WO2014170607A1 - Systeme d'imagerie localisee et de profilometrie par nappe laser - Google Patents

Systeme d'imagerie localisee et de profilometrie par nappe laser Download PDF

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WO2014170607A1
WO2014170607A1 PCT/FR2014/050927 FR2014050927W WO2014170607A1 WO 2014170607 A1 WO2014170607 A1 WO 2014170607A1 FR 2014050927 W FR2014050927 W FR 2014050927W WO 2014170607 A1 WO2014170607 A1 WO 2014170607A1
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laser
laser beam
plane
imaging system
optical device
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PCT/FR2014/050927
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Arnaud SUSSET
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R & D Vision
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0911—Anamorphotic systems

Definitions

  • the present invention relates to laser sheet imaging systems, for example localized imaging and laser sheet profilometry systems.
  • the invention relates to a laser sheet imaging system of an object located in an area of interest, the system comprising a laser sheet generator adapted to emit a laser sheet in the area of interest, said laser ply extending substantially in an emission plane (X, Z) and being adapted to draw on an object a pattern comprising points of intersection of the laser ply with the object, and suitable acquisition means to acquire an image of the pattern drawn on the object,
  • Such systems make it possible to perform localized imaging of an object at the area illuminated by the laser sheet. They also allow, when the acquisition means are sufficiently far from the emission plane (X, Z) of the laser sheet, to achieve a profilometry of the object at the area illuminated by the laser sheet.
  • EP 1 208 521 describes an example of such a system applied to the identification and measurement of packaging.
  • the packaging identification and measurement system described in this document is intended, for example, to be mounted on a packaging conveyor and comprises a device for dimensioning the packages using a detection and a laser measurement adapted to measure the dimensions of the packings. packaging.
  • Such a device employs a relatively powerful laser beam directed towards the object to be measured so as to allow a quick and reliable measurement of the dimensions and not to slow down the conveying of the packages.
  • the use of these laser beams in an environment accessible to people such as a workshop or the external environment requires important precautions (warning, rollover, goggles, access control, ...) that are usually imposed according to the intensity of the beam by international standards according to the class of the laser apparatus (class 1, 1M, 2, 3, ).
  • an imaging system of the kind in question is characterized in that the laser-web generator comprises a laser source for generating a laser beam and an optical device for diverging the laser beam according to the plane. transmitting (X, Z) and converging the laser beam in an orthogonal plane (X, Y) substantially perpendicular to the emission plane (X, Z).
  • the laser sheet emitted in the area of interest is not very dangerous for a person located in this area because the optical device creates images of the source, in the emission plan and the orthogonal plane, located in separate places. It is therefore impossible for the eye to adapt simultaneously to the images of the source in the emission plane and in the orthogonal plane. The risk of damage to the retina is thus reduced.
  • the optical device greatly reduces the eye hazard, it is possible to use more powerful laser sources and thus obtain a pattern drawn on the object more intense, which allows profiling and / or localized imaging of the faster and more reliable object.
  • the imaging system thus decreases ocular risk while increasing the performance of illumination.
  • the laser sheet generator is also compact which reduces the size of the imaging system.
  • the optical device is adapted so that the laser sheet has a minimum transverse extension of greater than 3 mm in a proximal observation area located near the optical device, said minimum transverse extension corresponding to the smallest dimension of the laser sheet in a plane transverse (Y, Z) substantially perpendicular to the emission plane (X, Z) and to the orthogonal plane (X, Y);
  • the optical device comprises a first group of lenses adapted to converge the laser beam in the orthogonal plane (X, Y) and a second group of lenses adapted to make the laser beam diverge according to the emission plane (X, Z) ;
  • the first group of lenses is also adapted to converge the laser beam according to the emission plane (X, Z);
  • the optical device further comprises a third lens group adapted to diverge the laser beam in the orthogonal plane (X, Y);
  • At least one of the groups of lenses comprises a cylindrical lens
  • the optical device converges the laser beam in the orthogonal plane (X, Y) so that the laser beam is focused at a distance from the optical device substantially between fifty centimeters and ten meters;
  • the laser source is chosen from a list comprising a source with continuous emission, a source with pulses and a source with repetitive pulses;
  • the acquisition means are substantially outside the transmission plane (X, Z) of the laser sheet, so that said acquisition means are capable of acquiring an image of the pattern drawn on the object which makes it possible to achieve a profilometry of the object;
  • the acquisition means are substantially placed in the emission plane (X, Z) of the laser sheet, so that said acquisition means are able to acquire an image of the pattern drawn on the object which makes it possible to perform localized imaging of the object;
  • the acquisition means comprise a camera.
  • the subject of the invention is also a laser-sheet generator for a laser-sheet imaging system, said generator comprising a laser source for generating a laser beam, an optical device for diverging the laser beam according to a transmission plane ( X, Z) and converging the laser beam in an orthogonal plane (X, Y), substantially perpendicular to the emission plane (X, Z), and a closed box containing the laser source and the optical device.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a laser sheet imaging system according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2A is a schematic view of a laser-web generator according to one embodiment of the invention in a direction perpendicular to the plane issue,
  • FIG. 2B is a schematic view of a laser-web generator according to one embodiment of the invention in a direction perpendicular to the orthogonal plane,
  • FIG. 3A is a detailed schematic view of a laser web generator according to one embodiment of the invention in a direction perpendicular to the emission plane,
  • FIG. 3B is a detailed schematic view of a laser-web generator according to one embodiment of the invention in a direction perpendicular to the orthogonal plane, and
  • FIG. 4A is a detailed schematic view of a laser-web generator according to another embodiment of the invention in a direction perpendicular to the emission plane;
  • FIG. 4B is a detailed schematic view of a laser-web generator according to another embodiment of the invention in a direction perpendicular to the orthogonal plane, and
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a laser web generator and a laser web according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is illustrated a laser sheet imaging system 1 for producing profilometry and / or localized imaging of an object 2 located in an area of interest 3 according to one embodiment of the invention.
  • laser-sheet profilometry is used to measure a plurality of distances between a laser-web generator 10 and an object 2.
  • An imaging system according to the invention can thus be adapted to achieve profilometry and / or localized imaging of an object.
  • the laser sheet imaging system 1 comprises a laser sheet generator 10, adapted to emit a laser sheet 40 in a transmission direction X, the laser sheet 40 penetrating at least partially the area of interest 3.
  • the zone of interest 3 may for example comprise points of the space located at a distance of a few tens of centimeters to a few tens of meters from the laser-web generator 10.
  • the imaging system 1 can be mounted on a means of locomotion (for example a motor vehicle, rail, maritime, air, ).
  • a means of locomotion for example a motor vehicle, rail, maritime, air, .
  • the laser web generator 10 may be oriented so that the area of interest 3 comprises the road or the surroundings of the means of locomotion.
  • the imaging system 1 may be mounted on a fixed element and objects may scroll in the area of interest 3.
  • the imaging system 1 can then be installed in an assembly, assembly or sorting line.
  • the laser ply 40 may extend substantially along an emission plane X, Z, comprising the emission direction X, and draw on the object 2 a pattern 50 constituted by the points of intersection of the laser ply 40 with the object 2.
  • the laser sheet imaging system 1 also comprises acquisition means 20 adapted to acquire an image of the pattern 50 drawn by the laser sheet 40 on the object 2.
  • the acquisition means 20 may for example comprise a camera 21 adapted to observe a field of view comprising at least part of the area of interest 3.
  • the acquisition means 20 are substantially outside the transmission plane X, Z of the laser sheet 40, so that said acquisition means are able to acquire an image of the pattern drawn on the screen. object that allows to achieve a profilometry of the object as it will be explained in more detail.
  • the camera 21 can thus be spatially shifted with respect to the laser web generator 10.
  • the observation direction of the camera 21 can more precisely be angularly offset with respect to the transmission plane X, Z of the laser-web generator 10.
  • the laser web generator 10, the camera 21 and the object 2 can form the three vertices of a non-flattened triangle.
  • the angle between the side connecting the object 2 to the laser sheet generator 10 and the side connecting the object 2 to the camera 21 is advantageously high, for example of the order of 30 to 50 degrees or more.
  • the transmission plane X, Z of the laser ply 40 passes obliquely through a large portion of the field of view of the camera 21.
  • the image of the pattern 50 acquired by the camera 21, is a straight line.
  • the object 2 is not flat but has roughnesses, recesses and / or hump or all other three-dimensional element, differences in the distance to the laser sheet generator 10 from several points of the object 2 will then cause lateral offsets of the pattern 50 on the image of the pattern 50 acquired by the camera 21, in particular lateral offsets. relative to the straight line mentioned above.
  • the imaging system 1 may thus also include means for determining an object profile 30, adapted to extract an object profile from the image of the pattern 50 drawn on the object 2.
  • the determination of the object profile from the image of the pattern 50 is performed by means of simple trigonometric calculations which can be completed by a calibration phase of the profilometry system.
  • the laser ply 40 does not have a constant thickness along the direction of emission X, said thickness being measured in an orthogonal direction Y, perpendicular to the plane X, Z.
  • the pattern 50 therefore also has a variable thickness in the X direction and the determination means 30 may comprise a sub-pixel sampling algorithm, such as a barycenter determination algorithm or a Gaussian algorithm, in order to precisely determine the center of the pattern 50 in particular in the orthogonal direction Y.
  • a sub-pixel sampling algorithm such as a barycenter determination algorithm or a Gaussian algorithm
  • the laser beams 41, 42, 43, 44 and the laser layer 40 being Gaussian
  • the distances, extensions, thicknesses and more generally all the dimensions associated with said beams and web can for example be considered as measured dimensions between points of light intensity equal to 1 / e (about 37%) of the maximum of the light intensity of the beam or the laser sheet in the considered area.
  • the acquisition means 20 are substantially placed in the emission plane (X, Z) of the laser ply 40.
  • the acquisition means 20 are able to acquire an image of the pattern 50 drawn on the object 2 which makes it possible to perform localized imaging of the object.
  • the illumination of the object 2 by the laser sheet then makes it possible to acquire a localized image of good quality or to highlight particular physical characteristics of the object (surface condition, cracks, cracks, etc.).
  • a laser web generator 10 of an imaging system 1 may comprise a laser source 11 and an optical device 12.
  • FIG. 2A more particularly illustrates a laser sheet generator 10 and a laser sheet 40 viewed in the orthogonal direction Y, substantially perpendicular to the transmission plane X, Z.
  • FIG. 2B illustrates, for its part, a laser-web generator 10 and a laser sheet 40 seen in a transverse direction Z, substantially perpendicular to the transmission direction X and to the orthogonal direction Y.
  • the laser source 11 generates a laser beam 41 towards the optical device 12.
  • This laser beam 41 can be continuous or pulsed, single pulse or repetitive pulses.
  • the laser source 11 may for example be a TO-9 mm laser diode which may, for example, emit radiation having a wavelength of between 400 nm and 1400 nm, for example 830 nm.
  • the laser source 11 may advantageously be a coherent light source.
  • the laser source 11 may in particular be a source with a small spectral width in order to obtain a laser ply 40 and a pattern 50 of high intensity.
  • low spectral width source is thus meant in particular that the laser beam 41, generated by the laser source 11, has a narrow spectral width and in particular less than the spectral width of non-laser light sources such as, for example electroluminescent diodes, incandescent lamps, halogen lamps or discharge lamps.
  • non-laser light sources such as, for example electroluminescent diodes, incandescent lamps, halogen lamps or discharge lamps.
  • light-emitting diodes commonly have spectral widths of the order of 10 to 50 nanometers.
  • the laser source 11 may for example generate a laser beam 41 having a spectral bandwidth of less than 10 nanometers, preferably less than 1 nanometer.
  • the laser source 11 may for example generate a laser beam 41 having a spectral bandwidth of the order of 0.1 to 0.2 nanometers.
  • the optical device 12 causes the laser beam 41 to diverge along the transmission plane X, Z so as to generate a laser ply 40 extending along the transmission plane X, Z.
  • the optical device 12 also converges the laser beam 14 in an orthogonal plane X, Y, substantially perpendicular to the transmission plane X, Z.
  • the extension of the laser ply 40 in the transverse direction Y is thus higher in a proximal observation zone 60, located near the optical device 12, than in the zone of interest 3 situated farther from the optical device 12.
  • the proximal observation zone 60 may for example extend from the optical device 12 up to a few tens of centimeters from the optical device 12, for example 20 centimeters.
  • the laser source 11 and the optical device 12 may be contained in a closed box 10a, for example to prevent access to the laser beam 41.
  • the laser source 11 and the optical device 12 may in particular be arranged in the closed housing 10a so as to minimize the bulk of the laser-web generator 10, for example in the manner that will be described above in connection with the figures 3A and 3B.
  • the optical device 12 may comprise a first lens group 13 adapted to converge the laser beam 41 into a convergent laser beam 42 in the orthogonal plane X, Y.
  • the first lens group 13 can also converge the laser beam 41 in the transmission plane X, Z, the convergent laser beam 42 then converging in the transmission plane X, Z and in the plane orthogonal X, Y.
  • the first lens group 13 may for example comprise a spherical convergent lens.
  • This spherical convergent lens may for example have a focal length of the order of 30 mm and a diameter of the order of 12.7 mm.
  • it may be adapted to converge the convergent laser beam 42 several meters from the laser-web generator 40, for example between a few tens of centimeters and a few tens of meters, for example 3.5 m.
  • the optical device 12 may also comprise a second lens group 14 adapted to diverge the laser beam 41 in the emission plane X, Z into a diverging laser beam 43.
  • the second lens group 14 has no effect on the laser beam 41 in the orthogonal plane X, Y, the divergent laser beam 43 then diverges only in the transmission plane X, Z.
  • the second lens group 14 is placed after the first lens group 13 following the optical path of the laser beam 41.
  • the second lens group 14 acts on the convergent laser beam 42 to produce the diverging laser beam 43.
  • the diverging laser beam 43 then corresponds to the laser sheet 40 emitted by the laser-web generator 10.
  • the second lens group 14 may for example comprise an asymmetric lens, for example a divergent cylindrical lens.
  • This divergent cylindrical lens may for example have a focal length of about -25 mm and height and width of 10 mm and 12 mm respectively.
  • the optical device 12 may comprise a third lens group 15 adapted to diverge the laser beam 41 in the orthogonal plane X, Y into a diverging laser beam 44.
  • the third lens group 15 has no effect on the laser beam 41 in the X, Z emission plane, the diverging laser beam 44 then diverges only in the orthogonal plane X, Y.
  • the third lens group 15 may be placed before the first lens group 13 following the optical path of the laser beam 41, i.e., the first lens group 13 takes as the optical input the diverging laser beam 44 to produce the convergent laser beam 42.
  • the third group of lenses 15 may for example comprise an asymmetric lens, for example a divergent cylindrical lens.
  • This divergent cylindrical lens may for example have a focal length of about -25 mm and height and width of 10 mm and 12 mm respectively.
  • the optical device 12 may also comprise a first lens group 13 adapted to converge the laser beam 41 into a convergent laser beam 42 in the orthogonal plane X, Y and in the emission plane X, Z.
  • the first lens group 13 comprises for example a spherical convergent lens having a focal length of the order of 50 mm and a diameter of the order of 25.4 mm adapted to converge the convergent laser beam 42 several meters from the generator of laser ply 40, for example between a few tens of centimeters and a few tens of meters, for example 0.8 m.
  • the optical device 12 in this case comprises a second lens group 14 adapted to diverge the laser beam 41 in the emission plane X, Z into a diverging laser beam 43 without having any effect on the laser beam 41 in the plane orthogonal X, Y.
  • the second group of lenses 14 comprises by example two contiguous divergent lenses, for example two asymmetrical lens.
  • One of these lenses may have a focal length of about -6.4 mm and a height and width of 7 mm and 25 mm respectively, the other lens may have a focal length of about -9 mm and a height and width of
  • the diverging laser beam 43 then corresponds to the laser ply 40 emitted by the laser-web generator 10.
  • the optical device 12 does not include a third lens group 15 adapted to diverge the laser beam 41 in the orthogonal plane X, Y.
  • the order of the lens groups 13, 14, 15 on the optical path of the laser beam 41 may be different and the characteristics of each lens group may be varied without departing from the present invention.
  • first, second and third lens groups 13, 14, 15 may therefore be omitted, as illustrated in the embodiment of FIGS. 4A and 4B, or be grouped into a single lens group, for example comprising a single lens instead of said lens groups without departing from the present invention.
  • the evolution, along the emission direction X, of the laser ply 40 generated by the laser ply generator 10 is illustrated more precisely.
  • transverse planes 61a, 61b, 61c are here defined as being substantially perpendicular to both the X, Z and the orthogonal plane X, Y.
  • a first transverse plane 61a is thus located in the proximal observation zone 60, located near the optical device 12.
  • the laser ply 40 is relatively elongated and its intersection 40a with the first transverse plane 61a may for example be in the shape of an oval or a slightly deformed circle.
  • the minimum transverse extension 62 of the laser ply 40 is defined as the smallest dimension of this intersection 40a.
  • said minimum transverse extension 62 may be greater than the diameter of the pupil of a human person.
  • the minimum transverse extension 62 may be greater than 3 mm or 5 mm.
  • the minimum transverse extension 62 may advantageously be greater than 7 mm or even 10 mm to take account of the movements of the eye or of certain particular conditions (night vision, pupils dilated, ).
  • the luminous intensity received in the eye of a human being when the latter observes the laser-film generator 10 lying on the emission direction X and in the proximal zone 60, is reduced and better spread over the surface of the eye.
  • the optical device 12 according to the invention therefore greatly reduces the ocular risk, it is thus possible to use more powerful laser sources and thus to obtain a pattern 50 drawn on the object 3 more intense, which allows a profiling and / or localized imaging of object 3 faster and more reliable.
  • a pulsed laser source 11 it is also possible to increase the frequency of the laser pulses and therefore the measuring speed of the imaging system 1.
  • the apparent diameter of the source laser 11 may be large enough for the laser-filament generator 10 to be considered as an extended source as defined, for example, in the European safety standard EN 60825.
  • the emission limits defined by the laser safety standards are considerably higher for extended sources than for point sources, which allows to use more powerful lasers or frequencies of higher laser pulses in an open environment.
  • a method of calibrating the power or the maximum intensity of the laser source 11 for a given laser device class may include, for example, the following steps.
  • the laser device class can be selected and a class-associated emission limit for a point source can be obtained, for example an accessible transmission limit associated with said class by a laser safety standard such as standard EN-60825.
  • correction coefficients can be evaluated from the characteristics of the laser ply 40 and the optical device 12, for example correction coefficients taking into account the apparent diameter of the apparent source, as defined in FIGS. European standards EN-60825.
  • a correction coefficient can thus be a coefficient C6 equal to the ratio of the apparent diameter of the apparent source with a minimum apparent diameter, as described in the European standards EN-60825.
  • the apparent diameter of the apparent source may thus correspond to the angle subtended by the apparent source as if it were seen at a point in space and the minimum apparent diameter may for example be the order of 1.5 mrad.
  • the emission limit for a point source can then be multiplied by the correction coefficient to give an emission limit for an extended source.
  • This emission level can then be compared to the emission limit associated with the class.
  • it may for example be chosen to increase or decrease the power or intensity of the laser source 11.
  • correction coefficients taking into account the duration and the frequency of the laser pulses can be calculated, for example as indicated in the European standards EN- 60825.
  • these coefficients can be used to determine the emission limit for an extended pulse source by multiplying them by the emission limit for a point source mentioned above. It can then be taken into account both the geometric characteristics of the laser ply 40 and the pulse characteristics.
  • a correction coefficient taking into account the frequency of the laser pulses can thus be, for example, a coefficient C5 equal to the number of pulses in a fixed duration high to the power -1/4, as described in the standards. European standards EN-60825.
  • the emission level of the laser web generator 10 can then be measured or calculated and compared to the emission limit.
  • it may be chosen to increase or decrease the power or intensity of the laser source 11 and also to vary the duration and frequency of laser pulses emitted by this source.

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Abstract

Système d'imagerie (1) par nappe laser d'un objet (2) situé dans une zone d'intérêt (3), le système comportant un générateur de nappe laser (10) adapté pour émettre une nappe laser (40) dans la zone d'intérêt, ladite nappe laser s'étendant sensiblement selon un plan d'émission(X,Z) et étant adaptée pour dessiner sur un objet un motif (50) comprenant des points d'intersection de la nappe laser avec l'objet,et des moyens d'acquisition (20) adaptés pour acquérir une image du motif dessiné sur l'objet, le générateur de nappe laser comportant une source laser pour générer un faisceau laser et un dispositif optique pour faire diverger le faisceau laser selon un plan d'émission(X,Z) et faire converger le faisceau laser selon un plan orthogonal(X,Y).

Description

SYSTEME D ' IMAGERIE LOCALISEE ET DE PROFILOMETRIE PAR NAPPE
LASER .
La présente invention est relative aux systèmes d' imagerie par nappe laser, par exemple les systèmes d'imagerie localisée et de profilométrie par nappe laser.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système d'imagerie par nappe laser d'un objet situé dans une zone d'intérêt, le système comportant un générateur de nappe laser adapté pour émettre une nappe laser dans la zone d'intérêt, ladite nappe laser s' étendant sensiblement selon un plan d'émission (X, Z) et étant adaptée pour dessiner sur un objet un motif comprenant des points d'intersection de la nappe laser avec l'objet, et des moyens d'acquisition adaptés pour acquérir une image du motif dessiné sur l'objet,
De tels systèmes permettent de réaliser une imagerie localisée d'un objet au niveau de la zone éclairée par la nappe laser. Ils permettent également, lorsque les moyens d'acquisition sont suffisamment éloignés du plan d'émission (X, Z) de la nappe laser, de réaliser une profilométrie de l'objet au niveau de la zone éclairée par la nappe laser.
Le document EP 1 208 521 décrit un exemple d'un tel système appliqué à l'identification et la mesure d'emballages. Le système d'identification et de mesure d'emballages décrit dans ce document est destiné par exemple à être monté sur un convoyeur d'emballages et comporte un dispositif de dimensionnement des emballages utilisant une détection et une mesure par laser adapté pour mesurer les dimensions des emballages.
Un tel dispositif emploie un faisceau laser relativement puissant dirigé vers l'objet à mesurer de façon à permettre une mesure rapide et fiable des dimensions et ne pas ralentir le convoyage des emballages. L'utilisation de ces faisceaux lasers dans un environnement accessible aux personnes comme un atelier ou le milieu extérieur nécessite des précautions importantes (avertissement, capotage, lunettes de protection, contrôle d'accès, ...) qui sont usuellement imposées en fonction de l'intensité du faisceau par des normes internationales en fonction de la classe de l'appareil à laser (classe 1, 1M, 2, 3, ...) .
Il existe donc un besoin pour un système d'imagerie par nappe laser employant des faisceaux lasers moins dangereux tout en permettant un profilage et/ou une imagerie localisée rapide et fiable des objets cibles.
A cet effet, selon l'invention, un système d' imagerie du genre en question est caractérisé en ce que le générateur de nappe laser comporte une source laser pour générer un faisceau laser et un dispositif optique pour faire diverger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) et faire converger le faisceau laser selon un plan orthogonal (X, Y) , sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) .
Grâce à ces dispositions, la nappe laser émise dans la zone d' intérêt est peu dangereuse pour une personne située dans cette zone car le dispositif optique crée des images de la source, dans le plan d'émission et le plan orthogonal, situées dans des endroits distincts. Il est donc impossible pour l'œil de s'accommoder simultanément sur les images de la source dans le plan d'émission et dans le plan orthogonal. Le risque d' endommagement de la rétine est ainsi diminué. Comme le dispositif optique diminue fortement le risque oculaire, il est possible d'utiliser des sources laser plus puissantes et ainsi d'obtenir un motif dessiné sur l'objet plus intense, ce qui permet un profilage et/ou une imagerie localisée de l'objet plus rapide et plus fiable. Le système d'imagerie diminue ainsi le risque oculaire tout en augmentant la performance de l'illumination. Le générateur de nappe laser est également compact ce qui permet de réduire l'encombrement du système d' imagerie .
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
le dispositif optique est adapté pour que la nappe laser possède une extension transversale minimale supérieure à 3 mm dans une zone d'observation proximale située à proximité du dispositif optique, ladite extension transversale minimale correspondant à la plus petite dimension de la nappe laser dans un plan transverse (Y, Z) sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) et au plan orthogonal (X, Y) ;
- le dispositif optique comporte un premier groupe de lentilles adapté pour faire converger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) et un second groupe de lentilles adapté pour faire diverger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) ;
le premier groupe de lentilles est également adapté pour faire converger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) ;
le dispositif optique comporte en outre un troisième groupe de lentilles adapté pour faire diverger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) ;
- l'un au moins des groupes de lentilles comprend une lentille cylindrique ;
- le dispositif optique fait converger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) de façon à ce que le faisceau laser soit focalisé à une distance du dispositif optique sensiblement comprise entre cinquante centimètres et une dizaine de mètres ;
la source laser est choisie parmi une liste comprenant une source à émission continue, une source à impulsions et une source à impulsions répétitives ;
- les moyens d'acquisition sont sensiblement hors du plan d'émission (X, Z) de la nappe laser, de façon ce que lesdits moyens d'acquisition soient aptes à acquérir une image du motif dessiné sur l'objet qui permette de réaliser une profilométrie de l'objet ;
- les moyens d'acquisition sont sensiblement placés dans le plan d'émission (X, Z) de la nappe laser, de façon ce que lesdits moyens d'acquisition soient aptes à acquérir une image du motif dessiné sur l'objet qui permette de réaliser une imagerie localisée de l'objet ;
- les moyens d'acquisition comprennent une caméra.
L'invention a également pour objet un générateur de nappe laser pour un système d'imagerie par nappe laser, ledit générateur comportant une source laser pour générer un faisceau laser, un dispositif optique pour faire diverger le faisceau laser selon un plan d'émission (X, Z) et faire converger le faisceau laser selon un plan orthogonal (X, Y) , sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) , et un boitier clos contenant la source laser et le dispositif optique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins j oints .
Sur les dessins :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système d'imagerie par nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2A est une vue schématique d'un générateur de nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan d' émission,
- la figure 2B est une vue schématique d'un générateur de nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan orthogonal,
- la figure 3A est une vue schématique détaillée d'un générateur de nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan d' émission,
- la figure 3B est une vue schématique détaillée d'un générateur de nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan orthogonal, et
- la figure 4A est une vue schématique détaillée d'un générateur de nappe laser selon un autre mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan d'émission,
- la figure 4B est une vue schématique détaillée d'un générateur de nappe laser selon un autre mode de réalisation de l'invention selon une direction perpendiculaire au plan orthogonal, et
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un générateur de nappe laser et d'une nappe laser selon un mode de réalisation de l'invention.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Sur la figure 1 est illustré un système d' imagerie par nappe laser 1 pour réaliser la profilométrie et/ou l'imagerie localisée d'un objet 2 situé dans une zone d'intérêt 3 selon un mode de réalisation de l'invention.
On entend ici par « profilométrie par nappe laser » une mesure d'une pluralité de distances entre un générateur de nappe laser 10 et un objet 2.
On entend ici par « imagerie localisée », l'acquisition de l'image d'un objet en particulier à l'intérieur d'une région délimitée de cet objet, par exemple une région éclairée par une nappe laser.
Un système d'imagerie selon l'invention peut ainsi être adapté pour réaliser une profilométrie et/ou une imagerie localisée d'un objet.
Le système d' imagerie par nappe laser 1 comporte un générateur de nappe laser 10, adapté pour émettre une nappe laser 40 selon une direction d'émission X, la nappe laser 40 pénétrant au moins partiellement la zone d'intérêt 3.
La zone d' intérêt 3 peut par exemple comporter des points de l'espace situé à une distance de quelques dizaines de centimètres à quelques dizaines de mètres du générateur de nappe laser 10.
Ainsi, dans un mode de réalisation de l'invention, le système d' imagerie 1 peut être monté sur un moyen de locomotion (par exemple un véhicule automobile, ferroviaire, maritime, aérien, ...) .
Le générateur de nappe laser 10 peut être orienté de façon à ce que la zone d'intérêt 3 comprenne la route ou les environs du moyen de locomotion.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le système d' imagerie 1 peut être monté sur un élément fixe et des objets peuvent défiler dans la zone d'intérêt 3.
Par exemple, le système d'imagerie 1 peut alors être installé dans une chaîne de montage, d'assemblage ou de tri .
La nappe laser 40 peut s'étendre sensiblement selon un plan d'émission X, Z, comprenant la direction d'émission X, et dessiner sur l'objet 2 un motif 50 constitué par les points d'intersection de la nappe laser 40 avec l'objet 2.
Le système d' imagerie par nappe laser 1 comporte également des moyens d'acquisition 20 adaptés pour acquérir une image du motif 50 dessiné par la nappe laser 40 sur l'objet 2. Les moyens d'acquisition 20 peuvent par exemple comprendre une caméra 21 adaptée pour observer un champ d' observation comportant une partie au moins de la zone d' intérêt 3.
Dans un premier mode de réalisation, les moyens d'acquisition 20 sont sensiblement hors du plan d'émission X, Z de la nappe laser 40, de façon ce que lesdits moyens d'acquisition soient aptes à acquérir une image du motif dessiné sur l'objet qui permette de réaliser une profilométrie de l'objet comme il va être expliqué plus en détail.
La caméra 21 peut ainsi être décalée spatialement par rapport au générateur de nappe laser 10.
La direction d'observation de la caméra 21 peut plus précisément être décalée angulairement par rapport au plan d'émission X, Z du générateur de nappe laser 10.
Ainsi, le générateur de nappe laser 10, la caméra 21 et l'objet 2 peuvent former les trois sommets d'un triangle non aplati.
L'angle entre le côté reliant l'objet 2 au générateur de nappe laser 10 et le côté reliant l'objet 2 à la caméra 21 est avantageusement élevé, par exemple de l'ordre de 30 à 50 degrés ou plus.
De cette façon, le plan d'émission X, Z de la nappe laser 40 traverse en biais une portion importante du champ d'observation de la caméra 21.
De cette façon, à différents pixels d'une image du motif 50 acquise par la caméra 21 peuvent correspondre des points du motif 50 dessiné par la nappe laser 40 sur l'objet 2 situés à différentes distances du générateur de nappe laser 10.
Si l'objet 2 est plan, l'image du motif 50 acquise par la caméra 21, est une ligne droite.
Si l'objet 2 n'est pas plan mais comporte des rugosités, des parties en creux et/ou en bosse ou tout autre élément tridimensionnels, des différences dans la distance au générateur de nappe laser 10 de plusieurs points de l'objet 2 vont alors entraîner des décalages latéraux du motif 50 sur l'image du motif 50 acquise par la caméra 21, en particulier des décalages latéraux par rapport à la ligne droite mentionnée ci-dessus.
Plus l'angle entre le côté reliant l'objet 2 au générateur de nappe laser 10 et le côté reliant l'objet 2 à la caméra 21 est élevé, plus les décalages latéraux du motif 50 sur l'image du motif 50 acquise par la caméra 21 sont importants et plus la résolution et la qualité de la mesure du profil d'objet sont grandes.
Le système d' imagerie 1 peut ainsi comporter également des moyens de détermination d'un profil d'objet 30, adaptés pour extraire un profil d'objet à partir de l'image du motif 50 dessiné sur l'objet 2.
La détermination du profil d'objet à partir de l'image du motif 50 est réalisée au moyen de calculs trigonométriques simples qui peuvent être complétés par une phase de calibration du système de profilométrie .
En outre et comme il va être décrit plus en détail ci-après, la nappe laser 40 n'a pas une épaisseur constante tout au long de la direction d'émission X, ladite épaisseur étant mesurée selon une direction orthogonale Y, perpendiculaire au plan d'émission X, Z.
Le motif 50 possède donc lui aussi une épaisseur variable selon la direction X et les moyens de détermination 30 peuvent comporter un algorithme d'échantillonnage sub-pixel, tel qu'un algorithme de détermination du barycentre ou un algorithme gaussien, afin de déterminer précisément le centre du motif 50 en particulier selon la direction orthogonale Y.
Dans toute la description, les faisceaux lasers 41, 42, 43, 44 et la nappe laser 40 étant gaussiens, les distances, extensions, épaisseurs et plus généralement toutes les dimensions associées auxdits faisceaux et nappe peuvent par exemple être considérées comme des dimensions mesurées entre des points d'intensité lumineuse égale à 1/e (environ 37%) du maximum de l'intensité lumineuse du faisceau ou de la nappe laser dans la zone considérée.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens d'acquisition 20 sont sensiblement placés dans le plan d'émission (X, Z) de la nappe laser 40.
De cette façon, les moyens d'acquisition 20 sont aptes à acquérir une image du motif 50 dessiné sur l'objet 2 qui permet de réaliser une imagerie localisée de l'objet.
L'éclairage de l'objet 2 par la nappe laser permet alors d'acquérir une image localisée de bonne qualité ou de mettre en évidence des caractéristiques physiques particulières de l'objet (état de surface, craquelures, fissures, etc) .
En référence maintenant aux figures 2A et 2B, un générateur de nappe laser 10 d'un système d'imagerie 1 selon un mode de réalisation de l'invention peut comporter une source laser 11 et un dispositif optique 12.
La figure 2A illustre plus particulièrement un générateur de nappe laser 10 et une nappe laser 40 vus selon la direction orthogonale Y, sensiblement perpendiculaire au plan d'émission X, Z.
La figure 2B illustre quant à elle un générateur de nappe laser 10 et une nappe laser 40 vus selon une direction transversale Z, sensiblement perpendiculaire à la direction d'émission X et à la direction orthogonale Y.
En référence aux figures 2A et 2B, la source laser 11 génère un faisceau laser 41 en direction du dispositif optique 12.
Ce faisceau laser 41 peut être continu ou puisé, à impulsion unique ou à impulsions répétitives. La source laser 11 peut par exemple être une diode laser TO-9 mm qui peut par exemple émettre un rayonnement ayant une longueur d'onde comprise entre 400 nm et 1400 nm, par exemple 830 nm.
La source laser 11 peut avantageusement être une source de lumière cohérente.
La source laser 11 peut en particulier être une source à faible largeur spectrale afin d' obtenir une nappe laser 40 et un motif 50 d'intensité importante.
Par « source à faible largeur spectrale », on entend ainsi en particulier que le faisceau laser 41, généré par la source laser 11, présente une largeur spectrale étroite et en particulier inférieure à la largeur spectrale de sources de lumière non-laser telles par exemple que les diodes électroluminescentes, les lampes à incandescence, les lampes halogènes ou les lampes à décharge .
A titre d'exemple, les diodes électroluminescentes présentent communément des largeurs spectrales de l'ordre de 10 à 50 nanomètres.
La source laser 11 peut par exemple générer un faisceau laser 41 ayant une largeur de bande spectrale inférieure à 10 nanomètres, de préférence inférieure à 1 nanomètre .
La source laser 11 peut par exemple générer un faisceau laser 41 ayant une largeur de bande spectrale de l'ordre de 0.1 à 0.2 nanomètres.
Comme illustré sur la figure 2A, le dispositif optique 12 fait diverger le faisceau laser 41 selon le plan d'émission X, Z, de façon à générer une nappe laser 40 s' étendant selon le plan d'émission X, Z.
Comme illustré sur la figure 2B, le dispositif optique 12 fait en outre converger le faisceau laser 14 selon un plan orthogonal X, Y, sensiblement perpendiculaire au plan d'émission X, Z. L'extension de la nappe laser 40 suivant la direction transversale Y est ainsi plus élevée dans une zone d'observation proximale 60, située à proximité du dispositif optique 12, que dans la zone d'intérêt 3 située plus loin du dispositif optique 12.
La zone d'observation proximale 60 peut par exemple s'étendre du dispositif optique 12 jusqu'à quelques dizaines de centimètres du dispositif optique 12, par exemple 20 centimètres.
La source laser 11 et le dispositif optique 12 peuvent être contenus dans un boîtier clos 10a de façon par exemple à empêcher l'accès au faisceau laser 41.
La source laser 11 et le dispositif optique 12 peuvent en particulier être disposés dans le boîtier clos 10a de façon à minimiser l'encombrement du générateur de nappe laser 10, par exemple de la façon qui va être décrit ci-avant en relation avec les figures 3A et 3B.
En référence aux figures 3A et 3B, le dispositif optique 12 peut comporter un premier groupe de lentilles 13 adapté pour faire converger le faisceau laser 41 en un faisceau laser convergent 42 dans le plan orthogonal X, Y.
Dans un mode de réalisation, le premier groupe de lentilles 13 peut également faire converger le faisceau laser 41 dans le plan d'émission X, Z, le faisceau laser convergent 42 convergeant alors dans le plan d'émission X, Z et dans le plan orthogonal X, Y.
Le premier groupe de lentilles 13 peut par exemple comporter une lentille convergente sphérique.
Cette lentille convergente sphérique peut par exemple posséder une focale de l'ordre de 30 mm et un diamètre de l'ordre de 12,7 mm.
Elle peut par exemple être adaptée pour faire converger le faisceau laser convergent 42 à plusieurs mètres du générateur de nappe laser 40, par exemple entre quelques dizaines de centimètres et quelques dizaines de mètres, par exemple 3,5 m.
Le dispositif optique 12 peut également comporter un second groupe de lentilles 14 adapté pour faire diverger le faisceau laser 41 dans le plan d'émission X, Z en un faisceau laser divergent 43.
Dans un mode de réalisation, le second groupe de lentilles 14 n'a pas d'effet sur le faisceau laser 41 dans le plan orthogonal X, Y, le faisceau laser divergent 43 diverge alors uniquement dans le plan d'émission X, Z.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le second groupe de lentilles 14 est placé après le premier groupe de lentilles 13 en suivant le chemin optique du faisceau laser 41. Ainsi le second groupe de lentilles 14 agit sur le faisceau laser convergent 42 pour produire le faisceau laser divergent 43.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le faisceau laser divergent 43 correspond alors à la nappe laser 40 émise par le générateur de nappe laser 10.
Le second groupe de lentilles 14 peut par exemple comporter une lentille asymétrique, par exemple une lentille divergente cylindrique.
Cette lentille divergente cylindrique peut par exemple posséder une focale de l'ordre de -25 mm et des hauteur et largeur de 10 mm et 12 mm respectivement.
En outre, le dispositif optique 12 peut comporter un troisième groupe de lentilles 15 adapté pour faire diverger le faisceau laser 41 dans le plan orthogonal X, Y en un faisceau laser divergent 44.
Dans un mode de réalisation, le troisième groupe de lentilles 15 n'a pas d'effet sur le faisceau laser 41 dans le plan d'émission X, Z, le faisceau laser divergent 44 diverge alors uniquement dans le plan orthogonal X, Y. Dans un mode de réalisation de l'invention, le troisième groupe de lentilles 15 peut être placé avant le premier groupe de lentilles 13 en suivant le chemin optique du faisceau laser 41 c'est-à-dire que le premier groupe de lentilles 13 prend comme entrée optique le faisceau laser divergent 44 pour produire le faisceau laser convergent 42.
Le troisième groupe de lentilles 15 peut par exemple comporter une lentille asymétrique, par exemple une lentille divergente cylindrique.
Cette lentille divergente cylindrique peut par exemple posséder une focale de l'ordre de -25 mm et des hauteur et largeur de 10 mm et 12 mm respectivement.
Les caractéristiques des groupes de lentilles peuvent être variées. Ainsi, par exemple, dans un autre mode de réalisation illustré figures 4A et 4B, le dispositif optique 12 peut également comporter un premier groupe de lentilles 13 adapté pour faire converger le faisceau laser 41 en un faisceau laser convergent 42 dans le plan orthogonal X, Y et dans le plan d'émission X, Z.
Le premier groupe de lentilles 13 comporte par exemple une lentille convergente sphérique possédant une focale de l'ordre de 50 mm et un diamètre de l'ordre de 25,4 mm adaptée pour faire converger le faisceau laser convergent 42 à plusieurs mètres du générateur de nappe laser 40, par exemple entre quelques dizaines de centimètres et quelques dizaines de mètres, par exemple 0,8 m. Le dispositif optique 12 comporte dans ce cas un second groupe de lentilles 14 adapté pour faire diverger le faisceau laser 41 dans le plan d'émission X, Z en un faisceau laser divergent 43 sans avoir d'effet sur le faisceau laser 41 dans le plan orthogonal X, Y.
Le second groupe de lentilles 14 comporte par exemple deux lentilles divergentes accolées, par exemple deux lentille asymétriques.
L'une de ces lentilles peut posséder une focale de l'ordre de -6.4 mm et une hauteur et une largeur de 7 mm et 25 mm respectivement, l'autre lentille peut posséder une focale de l'ordre de -9 mm et une hauteur et une largeur de
10 mm et 20 mm respectivement.
Le faisceau laser divergent 43 correspond alors à la nappe laser 40 émise par le générateur de nappe laser 10.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif optique 12 ne comporte pas de troisième groupe de lentilles 15 adapté pour faire diverger le faisceau laser 41 dans le plan orthogonal X, Y.
Comme cela est visible sur les mode de réalisation des figures 3A, 3B et 4A, 4B, dans d'autres modes de réalisation de l'invention, l'ordre des groupes de lentilles 13, 14, 15 sur le chemin optique du faisceau laser 41 peut être différent et les caractéristiques de chaque groupe de lentille peuvent être modifiées sans départir de la présente invention.
En particulier, certains des premier, deuxième et troisième groupes de lentilles 13, 14, 15 pourront donc être omis, comme illustré dans le mode de réalisation des figures 4A et 4B, ou être regroupés en un unique groupe de lentille, comportant par exemple une unique lentille en lieu et place desdits groupes de lentilles et cela sans départir de la présente invention.
Dans tous les modes de réalisation de l'invention,
11 est impossible pour l'œil d'une personne humaine, observant le générateur de nappe laser 10 depuis la zone proximale 60 et sur la direction d'émission X, de s'accommoder à la fois sur l'image de la source laser dans le plan d'émission X, Z et sur l'image de la source laser dans le plan orthogonal X, Y.
En référence à la figure 5, l'évolution, le long de la direction d'émission X, de la nappe laser 40 générée par le générateur de nappe laser 10 est illustrée plus précisément .
A cette fin, des plans transverses 61a, 61b, 61c sont ici définis comme étant des plans sensiblement perpendiculaires à la fois au plan d'émission X, Z et au plan orthogonal X, Y.
L'intersection de la nappe laser 40 avec lesdits plans transverses 61a, 61b, 61c, placés à différentes distances le long de la direction d'émission X est illustrée sur la figure 5.
Un premier plan transverse 61a est ainsi situé dans la zone d'observation proximale 60, située à proximité du dispositif optique 12.
Dans cette zone d'observation proximale 60, la nappe laser 40 est relativement peu allongée et son intersection 40a avec le premier plan transverse 61a peut par exemple avoir la forme d'un ovale ou d'un cercle légèrement déformé.
L'extension transversale minimale 62 de la nappe laser 40, est définie comme la plus petite dimension de cette intersection 40a.
Dans un mode de réalisation de l'invention, ladite extension transversale minimale 62 peut être supérieure au diamètre de la pupille d'une personne humaine.
Ainsi par exemple, l'extension transversale minimale 62 peut être supérieure à 3 mm ou 5mm.
En variante, l'extension transversale minimale 62 peut avantageusement être supérieure à 7 mm ou même 10 mm pour tenir compte des mouvements de l'œil ou de certaines conditions particulières (vision nocturne, pupilles dilatées, ...) .
De cette façon, l'intensité lumineuse reçue dans l'œil d'une personne humaine, lorsque cette dernière observe le générateur de nappe laser 10 en se trouvant sur la direction d'émission X et dans la zone proximale 60, est réduite et mieux répartie sur la surface de l'œil.
Comme il est en outre impossible, pour l'œil d'une personne humaine observant le générateur de nappe laser 10 depuis la zone proximale 60 et sur la direction d'émission X, de s'accommoder à la fois sur l'image de la source laser dans le plan d'émission X, Z et sur l'image de la source laser dans le plan orthogonal X, Y, le risque d' endommagement de la rétine est donc fortement diminué et les besoins de protection du laser vis-à-vis des personnes humaines l'entourant sont fortement réduits.
Le dispositif optique 12 selon l'invention diminue donc fortement le risque oculaire, il est ainsi possible d'utiliser des sources laser plus puissantes et donc d'obtenir un motif 50 dessiné sur l'objet 3 plus intense, ce qui permet un profilage et/ou une imagerie localisée de l'objet 3 plus rapide et plus fiable. En outre, dans le cas d'une source laser 11 à impulsion, il est également possible d'augmenter la fréquence des impulsions laser et donc la vitesse de mesure du système d' imagerie 1. Ainsi par exemple, le diamètre apparent de la source laser 11 peut être suffisamment grand pour que le générateur de nappe laser 10 soit considéré comme une source étendue telle que définie par exemple dans la norme européenne de sécurité laser EN 60825. Les limites d'émission définies par les normes de sécurité laser (telles que les normes européennes EN-60825 et leur successeures ou les normes américaines ANSI Z136 et leur successeures ) sont considérablement plus élevées pour des sources étendues que pour des sources ponctuelles, ce qui permet d'utiliser des lasers plus puissant ou des fréquences d' impulsions laser plus élevées dans un milieu ouvert au public.
Ainsi, un procédé de calibration de la puissance ou de l'intensité maximale de la source laser 11 pour une classe d'appareil à laser donné (telle par exemple que les classes 1, 1M, 2, 2M, 3 ou 4 dans les normes européennes EN-60825 et américaines ANSI Z136 ou les classes indiquées dans leurs successeures) peut comporter, par exemple, les étapes suivantes.
Au cours d'une première étape, la classe d'appareil à laser peut être choisie et une limite d'émission associée à la classe pour une source ponctuelle peut être obtenue, par exemple une limite d'émission accessible associée à ladite classe par une norme de sécurité laser telle que la norme EN-60825.
Au cours d'une seconde étape, des coefficients de corrections peuvent être évalués à partir des caractéristiques de la nappe laser 40 et du dispositif optique 12, par exemple des coefficients corrections tenant comptent du diamètre apparent de la source apparente, tels que définis dans les normes européennes EN-60825.
Un coefficient de correction peut ainsi être un coefficient C6 égal au rapport du diamètre apparent de la source apparente avec un diamètre apparent minimal, tel qu'il est décrit dans les normes européennes EN-60825.
Le diamètre apparent de la source apparente peut ainsi correspondre à l'angle sous-tendu par la source apparente comme si elle était vue en un point de l'espace et le diamètre apparent minimal peut par exemple être de l'ordre de 1,5 mrad.
La limite d'émission pour une source ponctuelle peut alors être multipliée par le coefficient de correction pour donner une limite d'émission pour une source étendue.
Une autre étape pour comporter la mesure ou le calcul du niveau d'émission du générateur de nappe laser 10.
Ce niveau d'émission peut alors être comparé à la limite d'émission associée à la classe.
Selon le résultat de la comparaison, il peut par exemple être choisi d'augmenter ou diminuer la puissance ou de l'intensité de la source laser 11.
En outre, dans le cas où la source laser 11 est une source impulsionnelle, des coefficients de correction tenant compte de la durée et de la fréquence des impulsions laser peuvent être calculés, par exemple tel qu'ils sont indiqués dans les normes européennes EN-60825.
De façon similaire à ce qui a été décrit ci-avant, ces coefficients peuvent être utilisés pour déterminer la limite d'émission pour une source étendue impulsionnelle en les multipliant par la limite d'émission pour une source ponctuelle mentionnée ci-avant. Il peut alors être tenu compte à la fois des caractéristiques géométriques de la nappe laser 40 et des caractéristiques impulsionnelles.
Un coefficient de correction tenant compte de la fréquence des impulsions laser peut ainsi être, par exemple, un coefficient C5 égal au nombre d'impulsions dans une durée fixée élevé à la puissance -1/4, tel qu'il est décrit dans les normes européennes EN-60825.
Comme détaillé ci-avant, le niveau d'émission du générateur de nappe laser 10 peut ensuite être mesuré ou calculé et comparé à la limite d'émission.
Selon le résultat de la comparaison, il peut être choisi d'augmenter ou diminuer la puissance ou de l'intensité de la source laser 11 et également de varier la durée et la fréquence des impulsions laser émises par cette source .

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'imagerie par nappe laser d'un objet situé dans une zone d'intérêt, le système comportant
- un générateur de nappe laser (10) adapté pour émettre une nappe laser dans la zone d'intérêt, ladite nappe laser (40) s' étendant sensiblement selon un plan d'émission (X, Z) et étant adaptée pour dessiner sur un objet un motif comprenant des points d'intersection de la nappe laser avec l'objet, et
- des moyens d'acquisition (20) adaptés pour acquérir une image du motif dessiné sur l'objet,
le système d' imagerie étant caractérisé en ce que le générateur de nappe laser comporte
- une source laser (11) pour générer un faisceau laser et
- un dispositif optique (12) pour faire diverger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) et faire converger le faisceau laser selon un plan orthogonal (X, Y) , sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) .
2. Système d'imagerie selon la revendication 1, dans lequel le dispositif optique (12) comporte un groupe de lentilles adapté pour faire diverger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) .
3. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le dispositif optique (12) comporte un groupe de lentilles adapté pour faire converger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) .
4. Système d'imagerie selon la revendication 3, dans lequel le groupe de lentilles adapté pour faire converger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) est également adapté pour faire converger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) .
5. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif optique (12) comporte en outre un groupe de lentilles adapté pour faire diverger le faisceau laser selon le plan d'émission (X, Z) .
6. Système d'imagerie selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel l'un au moins des groupes de lentilles comprend une lentille cylindrique.
7. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif optique
(12) fait converger le faisceau laser selon le plan orthogonal (X, Y) de façon à ce que le faisceau laser soit focalisé à une distance du dispositif optique sensiblement comprise entre cinquante centimètres et une dizaine de mètres.
8. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif optique (12) est adapté pour que la nappe laser possède une extension transversale minimale supérieure à 3 mm dans une zone d'observation proximale située à proximité du dispositif optique, ladite extension transversale minimale correspondant à la plus petite dimension de la nappe laser dans un plan transverse (Y, Z) sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) et au plan orthogonal (X, Y) .
9. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la source laser (11) est choisie parmi une liste comprenant une source à émission continue, une source à impulsions et une source à impulsions répétitives.
10. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la source laser (11) est apte à générer un faisceau laser ayant une largeur de bande spectrale inférieure à dix nanomètres, de préférence inférieure à un nanomètre.
11. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens d'acquisition (20) sont sensiblement hors du plan d'émission (X, Z) de la nappe laser, de façon ce que lesdits moyens d'acquisition soient aptes à acquérir une image du motif dessiné sur l'objet qui permette de réaliser une profilométrie de 1 ' obj et .
12. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens d'acquisition (20) sont sensiblement placés dans le plan d'émission (X, Z) de la nappe laser, de façon ce que lesdits moyens d'acquisition soient aptes à acquérir une image du motif dessiné sur l'objet qui permette de réaliser une imagerie localisée de l'objet.
13. Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les moyens d'acquisition
(20) comprennent une caméra (21) .
14. Générateur de nappe laser pour un système d' imagerie par nappe laser, ledit générateur comportant
- une source laser (11) pour générer un faisceau laser,
- un dispositif optique (12) pour faire diverger le faisceau laser selon un plan d'émission (X, Z) et faire converger le faisceau laser selon un plan orthogonal (X, Y) , sensiblement perpendiculaire au plan d'émission (X, Z) , et
- un boitier clos (10a) contenant la source laser et le dispositif optique.
PCT/FR2014/050927 2013-04-17 2014-04-16 Systeme d'imagerie localisee et de profilometrie par nappe laser WO2014170607A1 (fr)

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