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Vers des systèmes d’acquisition intelligents

Carte d’acquisition analogique intégrée au système GERONIMO. crédit : Cyrille DUPONT / The Pulses – www.thepulses.com
L’essor du calcul embarqué et de l’intelligence artificielle permet désormais d’intégrer l’analyse directement au sein des systèmes d’acquisition. Ces technologies ouvrent de nouvelles perspectives pour l’assistance à l’inspection en contrôle non destructif et pour l’automatisation du contrôle santé des structures (SHM) sur structures instrumentées.

Cette évolution vers des systèmes d’acquisition intelligents se manifeste différemment selon les types d’inspection. En CND, l’objectif est d’assister l’opérateur en fournissant une analyse fiable pour guider l’inspection et la prise de décision. En SHM, les capteurs génèrent en continu des volumes importants de données. L’enjeu est d’automatiser l’analyse de ces données au niveau des capteurs afin de limiter la transmission d’information. Grâce à notre maîtrise complète du hardware, nous avons la capacité d’intégrer les traitements et les modèles d’IA dans les systèmes d’acquisition. Des outils comme le framework AIDGE, dédié à la manipulation, la conversion et l’optimisation des réseaux de neurones pour cibles embarquées, ou encore le système d’acquisition GERONIMO pour la mesure d’ondes guidées, permettent de déployer des solutions complètes, du capteur jusqu’au diagnostic. Deux preuves de concept issues des travaux du CEA-List illustrent ces possibilités.

Pour l’inspection des soudures par ultrasons[1], un modèle de type ConvNeXt, allégé pour répondre aux contraintes de l’embarqué, a été implémenté pour l’analyse d’images TFM. Entraîné sur des données expérimentales, il permet une classification sans faux négatif, critère essentiel en contexte industriel, tout en identifiant 87 % des données saines dans les conditions nominales d’inspection. La robustesse a été validée en modifiant les conditions d’inspection (décalage des sondes lors de l’inspection) ainsi que la géométrie de la structure (tuyau, plaque, variations d’épaisseur). Le modèle a été optimisé via AIDGE et déployé efficacement sur une architecture NXP i.MX8 (figure 1), base de nos différents systèmes d’acquisition, atteignant en inférence une fréquence d’environ 10 Hz.

 


Figure 1 : À gauche, inspection complète d’une soudure par les 2 sondes (vue du dessus) ; à droite, imagerie TFM par les deux sondes, résultat de la prédiction courante, comparaison des prédictions avec la vérité expert.


Dans le cas du SHM par ondes guidées [2], l’objectif est d’automatiser l’ensemble de la chaîne, de l’acquisition jusqu’à la prise de décision. Ici, nous présentons un CNN dédié au traitement d’images pour réaliser l’analyse des images delay-and-sum (DAS, figure 2). Bien que cette méthode d’imagerie qualitative ne soit pas la plus performante en termes de résolution, elle reste largement utilisée dans l’état de l’art et constitue donc un cas d’étude pertinent. Le modèle est entraîné sur des données simulées avec le logiciel CIVA, puis ajusté par transfert learning sur quelques mesures expérimentales, permettant ainsi de localiser mais aussi de dimensionner les défauts. Converti via AIDGE et embarqué sur le système d’acquisition GERONIMO (figure 3), le modèle réduit le volume des données issues des capteurs de plusieurs kilo-octets à seulement trois valeurs flottantes. Cette compression réduit considérablement les communications et rend possible une surveillance continue, y compris sur des structures fortement instrumentées.

 

Figure 2 : Imagerie DAS avec prédiction de la position du défaut par le modèle.

Figure 3 : Plaque instrumentée avec le système GERONIMO.


Les travaux se poursuivent pour enrichir l’offre de méthodes de traitements, telles que la tomographie par ondes guidées, et d’IA dans le système GERONIMO et sa version OPTOGERO dédiée à la mesure par réseaux de Bragg [3].

Chiffre clé

÷10000

Compression embarquée : jusqu’à 10 000× moins de données (3 valeurs flottantes au lieu de plusieurs kB)

Grâce à l’analyse embarquée des ondes guidées, les données de mesure deviennent des indicateurs clairs de l’état de la structure, qui permettent une surveillance constante.

Robin Guyon

Ingénieur-chercheur — CEA-List

En savoir plus

Cas d’usage, application, transfert

  • GERONIMO : partenariat UGE et licence à Capturia pour la commercialisation

Projet et/ou partenariat majeur

  • Find, Renaissance Fusion, Alstom RSHM, DeepGreen, Multimod’AIR.

Publications majeures

  • [1] « Embedded Artificial Intelligence in Guided Wave SHM system: Signal processing, and data analysis ». C. Fisher, A. Recoquillay, B. Chapuis, and P. Calmon, e-Journal of Nondestructive Testing, vol. 30, no. 06, Jun. 2025, https://doi.org/10.58286/31305
  • [2] « Towards embedded AI models for welding defect detection in pipes » R. Guyon, M. Newson, C. Fisher, R. Miorelli, and D. Roué, in 2025 IEEE Sensors Applications Symposium (SAS), Jul. 2025, pp. 1–6, https://doi.org/10.1109/SAS65169.2025.11105144
  • [3] « Embedded passive guided wave tomography. Application to corrosion monitoring in multilayered pipes » A. Recoquillay et al., e-Journal of Nondestructive Testing, vol. 29, no. 07, Jul. 2024, https://dx.doi.org/10.58286/29855

 

Ont contribué à l’écriture de cet article :

  • Clément Fisher, Ingénieur-chercheur, CEA-List
  • Robin Guyon, Ingénieur-chercheur, CEA-List