Contrôle par Radiographie et Gammagraphie avec CIVA

Le module de simulation CIVA RT permet de simuler un contrôle radiographique de manière simple en prenant en compte les différents rayonnements produits par des sources de rayons X (basses et hautes énergies) ou Gamma.

L'utilisateur peut facilement et rapidement définir sa configuration de contrôle : sélection de la pièce à inspecter, définition et positionnement de la source et du détecteur (numérique ou argentique), insertion de un ou plusieurs défauts, et enfin sélection des options de calcul.

 

Exemples de simulation

 
 
Radiographie d'un engrenage et affichage du résultat dans la vue 3D
 
 

 
Radiographie d'une vis
 
 

 
Radiographie d'une cale à gradin avec affichage du profil selon X
 
 

 
Radiographie d'une soudure avec affichage des profils selon les axes X et Y et affichage du tracé de "photons" dans la vue 3D

 

Pièce

Géométries paramétriques et fichiers CAO

Les pièces suivantes peuvent être définies :

  • Pièce canonique : plane, cylindrique, conique
  • Composant prédéfini : Piquage, Soudure bout à bout ou en T (13 profils de biseau différents disponibles), aube de turbine (pied d'ailette et rainure), PFC, Coude

Des profils 2D homogène ou hétérogène peuvent être dessinés ou importés dans CIVA (format DXF). La génération de la géométrie 3D se faisant par translation ou par rotation du profil.

Des fichiers CAO 3D (format STL, IGES ou STEP) peuvent être importés dans CIVA RT. Plusieurs volumes peuvent être importés simultanément permettant ainsi de modéliser des géométries complexes.

CIVA permet également d'exporter les spécimens modélisés au format IGES.

 



Exemples de géométries de composants

 

Matériaux

Une librairie incluant plus de 110 éléments et alliages est disponible dans CIVA. L'utilisateur peut définir son propre alliage connaissant la composition chimique de celui-ci. Une même pièce peut être homogène (un seul matériau) ou hétérogène.

 

 

Source

Les sources X et gamma et les sources hautes énergies peuvent être définies dans CIVA :

  • Source X : Différents paramètres tels que l'intensité de fonctionnement, et le spectre de la source doivent être définis. Le spectre peut être défini de plusieurs manières :
    • En sélectionnant un spectre prédéfini (Birsh-Marshall) disponible dans la librairie de sources de CIVA
    • En chargeant un spectre expérimental (fichier au format *.txt),
    • En utilisant un calculateur de spectre inclus dans CIVA basé sur les paramètres physiques de la source saisis par l'utilisateur : anode (angle et matériau) et tension d'accélération.
  • Source Gamma : L'activité de la source doit être définie ainsi que le radio-isotope utilisé. Les sources les plus classiquement utilisées en CND sont déjà prédéfinies : Cobalt 60, Iridium 192 et Sélénium 75. D'autres sources peuvent être ajoutées et sauvegardées dans la librairie de sources de CIVA.
  • Sources hautes énergies : Depuis CIVA 2016, une librairie de spectres hautes énergies (accélérateurs linéaires et bêtatrons) est disponible dans CIVA RT.

Pour les sources X et hautes énergies l’utilisateur a la possibilité de filtrer le spectre défini dans CIVA.

Zone d'émission : Il est possible de limiter la zone de radiation effective dans l'espace avec un volume conique ou cylindrique. La taille effective de la source (cible de l'anode en Radiographie, capsule radioactive en Gammagraphie) peut être considérée comme un point idéal ou non, permettant la prise en compte du flou géométrique.

 

Détecteur

CIVA permet de modéliser à la fois les détecteurs numériques et argentiques à partir de librairies (basées entre autres sur la norme NF EN ISO 11699-1 pour les films argentiques) ou de données expérimentales.

Les détecteurs modélisables sont :

  • Les films argentiques
  • Les écrans photostimulables à haute sensibilité ou haute résolution (avec prise en compte d’écrans renforçateurs)
  • Les détecteurs numériques de type « écran plat »
  • Les scintillateurs avec caméra CCD

Un détecteur peut être défini par simple renseignement de sa réponse en niveaux de gris (ou D.O.) par rapport à une dose incidente mesurée.

Les détecteurs peuvent être plans ou courbes, des filtres antérieurs et postérieurs peuvent être ajoutés.

Le bruit de détecteur ou  la granularité du film peuvent être pris en compte. Une courbe FTM peut être ajoutée pour chaque type de détecteur.

Une région d'intérêt (ROI) peut être utilisée pour sur-échantillonner la résolution sur une partie du détecteur.

La radioactivité émanant d’une pièce à radiographier peut-être prise en compte depuis CIVA 2016 en cochant l’option « Débit de dose au contact » disponible pour les films argentiques. Lors du calcul, ce débit de dose se rajoutera à celui de la source radiographique modifiant ainsi le noircissement du film.

 

Défauts

De nombreux défauts peuvent être insérés dans la pièce à inspecter. Ils peuvent avoir différentes formes : plane, sphérique, ellipsoïdale, trapézoïdale, ou une géométrie 3D arbitraire (sous forme de fichier CAO). Il est aussi maintenant possible de dessiner un profil 2D qui sera extrudé en 3D de manière plane ou cylindrique. La même liste de matériaux que pour les pièces peut être assignée aux défauts.

 



Exemples de différents types de défauts dans une soudure

 

IQI

Une large gamme d'IQI relatifs aux principales normes (EN, ASTM, AFNOR, DIN62, et CERL) sont inclus dans CIVA : IQI à fils (simple, ou duplex), IQI à trous, IQI à gradins, etc.

 

 

Quelques IQI disponibles dans CIVA

 

Résultats

Deux méthodes combinées (Beer-Lambert analytique et Monte-Carlo) calculent à la fois les rayonnements directs et diffusés. Le build-up (ratio direct / diffusé) est également disponible afin d'estimer l'importance du rayonnement diffusé dans une inspection donnée. Un scénario de variations paramétriques peut être défini pour lequel l’utilisateur peut « tracer » un paramètre pour vérifier qu’il ne bouge pas lorsqu’un autre paramètre est modifié.

Pour les calculs Monte-Carlo, les algorithmes bénéficient d'architectures multi-coeurs permettant ainsi de réduire les temps de calcul. L'utilisateur a aussi la possibilité de charger dans une nouvelle configuration un fichier Monte-Carlo déjà calculé lorsqu'il souhaite étudier les variations d'un paramètre n'impactant pas le diffusé (variation du temps d'exposition par exemple ou la taille du défaut dans certains cas). Le résultat pourra ainsi être obtenu de manière rapide en ne calculant que le rayonnement direct et en le combinant eu rayonnement diffusé déjà calculé. CIVA inclut par ailleurs un outil permettant d’estimer le nombre de photons nécessaires pour une bonne convergence de la simulation Monte-Carlo.

 


 
Résultat de simulation de l’inspection RT d’un mât raidisseur : vue 3D, trajets de photons, image de densité optique, extraction de courbe
 
 

 
Résultat d’inspection de deux soudures de tube

 

L'utilisateur peut visualiser la réponse du détecteur (densité optique ou niveaux de gris) ainsi que la dose incidente en Gray ou l'énergie déposée sur le détecteur (keV). Les résultats sont présentés sous forme d'images dans l'environnement CIVA classique ainsi que sous forme de profils suivant les positions sélectionnées, permettant à l'utilisateur de quantifier facilement les variations locales de contraste. Pour faciliter l'interprétation des résultats, les pointeurs sont liés dynamiquement à la vue graphique 3D et les tracés de photons sont affichés. Les épaisseurs des matériaux traversés sont identifiées dans un tableau. Les images obtenues peuvent être exportées au format Tiff ou Raw.

Les calculs de POD (Probability Of Detection) basés sur la prise en compte de paramètres d'entrée incertains peuvent également être calculés dans le module RT.

Des capacités de post-traitement sont offertes aux utilisateurs qui peuvent recalculer rapidement l'activité de la source Gamma, l'intensité de la source rayons X, ou le temps d'exposition nécessaire pour atteindre une densité optique ciblée (ou réponse détecteur). De la même manière, la densité optique (ou réponse détecteur) peut être recalculée rapidement si un de ces trois paramètres varie.

Des critères de détectabilité basés sur la plus petite surface interprétable par l'oeil et / ou sur une comparaison entre une image avec défaut et une image sans défaut ont également été implémentés dans CIVA. Ces critères aideront l'utilisateur à statuer sur la détectabilité du défaut. Il est aussi possible d’obtenir les informations de contraste et de bruit.