc) par soustraction de l'image de rayonnement diffusé (RDI, RDj, RDn) déterminée pour cet angle de projection à l'image d'atténuation brute (AB1, ABj, ABn). - determining a corrected attenuation image (ABlc, ABjc, ABnc) by subtracting the scattered radiation image (RDI, RDj, RDn) determined for this projection angle from the raw attenuation image (AB1 , ABj, ABn).
9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre pour chaque angle de projection la conversion de l'image d'atténuation corrigée (ABlc, ABjc, ABnc) déterminée pour cet angle de projection en une image d'intensité corrigée (IBlc, I Bjc, IBnc). 9. Method according to claim 8, further comprising for each projection angle the conversion of the corrected attenuation image (ABlc, ABjc, ABnc) determined for this projection angle into a corrected intensity image (IBlc, I Bjc, IBnc).
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre, pour chaque pièce du lot, une fois réalisée la correction de l'image d'intensité brute acquise selon chacun des angles de projection, une reconstruction volumique de la pièce. 10. Method according to one of claims 1 to 9, further comprising, for each part of the batch, once the correction of the raw intensity image acquired according to each of the projection angles has been carried out, a volume reconstruction of the part .
11. Système de contrôle non destructif d'un lot de pièces industrielles par tomographie par rayons X, comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10. 11. System for non-destructive testing of a batch of industrial parts by X-ray tomography, comprising a processor configured to implement the steps of the method according to one of claims 1 to 10.
12. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead the latter to implement the steps of the method according to one of claims 1 to 10.
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