Essais & Simulations n°140

MESURES
AVIS D'EXPERT
La photogrammétrie : un procédé fiable et
incontournable pour une caractérisation 3D précise
d’un satellite
Opérationnelle depuis plus de vingt ans au sein du Département en charge des Intégrations et
essais satellites de Thales Alenia Space à Cannes, la photogrammétrie est une technique optique
éprouvée qui a trouvé naturellement sa place comme moyen de métrologie dimensionnelle : elle
est souple, précise, efficace et, comme nous allons le voir, robuste.
2 e partie
Philippe Baussart
Chez le constructeur Thales Alenia Space, Philippe Baussart est le référent métier
Alignement TAS-F spécialisé en photogrammétrie, responsable alignement des
programmes science ESA (Planck – Herschel) et charges utiles optiques. Il assure à la
fois la définition et la mise en œuvre des essais, et l’exploitation des mesures en fonction
des exigences techniques exprimées par les analystes thermique et mécanique.
…Suite de la première partie parue dans le n°139 d’Essais &
Simulations
Ces cibles, d’un diamètre de 3 à 6 mm selon la taille
de la scène de mesure et l’éloignement de l’objet, ont
la particularité de renvoyer la lumière dans la direction
incidente. L’intérêt de cette propriété est double :
d’une part, la caméra de prise de vues étant munie d’un flash
annulaire, un très fort taux de contraste est obtenu entre la cible
et son environnement : les algorithmes de détection de cible,
couplés à une gestion intelligente du flash, permettent ainsi d’atteindre
aisément une résolution de l’ordre de 1/10 pixel. D’autre
part, le mode d’acquisition en open flash (ouverture programmable
de l’obturateur pendant quelques millisecondes, puis
déclenchement du flash sur 1 milliseconde suivi de la fermeture
de l’obturateur) permet d’ajuster le degré de visibilité de l’objet
mesuré. Il est intéressant de noter qu’en jouant sur la durée
d’obturation, il est possible de faire disparaître l’objet pour ne
voir in fine que les cibles sur fond noir. Cette fonctionnalité
présente un grand intérêt lorsque que des experts, non habilités
sur un projet donné, sont sollicités pour donner leur avis.
Bien que de nombreux appareils de prise de vues soient adaptés
pour cette application, nous avons reporté notre choix sur une
caméra spécifiquement dédiée d’une résolution de 12Mpixels.
Elle permet de garantir des paramètres opto-mécaniques très
stables au cours d’une acquisition et elle peut être facilement
embarquée dans un canister étanche, balayé à l’azote régulé
en température afin d’éviter les phénomènes de condensation.
Les cibles sont qualifiées pour des températures de - 195°C à
+200°C, sous vide secondaire (10-6 hPa).
Comme la technique de calcul inhérente à l’exploitation des
images repose sur la triangulation spatiale, il est nécessaire
d’introduire la notion de facteur d’échelle. C’est d’ailleurs le
seul paramètre extérieur à l’objet qui doit être introduit dans
la scène. Ce paramètre est identifié grâce à une ou plusieurs
barres positionnées à proximité de l’objet et confectionnées
en zerodur en raison de son très faible coefficient de dilatation
thermique : ces barres portent également des cibles dont
les inter-distances sont connues par rattachement à un étalon
de longueur certifiée.
UNE MESURE, C’EST LONG ? C’EST PRÉCIS ?
A l’issue de l’instrumentation de l’objet à caractériser avec
des cibles réfléchissantes, une mesure de photogrammétrie se
déroule en trois phases : l’acquisition, c’est-à-dire l’ensemble des
prises de vue, le calcul du nuage de points 3D, et l’analyse logicielle
dédiée en fonction de la finalité de l’essai [2].
ESSAIS & SIMULATIONS • N°140 • février - mars 2020 I39