Résumé de la thèse
Le sujet de thèse repose sur l'étude et le développement d'un système de vision tridimensionnelle couplé à un système de déplacement pour la mesure sans contact de pièces mécaniques de manière exacte, dense et rapide. Contrairement aux machines de mesures 3D à base de palpeurs, les systèmes de vision 3D permettent de fournir une mesure plus dense en un temps faible. Toutes ces opérations de mesure 3D, initialement réalisées sur des pièces simples, ont été étendues récemment à des surfaces complexes pour répondre aux nouveaux besoins industriels en matière d'automatisation de la mesure en ligne, comme spécifié dans l'industrie du futur (ou Industrie 4.0). Dans le cadre du projet LaVA (Applications pour la métrologie des grands volumes), la problématique principale repose sur la mise en œuvre d'un système de mesure multi-caméras (de photogrammétrie/lumière structurée) directement traçable à la définition SI du mètre. La combinaison du système de cameras-projecteur avec un robot industriel constitue le système de mesure complet destiné à des opérations de scanning 3D en ligne sur des pièces mécaniques de grands volumes et de formes complexes. Le système de vision 3D basé sur le principe de la lumière structurée a été développé et étalonné en interne. L'étalonnage des systèmes de vision par ordinateur est une étape cruciale avant la mesure, elle permet d'obtenir les informations nécessaires à la triangulation. Par conséquent, les techniques d'étalonnage ont été étudiées et une nouvelle méthode d'optimisation permettant d'améliorer l'exactitude de l'étalonnage a été proposée dans le cadre de la thèse. Afin d'assurer la traçabilité, l'étalonnage du système de vision 3D est réalisé avec un étalon matériel mesuré avec une machine traçable et permettant de relier notre système à une chaine de traçabilité. Enfin, une pièce grand volume et de forme complexe - similaires à celle utilisés dans l'aéronautique - a été développée, mesurée sur des machines traçables Zeiss UPMC Carat. Cette pièce a été proposée pour évaluer les performances du scanner 3D. Une stratégie de scan a également été proposée pour couvrir toute la surface de la pièce. Cela implique de numériser plusieurs zones de la pièce individuellement et de fusionner les mesures dans un même référentiel à l'aide de techniques d’alignement. Des algorithmes de traitement et de fusion de données 3D ont été implémentés pour obtenir des résultats de mesure fiables et précis. Le résultat de mesure pour la pièce grand volume montre une erreur de recalage maximale de 150 µm.
Mots clés
photogrammétrie, mesure 3D, programmation, traitement d’images, C++ / Matlab, métrologie, impression 3D, métrologie virtuelle
Texte intégral
Consultez la thèse : https://theses.hal.science/tel-03994528v1/file/CNAM_EL_GHAZOUALI_2022.p…