FR2614691A1 - Appareil de mesure de profil, par technique de moire numerique, etalonne de maniere a permettre une conversion precise de l'information de phase en mesures de distance suivant plusieurs directions - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL DE MESURE DU PROFIL D'UN OBJET PAR INTERFEROMETRIE A L'AIDE D'UNE TECHNIQUE DE MOIRE NUMERIQUE. LE SYSTEME COMPREND UN MOYEN 10, 20, 22 D'ETALONNAGE D'UN VOLUME SPATIAL DANS LEQUEL L'OBJET EST DISPOSE PENDANT LA MESURE DE MANIERE QU'IL SOIT PRODUIT UNE INFORMATION DE PHASE DE REFERENCE IDENTIFIANT LES POSITIONS DE PLUSIEURS GROUPES DE POSITIONS DUDIT VOLUME, CHACUN DESDITS GROUPES SE TROUVANT DANS UN PLAN D'ETALONNAGE DIFFERENT D'UNE PLURALITE DE PLANS PARALLELES, UN MOYEN 20, 22 PERMETTANT D'OBTENIR L'INFORMATION DE PHASE A PARTIR DU PROFIL DE L'OBJET AUXDITES POSITIONS; UN MOYEN D'IDENTIFICATION DE L'INFORMATION DE PHASE OBTENUE A PARTIR DUDIT PROFIL; ET UN MOYEN DE DETERMINATION DES MESURES DE DISTANCE ABSOLUES DU PROFIL A PARTIR DES DIFFERENCES ENTRE L'INFORMATION VENANT DUDIT PROFIL ET LESDITS GROUPES D'INFORMATION RELATIFS AUX PLANS D'ETALONNAGE SE TROUVANT DE PART ET D'AUTRE DU PROFIL.

Description

La présente invention concerne un appareil d'interfé-

rométrie par technique de moiré numérique et, en particu-

lier, un appareil utilisant un volume étalonné pour produire des mesures de distance absolues à partir de l'information de phase obtenue, par une technique de moiré numérique, à partir d'un objet soumis à essai, indépendamment des ambiguïtés de phase

contenues dans cette information.

L'invention est en particulier destinée à être utilisée

dans des systèmes de formation d'image par machine servant à mesu-

rer le contour d'objets tridimensionnels dans des sections droites sélectionnées de ceux-ci. Ces mesures peuvent être utilisées pour le contrôle d'objets aussi bien que pour définir leur position dans l'espace. On connaît dans l'art antérieur des techniques de moiré numériques o une mire de lignes est projeté sur un objet soumis à essai. Une information vidéo numérisée est obtenue à l'aide d'une caméra visant l'objet soumis à essai sous un certain angle par rapport à l'axe du système optique qui projette la mire. Une information de phase est déduite du signal vidéo numérisé à l'aide d'un algorithme synchrone spatial (par convolution de l'information vidéo numérisée fournie par la caméra avec des fonctions sinus et

cosinus de référence orthogonales). On pourra se reporter à K.H.

Womack, "Interferometric Phase Measurement Using Spatial Synchronous Detection", Optical Engineering, vol. 23, no 4, page 391, juillet-août 1984. L'information de phase obtenue en résultat de ces mesures n'est pertinente que par rapport à un plan

de référence et devient ambiguë à des distances dépassant une demi-

période de la mire projetéetelle que celle-ci est vue au niveau de la caméra. Des techniques permettant de lever l'ambiguîté ont consisté à prende en compte la relation géométrique du projecteur et de la caméra (triangulation) afin d'obtenir un plan de référence et à déplacer pas à pas la mire jusqu'à différentes positions suivant le trajet de la lumière projetée sur l'objet pour obtenir une information de phase représentant le profil d'objets de grande dimension par rapport à la mire. On pourra se reporter au brevet

des Etats-Unis d'Amrique n 4 641 972, dlivr le 10 fvrier 1987.

des Etats-Unis d'Amérique n 4 641 972, délivré Le 10 février 1987.

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Différents schémas permettant de lever l'ambiguîté existant dans la réalisation de mesures de contour ont mis en jeu l'utilisation de lumières de différentes longueurs d'ondes, le déplacement synchrone de l'objet soumis à essai et du système

optique du projecteur et, ou bien, de la caméra, ou bien l'appli-

cation d'autres orientations géométriques particulières du système optique. Divers exemples de tels schémas sont décrits dans les brevets suivants, qui traitent de la mesure du contour à l'aide de

techniques interférométriques et qui décrivent également les pro-

cédés de calcul complexes utilisés pour obtenir l'informaticr. de

phase à partir des signaux vidéo. Il s'agit des brevets des Etats-

Unis d'Amérique: n 4 456 339 délivré le 26 juin 1984; 'o n 4 498 770 délivré le 12 février 1985; n4 641 972 déLivré le février 1987 (ces trois derniers brevets mettent en jeu des systèmes à fréquences multiples); n 4 131 365 délivré le 26 décembre 1978; n 4 391 526 délivré le 5 juillet 1983; o o n 4 457 625 délivré le 3 juillet 1984; n 4 627 734 délivré le 9 décembre 1986 (ces quatre derniers brevets mettent en jeu un déplacement entre le système optique et l'objet); n 4 009 965 délivré le 1er mars 1977; n 4 139 304 délivré le 3 février 1979; n 4 340 306 délivré le 20 juillet 1982; et no 4 387 994 délivré le 14 juin 1983 (ces quatre derniers brevets mettent en jeu des mesures de contour utilisant certaines orientations spatiales des

systèmes optiques de projection et de détection).

Dans les divers systèmes et les diverses techniques qui ont été proposés jusqu'ici,-la précision des mesures est limitée par l'alignement des divers éléments optiques (les projecteurs et les caméras, ou bien d'autres détecteurs photoélectriques), les aberrations des lentilles, et la proximité du plan de référence vis-à-vis de la surface de l'objet soumis à essai par lequel la lumière projetée est réfléchie. En outre, les mesures fournies par

ces systèmes ne donnent que la phase relative au plan de référence.

Selon l'invention, il a été découvert qu'une mesure absolue des coordonnées de surface (dimensions suivant plusieurs coordonnées) pouvait être obtenue par étalonnage de l'information de phase relativement à une mire d'étalonnage (ci-après également

appelé une réglure) dans plusieurs plans situés à différentes dis-

tances élémentaires du détecteur (par exemple une caméra vidéo).

Pour les coordonnées de surface d'un objet massif, on utilise des aspects successifs (qui peuvent également être considérés comme des vues) de la mire d'étalonnage. L'information obtenue à partir de l'étalonnage est emmagasinée dans des tables de manière à produire un volume étalonné, si bien que les valeurs de phase mesurées peuvent être directement transformées en mesures de distance (en

coordonnées de dimension suivant un système de coordonnées de réfé-

rence). Puisque l'étalonnage tient compte de l'orientation géomé-

trique (alignement) des éléments optiques, ainsi que des aberra-

tions et des autres déformations des éléments optiques (du projec-

teur et de la caméra vidéo), et de toutes les distorsions des cap-

teurs (la caméra vidéo), les mesures absolues sont automatiquement

soumises à des compensations pour de semblables défauts d'aligne-

ment, aberrations et autres déformations.

On peut produire le profil d'un objet tridir'nsi6nne' en utilisant plusieurs ensembLes caméra-projecteur qui couvrent des aspects différents de l'objet. Le volume spatial couvert par chaque ensemble caméraprojecteur est étalonné de manière à fournir un volume tridimensionnel dans lequel l'objet soumis à essai peut être placé. Les mesures des distances définissant le profil de l'objet soumis à essai suivant une section droite de celui-ci sont obtenues par combinaison de l'information obtenue à partir de chacun des

différents aspects qui sont couverts par chaque ensemble caméra-

projecteur. Une particularité de l'invention est que les erreurs

affectant la précision des mesures sont déterminées par la préci-

sion de la mire d'étalonnage et du support mécanique sur lequel il est placé. On peut donc ajuster ces erreurs au degré de précision

voulu, par exemple à une ou plusieurs dizaines de microns.

Par conséquent, Le but principal de l'invention est de fournir un système perfectionné -de mesure: de profil,

ou profilométrie, de surfaces aussi bien que d'objets tridimension-

nels, lequel produit des mesures de dimension absolues de

ceux-ci avec précision n'est pas limité par le défaut d'ali-

gnement, les aberrations ou les déformations des éléments optiques

ou capteurs du système.

Un autre but de La présente invention est de fournir un système perfectionné permettant de réaliser des mesures de profil

aussi bien de surfaces (objets bidimensionnels) que d'objets tri-

dimensionnels avec précision et sans qu'il soit besoin de balayer ou de déplacer la position des détecteurs relativement à l'objet soumis à essai pour obtenir des mesures relatives à de grands objets.

Un autre but de l'invention est de fournir un sys-

tème perfectionné permettant d'obtenir des mesures précises par interférométrie, lequel élimine les ambiguïtés des mesures de phase et produit des mesures de distance absolues définissant le contour de l'objet soumis à essai, aussi bien à deux dimensions

qu'à trois dimensions.

Un autre but de l'invention est de fournir un système de mesure de contour perfectionné, qui utilise des mesures de phase spatiales pour corriger les effets des fluctuations de températures

sur la géométrie du système.

Un autre but de l'invention est de fournir unsys-

tème perfectionné de profilométrie, dans lequel une réglure est projetée sur un objet soumis à essai, o la réglure produit une configuration de franges codée, par exemple à l'aide de franges de repère (lignes de la réglure repérées) situées entre des lignes prédéterminées de la régLure, de manière à produire une information

relative aux distances absolues de la surface soumise à essai vis-

à-vis d'une position de référence, indépendamment des ambiguïtés

contenues dans l'information de phase.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de

l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:

la figure 1 est une vue en élévation montrant schématique-

ment un système constituant un mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 est une vue en plan montrant schématiquement un système qui constitue un mode de réalisation de l'invention, un

tel système pouvant mesurer le profil d'un objet tridimensionnel.

La figure 3 est une vue en élévation de la cible d'étalon-

nage qui est utilisée pour l'étalonnage du système des figures 1 et 2. La figure 4 est une vue d'une mire de Ronchi à fréquence variable utilisé dans le système des figures 1 et 2; cette mire possède des lignes de repère qui produisent des franges de repère

entre des réglures prédéterminées (la réglure suivant la ligne cen-

trale des réseaux et la réglure verticalement déplacée suivante, et des réglures qui sont à huit périodes au-dessous de la réglure repérée) de manière à permettre l'étalonnage d'un grand volume dans

lequel l'objet soumis à essai peut être placé.

La figure 5A montre une partie d'une fenêtre horizontale située à une hauteur W.; la fenêtre contient une configuration de

lignes de la mire d'étalonnage (figure 3) autour de sa ligne cen-

trale telle qu'il en est formé une image sur les capteurs de la caméra. La fenêtre horizontale réfléchit une rangée d'éléments d'image, ou pixels, se trouvant à y = Wi, qui est étalonnée. Il existe 32 fenêtres d'étalonnage. La figure est étalonné en fonction

de l'emplacement des pixels détectés le long d'une ligne horizon-

tale, à savoir 256 pixels, le pixel n 128 se trouvant au niveau de la ligne centrale et, respectivement, 127 et 128 pixels se trouvant

de part et d'autre de la ligne centrale.

La figure 5B est une courbe illustrant la variation de la phase mesurée au niveau de l'emplacement des pixels, respectivement à droite et à gauche de la ligne centrale. La correspondance entre

la distance et la phase est montrée sur l'ordonnée des courbes.

La figure 6A est un schéma montrant la fenêtre représentée par la figure 5A, sur laquelle la mire de Ronchi projetée a été superposé, et montrant l'emplacement de la frange de repère le long

de la ligne centrale de la mire de Ronchi lors-que la cible d'étalon--

nage est déplacée pas à pas jusqu'à un certain emplacement Zn plus

proche de la caméra que l'emplacement initial Z0 de la cible d'éta-

lonnage.

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La figure 6B est une courbe montrant la phase cumulée (la mesure de phase au niveau de la fenêtre par rapport à la mesure de

phase au niveau de la frange de repère, plus le nombre de transi-

tions de phase de 3600 existant entre elles) pour chaque plan auquel la mire d'étalonnage (figure 3) est placé, le plan Z0 étant le plus éloigné de la caméra et le plan Z31 étant le plus

rapproché de la caméra.

La figure 7A est un schéma analogue à la figure 6A, mon-

trant l'emplacement d'une fenêtre de convolution qui est utilisée pour mesurer la phase dans la direction horizontale le long d'une fenêtre Wi. Ces mesures de phase sont utilisées pour l'étalonnage de chacun des plans Z0 à Zn dans lesquels la mire d'étalonnage (figure 3) peut être placé. Z0 est le plan situé à l'origine, les

plans désignés par des numéros plus élevés se rapprochant successi-

vement de la caméra.

La figure 7B est une série de courbes montrant la phase

cumulée entre des mesures faites alors que la fenêtre de convolu-

tion a été placée à différentes positions de pixel pour chacun de trois. plans successifs ZO Z1 et Z2; les plans restants ne sont

pas montrés pour ne pas compliquer la représentation.

La figure 8 est une vue simplifiée suivant une orientation en élévation telle que montrée sur la figure 1. La figure 8 montre

l'emplacement de la mirede Ronchi projetée dans les plansd'étalon-

nage successifs Zn et Zn+1l montrant également l'emplacement d'un plan intermédiaire. La figure illustre comment les mesures de phase cumulées faites au niveau des plans d'étalonnage peuvent être interpelées pour déterminer la mesure de phase et la distance en un

plan intermédiaire situé entre les plans d'étalonnage.

La figure 9 est une vue horizontale des plans d'étalonnage Ze Znet Zn+1, ainsi que d'un autre plan d'étalonnage Zn-1 situé plus loin de la caméra que Zn' montrant l'emplacement de la surface de l'objet soumis à essai par rapport à ces plans et de manière à

illustrer comment les mesures de phase faites pour chaque emplace-

ment de pixel de chaque plan d'une section droite de l'objet sont transformées en une carte des distances de l'objet, directement à

partir de l'information de phase utilisant L'information d'étalon-

nage z., dont le graphe est présenté sur la figure 7B.

La figure 10 est un diagramme montrant La relation qui existe entre la phase absolue (0) et la phase redressée U(0) qui tient compte des transitions de 360 successives. Les courbes montrent comment les mesures de phase absolues sont ambiguës et comment l'ambigulté peut être levée grâce à l'utilisation de la

phase redressée ou cumuLée.

Les figures 11A et 11B constituent ensemble un schéma de principe fonctionnel du système de mesure de profil tel que mis en oeuvre à l'aide de trois ensembles caméra-projecteur couvrant des aspects en chevauchement successifs d'un objet soumis à essai,

ainsi que le système de calcul représenté sur les figures 1 et 2.

Les figures 12A, 12B et 12C montrent respectivement sur la figure 12A, Les images d'un objet cylindrique à section droite

elliptique formées au niveau de chacune de trois caméras diffé-

rentes mutuellement séparées de 120 comme représenté sur la figure 2; sur la figure 12B, la variation de phase suivant la direction x coupant une fenêtre horizontale Wi; et, sur la figure 12C, les distances suivant les directions z et x en lesquelles l'information de phase est transformée grâce à l'utilisation de l'information d'étalonnage.

La figure 13 est un schéma de principe fonctionnel illus-

trant de manière plus détaillée comment les calculs de phase sont

effectués dans le système représenté sur les figures 11A et 11B.

La figure 14 est un schéma de principe fonctionnel illus-

trant le fonctionnement du système d'étalonnage permettant d'obte-

nir les tables placées en mémoire dans le système représenté sur

les figures 11A et 11B.

Les figures 15A, 15B et 15C sont des schémas de principe fonctionnels illustrant respectivement, de manière plus détaillée, l'étalonnage, la production de la table de franges de repère, et l'étalonnage z. Sur les figures 1 et 2, on peut voir le système de mesure de profil selon un mode dé réalisation de l'invention, réglé pour l'étalonnage. Une monture d'étalonnage 11 possède une cible

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d'étalonnage 10 montée sur un support 12 et 14 qui permet de faire tourner la cible sur un axe vertical indiqué comme étant l'axe "y" et de déplacer la cible en translation suivant l'axe "z". Le support comprend des plateaux 16 et 18 montés sur une table 14 qui permet la rotation. Le plateau 18 peut effectuer un mouvement de translation suivant la direction z. La surface du plateau 18 est à niveau relativement à la force de pesanteur. Après l'étalonnage, on retire la monture d'étalonnage 11 et on place, dans le volume étalonné, les objets soumis à essai. Ces objets peuvent par exemple être des corps pour lesquels on doit déterminer le contour d'une section droite. Ces corps peuvent être déplacés dans le volume étalonné sur une bande transporteuse qui est également à niveau vis-à-vis de la force de gravité, si bien que l'axe du corps se

trouve approximativement suivant l'axe y.

Le support de translation est destiné à permettre le déplacement de la cible d'étalonnage suivant 32 plans, Z0_31 Le plan d'ordre 0 passe par l'axe y, et les autres plans Z sont à une fraction de la période de la configuration de lignes d'une réglure

de Ronchi qui est projetée sur la cible d'étalonnage. Cette confi-

guration peut avoir, suivant un mode de réalisation donné à titre d'exemple, une période de 6,35 mm. Les pas de translation peuvent

alors être, commodément, de 3,175 mm.

Alors que les pas peuvent être séparés de manière égale, leur espacement n'est pas crucial dans la mesure o ils sont à moins de la moitié de la période de la réglure, telle qu'elle est projetée sur la cible d'étalonnage. La résolution de l'étalonnage et celle des mesures de profil dépendent de la période de la réglure. Il a été trouvé que, avec une période d'environ 6,35 mm,

on pouvait obtenir une précision de mesure de + 0,0254 mm.

La cible d'étalonnage peut tourner en trois positions écartées à 1200 les unes des autres, comme représenté sur la figure 2. Dans chacune de ces positions, la cible d'étalonnagequi présente une surface plate sur laquelle apparait la configuration verticale représentée sur la figure 3, est disposée en regard d'un ensemble projecteur-caméra. Ces ensembles sont indiqués pac PC n 1, PC n 2 et PC n 3 sur la figure 2. Ces ensembles sont tous identiques. Le

PC n 1 comporte une caméra vidéo qui est de préférence un disposi-

tif à couplage de charge, ou caméra CCD, possédant un réseau de

capteurs CCD. Ce réseau peut être une matrice d'environ 320 éLé-

ments horizontaux et environ 250 éléments verticaux. Les signaux vidéo venant de ces éléments sont mis sous forme numérique dans un système calculateur 22 connectés à la caméra 20. L'image vidéo est

mise sous forme numérique suivant une matrice de 256 éléments hori-

zontaux et 240 éléments verticaux (pixels) représentés par des bytes d'information numérisée en provenance des éléments capteurs CCD. Chacun de ces éléments d'information numérisée correspond à un pixel du champ visé par le réseau. Ce champ est focalisé sur le réseau par une lentille de la caméra. Le foyer est disposé à l'emplacement moyen de la surface dont on doit former l'image, une profondeur de champ appropriée étant prévue pour couvrir le volume étalonné. Puisque le réseau numérisé possède 256 pixels dans la direction horizontale, le pixel central porte le n 128, et la colonne de 240 pixels disposée suivant le centre (le pixel n 128 de chaque rangée) est alignée avec l'axe y du plan de l'axe z (le plan z,y). Cet alignement peut être réalisé manuellement à l'aide de

dispositifs de positionnement classiques.

Les projecteurs comportent chacun une lentille de projec-

teur qui focalise la lumière projetée au travers de la réglure de

Ronchi à période variable 26 sur le plan de la cible d'étalonnage.

Alors que l'axe optique de la caméra est aligné avec l'axe z et est horizontal, l'axe optique du projecteur est incliné à angle aigu, qui peut commodément être de 45 , par rapport à l'axe optique de la caméra. L'axe optique de la caméra est indiqué par la référence 28, et celle du projecteur par la référence 30. Ces axes sont alignés de manière à se trouver dans le plan z,y à l'aide des dispositifs

de positionnement.

La réglure de Ronchi 26 est représentée de manière plus détaillée sur la figure 4. De manière souhaitable, elle possède une période variable. Lorsqu'on utilise une lentille de projection produisant une inversion, les lignes sont plus rapprochées au sommet de la partie inférieure. L'écartement variable compense l'inclinaison de l'axe 30 du projecteur, si bien que les lignes

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projetées sont parallèles et également séparées sur la cible d'étalonnage 10 lorsque celle-ci est en place, ou bien sur les

objets soumis à essai.

Alors que la lentille de projection est représentée comme approximativement mise au point lorsque la cible d'étalonnage est légèrement écartée en direction de la caméra par rapport à l'axe vertical en ZO, le foyer optimal est ajusté pour l'emplacement de la surface de la cible d'étalonnage se trouvant au milieu de son étendue de translation (à l'étape 16). Le foyer de la caméra 20 peut être réglé de manière analogue. On choisit l'ouverture de

diaphragme F du projecteur de la camera de façon à produire une pro-

fondeur de champ s'étendant sur l'intervalledetransiationtoutentier.

La réglure de Ronchi telle que représentée sur la figure 4 contient, à la Ligne 33 qui s'étend suivant la partie médiane de la mire, perpendiculairement à la ligne centrale de construction, une aire qui fournit une frange de repère 34. De plus, entre des lignes séparées situées au-dessous de la réglure centrale 33 et coupant la ligne centrale, se trouve une autre aire 36 fournissant une frange de repère. La frange inférieure 36 peut être à huit lignes au-dessous de la frange centrale 34. De manière facultative, il peut y avoir des franges de repère supplémentaires entre les mêmes lignes que les lignes contenant les franges 34 et 36 séparées de manière égale de ces lignes. Ces aires formant des franges de

repère supplémentaires situées de part et d'autre de l'aire 34 for-

mant la frange centrale sont indiquées par les références 38 et 40.

Les aires formant des franges de repère supplémentaires situées de part et d'autre de l'aire 36 formant la frange de la Ligne centrale inférieure sont indiquées par les références 42 et 44. Les franges adjacentes à la réglure 33 sont transmissives à 75 %, valeur que l'on pourra comparer à la transparence totale (transmission à %), les franges de repère 36, 42 et 44 situées entre les lignes inférieures étant, de manière commode, transmissives à 85 %. Il

est possible de modifier ou d'inverser la valeur de la transmissi-

vité et la relation des transmissivités des franges. En outre, on peut utiliser des franges de repère supplémentaires séparées vers le haut ou vers le bas par rapport à la ligne centrale afin de

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produire une aire plus grande suivant la direction z qui peut être étalonnée et utilisée (produisant ainsi un volume étalonné plus grand pour l'objet soumis à essai). Comme représenté dans la partie agrandie de la figure 4, la transmissivité voulue est produite par une aire en demiteinte par laquelle le pourcentage de transmission est déterminé par le pourcentage des aires transparentes vis-à-vis

des aires obscures de la partie en demi-teinte.

Un autre moyen facultatif permettant de couvrir et

d'étalonner une grande aire suivant la direction z consiste à uti-

liser un angle d'inclinaison réduit, par exemple inférieur à 45 , entre les axes optiques 28 et 30. L'utilisation de franges de repère supplémentaires pour couvrir des aires plus grandes est

toutefois préférée, puisqu'on peut obtenir une plus grande résolu-

tion que celle qu'on obtiendrait en diminuant l'angle d'inclinai-

son.

Chacun des ensembles caméra-projecteur PC no 1 à n 3 couvre un aspect (ou vue) séparé de l'objet soumis à essai et du volume étalonné, des aspects à 1200 étant prévus dans ce mode de réalisation. Chaque aspect à 120 est étalonné séparément de manière à couvrir le volume tout entier. La figure 2 représente le plan Z0 pour l'aspect vu par le PC n 1, qui se trouve suivant l'axe de rotation (y) et plusieurs des plans z supplémentaires situés successivement chacun plus près de la caméra. Des plans z constituant des exemples des autres aspects qui sont vus par les

autres ensembles caméra-projecteur sont également représentés.

La cible d'étalonnage est montrée de manière détaillée sur la figure 3. Elle possède des réglures qui doivent être fabriquées par photolithographie sur une surface plane, par exemple une plaque de verre. Les lignes sont commodément des lignes-noires de 3,175 mm de large séparées par un espace blanc de 3,175 mm de large, ce qui donne une période de 6,35 mm. Le choix de l'espacement des lignes est commandé par la résolution voulue, le champ de visée à couvrir, et la matrice réceptrice du capteur utilisé. Puisque la précision

de l'étalonnage dépend de la précision des lignes, il est souhai-

table que celles-ci soient faites avec une précision qui dépasse la précision de mesure du système, par exemple avec une précision d'un

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ordre de grandeur plus élevée que la précision de mesure voulue. La cible choisie à titre d'exemple peut être une plaque carrée de 203,2 mm de côté. La planéité de la surface réglée de la plaque est de préférence d'un ordre de grandeur plus élevée que la résolution des mesures (par exemple, dans ce cas, 0,00254 mm). De manière souhaitable, celle-ci est montée dans la monture d'étalonnage 11 de

façon que les lignes soient parallèles à l'axe de rotation. L'ali-

gnement de l'ensemble caméra-projecteur est facilitée par les franges de repère extérieures, et la configuration de la réglure projetée au niveau de La cible doit constituer des lignes qui sont perpendiculaires aux lignes de la cible d'étalonnage. L'alignement n'est pas crucial, puisque le processus d'étalonnage compense les erreurs d'alignement ainsi que les aberrations des lentilles des

capteurs de la caméra et du projecteur.

Le projecteur est éclairé par une lampe stroboscopique (non représentée) qui peut être connectée au boîtier du projecteur

par une fibre optique. Une source lumineuse d'éclairement général -

est placée sur chaque ensemble caméra-projecteur. Une source typique est constituée d'une lampe représentée sous la référence 46. Ces lampes produisent un éclairement diffus et éclairent la cible d'étalonnage. Il peut s'agir de lampes à incandescence. Les

lampes stroboscopiques de chaque projecteur et les lampes d'éclai-

rement de chaque caméra sont commandées par un calculateur 22. Le calculateur fournit à chaque caméra des signaux de synchronisation horizontale et verticale. Des lignes de commande distinctes sont prévues pour les lampes stroboscopiques des projecteurs et les

lampes 46 d'éclairement constant des caméras. Le calculateur com-

mande également la rotation et la translation des supports 14 et 12 en actionnant des moteurs pas-à-pas connectés aux supports. Ces moteurs pasà-pas et la transmission par pignons appropriée ne sont

pas montrés pour simplifier la représentation.

Le calculateur traite l'information vidéo obtenue à la fois pour l'étalonnage et pendant les essais sur des objets réels (temps d'exécution). Le système calculateurservant à la fois pour l'étalonnage et pour le temps de traitement est décrit ci-

après en relation avec les figures 11A à 15C. Le processus

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d'étalonnage utilise les réglures de la cible d'étalonnage et la

configuration de Ronchi projetée. Ltutilisation et le fonctionne-

ment du système pendant l'étalonnage seront décrits de manière plus

claire en relation avec les figures 5A-à 10.

os05 On peut compenser les variations du système en fonction de

la température comme cela sera expliqué plus complètement ci-

dessous. De plus, pour minimiser les effets négatifs de l'environ-

nement, y compris la lumière ambiante, il est nécessaire que le système tout entier soit enfermé dans une chambre. Cette chambre

peut être maintenue à une pression légèrement supérieure à la pres-

sion atmosphérique afin de minimiser les courants d'air et d'exclure la poussière qui pourrait provoquer les interférences optiques. Dans le cas o l'installation dans laquelle le système

est utilisé est soumise à des vibrations, il est également néces-

saire de monter l'ensemble du système sur une table qui est isolée des vibrations. Il est également souhaitable d'éviter les grandes variations de température (par exemple les variations supérieures à + 2,8 C); les variations plus petites sont prises en compte par

une fonction de commande de température décrite ci-après. Le sys-

tème peut être enfermé dans une chambre dont la température est

ajustée afin d'empêcher de semblables grandes variations de tempé-

rature. En général, on effectue l'étalonnage afin d'obtenir une

carte de la relation existant entre-la phase et la distance en plu-

sieurs plans (les plans z) qui se trouvent entre l'axe de rotation et les caméras. Ces cartes contiennent les relations entre la phase et la distance pour plusieurs hauteurs différentes suivant la direction y. Chaque hauteur peut être considérée comme comprenant

une fenêtre qui s'étend suivant la direction horizontale.

On effectue l'étalonnage en utilisant d'abord la cible d'étalonnage seule, éclairée de manière constante par les lampes 46 respectives. On fait ensuite une mesure de phase, à partir de laquelle on obtient les distances mesurées suivant la direction x à partir du centre des lignes verticales se trouvant sur la cible d'étalonnage. La distance est corrélée aux positions des pixels croisant la rangée, c'est-à-dire la distance de chaque pixel depuis le pixel central. Puisque les lignes verticales de la-configuration d'étalonnage possèdent un espacement prédéterminé (3,175 mm dans cet exemple), les mesures de phase sont aussi directement corrélées

à la distance. Il peut y avoir 32 fenêtres horizontales. En limi-

tant le nombre des fenêtres à 32, on peut réduire la capacité de mémorisation du calculateur. Si on le souhaite, on peut utiliser plus ou moins de fenêtres. Les fenêtres sont placées à des valeurs y telles que y = 138 + n6, o n est un entier. La valeur y peut varier de 42 à 228. Chaque fenêtre contient 32 points de données, cette valeur pouvant de nouveau être augmentée ou diminuée si on le souhaite. Les 32 points utilisés sont définis au niveau des pixels, x = 128 + n6. La lettre n désigne un entier et x est compris dans l'intervalle de 32 à 218. Ainsi, il existe 16 points (pixels) d'un côté du centre, 15 points de l'autre côté du centre, et 1 aucentre, ce qui définit un total de 32 points de données par fenêtre. Il existe 32 fenêtres d'étalonnage par plan, et il existe 32 plans d'étalonnage, Z0 à Z31. Ainsi il y a au total 32 matrices de 32 x 32 valeurs pour l'information distance-pixel. On étalonne 32 positions de pixels dans 32 fenêtres. On remplit une table d'étalonnage X, une table d'étalonnage Z et une table de franges de repère dans chaque plan z avant de faire avancer d'un pas la cible

jusqu'au plan suivant en direction de la caméra.

Ensuite, on projette la réglure de Ronchi portant les franges de repère sur la cible d'étalonnage en fournissant des

éclairs à l'aide de la lampe stroboscopique. On détermine la posi-

tion relative de la fenêtre Wi par rapport à la frange de repère.

On peut aussi bien utiliser n'importe quelle autre des fenêtres horizontales. On effectue ceci en emmagasinant l'information de

phase relative à l'emplacement de la frange de repère et l'informa-

tion de phase relative à la position de la fenêtre, plus le nombre de lignes de la configuration projetée (lignes horizontales) se trouvant entre la frange de repère et la fenêtre. On détermine ce nombre de lignes en comptant les cycles de variation de phase de

360 entre la frange de repère et la fenêtre. On notera que la po-

sition de la frange de repère est indiquée par un creux dans la

configuration de variation d'intensité suivant la direction verti-

cale ou y. Cette configuration devrait normalement être sinusoîdale en raison de l'écartement égal des lignes de La mire projetée. On

peut distinguer les franges à 75 % et à 85 % du fait de la diffé-

rence d'amplitude de leurs variations d'intensité. Pendant cer-

S05 taines mesures de l'emplacement de la frange de repère, la frange 34 située au centre de la configuration projetée peut se déplacer hors du champ de visée. Ceci peut se produire pour des plans

proches de la caméra. Alors, l'autre frange 36 apparaîtra.

Puisqu'elle possède une transmissivité différente, il est possible d'utiliser la détection de cette frange à la place de la frange de repère centrale 34 par simple addition du déphasage correspondant au nombre de lignes de séparation entre les franges 34 et 36. Dans

cet exemple, il y a huit lignes, soit 8 fois 360 de déphasage.

On mesure l'information de phase absolue entre la frange de repère et la fenêtre en utilisant une phase redressée. Le sens de -l'expression "phase redressée" apparaîtra sur la figure 10. La courbe en dents de scie indiquée par les lignes en trait maigre repérées par O représentant la variation de la phase absolue en fonction de la distance. A chaque période de la configuration, la phase varie de 360 . La phase indiquée par la ligne repérée par U(0) est la phase redressée. Les cycles de 360 de variation de phase sont cumulés; ainsi, lorsque la distance suivant la réglure

projetée entre l'emplacement de la frange de repère et L'emplace-

ment de la fenêtre augmente, la phase redressée augmente. Par exemple, on considère la phase absolue en fonction de la distance, telle qu'indiquée par Ax sur la figure. Ax commence à 315 , passe

par 360 , puis se poursuit pour atteindre 45 dans l'autre cycle.

En termes de mesure de phase absolue, Ax est ambigu en raison de la transition existant dans la mesure absolue. En termes de phase redressée, l'ambiguité est supprimée. A la fin de l'intervalle Ax,

la mesure de la phase redressée est de 360 plus 45 , soit 405 .

Naturellement, la mesure de phase absolue n'est que de 45 , et

cette mesure est ambiguë relativement à l'emplacement de l'inter-

valle Ax par rapport à x.

En mesurant la phase redressée entre la frange de repère et la fenêtre à chacun des 32 plans allant de Z0 à Z31, on obtient

26 14 6 9 1

un nombre de phase correspondant exactement au plan. Ce nombre de phase correspond exactement à la distance suivant la direction z, puisque le nombre de phase pour la phase Z0 correspond au plan situé sur l'axe de rotation (l'axe vertical passant par l'origine, comme indiqué sur la figure 1, qui est l'axe autour duquel le support 12 tourne). Le nombre de phase relatif au plan Z1

correspond à un plan écarté de 3,175 mm de l'axe suivant La direc-

tion z, le nombre de phase relatif au plan Z2 correspond à un plan écarté de 6,35 mm de l'axe de rotation, et ainsi de suite. Une table des nombres de phase localise donc avec précision tous les plans suivant la direction z. On obt.ient des cartes étalonnant chacun de ces plans z en termes de phase à chaque position de pixel étalonnée le long de la fenêtre en faisant des mesures de phase absolue à chaque position de pixel. On compare cette phase à la phase trouvée pour ce pixel au niveau du plan précédent. La différence cumulée est appelée l'étalonnage Z. Les positions des pixels éclairés sont celles des pixels situés entre les lignes verticales se trouvant sur la cible

d'étalonnage. On ne mesure pas tous les pixels, puisque, pour cer-

tains d'entre eux, la configuration de réglure projetée possède une faible visibilité en raison des réglures sombres se trouvant sur la surface d'étalonnage plane de la cible 10. En général, en raison de

l'effet de perspective, le pixel pour lequel la phase est déter-

minée n'est pas le pixel pour lequel les valeurs d'étalonnage ont été emmagasinées. Par interprétation linéaire de phases adjacentes, on peut trouver la phase correspondant au pixel d'étalonnage. On fait les cartes des mesures de phase en tenant compte des mesures de

phaseeffectuées au plan ZO. En ZO, il n'existe pas de plan précé-

* dent. La carte des phases y a donc son origine. Chaque phase d'un pixel d'étalonnage (sachant que celui-ci peut être interprété à partir de la phase des pixels adjacents) commence sous forme d'un décalage par rapport à la phase centrale (la phase existant au

niveau du pixel no 128). Ceci compense l'aberration et la distor-

sion des systèmes optiques et des capteurs (caméras, etc.). Les phases centrales sont prises comme valeurs zéro au niveau du plan Z0 et constituent le lien entre le réseau de franges de repère et le réseau d'étalonnage Z. Il existe 32 cartes de plans de phase qui produisent l'étalonnage z pour chaque aspect, si bien qu'il y a au total 3 fois 32, ou 96,cartes pour le système tridimensionnel représenté

sur les figures 1 et 2. Puisque l'étalonnage x obtenu sous éclaire-

ment constant de la cible à l'étalonnage relie à la distance les positions des pixels contenues dans chacun de ces plans et puisque les cartes d'étalonnage z de l'information de phase permettent une conversion de l'information de phase en une distance suivant la direction perpendiculaire, on peut réaliser pendant le temps d'exploitation des mesures absolues de distance dans un système

cartésien (x,z).

L'étalonnage X sera plus clairement expliqué à l'aide de la figure 5A, o plusieurs lignes de la cible d'étalonnage sont représentées. Ce qui est représenté est le processus d'étalonnage utilisé pour étalonner la fenêtre Wi du plan Zn. Il existe 32 fenêtres d'étalonnage W. à chaque plan Z. La figure montre les lignes entourant la ligne centrale, ou le pixel n 128, telles qu'elles sont vues par la caméra. Une fenêtre de convolution de

1 pixel de largeur suivant la direction y et de 25 pixels de lon-

gueur suivant la direction x est déplacée à la fois vers la droite

et vers la gauche de la ligne centrale. Ces mesures de phase rela-

tives aux pixelssitués le long de la rangée couverte par la fenêtre

sont représentées sur la figure 5B en termes de phase redressée.

Puisque chaque cycle de phase redressée (chaque cycle ayant 360 ) correspond à 3,175 mm (la distance entre les centres des espaces blancs encadrant les lignes), il existe une corrélation directe suivant la direction x entre la phase et la distance. Ces mesures de distance sont emmagasinées dans une région séparée de la mémoire du calculateur, pour chaque plan ZO-Z31. L'étalonnage x tel que présenté sur les figures 5A et 5B est effectué sous éclairement constant et avant que la lampe stroboscopique du projecteur n'ait été allumée pour projeter la configuration de Ronchi sur la cible

d'étalonnage.

L'étalonnage des emplacements de la fenêtre W. utilisant les franges de repère va maintenant être décrit de manière plus claire à l'aide de La figure 6A, qui montre la partie de la fenêtre ainsi que la partie de la configuration se projetant sur la caméra qui portent la frange de repère 34. La phase cumulée totale entre la position de la frange de repère Ymf et la position de la fenêtre

Ywi est 0mf. La phase cumulée totale varie dans chaque plan Zn.

Cette phase cumulée tient compte du nombre de lignes de la configu-

ration projetée se trouvant entre la frange de repère et la fenêtre. On effectue les mesures de phase en utilisant une fenêtre de convolution de 1 pixel de largeur suivant la direction x et de pixels de longueur suivant la direction y. L'écartement entre les lignes embrasse au moins 3 pixels. Ainsi, lorsque la fenêtre de convolution remonte depuis Ymf jusqu'à la position de la fenêtre Ywi, il y a une variation de phase sinusoldale, chaque période de cette variation correspondant au déplacement de la fenêtre sur une

distance égale à la période de séparation des lignes de la configu-

ration projetée. En comptant le nombre de ces lignes et en ajoutant autant de fois 360 qu'il y a de lignes au déphasage entre les mesures de phase absolue pour la position du faisceau de repère Ymf

et pour la position de la fenêtre Ywi, on détermine la phase cumu-

lée. Cette phase cumulée est emmagasinée pour chaque plan Zn sui-

vant la direction z (Z0 à Z31) et assure une corrélation de la distance de ces plans à l'axe de rotation avec les mesures -de

phase.

La figure 8 montre comment la position de la frange de

repère par rapport à la fenêtre varie dans les différents plans.

Deux plans Zn et Zn+1 sont représentés, le plan Zn+1 étant le plan adjacent à Zn qui est le plus près de la caméra. La fenêtre W. est n i l'emplacement d'une certaine rangée de pixels du réseau de capteurs. Du fait de la nature convolutive de cette fenêtre, elle doit être placée à une distance supérieure à 12 rangées soit à partir du haut, soit à partir du bas du réseau (de y = 12 à y = 228). La raison pour laquelle il en apparaît 12 plut8t que 13 résulte du fait que la valeur finale du réseau de convolution est zéro au lieu d'un nombre significatif. En raison de l'inclinaison entre l'axe optique du projecteur et l'axe optique de la caméra, la

frange de repère se déplace vers le haut lorsque le plan d'étalon-

nage se rapproche de la caméra. En conséquence de la parallaxe, la hauteur de la fenêtre W. diminue au fur et à mesure que le plan

d'étalonnage se rapproche de la caméra.

Alors que c'est la frange de repère 34 qui a été repré-

sentée, on notera que, dans certains cas, en particulier pour les plans proches de la caméra, il sera utilisé la frange de repère inférieure 36 et il sera tenu compte, dans la valeur emmagasinée de Omf, de la phase redressée correspondant aux 8 cycles (8 lignes)

existant entre ces franges de repère 34 et 36.

La figure 6B montre la variation de la phase cumulée 0 mfzn avec les plans lorsque ces plans se rapprochent de la caméra. Le

plan correspondant à l'origine Z0 possède une certaine phase cumu-

lée. Cette phase continue de progresser, puis s'inverse lorsoue l'emplacement de la frange de repère se déplace vers le côté oppose de la fenêtre W. Sur la figure 8, il est également représenté, entre les plans Zn et Zn+l, un plan indiquant l'emplacement de la surface d'un objet ou d'une partie soumis à essai, comme ce serait le cas pendant une période d'exploitation, après étalonnage. Le plan de la figure 8 passe par la ligne centrale (le plan comportant l'axe de rotation et les axes optiques) , de sorte que le pixel n 128 sera coupé par ce plan. Ce pixel est indiqué sur la figure 8 en P128. La mesure de phase cumulée Omfp est proportionnelle à la distance de l'origine des plans Zn et Zn+1. Les mesures de phase se corrèlent à

cette distance en fonction de la relation suivante, laquelle défi-

nit la profondeur entre les plans Znet Zn+l (soit %Z):

3=( 0 ( -) (1)

%Z (O mfz - mfp mfzn Omf zn+1 o 0mfz est la phase cumulée de la fenêtre Wi à la frange repérée pour le plan Zn, 0mfz est la phase cumulée de la fenêtre Wi à la frange repérée pour e plan Zn+l, et 0mfp est la phase cumulée de la fenêtre W. au niveau de la surface de la partie soumise à essai

la frange de repe.

à La frange de repère.

On obtient ensuite la distance de La surface de l'objet Z au niveau du pixel 128 à l'aide de l'expression suivante:

Z = Z + %Z (AZ). (2)

Dans cet exemple, la taiLle de la fenêtre (îZ) est de 3,175 mm. Z n est le produit de la dimension du pas par le nombre des plans depuis l'origine. Par exemple, le plan 8 (Zn = 8) est à 25,4 mm de l'origine. Par conséquent, l'information de phase cumulée fournit directement une mesure absolue de la distance depuis l'origine de

la surface de la partie.

On va décrire de manière plus claire l'étalonnage Z à l'aide des figures 7A et 7B. L'étalonnage est indiqué comme ayant lieu en une fenêtre Ywi. On notera que plusieurs semblables fenêtres, par exemple 32 fenêtres, peuvent être utilisées et placées n'importe o entre y = 12 et y = 228. Dans le présent mode de réalisation, comme discuté ci-dessus, y = 138 + n6, pour y compris entre 42 et 228. La nature convolutive de la fenêtre, qui limite l'étendue jusqu'à Laquelle les fenêtres d'étalonnage

approchent les bords,a également été discutée précédemment.

Sur la figure 7A, est seulement représentée la configura-

tion de la cible d'étalonnage (barres verticales) et la configura-

tion projetée (barres horizontales) du voisinage de la ligne cen-

trale (pixel n 128). Les barres d'étalonnage sont des "lignes incisées" de repère et les lignes de la configuration projetée sont des "lignes projetées" de repère sur la figure 7A. Initialement, on étalonne le plan ZO. On réalise cette opération en déplaçant la fenêtre de convolution et en effectuant des mesures de phase aux

positions des pixels qui sont exposées entre les lignes incisées.

Sur la figure 7A, ce sont les positions de pixels 116, 122, 128, 134 et 140 pour le plan Zn. Il faut noter que les emplacements des pixels varieront avec le numéro du plan, en conséquence de la parallaxe. Des mesures de phase absolues sont effectuées par le processus de détection synchrone qui est discuté dans l'article de Womack ci-dessus indiqué et que l'on discutera plus complètement ci-après en relation avec les opérations du calculateur. Les mesures de phase sont constituées par la phase cumulée relativement au plan ZO, et il est tenu compte des mesures de phase dans le plan Z0 pour les mesures de phase cumulée de tous les 31 autres plans z de chacun des aspects à 120 . En tenant compte de ces mesures de phase, on compense automatiquement les défauts d'alignement et les aberrations. L'information de phase relative au plan Z0 peut être emmagasinée en termes de différencedes mesures de phase pour les

positions des pixels allant du pixel n 128 suivant la ligne cen-

traIe jusqu'à la phase relative au pixel n 128. Ainsi, si le

système était parfait et dénué d'aberrations et de défauts d'ali-

gnement, les mesures de phase pour chacun de ces pixels seraient 0.

Toutefois, en raison des aberrations et des défauts d'alignement, les mesures de phase peuvent varier. Ainsi, la valeur emmagasinée pour la phase relative à chaque position de pixel variera de manière à tenir compte de ces défauts d'alignement et de ces aberrations. On rapelle que la phase redressée a été discutée en relation avec la figure 10 ci-dessus. En effectuant les mesures de phase dans chacun des autres plans, par exemple le plan Z1, on

obtient les différences entre la phase relative à chaque emplace-

ment de pixel mesurée dans le plan Z1 vis-à-vis des mesures rela-

tives aux emplacements de pixels correspondants pour le plan ZO. A ces valeurs de différence, il s'ajoute la phase accumulée venant du pLan précédent. Dans le cas du plan Z1, celle-ci sera les valeurs accumulées pour le plan ZO. Dans le plan Z2, les valeurs calculées

pour le plan Z1 seront ensuite ajoutées aux valeurs de phases cumu-

lée absolues pour les positions de pixels correspondantes. On verra que les nombres représentant les valeurs de phase augmentent lorsque les plans se rapprochent de la caméra.-Pour augmenter la résolution, on multiplie ces nombres par un facteur d'échelle, par

exemple 8k (8096) (pour chaque variation de 180 ).

La figure 7B illustre comment la valeur de la phase cumu-

lée varie lorsque les plans se rapprochent de la caméra aux posi-

tions de pixels 116, 122, 128, 134 et 140 autour du centre du réseau de capteurs. Les courbures tiennent compte des aberrations et des caractéristiques des lentilles et des capteurs, des erreurs

de parallaxe et des erreurs d'alignement.

Les valeurs de phase de l'étalonnage Z sont utilisées directement par interpolation pour localiser la surface d'un objet, comme représenté sur la figure 9, o la surface d'une partie est décrite comme passant par les plans Zn-1_ Zn et Zn+1. Le calcul de la distance absolue pour chacun de ces pixels peut être effectué à partir du déphasage (redressé) cumulé en fonction des relations suivantes, o x est le numéro du pixel auquel les distances Z doivent être mesurées, 0x est l'a phase au niveau du pixel x, 0x-1 est la phase au niveau du pixel x-1 adjacent au pixel x, P est la phase cumulée jusqu'au plan Z (juste avant la distance inconnue et n plus loin de la caméra que celle-ci), P' est la phase cumulée jusqu'au plan Zn+ 1 (juste après la distance inconnue), Px_l1 est la phase cumulée suivant la direction x au niveau du pixel x-1, P x est la phase cumulée suivant la direction x au niveau du pixel x, Z et

Z' sont les distances mesurées depuis l'origine des plans d'étalon-

nage qui encadrent la distance à mesurer, et U est la phase

redressée ou cumulée.

U M 0) = U (x- x-1) (3) Px =Px + U (0) (4) %Px = (P - P)/(P - P') (5) Zx- %Px (Z Z-) (6) A titre d'exemple de la surface mesurée au niveau du pixel n 129 (P129), la distance absolue relative à Z129 peut être déterminée à

l'aide des calculs suivants.

U (60) = U (0129 - 0128)(7)

+ U (60) (8)

P129 P128 + 0) (8)

%P129: (P - P129)/(P - P') (9)

Z129 = Z + %P129(Z - z') (10) Comme les valeurs d'étalonnage existent pour x = 128 + n6, on interpole à partir de ces valeurs les valeurs des pixels qui ne sont pas étalonnees. Par exemple, dans les équations (7) à (10), on interpole les valeurs de P et P' représentant le pixel n 129 à

partir des valeurs étalonnées pour les pixels n 128 et 134.

TEMPS D'EXECUTION

On se reporte à La figure 11A. Elle représente le système

suivant la configuration qu'il possède pendant le temps d'exécu-

tion. Le calculateur allume successivement chacune des lampes stroboscopiques des projecteurs de chacun des trois ensembles caméraprojecteur. Le signal d'entrée de la caméra est ensuite mis sous forme numérique par un réseau de 256 x 240 bytes. Chaque byte est de 8 bits et sert à indiquer le niveau de grille (variations

d'intensité). La fonction de commande du déclenchement strobosco-

pique et de la numérisation des réseaux CCD est indiquée par le bloc 100. Le calculateur emmagasine des réseaux venant de chacune des trois caméras dans une aire de 512 x 512 bytes se trouvant dans

une section de mémorisation vidéo de la mémoire du calculateur.

Cette mémorisation peut être effectuée dans une mémoire vive (RAM) de la mémoire du calculateur. Les réseaux de mémorisation de chaque

caméra (1-3) sont indiqués par le bloc 102.

Dans le cas d'un objet tubulaire à section droite ellip-

tique que la caméra n 1 vise suivant une direction perpendiculaire à l'axe majeur de l'ellipse, la caméra vidéo voit une configuration telle qu'indiqué par le n 1 sur la figure 12A. Les caméras n 2 et o n 3, qui sont mutuellement disposées à 120 , forment les images de configurations indiquées par le n 2 et 3 de la figure 12A. La fenêtre d'étalonnage qui a été définie en relation avec les figures A, 6A et 7A est indiquée par Wi, à titre d'exemple. On va mainte- nant expliquer l'obtention du profil de l'objet se trouvant en une section droite perpendiculaire à l'axe de l'objet qui comporte la fenêtre Wi. On notera que cette fenêtre peut être une fenêtre parmi

plusieurs, s'il faut obtenir tout le profil de surface de l'objet.

Chaque caméra utilise un sous-système identique 104, 106

et 108 de calcul de phase et de conversion de distance. Le sous-

système 104 associé à la camera n 1 est représenté de manière détaillée. La frange de repère est d'abord localisée à l'aide des bytes emmagasinés dans le réseau associé à la caméra n 1, qui se

2614 6 9 1

trouve dans la mémoire vidéo 1.02. Les bytes sont analysés suivant la colonne qui contient le pixel n 128 et les variations du niveau de gris (intensité) varient de manière sinusoldale sauf dans l'aire de la frange de repère. La rangée qui contient la position de la frange de repère est localisée et se voit affecter un drapeau. On retire la frange en appliquant une mise à l'échelle au niveau de gris du byte représentantla frange de repère de façon que les bytes disposés suivant le pixel 128 varient de manière sinusoîdale en amplitude. On retire la frange de repère; toutefois il n'est pas nécessaire de la retirer si celle-ci n'est pas placée dans la fenêtre qui contient la section droite pour laquelle on effectue les mesures de profil. Si l'une quelconque des autres franges de repère se trouvent dans l'une quelconque des sections droites, on effectue une mise à L'échelLe de leur niveau de gris afin de ramener la variation d'intensité et d'éliminer l'effet de

la frange de repère.

Dans la partie suivante du calcul de phase et de la conversion de distance, on détermine la phase présente au niveau de la frange de repère et la phase de la configuration au niveau de la fenêtre. Les figures 6A et 8 ci-dessus ont servi à expliquer de manière générale comment cette phase est mesurée et utilisée pour déterminer la phase présente au niveau de l'objet et convertir cette mesure de phase en distance à L'aide des équations (1) et

(2).

A ce moment, il est fait usage d'une détection synchrone spatiale pour mesurer la phase à partir de L'information vidéo qui est emmagasinée dans la mémoire vidéo. La figure 13 illustre de manière générale la mesure de phase par détection synchrone spatiale en un emplacement de pixel indiqué comme étant le pixel (x, y). On utilise la mémoire vidéo 102. On extrait les bytes contenus dans une fenêtre centrée sur le pixel x,y. La fenêtre est verticale et peut avoir une largeur de 1 pixel et une longueur de pixels. Pendant l'étalonnage x comme expliqué en relation avec

la figure 5A, la fenêtre se déplace horizontalement. Les bytes con-

tenus dans la fenêtre sont indiqués par le bloc 110. Les pixels

contenus dans la fenêtre subissent une convolution avec des fonc-

tions atténuées sinus et cosinus qui sont emmagasinées dans une mémoire de fonction cosinus 114 et une mémoire de fonction sinus 116. On obtient les fonctions emmagasinées dans ces mémoires par sélection de la largeur de La fenêtre de convolution, de la période de l'activité sinusoîdale à l'intérieur de la fenêtre, et par une

fonction de filtre passe-bas (par exemple Blackman ou BLackman-

Harris). Comme indiqué ci-dessus, on utilise une largeur de pixels; toutefois, la largeur peut varier en fonction de La résolution demandée.On obtient la période des pixels contenus dans la fenêtre sur la base de la période des réglures de la mire projetée. Par exemple, avec la mire cidessus discutée, il y a généralement 2,5 à 3,5 périodes de l'onde sinusoldale dans une

fenêtre de 25 pixels.

A partir de cette information, sont produites des fonc-

tions sinus et cosinus qui sont de pures fonction sinus et cosi-

nus. Ces fonctions sont multipliées par une fonction de filtrage numérique. L'article 2 Womack décrit l'utilisation d'une fonction de filtrage de Hamming. Il a été trouvé qu'une fonction de filtrage de Blackman ou de Blackman-Harris était préférable. Les processus de production de la fonction cosinus et de la fonction de filtrage passe-bas fournissent les fonctions sinus et cosinus filtrées qui sont emmagasinées dans les mémoires 114 et 116 et sont soumises à une convolution avec les bytes représentant les pixels contenus dans la fenêtre 110. Ce sont les convolutions M1 et M2. M1 est la convolution de l'information de pixel représentée en 110 qui a été

extraite de la mémoire vidéo 102 avec la fonction cosinus filtrée.

L'autre convolution, M2, est faite avec la fonction sinus filtrée de Blackman. On détermine la phase en prenant la tangente d'arc pour ces convolutions, comme discuté dans l'article de Womack. On emmagasine cette valeur de phase, qui représente la phase au niveau du pixel x, y. De cette manière, on détermine la phase existant à l'emplacement de la frange de repère et à l'emplacement de la

fenêtre relative au pixel 128.

Cette phase absolue est transformée en une phase cumulée par mesure du nombre de transitions de phase de 360 existant entre

la position de la frange de repère et la position de la fenêtre.

Celui-ci est déterminé par le nombre de crêtes existant dans les valeurs des niveaux d'intensité suivant la colonne du pixel 128. En utilisant cette information de phase cumulée et la table qui corrèle La phase cumulée des franges de repère dans chacun des 32 plans Z0 à Z31 on détermine les numéros des plans d'étalonnage entre lesquels le centre dela surface de l'objet est placé aussi bien que la distance depuis l'origine (ZO) suivant la direction z. La table des franges de repère est obtenue pendant l'étalonnage par des mesures de phase effectuées sur la cible d'étalonnage, comme représenté sur la figure 15B et comme discuté ci-dessus en relation

avec les figures 6A et 8.

Comme représenté sur la figure 15B, La frange de repère est localisée. Ensuite, on applique une échelle de niveaux de gris aux pixeLs. de lacolonne située le long de la ligne centrale afin de retirer la modulation et la variation d'intensité qui sont dues à la frange de repère. A partir de l'information de phase sinusoldale restante, on mesure la phase cumulée entre La frange de repère et la fenêtre. Il s'agit de la phase 0mf. Pour chacun des plans z, on emmagasine ta valeur 0mf' On utilise ces valeurs pour déterminer entre quels plans d'étalonnage (plans Z d'encadrement) se trouve l'image de la surface de l'objet au niveau du centre du

réseau de la caméra.

Ensuite, on calcule la phase de toutes les positions des pixels de la fenêtre, de part et d'autre de la colonne du pixel central, en utilisant la technique de détection synchrone ci-dessus

expliquée. Ceci fournit des valeurs de phase pour chacune des posi-

tions x des pixels. Cette variation de phase relative à l'image vue par la caméra 3 et représentée sur la figure 12A est montrée sur la figure 128. Ces mesures de phase sont converties en mesures de distance absolues à l'aide des tables d'étalonnage x et z, comme

expliqué en relation avec la figure 9.

Dans le cas o il existe 32 fenêtres de 32 points de données dans chacun des 32 plans d'étalonnage, il y aura une matrice de 32 x 32 x 32 valeurs pour chaque caméra; ceci constitue une matrice contenant l'information de distance x et une autre matrice contenant l'information de phase z. Il existe aussi

une matrice 1 x 32 x 32 plus petite contenant l'information rela-

tive à la frange de repère. On obtient l'information d'étalonnage x

à l'aide de la cible d'étalonnage, comme expliqué de manière géné-

rale ci-dessus en relation avec les figures SA et 5B.

La figure 15A montre comment les 32 valeurs de distance sont calculées pour chacune des fenêtres. Tout d'abord, on calcule la phase relative au pixel central. Ensuite, on déplace la fenêtre de convolution par pas de 6 pixels et on calcule la phase relative à 15 pixels supplémentaires. On convertit ensuite ces mesures absolues en mesures de phase redressée ou cumulée. Les mesures de

phase cumulée sont converties en distance, puisque 3,175 mm corres-

o pond à une phase cumulée de 360 . On emmagasine dans la mémoire les 32 valeurs. Le processus de calcul des 15 valeurs commence d'un premier côté du pixel central (o i = 31, en commençant à partir de 16). On repositionne ensuite le système sur le pixel central et on déplace la fenêtre de convolution par pas de 6 pixels jusqu'à ce que 16 valeurs x supplémentaires se trouvant du côté opposé du centre aient été calculées. Il existe donc 32 valeurs de distance x, à savoir 16 du premier côté du centre et 15 du côté opposé de

celui-ci, plus la valeur centrale (soit un total de 32 valeurs x).

Par conséquent, chacun des 32 plans d'étalonnage possède 32 fois 32

valeurs x; ceci produit les matrices 32 x 32 x 32 discutées précé-

demment. Les ensembles identiques de 32 x 32 valeurs de phase sont

emmagasinés pour chaque plan d'étalonnage dans les autres aspects.

Il existe 32 plans pour chaque caméra, chaque matrice 32 x 32 pou-

vant être considérée comme une table de recherche distincte;

ainsi, pour chaque caméra, il existe 32 tables de recherche de dis-

tance x et 32 tables de recherche de phase z. Les tables de recherche de phase z sont établies de la

manière discutée ci-dessus en relation avec les figures 7A et 7B.

La figure 15C montre comment on obtient l'information de phase z relative à une fenêtre d'un plan d'étalonnage. Le processus est modifié pour le plan de base Z = O. Au niveau du plan de base, on mesure la phase pour le pixel central Pc (pixel 128), puis pour

chaque point d'étalonnage. Il faut noter que ces points d'étalon-

nage ne doivent pas nécessairement être séparés de manière uniforme

en 6 pixels depuis le centre en raison des barres de la configura-

tion de la cible d'étalonnage. Si une barre bloque le point d'étalonnage, on mesure la phase au niveau d'un point non bloqué et on déduit par interpolation le point d'étalonnage. On effectue ensuite Le calcul du déphasage redressé afin d'établir la table de 32 valeurs de la phase z au niveau de la fenêtre W. pour le plan de base. On utilise ensuite les mesures de phase relatives à chaque point d'étalonnage du plan de base Z0 pour établir les valeurs de phase z du plan de référence suivant, Z1. La mémoire temporaire emmagasine les valeurs de phase des plans précédents de façon qu'on puisse déterminer le déphasage redressé à partir de la phase des plans précédents. On obtient les valeurs de phase en ajoutant le déphasage en phase redressée venant du plan précédent aux valeurs de phase du plan précédent pour chacune des 32 valeurs d'étalonnage suivant la direction x. Ainsi, la figure 15C montre comment les valeurs de phase z sont obtenues dans le plan Z0 aussis bien que les valeurs de phase z pour cette même fenêtre dans chacun des

autres plans d'étalonnage.

L'opération d'étalonnage totale est illustrée sur la figure 14. Pour l'étalonnage x, on éclaire la cible d'étalonnage au moyen d'une lumière constante, ou uniforme, à l'aide des sources

lumineuses par incandescence 46, les projecteurs de la configura-

tion de Ronchi étant éteints. Ensuite, on effectue l'étalonnage x pour toutes les fenêtres du premier plan d'étalonnage ZO. Ensuite, on actionne de manière stroboscopique le projecteur et on produit

la table des franges de repère pour toutes les fenêtres du plan ZO.

au cours de cet éclairement stroboscopique, la mémoire vidéo possède une information suffisante pour l'obtention de l'étalonnage

de la phase z relativement à toutes les fenêtres du plan ZO.

Ensuite, on met en service le moteur pas-à-pas et on étalonne le plan Z1. ensuite, le moteur pas-à-pas fait avancer d'un pas la cible d'étalonnage jusqu'à Z2, et on étalonne ce plan. Une fois 'les 32 plans tous étalonnés, on fait tourner la cible d'étalonnage de

de manière qu'elle regarde l'ensemble caméra-projecteur sui-

vant et on la replace à la position ZO. On réétalonne les plans pour le nouvel ensemble caméra-projecteur. Après que les 32 plans d'étalonnage ont tous été étalonnés pour le deuxième ensemble caméra-projecteur, on fait tourner la cible d'étalonnage de 120

supplémentaires afin qu'elle regarde le troisième ensemble caméra-

projecteur et on étalonne de nouveau les 32 plans. Toute l'informa-

tion d'étalonnage est alors emmagasinée dans les tables.

On retire alors la cible d'étalonnage et le système uti-

lisé pour la mesure tridimensionnelle du profil d'un objet. Une fois le système étalonné, on peut le réétalonner de temps à autre en fonction des changements d'alignement qui peuvent se produire au cours de l'utilisation. Par exemple, dans des installatiors soumises à des vibrations ou à d'autres modifications pouvarit affecter le positionnement des éléments, un réétalonnage peut se

révéler plus fréquemment nécessaire que dans d'autres cas.

Une fois la phase calculée sur la fenêtre à partir de la surface des objets, on convertit ces mesures de phase en mesures de distance x et z en utilisant les tables de phase x et z, comme cela

été expliqué en relation avec la figure 9. On notera que %Z corres-

pond à %P128, qui est le pixel central de la fenêtre. Dans le cas o les mesures de phase sont effectuées au niveau de pixels autres que ceux séparés de 6 pixels, on peut utiliser un programme d'interpolation en z et x pour obtenir les valeurs étalonnées dans

les plans z pour des positions de pixels intermédiaires. L'opéra-

tion de conversion de distance fournit donc une famille de valeurs x et z au niveau de n'importe quelle section droite de l'objet soumis à essai ou au niveau de plusieurs sections droites si l'on

doit mesurer plus d'une section droite.

Comme on peut le voir sur la figure 11A, puisqu'il est formé des images de l'objet soumis à essai sur un certain nombre de pixels, il y aura un certain nombre de valeurs x et z pour chaque aspect. Le nombre des valeurs X1 et Z1 est égal au nombre des pixels de la caméra n 1 sur lequel il est formé une image de l'objet. De la même façon, il y aura un certain nombre de valeurs X2 et Z2 et de valeurs X3 et Z3 en correspondance avec le nombre des pixels de la deuxième caméra et de la troisième caméra sur

lesquels il est formé une image de l'objet.

On soumet ensuite ces valeurs à une opération visant à compenser les variations de la température ainsi que des décalages,

comme représenté sur la figure 11B. Les décalages sont des correc-

tions qui sont utilisées pour le raccordement des systèmes de coordonnées des trois caméras. On mesure les décalages en utilisant un objet de référence, les mesures étant destinées à permettre une comparaison des valeurs mesurées avec une norme. On mesure ensuite l'objet normalisé et on emmagasine dans une table de décalages les décalages obtenus à partir de la norme connue. Il est fait référence à cette norme comme à un étalon mère de base, et celui-ci est mesuré en relation avec le temps et la température. Les valeurs

de décalage sont appelées AXoff et LZoff.

Les variations de température peuvent constituer égatement un décalage. On peut mesurer la température à l'aide d'une cible qui reste dans le système. Cette cible possède une configuration de lignes analogue à celle de la cible d'étalonnage, mais elle peut être. plus petite, puisqu'il n'est utilisé qu'une mesure de phase

faite en une position de pixel voisine du sommet du réseau de cap-

teurs CCD. Il peut s'agir du pixel 128 de la rangée 12, ou d'un

pixel plus proche du sommet s'il est utilisé une fenêtre de convo-

lution plus petite. Le pixel utilisé peut être le pixel le plus proche de P128 dans la rangée 12, lequel se trouve à l'intersection des zones brillantes entre le réseau projeté et la réglure de la cible de température. On utilise les mesures x et z relatives à cette position de pixel comme décalage et on les ajoute au décalage normalisé dans un accumulateur de décalages pour chacun des trois aspects, le décalage étant ajouté aux valeurs de x et z (ou bien soustraites selon Le cas) de manière à produire de nouvelles valeurs X'1' Z 1;X2' Z'2 et X'3, Z'3. Pour obtenir un signal de sortie bidimensionnel, on soumet respectivement les valeurs X' Z'2 et X'3 Z' à des transformations de coordonnées de + 120 et 2 3' -120o. Il existe donc une succession de valeurs x, z pour des emplacements successifs à 360 autour de la section droite. Ces

valeurs x et z sont emmagasinées en mémoire.

Les aspects se chevauchent mutuellement. Dans les zones en chevauchement, certaines mesures ne sont pas cohérentes entre elles. Par exemple, une mesure supérieure à 3,175 mm correspond à

une ambiguïté de phase et est considérée comme une donnée erronée.

Si les données ne varient pas de manière monotone (en augmentant ou en diminuant), il est probable que la donnée est erronée. On retire également de semblables points de données. Il peut également être souhaitable, de manière facultative, en particulier lorsqu'il faut calculer le centred'unesection droite à partir des données, de retirer tous les points de données redondants. Ceci produira des données dans les seules zones qui ne se chevauchent pas. La donnée

de sortie représente la section droite de l'objet. On peut la com-

parer à des sections droites normalisées soit dans l'aire, soit le long de rayons particuliers, dans un but de contrôle. Les mesures de distance peuvent également être utilisées pour fournir des signaux d'entrée de vision machine à des bras robots qui doivent se déplacer de manière précise par rapport à des objets soumis à essai. Dans le but de fournir un résumé, on donne ci-dessous une

liste des notations utilisées par la description précédente ainsi

que des calculs effectués par le système pour obtenir les mesures

absolues des coordonnées de dimension du profil d'un objet.

hz Dimension du pas d'étalonnage. Ce peut être n'importe quelle valeur dans la mesure o elle produit des variations de phase inférieures à 180 entre Z et n

Zn+1. Cette demande de brevet utilise Z = 3,175 mm.

ETALONNAGE Z

P Phase accumulée jusqu'au plan Z (situé juste avant n

la distance inconnue).

Pl Phase accumulée jusqu'au plan Zn+1 (situé juste après

la distance inconnue).

ETALONNAGE MF

0mfz Phase accumulée à partir de Wi jusqu'à la frange de repère pour le plan Z n omfz + Phase accumulée à partir de Wi jusqu'à la frange de

n+1 repère pour le planr Zn+1.

MESURES POUR LE TEMPS D'EXECUTION

0128 Phase au niveau du centre (X = 128) de la fenêtre Wi.

0mfp Phase accumulée à partir de Wi jusqu'à la frange de repère.

0x Phase relative au pixel (X, Y-Wi).

U(0) Phase redressée.

x

CALCUL

%Z Profondeur entre les plans Zn et Zn+1.

n %Z (0 mfz 0mfp)imfz - 0mfz (1) mz mp mn n+ Zx Distance x Zx Zn + %Z (6Z) (2) AZ Dimension du pas, ou distance d'incrémentation, entre les pLans (c'est-à-dire AZ=Z-Z'=Z n-Zn+1)

Phase accumulée jusqu'à la distance inconnue se trou-

P128 vant au centre de l'image video. Ceci est la liaison entre l'étalonnage de la frange de repère et l'étalonnage Z. Puisque P, P' de l'étalonnage Z sont connus et que %Z a été trouvé à l'aide de l'équation (1), on peut trouver P128'

P128 = P + %Z (P'-P) (3)

Pour calculer la phase relative à des pixels situés au-delà du centre, puis extraire la distance, on applique le processus suivant: Calcul du déphasage redressé U(60) = U(Ox -0x1) (4) x x-14 Calcul du déphasage total Px = Px-1 + U (AO) (5) Calcul de %Px %P = (P-p)/(P-P') (6) Calcul de la distance Z = Z + %Px (Z-Z') (7) Zx %x Il a été décrit un mode de réalisation de l'invention choisi à titre d'exemple. Ainsi, pour des objets qui ne sont pas cylindriques, on peut effectuer les mesures de phase en utilisant la détection synchrone temporelle au lieu de la détection synchrone spatiale, par exemple en effectuant une translation de La mire

projetéeet en mesurant les déphasages relatifs pour chaque transla-

tion. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du procédé et de l'appareil dont la description vient

d'être donnée à titre simplement illustatif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre

de l'invention.

On notera également que l'appréciation de certaines des valeurs numériques données ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en

unités métriques.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Appareil de mesure du profil d'un objet par interféro-

métrie utilisant une technique de moiré numérique, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (10, 20, 22) servant à étalonner un volume spatial dans lequel l'objet est disposé pendant la mesure afin de produire une information de phase de référence identifiant les emplacements de plusieurs groupes de positions dudit volume,

chacun desdits groupes se trouvant dans l'un, différent, de plu-

sieurs plans d'étalonnage para[lèles séparés les uns des autres

dans ledit volume; un moyen (20, 22) servant à obtenir une infor-

mation de phase à partir du profil dudit objet se trouvant dans !edit volume au niveau desdites positions; un moyen servant à identifier, à partir de l'information de phase obtenue dudit profil, ceux desdits plans d'étalonnage se trouvant de part et d'autre dudit profil; et un moyen servant à déterminer, à partir des différences entre ladite information de phase venant dudit profil et lesdits groupes d'informations de phase relatifs auxdits plans d'étalonnage situés de part et d'autre dudit profil, des mesures de distance absolues des dimensions dudit profil, au moins

dans une section droite de celui-ci.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit objet est tridimensionnel et ledit moyen d'étalonnage

comporte un moyen servant à étalonner ledit volume suivant plu-

sieurs aspects angulairement décalés dudit volume, une pluralité différente desdits plaris parallèles de chacun desdits aspects étant

perpendiculaire à des lignes radiales passant par un axe de rota-

tion, le décalage angulaire étant l'angle entre lesdites lignes radiales.

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'étalonnage comprend une cible (10) possédant une configuration de lignes mutuellement séparées et parallèles à un premier de trois axes perpendiculaires; un moyen (24) servant à

illuminer ladite cible, un moyen (20) servant à obtenir une plura-

lité de premières tables contenant chacune des données représentant une matrice de valeurs de distance obtenues à partir des variations de phase de l'intensité de la lumière réfléchie par ladite cible au niveau dudit groupe de positions de chacun de ladite pluralité desdits plans, ledit groupe de positions se trouvant suivant un

deuxième desdits axes perpendiculaires qui est également perpendi-

culaire auxdites Lignes de ladite cible, lesdits plans étant séparés suivant un troisième desdits axes orthogonaux, chacune desdites tables étant obtenues alors que ladite configuration de la cible est disposée suivant l'un, différent, de ladite pluralité de plans parallèles; un moyen (24) servant à projeter une réglure

(26) portant plusieurs lignes parallèles séparées sur ladite confi-

guration de la cible de façon que les lignes de ladite réglure soient perpendiculaires aux lignes de ladite cible; un moyen (34, 36) servant à repérer optiquement au moins l'une, prédéter-née, desdites lignes de la réglure; un moyen servant à obtenir une

table contenant des données représentant le déohasage de l'inten-

sité de la lumière réfléchie à partir de ladite ligne de repère et au niveau d'une position prédéterminée d'une fenêtre écartée en une position prédéterminée perpendiculaire aux lignes projetées, Ladize table citée en dernier identifiant les positions de chacun desdits plans suivant ledit troisième desdits axes perpendiculaires; un moyen servant à obtenir une deuxième pluralité de tables contenant chacune des données représentant une matrice d'informations de phase provenant de la lumière réfléchie par ladite configuration de la cible sur laquelle ladite réglure a été projetée au niveau dudit groupe de positions dans chacun desdits plans; et ledit moyen qui sert à déterminer les deux dimensions comprenant un moyen servant à obtenir lesdites dimensions dudit profil suivant ledit deuxième axe à partir de celles de ladite première pluralité de tables qui sont relatives à des plans encadrant ledit profil et à partir de l'information de phase provenant dudit objet; et un moyen servant à obtenir lesdites dimensions suivant ledit troisième desdits axes à partir de celles de ladite deuxième pluralité de tables qui sont

relatives aux plans encadrant ledit profil et à partir de l'infor-

mation de phase provenant dudit objet.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'étalonnage et ledit moyen servant à obtenir

l'information de phase à partir dudit profil dudit objet compren-

nent une caméra (20) portant un capteur qui définit une matrice de

26 14 6 9 1

positions de pixels suivant lesdits premier et deuxième axes, un moyen servant à obtenir des signaux de données numériques à partir de chacune desdites positions, un moyen servant à effectuer la convolution desdites données numériques venant de celles desdites positions qui sont dans des aires successives, représentant chacune

une fenêtre de convolution, avec des signaux numériques représen-

tant les fonctions sinus et cosinus de manière à produire des signaux numériques de sortie, et un moyen servant à obtenir ladite, information de phase en fonction desdits signaux numériques de

sortie.

5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que Ledit moyen de repérage optique comporte un moyen servant à

projeter une aire de repère au niveau de ladite ligne prédéter-

minée.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de repérage comporte un moyen servant à projeter une pluralité desdites aires de repère, l'une se trouvant au niveau de ladite ligne prédéterminée et une autre en une ligne écartée de ladite ligne prédéterminée par un nombre prédéterminé de lignes,

chacune desdites aires possédant une intensité différente d'éclai-

rement.

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'étalonnage et ledit moyen servant à obtenir ladite information de phase à partir du profil dudit objet comprend une caméra définissant une matrice de positions de pixels suivant lesdits premier et deuxième axes, un moyen servant à obtenir des signaux de données numériques à partir desdites positions, un moyen servant à traiter lesdits signaux de données numériques afin d'éliminer les variations de leur valeur au niveau des positions

correspondant à ladite aire de repère, et un moyen servant à obte-

nir ladite information de phase à partir desdits signaux de données numériques d'o ladite variation de valeur qui est due à ladite

aire de repère a été éliminée.

8. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'étalonnage comporte un moyen servant à obtenir ladite information de phase en termes de phase redressée, possédant

26 14 6 9 1

un moyen servant à accumuler la phase relative à une position pré-

cédente, Le produit d'une phase de 360 par le nombre de Lignes existant entre ladite position précédente et une position suivante,

et la phase relative à ladite position suivante.

9. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen servant à obtenir des mesures de distance de décalage dans ledit volume, et un moyen servant à corriger les distances obtenues à partir dudit profil dudit objet

en fonction desdites mesures de distance de décalage.

n10

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce

que ledit moyen d'obtention de mesures de distance de décalage com-

porte une autre cible placée dans ledit volume adjacent audit objet soumis à essai, ladite autre cible portant une configuration de lignes, et un moyen servant à illuminer ladite autre cible dans

ledit volume afin d'obtenir des décalages correspondant aux varia-

tions de la température, ledit moyen d'obtention de distances de décalage comportant le profil d'un objet de référence, et ledit moyen indiqué dans La revendication 3 pour l'obtention desdites distances.