Essais & Simulations n°140

MESURES
Outre la réalisation des images, la phase d’acquisition doit
valider en temps réel l’exploitabilité des vues par scan-détection
de cibles et relèvement spatial des images dans le
référentiel image. Les images doivent être, en effet, positionnées
selon les règles de l’art pour assurer la qualité de
la résolution ultérieure du réseau d’équations. Pour un
objet où seul le mouvement de la caméra est requis, la
durée d’acquisition est inférieure à 15 mn. Pendant cette
durée, l’objet ne doit pas se déformer ; de sorte qu’en cas
d’essais en vide thermique, il est nécessaire d’observer un
palier en température lors des prises de vue.
En fin de calcul, on dispose des coordonnées 3D optimisées des
points de mesure dans le repère objet (en blanc) et des coordonnées
optimisées des stations de prise de vue depuis le bras rotatif.
En vert, un exemple des rayons perspectifs calculés sur un des
points (4).
Image photogrammétrique acquise et traitée en temps réel (4).
En vert, les cibles détectées.
En médaillons, la mesure d’une cible avec, à sa droite, sa traduction
en niveaux de gris qui servent de base à l’algorithme de calcul de
centroïde.
L’étape de calcul effectue un appariement automatique
des images à partir des points communs et constitue un
système d’équations hyperstatique décrivant la trajectoire
de l’ensemble des rayons perspectifs issus des mesures de
cibles dans le plan image et intersectant les cibles en espace
objet [3]. Ce calcul dit « d’ajustement de faisceaux » est
réalisé en quelques dizaines de secondes pour une scène
classique de 1 000 points et 100 images. Au cours de ce
calcul, les positions de prises de vues sont optimisées et
l’appareil de prise de vues autocalibré. C’est lors de cette
phase que la robustesse du réseau géométrique formé par
les points de mesure et les positions successives de prise
de vues est essentielle. Cette robustesse est évaluée en fin
de calcul et quantifiée par des indicateurs de propagation
d’erreur. Si elle se révèle satisfaisante, un fichier 3D de
points est généré. A chaque point est associé une précision
statistique individuelle, axe par axe : des précisions
individuelles de 1/100 000 (soit 10 μm/m) à 2σ sont généralement
atteintes.
L’analyse logicielle dépend certes de la finalité de l’essai mais
elle consiste généralement, pour un essai thermoélastique, en
une superposition des géométries de l’objet pour les différents
paliers de température. C’est un post traitement optionnel qui
a lieu après l’essai, toutes les combinaisons de superpositions
étant possibles dès lors que les points sont calculés. Un autre
avantage de la démarche tient à ce que ces résultats de déformations
thermoélastiques peuvent être couplés aux mesures
simultanées d’une caméra infrarouge embarquée dans le caisson
vide thermique. On obtient ainsi une corrélation directe
entre la température et la déformée locales de l’objet. Cette
comparaison est très prisée des analystes mécaniques lorsqu’il
s’agit d’analyser, en temps réel, des phénomènes locaux ou
globaux, tant sur un plan qualitatif que sur un plan quantitatif
: elle est d’ailleurs devenue incontournable pour la corrélation
mathématique des modèles de prédiction thermique.
Exemple de déformées thermoélastiques
entre un cas froid et un cas chaud (4).
Les déformées sont ici amplifiées 500 fois.
En jaune, l’étalon de longueur zerodur.
40 IESSAIS & SIMULATIONS • N°140 • février - mars 2020