Développement de la déflectométrie à décalage de phase en contexte industriel : mesure de forme, étalonnage et normalisation

Development of phase stepping deflectometry in an industrial context : shape measurement, calibration and standardization

• Auteur / Autrice : Pauline Rose
• Direction : Jean-Marie Becker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Image Vision Signal
• Date : Soutenance le 26/05/2011
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Jury : Président / Présidente : Jean-José Orteu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Honlet, Pascal Picart, Yves Surrel, Yvon Voisin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesures optiques

Étalonnage

Caméras

Réflectance

Mots clés libres

Déflectométrie

Surface

Mesure de forme

Etalonnage de caméra

Normalisation

Pentes

Courbures

Résumé

Cette thèse traite du développement de la déflectométrie à décalage de phase en contexte industriel. Cette technique optique permet de mesurer le champ des pentes à la surface d'objets réfléchissants ; elle est particulièrement adaptée à la caractérisation de leurs défauts, qui se traduisent par des valeurs de courbure locale importantes. Plusieurs aspects de la déflectométrie ont été étudiés. Nous nous sommes tout d'abord intéressés à la question de la normalisation des mesures de pentes et de courbures. L'étude détaillée menée sur une pièce de référence interne nous a permis de mettre en évidence l'attention que l’on doit porter à la définition d'étalons fiables de pentes et de courbures. Elle nous a amenés à proposer un étalon spécifique pour ce type de mesure. Une deuxième partie concerne le problème de l'étalonnage du système déflectométrique, indispensable pour permettre la mesure quantitative de pentes. Après avoir mis en évidence l'intérêt des techniques de mesure de phase pour la détermination de la pose de caméras, nous avons développé une méthode d'étalonnage dédiée au cas particulier d'une configuration proche de l'incidence normale. La dernière partie de cette thèse traite de la mesure de forme par déflectométrie, problématique complexe en raison du couplage pente / altitude inhérent à cette technique. Nous avons proposé une solution itérative ne nécessitant aucune modification du montage de base. Cette méthode, dont le principe a été validé par simulation, offre des perspectives pour la mesure d'objets non plans et de grandes dimensions, tels que des miroirs solaires ou encore des verres automobiles

This work deals with the development of phase stepping deflectometry in an industrial context. This optical method allows the measurement of slope fields on the surface of specular objects. It is particularly suited to the characterization of their defects that result in high local curvature values. Several aspects of deflectometry were studied. First we examined the question of the standardization of slope and curvature measurements. The detailed study made on an internal reference part allowed us to show that the definition of slope and curvature measurement standards deserves special attention. It led us to suggest a specific measurement standard for this kind of measurement. The second part of this work details the problem of the calibration of the deflectometric system, essential for the quantitative measurement of slopes. First, the interest of phase measurement techniques for the determination of camera pose is highlighted. The principle of our calibration method, dedicated to the particular case of normal configurations, is then explained. The last part of this work deals with the shape measurement by deflectometry. This problematic is very complex because of the slope / altitude coupling inherent in this technique. We suggest an iterative solution that does not require any modification of the basic setup. This method, whose principle was validated using simulations, offers perspectives for the measurement of large non-flat objects, such as solar mirrors or automotive glasses