MISE EN OEUVRE DE LA TOMOGRAPHIE INSITU MULTI-ÉCHELLE

Transcription

1 Club Image 3D Noesis Crolles - 7 avril 2011 Solène VALTON RX Solutions MISE EN OEUVRE DE LA TOMOGRAPHIE INSITU MULTI-ÉCHELLE

2 Introduction Qui sommes-nous? Fabricant d'équipement d'imagerie par rayons X pour le contrôle non destructif et l'analyse des matériaux Prestataire de service en radioscopie et micro-tomographie Spécialisé dans les solutions sur mesure et les technologies nouvelles 2

3 Introduction Où sommes-nous? Près d'annecy dans de tous nouveaux locaux de 800 m2 avec : plusieurs équipements compacts pour la prestation classique bunker pour la mise en œuvre de tests matériels sur un banc d'essai, acquisition de très grands échantillons, etc 3

4 1- La tomographie de laboratoire Rapide rappel Un microtomographe permet de réaliser des tomographies par rayons X sur des échantillons de l'ordre du millimètre à quelques dizaines de centimètres Obtention de la cartographie 3D du coefficient d'atténuation µ du matériau Principe : 1- acquisition d'un ensemble de projections (= radios) de l'échantillon 2- reconstruction tomographique 3- visualisation 2D, 3D et plus si affinités... 4

5 1- La tomographie de laboratoire Qu'est-ce qui constitue un tomographe? un générateur électrique de rayons X un détecteur de rayons X la mécanique permettant l'acquisition des images selon les angles nécessaires le matériel informatique pour le pilotage de l'ensemble et le traitement des données Géométrie classique d'un tomographe de laboratoire : rotation de l'échantillon par une platine support mécanique permettant de modifier la géométrie du tomogrphe (zoom, zone inspectée, etc) 5

6 1- La tomographie de laboratoire La démocratisation de la tomographie Avancées technologiques : générateurs microfoyers : possibilités de très forts zooms capteurs plans : suppression de la distorsion géométrique, excellent rapport signal sur bruit, framerate de plus en plus rapide, taille des pixels réduite informatique : explosion des capacités de stockage, transfert et calcul Baisse des coûts Diminution des temps d'acquisition et de traitement 6

7 1- La tomographie de laboratoire Aujourd'hui : équipements largement répandus pour des acquisitions de quelques minutes à quelques heures de très bonne qualité jusqu'au micron environ Et demain? Acquisitions in situ Acquisitions temps réel Comment? 1er verrou : l'espace 2ème verrou : le logiciel 7

8 2- Exemple de réalisation matérielle UltraTom à l'institut Navier (ENPC Champ sur Marne) 2 générateurs 2 tubes (transmission très haute résolution, réflexion haute puissance) 2 imageurs (capteur plan, CCD) 4 axes linéaires et platine de rotation à palier à air table en marbre de 4 m avec oblong 8

9 2- Exemple de réalisation matérielle Quelques caractéristiques de l'ultratom : une plage d'utilisation considérable! Distance minimum axe de rotation fenêtre de sortie des rayons X : 0 mm Distance minimum fenêtre de sortie imageur : 0 mm (CCD), 150 mm (capteur plan) Distance maximum fenêtre de sortie imageur : 1,5 m Rapprocher l'échantillon du point focal pour un grandissement maximum Rapprocher l'imageur du tube pour augmenter le flux de photons Augmenter la distance tube imageur pour augmenter le zoom 9

10 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions Principaux objectifs du logiciel X-Act : interface ergonomique de pilotage de l'équipement et de reconstruction tomographique possibilité contrôle total de la machine par l'utilisateur avec des fonctionnalités avancées logiciel ouvert à l'utilisateur : possibilité de programmer et intégrer à l'interface ses propres modules de pilotage et traitement 10

11 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions 11

12 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions Un logiciel performant et évolutif : interface modulaire où chaque brique logicielle ou matérielle est pilotée par un module indépendant (plugin) mise à niveau triviale pour l'évolution d'un équipement existant 12

13 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions acquisitions complexes selon mécanique disponible sur l'équipement : décalage latéral de l'imageur pour agrandir virtuellement la taille (et donc la résolution de l'imageur) : scanner des échantillons plus grands que le détecteur, scanner à une meilleure résolution acquisition et reconstruction automatisée de sections verticales pour l'analyse d'échantillons allongés 13

14 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions changement de configuration sans recalibration de l'équipement (tube et imageurs) programmation de séquences d'acquisitions radioscopiques et tomographiques sous forme de macros acquisition de séquences vidéos synchronisées au pilotage d'un équipement 14

15 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions Pilotage du matériel : via l'interface graphique ou via la console de commande ou via l'exécution de scripts écrits par l'utilisateur : interface de programmation proche du java script permettant de piloter les objets des plugins Permet la création par l'utilisateur de séquences d'acquisitions personnalisées, avec possibilité d'intégrer des calculs, des traitements, etc 15

16 3- Le logiciel de pilotage selon RX Solutions Intégration de nouveaux plugins grâce à la technologie Qt : tout utilisateur de X-Act peut programmer ses propres modules et les intégrer à l'interface (ainsi qu'au script) sans l'intervention de RX Solutions. intégration de modules Tango (développés par exemple pour des expériences sur Synchrotron) Licence très ouverte seuls certains modules sont sous licence payante, la base du logiciel peut être installée sur un nombre illimité de PCs, sous environnement Windows 32, 64 bits et sous Linux 16

17 4- La reconstruction selon RX Solutions Mêmes principes de développement : logiciel ouvert et transparent : formats images non propriétaires (tiff, jpeg, raw) : possibilité de contrôler et intervenir sur les images librement (filtrage,etc) géométrie du système connue et décrite en clair dans des fichiers types texte ou xml paramètres et méthodes de reconstruction transparents et maitrisés par l'utilisateur reconstruction GPU sur cartes grand public : un super-calculateur pour quelques centaines d'euros, que l'on peut améliorer tous les 6 mois! 17

18 Conclusion La tomographie aujourd'hui à la portée de tous Les progrès technologiques actuels permettent d'améliorer petit à petit Marge de progression importante dans la flexibilité des équipements, aux niveaux : matériels : dimensionner cabine et axes en fonction des besoins logiciels : versatilité et ouverture 18