CH626992A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de détection et de mesure des déformations d'une surface dans son plan.

Il est connu de détecter les déformations d'une surface dans son plan en lui appliquant un motif en relief régulier, en prenant une empreinte du motif en relief déformé et en examinant l'empreinte sous deux faisceaux de lumière incidente. Cette méthode est décrite dans le brevet britannique No 1454340 déposé par l'Université de Strathclyde. Cependant, la prise de l'empreinte est parfois une opération délicate.

Dans le brevet britannique N° 1364607, la société Canon propose d'enregistrer photographiquement un motif périodique déformé sur une surface, d'illuminer l'enregistrement avec deux faisceaux de

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lumière et de combiner lés deux faisceaux diffractés résultants. Ce système permet d'enregistrer photographiquement les profils de déformation sur un seul axe du plan de la surface déformée, mais l'analyse n'est pas instantanée.

Le procédé de l'invention est défini par la revendication 1.

Pour simplifier la géométrie du système, il est préférable d'illuminer le motif périodique avec un faisceau collimaté d'incidence normale et de faire interférer deux faisceaux diffractés de même ordre et de signes contraires.

Le motif périodique régulier peut être gravé ou fixé d'une façon quelconque à la surface à examiner. Ce motif est généralement un réseau optique de phase, tel qu'un réseau en relief, fixé à la surface par un adhésif convenable ou formé dans une matière adhérant d'elle-même à la surface.

Il est souhaitable que le réseau en relief ne diffracte l'énergie incidente que dans un petit nombre d'ordres de diffraction. Un tel réseau peut avoir une section transversale sensiblement sinusoïdale avec un pas compris entre environ 0,1 mm et 0,001 mm. La longueur d'onde du faisceau d'illumination n'est pas limitée par le pas du réseau, et on peut utiliser la lumière visible, pour plus de commodité.

Dans les applications où il suffit de détecter les déformations sur un axe, le réseau en relief peut avoir une structure périodique uniquement sur cet axe. Cependant, il est parfois difficile de déterminer l'axe de mesure et la direction de la contrainte n'est pas toujours prévisible.

Le principe de l'invention permet de détecter les déformations sur deux axes du plan avec au moins trois faisceaux combinés en deux paires de façon que l'un des faisceaux coupe le plan défini par les deux autres. En général, le réseau de diffraction est périodique dans deux directions orthogonales. Pour simplifier la réalisation du système, on peut combiner deux paires de faisceaux disposées dans deux plans orthogonaux (ou faisant entre eux un angle connu) qui coupent de préférence orthogonalement le plan de la surface déformée. En variante, on peut utiliser trois paires de faisceaux définissant trois plans dont deux sont orthogonaux, le troisième coupant les deux premiers sous des angles relativement grands, généralement 45° par rapport à chacun des deux plans, les trois plans étant de préférence, mais pas obligatoirement, perpendiculaires à la surface déformée.

L'emploi d'au moins deux faisceaux combinés est avantageux par le fait qu'il permet une analyse complète des contraintes dans le plan de la surface, y compris des contraintes de cisaillement. En principe, la solution la plus simple consiste à employer six faisceaux combinés en trois paires.

L'invention a également pour objet un appareil défini par la revendication 8. En général, le moyen d'illumination comprend un laser.

La ou chaque paire combinée de faisceaux diffractés peut être soit observée par un opérateur pour une évaluation qualitative, soit enregistrée, par exemple photographiquement, pour une évaluation quantitative ultérieure. Cependant, l'un des principaux avantages de l'appareil de l'invention est qu'il permet de mesurer une contrainte automatiquement et presque instantanément.

L'appareil de l'invention pour la détection des contraintes peut comprendre un moyen de détection sensible aux intervalles entre les franges d'interférence mesurées dans une direction transversale par rapport au faisceau combiné.

Le moyen de détection de Ja longueur d'onde moyenne peut comprendre un ensemble de dispositifs photosensibles disposés en ligne transversalement par rapport à chaque paire de faisceaux combinés, dans le plan défini par la paire de faisceaux avant combinaison, les dimensions des dispositifs étant petites comparées au diamètre du faisceau. On peut utiliser une série de photodiodes ou de cellules à couplage de charges associées à un dispositif d'analyse récurrente qui fournit un signal de sortie fonction de l'intensité du rayonnement reçu par chaque diode ou cellule. En variante, on peut utiliser un tube vidicon comme moyen de détection.

Dans un autre mode de réalisation, un moyen de modulation de phase introduit une variation continue de la phase relative des deux faisceaux combinés de façon à produire des franges d'interférence mobiles qui sont détectées par deux dispositifs photosensibles espacés d'une distance relativement petite comparée à l'intervalle des franges d'interférence dans une direction telle que les deux dispositifs soient relativement éloignés dans le plan qui est défini par les deux faisceaux combinés, des comparateurs de phase détectant le déphasage variable des signaux de sortie des deux dispositifs photosensibles.

Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation de l'objet de l'invention:

la fig. 1 représente schématiquement un appareil de mesure des contraintes sur un seul axe;

la fig. 2a est une section d'un réseau en relief qui peut être utilisé dans l'appareil de la fig. 1 ;

la fig. 2b représente les faisceaux diffractés par le réseau de la fig. 2a illuminé normalement;

la fig. 2c indique la position des ordres de diffraction;

la fig. 3 illustre un ensemble de franges moirées;

la fig. 4a représente schématiquement un appareil de détection des contraintes dans trois directions différentes d'un même plan;

la fig. 4b représente un réseau en relief et montre les positions relatives des différents ordres de diffraction;

la fig. 5 est une forme d'onde type fournie par une série de photodiodes recevant les franges d'interférence;

la fig. 6 est un schéma synoptique d'un circuit de calcul des contraintes sur trois axes;

la fig. 7 est un exemple de modulateur de phase interceptant l'un des faisceaux diffractés;

la fig. 8 illustre l'effet de la modulation de phase;

la fig. 9 représente un modulateur de phase agissant sur le faisceau d'entrée d'un système optique polarisé;

les fig. 10a et 10b représentent deux dispositions possibles des lignes de photodétecteurs;

la fig. 10c représente une matrice bidimensionnelle de photodétecteurs.

Sur la fig. 1, un objet 10 soumis à des contraintes porte un réseau optique en relief 12 qui peut être fixé par un adhésif approprié. Le réseau 12 est illuminé sous une incidence normale par un faisceau 14 de lumière collimatée de quelques millimètres de diamètre produit par un laser 15. Le laser 15, qui peut être un laser Hughes de 2 mW, est excité par une alimentation 17 et une source électrique 19. On voit sur la fig. 2a que le réseau 12 a une structure périodique régulière selon une dimension, sa surface formant des ondulations sinusoïdales dont le pas AB est de l'ordre de 1 ou 2 (j.. Les stries parallèles du réseau sont perpendiculaires au plan de la fig. 2a et la lumière incidente est diffractée avec des intensités appréciables dans quelques ordres seulement, comme illustré sur la fig. 2b. Ces ordres de diffraction peuvent être représentés sous la forme d'une ligne de points lumineux parallèle au plan du réseau et perpendiculaire à ses stries, comme illustré sur la fig. 2c. L'appareil de la fig. 1 utilise, par exemple, les faisceaux diffractés du second ordre de signes contraires. Ces faisceaux 16,18 sont réfléchis par des miroirs plans 20,22 et 24 et sont combinés en un faisceau unique 30 par un mélangeur 26. Tant que le réseau 12 n'est pas déformé, la distribution spatiale de la lumière dans le faisceau combiné reste constante à condition que les miroirs soient correctement alignés. Par contre, si l'objet 10 est déformé dans le plan de la figure perpendiculairement au faisceau incident 14, le réseau 12 est soumis à des contraintes et le faisceau combiné 30 contient des informations d'interférence liées à ces contraintes.

Les franges moirées de la fig. 3 peuvent être considérées comme des courbes de niveau d'un terrain dont le relief représenterait les contraintes de la pièce. Etant donné que chaque courbe représente un déplacement unitaire, il est évident que les contraintes sont plus fortes dans la région C que dans la région B. L'appareil de la fig. 1 est sensible aux contraintes qui s'exercent parallèlement à un axe donné (représenté par la flèche G) et fournit une mesure de la composante

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de contrainte sur l'axe choisi. Les franges d'interférence contenues dans le faisceau combiné 30 ne sont pas des franges moirées, mais possèdent certaines de leurs propriétés. On peut notamment les projeter sur un écran et les observer visuellement ou les enregistrer directement sur un support photographique pour calculer ultérieurement l'intensité de la contrainte.

Pour analyser complètement les contraintes, il faut généralement les mesurer sur deux ou trois axes du plan en doublant ou en triplant le système de miroirs de la fig. 1. Si les mesures se font sur deux axes, ces derniers sont généralement orthogonaux, bien qu'on puisse aussi utiliser d'autres angles. La fig. 4a illustre un système de mesure des composantes de contrainte sur trois axes différents.

La fig. 4a correspond à ce que verrait un observateur regardant du laser 15 vers le réseau 12 de l'appareil de la fig. 1. Les miroirs 22, 24 et le mélangeur de faisceaux 26 sont également représentés sur la fig. 4a. Pour les deux autres axes de mesure, on utilise des ensembles de miroirs 32,34 et 42,44 associés à des mélangeurs de faisceaux 36, 46. Chaque système optique est capable de mesurer la contrainte sur un axe différent du plan du réseau. Il est commode d'adopter une disposition à deux axes orthogonaux, le troisième faisant un angle de 453 avec chacun des deux premiers. On peut cependant choisir d'autres dispositions à condition que les angles de deux axes ne soient pas trop petits, c'est-à-dire pas inférieurs à 20°,

De plus, le réseau en relief doit avoir une structure périodique, de préférence sinusoïdale, dans deux directions. La fig. 4b est un développement bidimensionnel du réseau de la fig. 2c. On voit que les stries croisées du réseau 13 forment une grille carrée qui contient un ensemble bidimensionnel de points représentant les faisceaux diffractés.

Avec l'appareil de la fig. 4a, les faisceaux combinés de chacun des trois systèmes d'optique sont orientés différemment et peuvent être reçus sur un écran ou enregistrés photographiquement, par exemple au point 31 de la fig. 1 et en deux points correspondants de la fig. 4a. Chaque faisceau combiné contient des informations d'interférence représentatives de la composante de contrainte qui est détectée sur l'axe correspondant. On peut ainsi calculer la valeur de la contrainte dans trois directions du plan du réseau à partir de trois configurations d'interférence sans risques de mélange des informations relatives aux différents axes. Les mesures peuvent se faire simultanément sur plusieurs axes. Cependant, pour connaître la grandeur et l'orientation de la contrainte qui existe dans le plan de la surface, il faut combiner vectoriellement les composantes de contrainte ainsi déterminées, ce qui implique des calculs mathématiques complexes.

Le grand avantage du procédé de l'invention tient au fait que l'analyse et les calculs peuvent se faire en temps réel avec un système entièrement automatique. Dans l'appareil de la fig. 1, l'œil de l'observateur ou l'appareil photographique placé au point 31 peut être remplacé par un système d'analyse électronique 38. Ce système peut utiliser un ensemble de photodiodes ou de dispositifs à couplage de charges et un circuit de balayage, ou un tube analyseur vidicon ou similaire. L'appareil de la fig. 4a utilise un dispositif analyseur pour chacun de ses trois systèmes optiques, mais il n'est pas représenté sur la figure pour clarifier le dessin.

Le graphique de la fig. 5 représente la distribution de l'intensité lumineuse dans le faisceau combiné autour d'un niveau de base 50. Ce faisceau est dirigé sur un ensemble linéaire 52 de photodiodes 54. Il y a par exemple 256 photodiodes fournissant chacune une tension de sortie proportionnelle à l'intensité lumineuse reçue. En comparant successivement le signal de chaque photodiode à une tension de référence représentative du niveau de base 50, on peut déterminer les points où la forme d'onde de la fig. 5 coupe la ligne de base 50. Il suffit alors de compter les photodiodes comprises dans l'intervalle de deux intersections pour quantifier approximativement la distribution de l'énergie lumineuse dans le faisceau combiné.

L'appareil de la fig. 6 permet d'effectuer ce traitement à partir de trois ensembles de photodiodes 52A, 52B et 52C déterminant les trois axes de mesure. Chaque ensemble est associé à un dispositif d'analyse individuelle 51A, 51B et 51C dont les signaux de sortie sont appliqués

à trois comparateurs de tension, respectivement 53A, 53B et 53C. Les informations fournies par les comparateurs sont appliquées à un microprocesseur 55 qui effectue tous les calculs. La tension de référence de chaque comparateur est fournie par un circuit de 5 référence associé 57A, 57B et 57C.

Avec une programmation convenable, le microprocesseur peut déterminer à partir des trois signaux de comparaison la grandeur et la direction de la contrainte principale dans le plan du réseau, ainsi que la contrainte maximale de cisaillement. Le résultat est quasi 10 instantané et peut être présenté sous une forme numérique. L'interprétation des franges d'interférence ne nécessite pas un opérateur particulièrement expérimenté. Par ailleurs, si les contraintes se situent dans le domaine élastique, il est possible de calculer les efforts correspondants en fournissant au microprocesseur les valeurs du 15 module d'Young et du rapport de Poisson de la matière déformée.

En pratique, la forme d'onde de la fig. 5 n'est pas une sinusoïde parfaite, que sa longueur d'onde soit fixe ou variable, mais présente des irrégularités mineures de courbure causées par exemple par la présence dépoussiérés dans le système optique. L'appareil de 20 l'invention est destiné à fonctionner en ambiance industrielle et il est inutile d'espérer obtenir la même propreté que dans un laboratoire d'optique. Il faut donc prévoir un système de correction statistique. Le microprocesseur est programmé de façon à calculer pour chaque axe de mesure l'intervalle moyen et l'écart de la distribution. 25 Lorsqu'une valeur diffère de la moyenne de plus d'un écart type, elle est ignorée et l'intervalle moyen est recalculé. Par cette méthode statistique classique, on peut obtenir une mesure précise de l'espacement des franges, malgré des perturbations aléatoires. 30 Cependant, dans les cas où le système est fortement perturbé, il est préférable d'Utiliser une autre technique illustrée par la fig. 7, qui correspond à l'appareil de la fig. 1. Les faisceaux 16,18 diffractés par un réseau bidimensionnel en relief 13 sont combinés par un jeu de miroirs 20,22 et 24, mais un modulateur de phase 60 est intercalé 35 dans le trajet du faisceau optique 18. Le modulateur 60 introduit une modulation continue de la phase du faisceau qui modifie sa longueur d'onde. Cet effet peut être obtenu avec un dispositif électro-optique ou un quartz piézoélectrique excité par un signal en dents de scie. En variante, on peut utiliser un dispositif acousto-optique ou un réseau 40 de diffraction mobile; mais, dans ce cas, la variation de longueur d'onde est continuelle plutôt que strictement continue.

La modulation de la phase de l'une des composantes du faisceau combiné 33 se traduit par un mouvement transversal des franges d'interférence, comme indiqué par la flèche sur la fig. 8, alors que ces 45 franges étaient fixes dans le cas de la fig. 5. Par contre, le bruit de fond reste immobile. Les franges mobiles peuvent être détectées par deux photodiodes 56, 58 dont l'espacement S x est petit comparé à la longueur d'onde X des franges. Connaissant S x, il suffit de détecter le déphasage des signaux des diodes 56, 58 au moyen d'un comparateur 50 de phase 59 pour éliminer l'influence du bruit de fond dans la détermination de la longueur d'onde moyenne X. La solution de la fig. 8 est intéressante, car elle permet de remplacer l'ensemble de photodiodes 52 des fig. 5 et 6 par une paire de photodiodes et supprime le calcul de l'écart type.

55 Pour un appareil à plusieurs axes de mesure, il faut utiliser un modulateur de phase et un comparateur dans chacun des trois systèmes optiques de la fig. 4a, les sorties des deux photodiodes étant appliquées au comparateur de phase associé.

L'emploi de plusieurs modulateurs de phase est cependant un 60 inconvénient car ces dispositifs sont généralement encombrants et coûteux. Par contre, la solution de la fig. 9 n'utilise qu'un seul modulateur de phase associé à un système optique polarisé. La disposition générale est semblable à celle des fig. 1 à 7, mais l'un des miroirs n'a pas été représenté pour simplifier le dessin. 65 Le faisceau laser 14 ayant initialement une polarisation plane symbolisée par les petits traits perpendiculaires est dirigé sur un diviseur optique 64 qui en réfléchit une partie vers un miroir plan 66 et un modulateur de phase 68.

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Le faisceau modulé passe à travers un rotateur 70 qui fait tourner son plan de polarisation de 90°, comme indiqué symboliquement par des points sur l'axe du faisceau. Le faisceau du rotateur 70 est renvoyé vers l'axe initial par un miroir plan 72 et est recombiné au faisceau non modulé par un mélangeur 74. Le faisceau résultant illumine le réseau optique 13 sous une incidence normale et produit deux faisceaux diffractés 16,18 qui contiennent chacun deux composantes polarisées orthogonalement, dont l'une est en outre modulée en phase. Le faisceau 18 est renvoyé par le miroir plan 24 à . travers un analyseur 76 qui ne laisse passer que la composante de polarisation modulée en phase. Cette composante passe ensuite à travers un rotateur 78 qui fait tourner son plan de polarisation de 90° pour le ramener dans sa direction initiale. Le faisceau 16 est renvoyé par le miroir plan 22 à travers un analyseur 80 qui ne laisse passer que la première polarisation en bloquant la composante modulée. Les deux faisceaux sont ensuite recombinés par le mélangeur 26 en un faisceau 33 qui est détecté par une paire de photodiodes 56,58. Le faisceau combiné 33 est polarisé linéairement dans le plan initial du laser, mais contient des composantes modulées et non modulées en phase provenant respectivement des faisceaux diffractés 18 et 16. On obtient donc un système de franges mobiles comme dans l'appareil de la fig. 7. Les trois systèmes optiques comprennent chacun des miroirs plans 22 et 24, des analyseurs 76 et 80, un rotateur 78, un mélangeur 26 et des photodiodes 56,58, mais il n'y a qu'un seul modulateur de phase 68.

L'appareil de l'invention peut faire l'objet de plusieurs variantes. Par exemple, au lieu d'utiliser un réseau en relief de pas relativement grand et des ordres de diffraction élevés, comme dans le cas de la fig. 1, on peut choisir un réseau à haute fréquence, et travailler avec des paires de faisceaux diffractés d'ordre plus bas. L'analyse sur un ou deux axes est également possible, bien que l'analyse triaxiale soit d'une application plus générale. ,

Dans la description qui précède, on a supposé que le réseau périodique était parfait, ce qui n'est généralement pas le cas. On peut cependant négliger l'effet des imperfections du réseau tant que la valeur mesurée est inférieure à environ à 10 microcontraintes, c'est-à-dire si les imperfections du réseau sont normalement inférieures à 10 microcontraintes. Dans la pratique courante, on étalonne généralement le réseau avant déformation en combinant au moins une paire de faisceaux et en comptant les franges avec un système automatique. La valeur obtenue sert à corriger les mesures ultérieures pour éliminer l'effet des imperfections du réseau.

Lorsqu'on utilise un système de comptage automatique des franges, le faisceau peut avoir un diamètre de quelques millimètres et la valeur mesurée représente la moyenne de la contrainte sur le champ de vision des détecteurs (les photodiodes ont généralement un champ plus petit que le diamètre du faisceau). Dans un système à lecture automatique, le diamètre du faisceau peut être de l'ordre de 50 mm, ce qui permet d'observer les variations de contrainte dans le champ de vision.

Un avantage des faisceaux larges est que le gondolement du réseau hors de son plan n'a qu'un effet du second ordre. Avec un système automatique, l'effet est encore faible, mais peut être compensé en mesurant la position de l'ordre de diffraction zéro et en appliquant aux mesures une correction appropriée.

Une autre modification de l'appareil de l'invention consiste à utiliser deux paires de faisceaux qui se coupent sous des angles importants, généralement droits. La détection spatiale des franges d'interférence se fait avec un ensemble bidimensionnel de photodétecteurs alignés sur des axes respectivement parallèle et perpendiculaire au plan défini par les deux faisceaux avant combinaison. Les fig. 10a et 10b illustrent des dispositions en T et en L de deux lignes 82,84 de photodétecteurs. On pourrait aussi choisir une disposition en croix. Il faut un ensemble de détecteur par faisceau combiné et la contrainte peut être calculée à partir de quatre mesures. Cette solution simplifie sensiblement le système optique.

On peut utiliser un champ de vision encore plus étendu, même avec un système de mesure automatique. Dans l'exemple de la fig. 10c, une matrice carrée 86 constituée de cellules photosensibles 88 est utilisée pour détecter en un certain nombre de points du champ de vision les variations spatiales du faisceau combiné dans un plan transversal. On peut par exemple mesurer l'espacement des franges d'interférence en sélectionnant des paires de photodétecteurs et en mesurant le déphasage de leurs signaux causé par le mouvement des franges d'interférence. En choisissant des paires de photodétecteurs alignées parallèlement et perpendiculairement au plan des faisceaux non combinés, il est possible de mesurer l'espacement des franges sur ces deux axes en plusieurs points du champ de vision. Deux séries de mesures de ce type permettent de reconstituer par le calcul toutes les courbes d'équicontrainte pour le champ de vision utilisé. Dans ce cas, le faisceau d'illumination peut avoir un diamètre de 10 à 100 mm.

Dans le procédé et l'appareil de l'invention, il est éminemment souhaitable que le réseau en relief ne soit pas lié rigidement au système d'analyse. Dans ce cas, les vibrations du réseau hors de son plan et dans son plan n'ont que des effets du second ordre sur les franges d'interférence. Une rotation dans le plan du réseau àffecte.les deux composantes de chaque faisceau combiné. Même si les franges ne sont pas continuellement visibles, on peut suivre les tendances d'une situation évolutive.

Par contre, dans toutes les formes de l'invention, il est essentiel que les éléments des systèmes optiques soient alignés avec une grande précision, car toutes vibration mécanique d'un élément du système risque de perturber la formation ou la réception d'un ou plusieurs faisceaux combinés. Dans de nombreux cas, il sera nécessaire d'utiliser un servomécanisme classique pour stabiliser le système et maintenir l'alignement nécessaire.

Bien que la description qui précède ne concerne que des réseaux en relief, il est également possible d'utiliser d'autres réseaux périodiques, par exemple un réseau modulé en intensité ou un hologramme épais blanchi dont la surface arrière est rendue réflectrice.

Les systèmes optiques décrits n'utilisent pas de lentilles. Cependant, dans les applications nécessitant un très petit champ de vision, par exemple, si la résolution spatiale est un critère important, on peut employer un système de grossissement élargissant la trace du faisceau sur le système de détection.

Dans la description qui précède, les franges d'interférence ont toujours été obtenues avec deux faisceaux diffractés de même ordre et de signes contraires. De plus, la sensibilité est liée à l'angle des. faisceaux diffractés et un système symétrique est préférable de ce point de vue. Cependant, si l'on ne cherche pas une sensibilité maximale, il est possible de combiner le faisceau d'ordre zéro avec un, deux ou trois faisceaux diffractés. Les dimensions physiques de l'appareil peuvent être plus réduites, car l'angle des faisceaux interférents est divisé par deux. Cette solution peut faciliter le montage de l'appareil dans un endroit confiné, par exemple dans un coin de pièce, mais nécessite au moins un diviseur de faisceau supplémentaire.

Dans les variantes illustrées, les faisceaux sont combinés après réflexion sur de petits miroirs. Il faut évidemment que chaque miroir ne réfléchisse qu'un seul faisceau, soit parce qu'il est étroit, soit parce que le miroir est monté à une distance suffisante pour permettre la séparation géométrique des faisceaux diffractés dans un système à faisceau large. Si nécessaire, on peut ajouter une lentille et un diaphragme entre le mélangeur de faisceaux (26 sur la fig. 1) et le système de détection pour arrêter les faisceaux diffractés gênants.

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Claims (21)

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1. Procédé de détection et de mesure des déformations d'une surface dans son plan, la surface portant un motif périodique régulier qui est déformé en même temps qu'elle, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à éclairer le motif déformé avec un faisceau d'énergie électromagnétique cohérente qui est réfléchi sous la forme d'un faisceau d'ordre zéro et de plusieurs faisceaux diffractés, et à combiner deux de ces faisceaux de façon qu'ils interfèrent d'une manière liée à la déformation de la surface le long de l'intersection de son plan avec un plan défini par les deux faisceaux interférents.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le motif périodique régulier est un motif en relief.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les faisceaux combinés sont deux faisceaux diffractés de même ordre et de signes contraires.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le faisceau d'ordre zéro est combiné avec un faisceau diffracté.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif est périodique sur deux axes de son plan, et en ce qu'au moins trois faisceaux sont combinés en deux paires au moins, l'un des faisceaux coupant le plan défini par les deux autres.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le motif est périodique sur deux axes orthogonaux et en ce que deux paires de faisceaux sont combinées, les plans définis par chacune des paires de faisceaux étant mutuellement orthogonaux.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le motif est périodique sur deux axes orthogonaux, et en ce que trois paires de faisceaux sont combinées, lesdites paires définissant trois plans dont deux sont orthogonaux et le troisième coupe les deux autres à 45°, les trois plans étant perpendiculaires à la surface déformée.

8. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 pour détecter et mesurer les déformations d'une surface dans son plan, grâce à un motif périodique régulier appliqué sur ladite surface, comprenant un moyen d'illumination dudit motif avec un faisceau d'énergie électromagnétique cohérente, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de réception (20,22,24) d'au moins deux faisceaux d'un groupe constitué par le faisceau d'ordre zéro et les différents faisceaux diffractés et de combinaison (26) desdits faisceaux pour produire des interférences.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux faisceaux reçus et combinés sont des faisceaux diffractés de même ordre et de signes contraires.

10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le faisceau d'ordre zéro et l'un des faisceaux diffractés sont combinés.

11. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réception et de combinaison (22,24,26,32, 34, 36) d'au moins trois faisceaux pour constituer deux paires, l'un des faisceaux coupant le plan défini par les deux autres.

12. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réception et de combinaison (22,24,26,32, 34,36) de quatre faisceaux en deux paires qui définissent des plans orthogonaux.

13. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réception et de combinaison (22, 24,26, 32, 34, 36,42,44,46) de trois paires de faisceaux dont deux définissent des plans orthogonaux, le plan de la troisième paire faisant un angle de 45° avec les deux plans orthogonaux, les trois définis par les trois paires de faisceaux étant orthogonaux au plan de la surface déformée.

14. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection (38) pour mesurer l'intervalle moyen entre des franges d'interférence dans une direction transversale par rapport au faisceau combiné.

15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un ensemble linéaire (52) de dispositifs photosensibles (54) disposés transversalement par rapport au faisceau combiné et dans le plan défini par la paire de faisceaux avant combinaison.

16. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les longueurs d'onde moyennes de la variation spatiale des franges d'interférence de deux faisceaux combinés sont détectées par deux ensembles linéaires (82,84) de dispositifs photosensibles mutuellement perpendiculaires dans un plan transversal par rapport à chaque faisceau combiné.

17. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent une mosaïque photosensible bidimensionnelle (86) contenue dans un plan transversal par rapport au faisceau combiné.

18. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur de phase (60) faisant varier de manière continue la relation de phase entre les deux faisceaux d'une même paire combinée pour produire des franges d'interférence mobiles, deux dispositifs photosensibles (56, 58) recevant les franges d'interférence, les dispositifs étant espacés d'une distance qui est petite comparée à l'intervalle entre les franges d'interférence, et dans une direction telle que les deux dispositifs sont espacés dans le plan défini par les deux faisceaux avant combinaison, un comparateur de phase (59) détectant le déphasage des signaux de sortie des deux dispositifs photosensibles.

19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que son système d'illumination comprend des moyens de polarisation et de modulation (68,70) pour fournir un faisceau d'illumination contenant deux composantes polarisées dans des directions orthogonales, l'une des composantes étant modulée et l'autre ne l'étant pas, et en ce que les moyens de réception et de combinaison comprennent également des moyens de polarisation (76,78, 80) pour que le composante modulée de l'un des faisceaux reçus et la composante non modulée de l'autre soient combinées en un faisceau unique.

20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend trois systèmes de réception et de combinaison comportant chacun des moyens de polarisation agencés de façon qu'une composante modulée de l'un des faisceaux reçus soit combinée avec une composante non modulée de l'autre faisceau reçu.

21. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réception et de combinaison (20,22,24,26) recevant du motif au moins trois faisceaux d'un groupe constitué par le faisceau d'ordre zéro et les différents faisceaux diffractés, l'un des faisceaux coupant le plan qui contient les deux autres, les trois faisceaux étant combinés en deux paires pour produire des franges d'interférence, des moyens de détection (52A, B, C) mesurant l'intervalle moyen entre les franges d'interférence dans chaque faisceau combiné, et des moyens de traitement (55) calculant à partir de la longueur d'onde moyenne au moins l'une des variables suivantes: valeur maximale de l'effort ou de la contrainte principale dans le plan, orientation angulaire de l'effort ou de la contrainte principale, valeur maximale de l'effort ou de la contrainte de cisaillement.