Brevet FR3144370A1 — publié le 20240628

L’invention concerne un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques. Le système de corrélation d’images numériques comprend au moins une caméra (109) configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une unité de traitement configurée pour déterminer au moins un déplacement de l’objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par la caméra (109). Le procédé comprend en outre l’affichage, sur un écran (501), d’une cible (201) à une pluralité de positions, l’acquisition, par la caméra (109), pour chaque position de la cible (201), d’images numériques de la cible (201) et la détermination, à partir des images numériques de la cible (201), de déplacements associés à chaque changement de position de la cible (201). Figure pour l’abrégé : Fig. 5 PROCÉDÉ D’ÉTALONNAGE D’UN SYSTÈME DE CORRÉLATION D’IMAGES NUMÉRIQUES L’invention est relative au domaine du suivi d'essais mécaniques par corrélation d'images numériques. Elle concerne en particulier un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques. La corrélation d’images numériques (CIN) est une technique connue pour mesurer la déformation d’éprouvettes lors d’essais mécaniques. Cette technique utilise une ou plusieurs caméras pour mesurer des déplacements d'objet. Ainsi, lorsqu’elle est appliquée à une éprouvette soumise à une déformation, par exemple sous l’effet d’un mors hydraulique, elle permet de suivre et de quantifier cette déformation via l’acquisition d’images numériques de l’éprouvette en question. Plus précisément, pendant que l’éprouvette est soumise à une ou plusieurs forces qui entraîne sa déformation (i.e. pendant un essai), une caméra (pour une mesure en monovision) ou deux caméras (pour une mesure en stéréovision) font l’acquisition d’images numériques de l’éprouvette (ou d’une partie de l’éprouvette) à un intervalle de temps régulier. Le déplacement, dans les images acquises au cours du temps, de points d’intérêts de la surface de l’éprouvette, permet ensuite, via un algorithme de corrélation connu, de quantifier sa déformation. A titre d’exemple, la montre un dispositif d’essai mécanique 101 sur lequel est monté un système de corrélation d’images numériques 103. Le dispositif d’essai mécanique 101 comprend un mors hydraulique 105 qui permet d’écraser une éprouvette (non représentée) placée à l’emplacement 107. Le système de corrélation d’images numériques 103 comprend quant à lui une caméra 109 (par exemple une caméra CCD de l’anglais Charge Coupled Device ) pour faire l’acquisition d’images numériques et une unité de traitement 111 (par exemple un ordinateur) pour récupérer ces images et les traiter (i.e. mettre en œuvre l’algorithme) afin de déterminer la déformation de l’éprouvette en essai. En outre, dans l’exemple représenté, un système d’éclairage 113 permet d’éclairer l’éprouvette sous test pour optimiser la qualité des images numériques acquises. Dans l’état de la technique, l’étalonnage d’un système de CIN repose sur la comparaison du déplacement d’un objet mesuré, d’une part, par le système de CIN à étalonner et, d’autre part, par un système de mesure physique témoin. La différence entre les deux mesures du même déplacement permet de connaître une erreur de mesure attribuée au système de CIN. En particulier, s’agissant de l’étalonnage de système de CIN destinés à la mesure de la déformation d’éprouvettes dans le cadre d’essais mécaniques sur des matériaux ayant une application aéronautique, la norme NF EN 4861 spécifie une procédure à suivre pour l’étalonnage des systèmes de CIN. Plus précisément, selon cette norme, une cible présentant un motif adapté pour la CIN, placée face à la caméra, doit suivre une série de déplacements prédéterminés de façon exacte. Une mesure par CIN est effectuée sur cette cible afin de déterminer les différents déplacements et la comparaison du résultat obtenu à partir du système de CIN avec la valeur réelle de déplacement (qui est connue à l’avance), conduit à détermine une incertitude de mesure du système de CIN. La montre un exemple de cible 201 prescrit par la norme NF EN 4861 pour réaliser un tel étalonnage ainsi qu’une série de déplacements 203 (symbolisés par les flèches entre les différentes positions de la cible) également prescrit par la norme pour la même application. Dans ce contexte, il est impératif de pouvoir déplacer, de manière très précise, la ou les cibles utilisées au cours de l’étalonnage. Ainsi, il est par exemple possible d’utiliser des systèmes manuels ou motorisés permettant de déplacer une cible sur un ou plusieurs axes afin d'effectuer une série de déplacement choisis. A titre d’exemple, la montre un dispositif 301 de déplacement de cibles qui comprend une première platine 303 de déplacement motorisée (ayant par exemple une précision micrométrique) alignée selon un premier axe et une seconde platine 305 de déplacement motorisée (ayant par exemple également une précision micrométrique) alignée selon un second axe orthogonal au premier axe. La second platine 305 est fixée sur la première platine 303 et un ensemble de cibles 307 de différentes tailles est montée sur le tout de sorte qu’il est possible de déplacer ces cibles dans un plan avec la précision de déplacement des platines. Un tel dispositif est à la fois encombrant, lourd et peu ergonomique (i.e. complexe d’utilisation et de manipulation). La présente invention propose une solution à ces inconvénients. Ainsi, un objectif de l’invention est de réduire l’encombrement et la complexité du dispositif utilisé pour déplacer une cible lors de l’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques. À cet effet, l’invention selon un premier aspect a pour objet un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques, ledit système de corrélation d’images numériques comprenant au moins une caméra configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une unité de traitement configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend : - l’affichage, sur un écran, d’une cible à une pluralité de positions déterminées sur ledit écran ; - l’acquisition, par la caméra, pour chaque position de la cible, d’images numériques de ladite cible ; et, - la détermination, à partir des images numériques de la cible, de déplacements associés à chaque changement de position de ladite cible. Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le procédé comprend en outre la comparaison des déplacements déterminés avec des valeurs prédéterminées de déplacements, de manière à déterminer au moins une valeur d’incertitude de mesure du système de corrélation d’images numériques. - un déplacement correspond à une translation de la cible dans le plan de l’écran, à une translation de la cible normalement au plan de l’écran, à une rotation de la cible sur elle-même ou à une combinaison de plusieurs de ces déplacements. - le système de corrélation d’images numériques est configuré pour mesurer la déformation d'une éprouvette. - le système de corrélation d’images numériques comprend une seule caméra. L’invention selon un deuxième aspect concerne également un système d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques, ledit système de corrélation d’images numériques comprenant au moins une caméra configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une première unité de traitement configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra, ledit système d’étalonnage comprenant : - un écran configuré pour afficher une cible à une pluralité de positions déterminées ; - au moins une caméra du système de corrélation d’images numériques configurée pour faire l’acquisition pour chaque position de la cible, d’images numériques de ladite cible ; et, - une seconde unité de traitement configurée pour déterminer, à partir des images numériques de la cible, des déplacements associés à chaque changement de position de ladite cible, et étant configuré pour mettre en œuvre le procédé selon le premier aspect. Le système selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la première unité de traitement et la seconde unité de traitement sont une seule et même unité de traitement, de préférence un ordinateur. - le système comprend en outre un support mobile de maintien de l’écran, de préférence un bras articulé. Enfin, l’invention selon un troisième aspect concerne encore un ensemble comprenant un système de corrélation d’images numériques comprenant au moins une caméra configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une première unité de traitement configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra, et un système d’étalonnage selon le deuxième aspect. En outre, dans un mode de réalisation particulier, l’ensemble peut être configuré pour être monté sur un dispositif d’essai mécanique. L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une illustration d’un mode de réalisation d’un dispositif d’essai mécanique sur lequel est monté un système de corrélation d’images numériques ; la est une illustration d’une cible et d’une série de déplacement d’un cible tels que prescrit par une norme pour l’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques ; la est une illustration d’un dispositif de déplacement de cibles pour l’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques ; la est un diagramme d’étapes d’un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; la est une représentation schématique d’un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; et, la est une représentation schématique de types de déplacements d’une cible réalisés pour un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques selon un mode de mise en œuvre de l’invention. En référence à la et à la , nous allons maintenant décrire un mode de mise en œuvre d’un procédé d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques selon l’invention. Le procédé 401 d’étalonnage décrit dans ce qui suit s’applique à un système de corrélation d’images numériques tel que le système 103 décrit en référence à la . En particulier, comme décrit plus haut, le système de corrélation d’images numériques comprend au moins une caméra 109 (par exemple une caméra pour un système dit en monovision ou deux caméras pour un système dit en stéréovision) qui est configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet. La caméra peut être, par exemple, une caméra CCD c’est-à-dire une caméra équipée d’un capteur CCD qui correspond à une matrice de photodiodes. Ce système est compatible avec tout type de caméra utilisé pour la CIN dans le spectre visible. L’objet que la caméra 109 image peut être, par exemple, une éprouvette. Dans ce cas, le système de corrélation d’images numériques est configuré pour mesurer la déformation d'une éprouvette, typiquement, dans le cadre d’essais mécaniques. L’étape 403 du procédé 401 consiste en l’affichage, sur un écran 501, d’une cible 201 à une pluralité de positions déterminées. La cible peut être, par exemple, une figure géométrique comportant des zones noires et des zones blanches telle que la cible 201 représentée plus en détail à la . Les positions déterminées désignent des zones distinctes de l’écran 501 sur lesquelles la cible 201 est affichée. Les différentes positions prises par la cible ont été déterminées à l’avance et en connaissant les déplacements réalisés entre chaque position. L’affichage peut être commandé, par une unité de traitement, comme par exemple un ordinateur, telle que l’unité de traitement 503 décrite plus loin en référence à l’étape 407 ou par une unité de traitement distincte de cette dernière. En outre, un déplacement peut être quantifié (i.e. en distance) grâce à une connaissance a priori de la distance séparant les pixels qui composent l’écran 501. On parle d’entraxe, qui peut, par exemple, être exprimé en micromètre, et qui est une donnée fournie par le constructeur de l’écran 501 avec une tolérance déterminée. En fonction des caractéristiques de l'écran, une correspondance entre un déplacement « numérique » en pixel et l'écart physique des pixels de l'écran est établie et permet finalement d’aboutir à un déplacement connu de la cible dans le plan de l’écran. L’étape 405 consiste en l’acquisition, par la caméra 109, pour chaque position de la cible, d’images numériques de la cible 201. Il s’agit bien de la ou des caméras (l’exemple non-limitatif représenté n’implique qu’une seule caméra) du système de CIN puisque l’étalonnage réalisé est celui dudit système de CIN. La illustre un exemple de déplacement d’une cible dans lequel un agrandissement d’une portion de la cible 201 est présenté pour deux positions distinctes 201a et 201b de la cible 201. L’agrandissement en question fait apparaître des pixels 505 de l’écran 501, dont l’entraxe 509 est connu et fait également apparaître le changement de teinte (noire ou blanche) de certains pixels de l’écran 501 consécutif au déplacement de la cible 201 symbolisé par la flèche 507. L’étape 407 consiste en la détermination, à partir des images numériques de la cible, de déplacements associés à chaque changement de position de ladite cible. Le traitement des images est réalisé par l’unité de traitement 503 qui récupère les images acquises par la caméra 109 et détermine les déplacements associés avec le même algorithme que celui utilisé par le système de corrélation d’images numériques. En outre, l’unité de traitement 503 peut être une unité de traitement distincte ou la même unité de traitement que l’unité de traitement 111 du système de CIN. Il peut s’agir, par exemple, d’un ordinateur. L’écran 501, la caméra 109 (il peut y avoir plusieurs caméras) et l’unité de traitement 503 (111) sont donc compris dans un système d’étalonnage 511 d’un système de corrélation d’images numériques qui comprend également la caméra 109 et, potentiellement, l’unité de traitement 503. En outre, l’ensemble formé par le système de CIN et le système d’étalonnage peut ainsi être monté sur un même dispositif d’essai mécanique. Enfin, dans le mode de mise en œuvre non-limitatif décrit à la , l’étape 409 consiste en la comparaison des déplacements déterminés par l’unité de traitement 503 avec des valeurs prédéterminées de déplacements, de manière à déterminer au moins une valeur d’incertitude de mesure du système de corrélation d’images numériques. En d’autres termes, il s’agit de comparer les déplacements connus au préalable de la cible avec ceux obtenus par l’algorithme du système de CIN et d’établir, à partir de cela, une erreur de mesure. Par exemple, il peut être déterminé que l’erreur de mesure est égale à 20 micromètres à partir d’une comparaison faisant apparaître un écart de 20 micromètres entre la (ou les) valeur de déplacement connue au préalable et la (ou les) valeur obtenue par l’algorithme du système de CIN. Le procédé et le système d’étalonnage décrits plus haut ont notamment pour avantage de fournir un système présentant un encombrement faible et une bonne ergonomie pour étalonner un système de CIN. En outre, l’utilisation d’un écran, qui peut être petit et plat, permet un grand nombre de configurations pour l’emplacement du système et évite les imprécisions liées à l’existence potentielle d’un jeu dans un système de déplacement mécanique. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier du système d’étalonnage 511, celui-ci comprend en outre un support mobile de maintien de l’écran comme par exemple un bras articulé qui permet de positionner l’écran devant la caméra à un moment choisi pour l’étalonnage et de le retirer ensuite pour réaliser des mesures. Par ailleurs, l’utilisation d’un écran permet également de changer la forme de la cible de manière infinie puisque celle-ci ne dépend que de la commande d’affichage reçue par l’écran qui peut être modifiée selon les souhaits d’un opérateur. Enfin, comme il est visible à la , l’utilisation d’un écran permet également de faire réaliser à la cible des déplacements plus complexes qu’une translation de la cible dans le plan de l’écran telle qu’illustrée à la . En effet, la montre quatre configurations 601a, 601b, 601c et 601d qui correspondent respectivement à l’affichage de la cible 201 dans une position initiale 603, à l’affichage de la cible 201 dans une position qui correspond à une translation de la cible dans le plan de l’écran (comme dans le cas de la ), à une translation de la cible 201 normalement au plan de l’écran et à une rotation de la cible 201 sur elle-même. Les deux dernières configurations simulent des déplacements plus complexes et peuvent être réalisées respectivement, par un changement d’échelle de la cible affichée pour la première et par des méthodes d’interpolation (prises en charge par l’unité de traitement commandant l’affichage) pour la seconde. L’utilisation d’un écran permet donc également de réaliser simplement un étalonnage potentiellement basé sur des déplacements complexes d’une cible. En outre, un déplacement peut aussi être une combinaison de plusieurs des trois déplacements listés plus haut. Ainsi, avantageusement, le fait qu’un déplacement soit réalisé numériquement rend possible un grand nombre de type de déplacements sans impliquer d’augmentation d’un encombrement lié à l’utilisation d’un ou de plusieurs dispositifs pour chaque déplacement. De plus, ce type de déplacement évite aussi l’existence d’un jeu fonctionnel typique de l’utilisation d’un assemblage mécanique présentant différents degrés de liberté. Procédé (401) d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques (103), ledit système de corrélation d’images numériques (103) comprenant au moins une caméra (109) configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une unité de traitement (111) configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra (109), ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend : - l’affichage (403), sur un écran (501), d’une cible (201) à une pluralité de positions déterminées ; - l’acquisition (405), par la caméra (109), pour chaque position de la cible (201), d’images numériques de ladite cible (201) ; et, - la détermination (407), à partir des images numériques de la cible (201), de déplacements associés à chaque changement de position de ladite cible (201). Procédé (401) selon la revendication 1, comprenant en outre la comparaison (409) des déplacements déterminés avec des valeurs prédéterminées de déplacements, de manière à déterminer au moins une valeur d’incertitude de mesure du système de corrélation d’images numériques (103). Procédé (401) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un déplacement correspond à une translation de la cible (201) dans le plan de l’écran (501), à une translation de la cible (201) normalement au plan de l’écran (501), à une rotation de la cible (201) sur elle-même ou à une combinaison de plusieurs de ces déplacements. Procédé (401) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de corrélation d’images numériques (103) est configuré pour mesurer la déformation d'une éprouvette. Procédé (401) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de corrélation d’images numériques (103) comprend une seule caméra (109). Système (511) d’étalonnage d’un système de corrélation d’images numériques (103), ledit système de corrélation d’images numériques (103) comprenant au moins une caméra (109) configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une première unité de traitement (111) configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra (109), ledit système d’étalonnage comprenant : - un écran (501) configuré pour afficher une cible (201) à une pluralité de positions déterminées ; - au moins une caméra (109) du système de corrélation d’images numériques (103) configurée pour faire l’acquisition pour chaque position de la cible (201), d’images numériques de ladite cible (201) ; et, - une seconde unité de traitement (503) configurée pour déterminer, à partir des images numériques de la cible (201), des déplacements associés à chaque changement de position de ladite cible (201), et étant configuré pour mettre en œuvre le procédé (401) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Système (511) selon la revendication 6, dans lequel la première unité de traitement (111) et la seconde unité de traitement (503) sont une seule et même unité de traitement, de préférence un ordinateur. Système (511) selon la revendication 6 ou la revendication 7, comprenant en outre un support mobile de maintien de l’écran, de préférence un bras articulé. Ensemble comprenant un système de corrélation d’images numériques (103) comprenant au moins une caméra (109) configurée pour faire l’acquisition d’une pluralité d’images numériques d’un objet, et une unité de traitement (111) configurée pour déterminer au moins un déplacement dudit objet à partir de la pluralité d’images numériques acquises par ladite caméra (109), et un système d’étalonnage (511) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8. Ensemble selon la revendication 9, configuré pour être monté sur un dispositif d’essai mécanique.