FR2820198A1

FR2820198A1 - Dispositif de mesure par projection optique

Info

Publication number: FR2820198A1
Application number: FR0101068A
Authority: FR
Inventors: Francois Louvat; Frederic Jallon; Nabil Romman; Arnaud Dumont
Original assignee: ESIC SN
Current assignee: ESIC SN
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2002-08-02
Also published as: WO2002059544A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif optique, comportant :- des moyens (4, 6) de projection optique, pour projeter optiquement une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses (14) à la surface (2) d'un objet,- des moyens (8) de déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses (14) et de ladite surface.

Description

Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne le domaine des dispositifs optiques, ainsi que celui des mesures sur des objets. Elle concerne aussi le domaine des dispositifs et des procédés d'identification ou de localisation ou de visualisation de points ou de zones à la surface d'un objet.

Elle permet de comparer la surface d'un objet fabriqué à un modèle de cet objet. L'invention concerne aussi le domaine de la photogrammétrie.

La photogrammétrie est une technique de mesure par procédé optique permettant d'obtenir les caractéristiques géométriques et dimensionnelles d'un objet à partir d'images de cet objet, prises à l'aide d'une ou de plusieurs caméra (s) photogrammétrique (s) et traitées à l'aide d'un logiciel de calcul photogrammétrique.

Autrefois cantonnée aux opérations de cartographie aérienne puis aux relevés architecturaux, cette technique connaît aujourd'hui de nombreuses applications dans l'industrie, que ce soit pour le contrôle de fabrication de grands objets, l'assistance aux opérations d'assemblage et de montage de grands ensembles mécaniques, les mesures de déformation ou encore le relevé d'environnement. Des exemples de domaines d'applications sont l'industrie nucléaire, ainsi que le secteur aéronautique et spatial.

L'application de cette technique au secteur automobile a mis en évidence certaines contraintes propres à ce milieu et a nécessité quelques adaptations. La première contrainte concerne la matérialisation des points de mesure : classiquement il s'agit de cibles adhésives pour les surfaces ou d'outillages spécifiques adaptés aux points fonctionnels. Sur un élément de carrosserie automobile la pose de cibles adhésives est proscrite étant donné le nombre très important de points que l'on cherche à mesurer ainsi que les problèmes de contact qui pourraient dégrader la surface. Une autre contrainte très importante concerne le temps de mesure : dans le processus de

fabrication d'une automobile, seules quelques secondes (au mieux quelques minutes..) sont disponibles pour le contrôle. La technique photogrammétrique classique consistant à disposer des cibles sur l'objet et à prendre des images sous différents angles apparaît dès lors comme impossible à mettre en oeuvre telle quelle.

Plusieurs systèmes ont été mis au point autour d'une même idée qui consiste à constituer un banc optique de deux caméras et à projeter d'une façon ou d'une autre des"cibles optiques"sur l'objet à mesurer. Dans ce cadre on se contente de cibler les points fonctionnels et l'acquisition d'un couple d'images permet de déterminer les coordonnées tridimensionnelles de ces points et des points projetés optiquement.

Ces systèmes ont deux limitations importantes.

Tout d'abord, la pose de cibles sur les points fonctionnels peut s'avérer rédhibitoire si ceux-ci sont nombreux ou si l'objet est difficilement accessible.

En outre, la projection de cibles optiques permet d'obtenir un nombre de points limités et disposés approximativement en fonction des positions respectives du dispositif de projection et de l'objet.

La projection de cibles optiques se fait de manière approximative. On ne sait pas où, exactement, les cibles sont projetées. On ne peut donc pas, non plus, projeter des cibles optiques exactement où on le souhaite.

Un autre problème posé par ces systèmes connus est celui de la densité des cibles. Cette densité est limitée par la position de la caméra par rapport à la pièce. Cette position détermine le diamètre minimal de chaque cible et la distance minimale entre deux cibles voisines.

Le caractère approximatif de la projection des cibles ajoute une erreur sur la mesure effectuée. Cette erreur masque l'erreur due à la fabrication de la pièce, qui est l'erreur que l'on cherche à identifier.

Selon un autre aspect, c'est la projection réelle, qui, dans le procédé connu, détermine le point théorique à mesurer.

En d'autres termes, la projection optique, réelle, d'un point sur la cible réelle, détermine le point théorique à mesurer, identifié

comme étant le point de la pièce théorique situé sur une droite, normale ou perpendiculaire à cette pièce théorique, qui passe par le point projeté sur la cible réelle.

Le procédé de mesure connu est donc assez aléatoire et approximatif.

Il se pose donc le problème de trouver une nouvelle méthode et un nouveau dispositif de mesure améliorés.

Il se pose également le problème de trouver un nouveau dispositif optique permettant d'accroître la densité des cibles.

Il se pose également le problème de trouver un dispositif optique permettant de mettre en oeuvre une nouvelle méthode de détermination de points à la surface d'un objet ou de caractéristiques de la surface d'un objet.

Exposé de l'invention
L'invention concerne tout d'abord un dispositif optique comportant : - des moyens de projection optique, pour projeter optiquement une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses à la surface d'un objet, - des moyens de déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses et de ladite surface.

Un tel dispositif permet de densifier sans limite le nombre de points de mesure à la surface d'un objet.

Selon un exemple de réalisation, les moyens de projection optique comportent : - une trame comportant une pluralité de trous ou orifices, - des moyens, pour projeter optiquement les trous ou orifices de la trame sur la surface d'un objet.

L'invention concerne également un dispositif optique comportant : - une trame, comportant une pluralité de trous ou d'orifices, - des moyens de déplacement de ladite trame, en translation et/ou en rotation.

Des moyens permettent en outre d'enregistrer des clichés d'un objet, ou des données représentatives de clichés de la surface d'un objet, sur lequel sont optiquement projetés les points lumineux ou les marques lumineuses. Des traitements de ces clichés ou données peuvent ainsi être effectués, par exemple un traitement photogrammétrique.

Un dispositif optique selon l'invention peut en outre comporter des moyens pour effectuer une localisation ou une visualisation d'un point sur ladite surface d'un objet. Ce point est par exemple la projection, sur cette surface, d'un autre point, pouvant notamment appartenir à une surface ou à un modèle théorique prédéfini.

La localisation ou la visualisation peut être effectuée en identifiant un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui entourent, sur la surface de l'objet, une portion ou une zone dans laquelle se situe le point à localiser.

Selon un mode de réalisation, un dispositif selon l'invention comporte des moyens permettant d'effectuer, ou spécialement programmés pour : a-déterminer un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment un polygone autour du point de la surface de l'objet, b-déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit point par l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses.

Cette amplitude est de préférence telle que l'un au moins des points lumineux, formant ledit polygone, reste, après déplacement, dans le polygone initial.

Des moyens peuvent être prévus ou spécialement programmés pour déterminer, selon un critère de convergence préétabli, si, après ledit déplacement, l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses s'est approchée dudit point.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de localisation ou d'identification ou de visualisation d'un point sur une surface d'un objet comportant : a-des moyens de projection optique, pour projeter, sur ladite surface, une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses, b-des moyens pour déterminer et/ou pour visualiser un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment les sommets d'un polygone autour dudit point à identifier, c-des moyens pour déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif de ladite surface et d'au moins une partie desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit point à localiser ou à identifier, d-des moyens pour effectuer un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses et de ladite surface, ce déplacement ayant l'amplitude et la direction précédemment déterminées.

Le dispositif peut en outre comporter des moyens pour déterminer, après ledit déplacement relatif, la convergence de l'un des points lumineux ou de l'une desdites marques lumineuses, qui forment un polygone, vers ledit point à identifier ou à localiser, ou pour déterminer si la distance ou l'écart entre l'un des points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses et ledit point à identifier ou à localiser est réduit ou accru.

Un nouveau déplacement peut ensuite être imposé ou déterminé ou calculé, afin de continuer à approcher le point à localiser ou à identifier, et un nouveau déplacement relatif peut être effectué. L'amplitude de ce nouveau déplacement est par exemple fonction (par exemple : une fraction) de l'amplitude du déplacement précédent.

La convergence de l'un des points lumineux vers le point à localiser peut donc être réalisée par étapes ou approximations successives.

Selon un mode de réalisation, l'un des points lumineux, ou marques lumineuses, formant les sommets du polygone qui entoure le point à localiser, converge vers celui-ci. A chaque étape, une pluralité

de nouveaux sous-polygones est définie. L'un des sommets de chaque sous-polygone est ce point lumineux ou cette marque lumineuse qui converge. On détermine ensuite dans quel sous-polygone le point à localiser ou à identifier se situe, ce qui détermine la direction du nouveau déplacement.

Un dispositif selon l'invention peut donc comporter : - des moyens pour déterminer, après convergence de l'un des points lumineux ou de l'une desdites marques lumineuses, qui forment un polygone, une pluralité de sous-polygones ou de nouveaux polygones, l'un des sommets de chaque nouveau polygone ou sous-polygone étant ce point lumineux ou cette marque lumineuse qui converge, - des moyens pour déterminer dans lequel de ces nouveaux polygones ou sous-polygones le point à localiser ou à identifier se situe. Ces moyens peuvent en outre permettre de déterminer un nouveau déplacement, en vue d'accentuer l'approche du point à localiser ou à identifier.

L'invention concerne donc aussi un dispositif de localisation ou d'identification ou de visualisation d'un point sur une surface d'un objet comportant : a-des moyens de projection optique, pour projeter, sur ladite surface, une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses, b-des moyens pour déterminer et/ou visualiser un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment les sommets d'un polygone autour dudit point à identifier, c-des moyens pour déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif de ladite surface et d'au moins une partie desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit point à localiser ou à identifier, d-des moyens pour définir, après déplacement, un nouveau polygone ou une pluralité de polygones ou de sous-polygones, et dans lequel de ces polygones ou sous-polygones le point à identifier ou localiser ou à visualiser est contenu.

Une surface ou un modèle théorique d'une pièce peut être préalablement sélectionné, par exemple dans une mémoire ou une base de données. Un opérateur peut sélectionner un point de cette surface, par exemple par visualisation de la surface sur un écran et par sélection à l'aide de moyens de sélection, par exemple en cliquant sur une souris d'un ordinateur. Une direction de projection de ce point peut également être déterminée ou calculée ou sélectionnée suivant les instructions d'un opérateur ou peut aussi être préalablement fixée ou déterminée.

L'invention concerne également un dispositif de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, comportant : - des moyens pour mémoriser une pièce théorique, ou un modèle de pièce d'une pièce matérielle à contrôler, ou des données d'une telle pièce ou d'un tel modèle, - un dispositif optique ou un dispositif de localisation ou d'identification ou de visualisation tel que décrit ci-dessus.

L'invention concerne également un procédé de projection optique mettant en oeuvre un dispositif de projection optique tel que décrit ci-dessus.

Brève description des figures - la figure 1 représente un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente la surface d'un objet, avec des points lumineux projetés, - la figure 3 représente une pièce réelle et une pièce théorique, vues en coupe, - la figure 4 représente des étapes d'un procédé selon l'invention, - les figures 5 à 10 illustrent un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, - la figure 11 représente une pièce réelle et une pièce théorique, vues en coupe, ta figure 12 représente une trame pouvant être mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention,

les figures 13 et 14 représentent des exemples de montage de trames selon l'invention, - la figure 15 représente un dispositif de projection selon l'invention, - la figure 16 représente une structure d'un ordinateur pouvant être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
La figure 1 représente un schéma général d'un mode de réalisation de l'invention.

La référence 2 désigne une pièce sur laquelle des mesures, par exemple géométriques et/ou dimensionnelles, sont à effectuer.

Un dispositif 4 de projection projette, en direction de la pièce 2, un faisceau lumineux 5 qui traverse une trame 6 de projection optique de cibles.

Cette trame permet, comme illustré sur la figure 2, de projeter un ensemble 14 de points lumineux sur la pièce 2. La trame 6 est par exemple réalisée par une plaque ou une diapositive ou une grille percée de trous ou d'orifices.

Des moyens, ou dispositif, 8 de déplacement de la trame 6 permettent de déplacer l'ensemble 14 de points lumineux à la surface de la pièce 2.

Le diamètre des points projetés est fonction de la distance entre l'objet 2 et le projecteur 4 : ce diamètre est par exemple d'environ 6 mm, pour des points disposés préférentiellement selon environ un point tous les centimètres, compte tenu de l'espacement souhaité entre les points pour une bonne détection sur l'image.

La pièce 2 peut être une pièce réelle, fabriquée ou en cours de fabrication. Elle diffère d'une pièce théorique ou elle approche une pièce théorique, préalablement définie, et dont les données sont stockées dans une zone mémoire de l'ordinateur ou des moyens de calcul 13. Ce (s) dernier (s) peu (ven) t en outre calculer et stocker diverses données telles que la normale en chaque point de la surface théorique.

Ainsi sont représentées sur la figure 3 la pièce théorique 3 et la pièce réelle 2 : on voit que la pièce 2 diffère du modèle théorique.

Cette pièce théorique étant connue, on connaît, ou on peut calculer (à l'aide des moyens de calcul 13), dans un référentiel théorique lié à cette pièce, les coordonnées d'au moins un de ces points ou de chacun de ses points, dits points théoriques.

Deux caméras 10,12, permettent de prendre des clichés de l'objet 2 avec l'ensemble 14 des points lumineux. Les clichés, ou les données correspondant à ces clichés, peuvent ensuite être mémorisés et traités à l'aide d'un ordinateur 13 et d'un logiciel de calcul photogrammétrique. Chaque point lumineux peut ainsi être visualisé sur chacun des deux clichés et la position réelle de ce point peut être calculée à partir de l'information de position de ce point sur chacun des deux clichés.

On connaît donc, par projection de la trame 6 sur la pièce 2 et par enregistrement de clichés par les caméras 10,12, les coordonnées des points lumineux dans un référentiel lié à cette même pièce 2 ainsi que dans le référentiel théorique.

On identifie le point P'situé sur la pièce réelle 2 et sur la normale à la pièce théorique qui passe par un point P théorique donné.

On détermine un ensemble de points lumineux, projetés sur la pièce 2, qui entourent ou encadrent le point P (et donc aussi le point P') ou qui forme un polygone autour de ce point. On procède ensuite à une suite de déplacements ou de microdéplacements de cet ensemble de points lumineux autour du point P'. Après chaque microdéplacement, les deux clichés peuvent être enregistrés. Lorsque l'un des points lumineux converge vers la normale à la pièce théorique passant par P, ou lorsque la distance entre l'un des points lumineux et cette même pièce théorique est atteinte, ou est inférieure à, une valeur prédéterminée, ledit point lumineux est assimilé au point P'.

On détermine ainsi, par photogrammétrie, la position du point P'dans le référentiel lié à la pièce théorique. On peut alors déterminer, dans un même référentiel, l'écart ou la distance entre P'

et P, donc l'écart ou la distance entre la pièce mesurée, ou réelle, et la pièce théorique au point P.

Des clichés sont donc pris après chaque déplacement des points lumineux qui encadrent le point théorique. La distance entre l'un, ou chacun, de ces points lumineux et la normale au point théorique (elle-même mémorisée, après avoir été calculée) peut être déterminée.

Il est possible, dans certains cas, que le point P'ne puisse pas être suffisamment approché ou atteint. Selon une variante du procédé, on identifie le point P"et qui est le point de la pièce réelle le plus proche de P'que l'on puisse atteindre. A partir de ce point P", il est calculé quel est le point P"0 de la surface théorique dont P"serait la projection sur la pièce réelle.

Le dispositif optique décrit permet donc de matérialiser sur une surface réelle, la projection d'un point (P) aux coordonnées théoriques connues. Divers calculs ou diverses mesures peuvent ensuite être effectués en ce point de la surface réelle.

Le dispositif selon l'invention permet donc, par exemple par calcul inverse, de déterminer les microdéplacements à effectuer pour mesurer des points (de la pièce théorique) aux coordonnées théoriques connues : par exemple, cela permet de mesurer des profils suivant un axe de référence de la pièce comme le ferait une machine à mesurer tridimensionnelle.

L'invention concerne donc notamment un système et un procédé de mesure véritablement sans contact, permettant de mesurer en quasi-temps réel un nombre illimité de points sur une surface et de contrôler sur cette même surface des points aux coordonnées prédéfinies.

La figure 4 représente un organigramme d'un procédé selon l'invention. Selon une première étape S10, un point théorique, de la pièce ou du modèle théorique, est choisi.

Une direction de projection, passant par ce point théorique, est ensuite calculée (étape S12). La direction est par exemple la direction orthogonale à la surface ou modèle théorique au point théorique choisi.

Des points lumineux sont ensuite projetés sur la surface réelle 2 (étapes S14).

Sont ensuite déterminés les points lumineux ou les marques lumineuses qui forment, autour de la direction de projection calculée ci-dessus, un polygone.

Un premier déplacement des points lumineux, ou sommets du polygone, est déterminé (S18). De préférence, ce déplacement est tel qu'au moins un des points formant les sommets du polygone reste à l'intérieur du polygone initial après déplacement.

Le déplacement est ensuite effectué (étape S20).

On peut alors éventuellement déterminer la distance, ou la convergence, entre le, ou les, points lumineux et la direction de projection. Il est ensuite déterminé (étape S24) si cette convergence est suffisante.

Si elle est suffisante, il est mis fin au procédé, ou un autre type de traitement est mis en oeuvre (étape S 26). On peut également, comme illustré sur la figure 4, procéder à la sélection d'un autre point théorique et recommencer l'ensemble du procédé.

Selon une variante, au cas où la convergence est insuffisante (à l'issue de l'étape S24) et où seul un point pli de la pièce réelle, voisin de P'sur cette même pièce réelle, peut être atteint ou approché, il est défini ou calculé un point P"0 de la pièce théorique, dont le point P"est la projection selon la direction de projection déterminée. Le couple de points utilisé est alors le couple P", P"0 au lieu du couple P, P'.

Selon un autre mode de réalisation, on procède, après l'étape S20 ci-dessus, à une détermination de sous-polygones, dont l'un contient le point à identifier ou à visualiser.

Un exemple détaillé de calcul de déplacement et de mode opératoire va maintenant être donné.

On procède d'abord à une recherche d'au moins trois points, par exemple des quatre points (M1, M2, M3, M4) projetés, les plus proches de P'dans l'espace objet.

Ces points forment un espace objet (ici : un quadrilatère de côté e) de quelques cm2, représenté comme illustré sur la figure 5.

Les figures 6 et 7 représentent deux images 1 et Il de cet espace objet, prises par deux caméras différentes (par exemple : les caméras 10 et 12 de la figure 1) ou une même caméra en deux positions.

On peut vérifier l'inclusion de p dans le polygone (m1, m'2, M'3, m'4) et de p2 dans (m21, m22, m23, m24) (p et p2 sont obtenus par projection du point théorique P sur les deux images, tandis que mlk et m2k sont la projection de Mk (k= 1, 2, 3, 4) sur ces deux images).

Les points C1-C4 correspondants de la trame 6 sont représentés comme illustré sur la figure 8.

L'espace objet représentant une faible surface, le polygone (M1, M2, M3, M4) en surface est supposé plan.

Un déplacement de la trame 6 de (par exemple) dx = +e et dy = +e va faire coïncider C4 en C2 et par conséquent projeter M4 en M2. D'autres valeurs peuvent être retenues pour dx et dy mais les valeurs) dx = e, dy = e correspondent, dans le cas du quadrilatère, au trajet maximum que peut effectuer C4 tout en restant dans le quadrilatère.

On voit, sur la figure 5, qu'au cours d'un tel déplacement, le point M4 va passer près du point P.

On va donc chercher, par déplacements successifs, à approcher ce point P.

L'exemple ci-dessous va être développé pour M4, mais pourrait l'être avec M1 et un déplacement initial de dx=+e et dy=-e.

Le polygone [m11, m'2, M'3, M'4] forme une première zone d'intérêt sur l'image 1 de la caméra.

Le polygone [m21, m22, m23, m24] forme une deuxième zone d'intérêt sur l'image Il de la caméra.

On provoque un micro déplacement de composantes, par exemple, dx = +e/2 et dy = +e/2.

Après l'acquisition, on détecte automatiquement dans les zones d'intérêt les points m 14'et m24' (figures 9A et 9B).

On définit quatre nouvelles zones d'intérêt (quatre polygones) plus restreintes, 11, 12, 13 et 14, comme illustré sur la figure 10 pour l'image 1. Ces quatre zones sont inscrites dans le

polygone initial [m'1, m'2, m'3, m'4]. On recherche parmi les quatre nouvelles zones d'intérêt la zone qui contient p' :

cas 1 : pic C ! du trop grand, dy insuffisant cas 2 : p c 12-) dx et dy insuffisants cas 3 : p c 13- dx insuffisant, dy trop grand cas 4 : p c : ! 4-dx et dy trop grand

On calcule le nouveau microdéplacement correspondant qui, en valeur absolue, est une fraction du déplacement précédent :

cas 1 : dx =-e/4 dy = +e/4 'cas 2 : dx = +e/4 dy = +e/4 * cas 3 : dx = +e/4 dy =-e/4 'cas 4 : dx =-e/4 dy =-e/4

On détecte, après ce second microdéplacement, la nouvelle position m'4"de m'4 et m24"de m24. On peut redéfinir quatre nouvelles zones d'intérêt dans chacune des zones d'intérêt précédentes et refaire le test d'appartenance de p1 et p2.

On voit, sur la figure 10 que, dans la nouvelle zone (ou, généralement, dans le nouveau polygone) dans laquelle se trouve le point p1, un déplacement du point m4', de sa position après le premier déplacement vers sa position après le second déplacement, va faire passer ce même point près du point p1.

On recommence jusqu'à la convergence du calcul, par exemple déterminée en fonction des résidus, du nombre d'itérations ou de tout autre paramètre pertinent (par exemple : distance au point p1 au plus égale à une valeur prédéterminée).

Lorsqu'il est établi, après n microdéplacements, que le point

m14 est en position m"', qui est suffisamment proche de t1, ou a convergé vers p1, m'4") est assimilé à p1.

D'une manière générale, un polygone de points lumineux est défini, qui entoure le point P'à atteindre ou à identifier. Après un premier déplacement, l'un des points lumineux, ou l'une des marques lumineuses, formant les sommets du polygone, converge vers ce point P'. A chaque étape, une pluralité de nouveaux sous-polygones est

définie, chacun étant de préférence inscrit dans le polygone initial.. L'un des sommets de chaque sous-polygone est ce point lumineux ou cette marque lumineuse qui converge vers P'. On détermine ensuite dans quel sous-polygone le point P'à localiser ou à identifier se situe, ce qui détermine la direction du nouveau déplacement. L'amplitude du nouveau déplacement est par exemple fonction de l'amplitude du déplacement précédent. C'est par exemple une fraction de l'amplitude du déplacement précédent. Ainsi l'un des points lumineux converge vers le point à localiser ou à identifier.

La pièce réelle est ensuite prise en compte.

En effet, le processus ci-dessus considère une surface mesurée équivalente à la surface théorique. Or la surface mesurée est rarement équivalente à la surface théorique pour au moins trois raisons : . la précision de la mesure, * la qualité de fabrication de la pièce, . la précision du recalage dans le référentiel"pièce" (="dégauchissage").

Si chaque caméra est traitée de façon indépendante, on

obtient les points mesurés P, et P2. Le point P, se déduit de P, et P2 par calcul photogrammétrique inverse. Le point P théorique se trouve à l'intersection des deux droites passant l'une, par le point P, sur la caméra, et par le point P, sur la pièce 2, et l'autre par le point Pz sur la caméra et par le point P2 sur la pièce.

Le déplacement du dispositif de projection peut être assuré d'au moins trois façons.

Selon une première solution illustrée en figure 12 on réalise une translation en X et une rotation de la trame 6 à l'aide de moyens 8.

Le point X=0 Y=0 peut subir en X un mouvement contrôlé de-xum. Une fois que ce point se trouve en position, la diapositive peut subir une rotation dans un sens ou dans l'autre, jusqu'à la position recherchée. Ces deux mouvements (translation et rotation) peuvent être simultanés ou alternés jusqu'au maillage de toute la surface d'acquisition. Ce mouvement en x peut être de quelques

microns jusqu'à quelques mm (par exemple : 5 mm ou 10 mm) ou jusqu'à quelques cm (par exemple : 5 cm ou 10 cm ou 20 cm), et la rotation de quelques secondes de degrés en fonction de la configuration de la mesure et de la densité du maillage.

Les valeurs de déplacement sont fournies par le calcul explicité précédemment.

Selon une deuxième solution, on réalise une translation en x et en y de la trame 6 à l'aide des moyens 8.

Le point situé en X = 0 Y = 0 peut subir selon la direction X un mouvement contrôlé de x um.

Une fois que ce point se trouve en position, il peut subir selon la direction y un mouvement contrôlé de +y um.

Ces deux mouvements peuvent être simultanés ou alternés jusqu'au maillage de toute la surface d'acquisition. Le mouvement peut être de quelques microns jusqu'à quelques mm en fonction de la configuration de la mesure et de la densité du maillage.

Les figures 13 et 14 illustrent des montages possibles pour faire effectuer à la trame 6 un mouvement de translation (Figure 13) ou un mouvement combiné de rotation-translation (Figure 14).

Sur la figure 13, la trame 6 est munie de 2 plateaux superposés 30 (un seul plateau est visible sur la figure 13), l'un des plateaux pouvant être entraîné en mouvement selon la direction X, par exemple à l'aide d'un moteur 32, l'autre pouvant être entraîné en mouvement selon la direction Y à l'aide d'un moteur 34.

Sur la figure 14, la trame 6 est munie de 2 plateaux superposés : un premier plateau (référence 36) pouvant être entraîné en mouvement selon la direction X par un moteur 38 ; un second plateau (non représenté sur la figure) peut être entraîné selon un mouvement circulaire, par un moteur 40. La trame 6 est par exemple fixée sur le plateau rotatif.

Selon une troisième solution, le projecteur est déplacé dans son ensemble.

Dans ce cas, le projecteur est monté sur une table de translation XY (non représentée sur les figures) et la trame est fixe. Les

valeurs de déplacement issues du calcul sont converties en valeurs applicables directement à la table de translation du projecteur.

Par exemple, si le projecteur est interfacé mécaniquement avec un dispositif de déplacement de type table de translation, une relation est établie entre un déplacement de ce dispositif et son effet sur cette relation par une procédure de calibrage : un tel calibrage permet par la suite de convertir les valeurs de déplacement recherchées pour les points projetés en valeurs de déplacement du dispositif de type table de translation.

La figure 15 représente un mode de réalisation d'un dispositif de projection 4 (par exemple : un projecteur stroboscopique) de la trame 6. Selon cet exemple, une source de lumière 50 émet des rayons lumineux en direction d'un ensemble 52 condenseur de lumière comportant un assemblage de lentilles 53. Une autre partie des rayons émis par la source 50 est réfléchie par miroir arrière 54 et est renvoyée vers l'ensemble 52. La lumière traverse ensuite la trame 6 (par exemple : une diapositive comportant des trous de forme circulaire (ou d'autres formes)), qui est schématiquement représentée sur la figure 15 comme incorporée dans un ensemble 58 de plateaux tel que décrit ci-dessus en liaison avec les figures 13 et 14. La lumière traverse ensuite un objectif de projection 60 et est ainsi envoyée en direction d'une pièce à étudier 2 (voir figure 1).

Le système informatique 13 (voir figure 1) peut être par exemple un micro-ordinateur de type PC du commerce. Il comporte (figure 16) une unité centrale 120, qui comprend elle-même un microprocesseur 122, un ensemble 124 de mémoires ROM et RAM, un disque dur 126, qui a aussi une fonction de stockage d'informations, tous ces éléments étant couplés à un bus 128.

Un écran 129 permet de visualiser des informations sur les données rentrées dans le système par un opérateur, ou des représentations des pièces théoriques et/ou de la pièce réelle, avec les projections des points lumineux.

Le système dispose également de périphériques de contrôle, et notamment d'un clavier 130 et d'une souris 110. Un opérateur dispose donc de moyens pour sélectionner ou déterminer tout paramètre du système, par exemple un pas de déplacement de la

trame. D'autres moyens pour sélectionner un point d'une surface théorique affichée à l'écran 129 peuvent être également utilisés, par exemple tout moyen permettant de réaliser une sélection par contact tactile sur l'écran.

Les instructions pour mettre en oeuvre un procédé de traitement selon l'invention sont mémorisées dans les moyens 124, 126 de mémorisation du système informatique 13.

Des données relatives à des pièces théoriques peuvent être contenues dans la mémoire RAM du système informatique 13 et/ou dans le disque dur 126.

Les instructions de programmes pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, mémorisées dans une zone mémoire du système informatique, sont par exemple installées à partir d'un support pouvant être lu par le système informatique 13 et sur lequel elles sont enregistrées. Un tel support peut être par exemple un disque dur, une mémoire morte ROM, un disque optique compact, une mémoire vive dynamique DRAM ou tout autre type de mémoire RAM, un élément de stockage magnétique ou optique, des registres ou d'autres mémoires volatiles et/ou non volatiles.

Le système 13 peut, par une liaison adaptée avec les moyens 8, commander le déplacement de la trame, par exemple jusqu'à obtention de la convergence souhaitée. Il peut également commander le fonctionnement du dispositif de projection 4.

Le système 13 peut donc, ou est programmé pour, effectuer tous les calculs nécessaires à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, et notamment des calculs photogrammétriques.

Il permet notamment de, ou est programmé pour, calculer les directions de projections (voir étape S12 de la figure 4), et/ou déterminer les déplacements à effectuer (voir étape S18), et/ou rechercher les points les plus proches du point P', et/ou rechercher des zones d'intérêt et/ou redéfinir des sous-polygones. D'autres opérations de calcul peuvent être effectuées par les moyens 13.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif optique, comportant : - des moyens (4,6) de projection optique, pour projeter optiquement une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses (14) à la surface (2) d'un objet, des moyens (8) de déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses (14) et de ladite surface.
2. Dispositif optique selon la revendication 1, lesdits moyens de projection optique comportant : une trame (6) comportant une pluralité de trous ou orifices, des moyens (4), pour projeter optiquement les trous ou orifices de la trame sur la surface (2) d'un objet.
3. Dispositif selon la revendication 2, lesdits moyens de déplacement relatif étant des moyens (8) de déplacement relatif de la trame (6) et des moyens (4) pour projeter optiquement les trous ou orifices de la cible.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, la trame comportant diapositive ou une plaque ou une grille, cette diapositive ou cette plaque ou cette grille étant percée de trous ou d'orifices.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comportant en outre des moyens (10,12, 13) pour enregistrer des clichés d'un objet, ou des données représentatives de clichés de la surface (2) d'un objet, sur lequel sont optiquement projetés les points lumineux ou les marques lumineuses (14).
6. Dispositif selon la revendication 5, comportant en outre des moyens (13) de traitement pour traiter les clichés ou les données enregistrées.

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7. Dispositif selon la revendication 6, lesdits moyens (13) de traitement permettant d'effectuer, ou étant spécialement programmés pour effectuer un traitement photogrammétrique des clichés obtenus ou des données obtenues.
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, les moyens (13) de traitement permettant de calculer, ou étant spécialement programmés pour calculer, la distance ou l'écart entre l'un des points lumineux ou l'une des marques lumineuses et un premier point (P'), qui est inclus dans ladite surface d'un objet, ou pour déterminer si cette distance ou cet écart est réduit ou accru après déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses (14) et de ladite surface.
9. Dispositif selon la revendication 8, ledit premier point (P') de ladite surface d'un objet étant la projection, suivant une direction, sur ladite surface (2) d'un objet, d'un second point (P), prédéterminé dans l'espace.
10. Dispositif selon la revendication 9, ledit second point (P) étant un point d'une surface prédéterminée (Th), dont des données sont mémorisées dans des moyens de mémorisation.
11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, ladite direction de projection étant la direction orthogonale à ladite surface prédéterminée au dit second point (P).
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, comportant des moyens pour calculer, ou spécialement programmés pour calculer ou déterminer, ledit premier point (P'), ou les coordonnées dudit premier point (P'), de ladite surface d'un objet.
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, comportant des moyens (13) permettant d'effectuer, ou spécialement programmés pour :

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a-déterminer un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment un polygone autour dudit premier point de la surface de l'objet qui est inclus dans ladite surface de l'objet, b-déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit premier point par l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses.
14. Dispositif selon la revendication 13, comportant des moyens (13) permettant de, ou étant spécialement programmés pour : c-déterminer, selon un critère de convergence préétabli, si, après ledit déplacement, l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses s'est approchée dudit premier point.
15. Dispositif selon la revendication 14, comportant des moyens (13) permettant de, ou étant spécialement programmés pour, si la convergence n'est pas suffisante, recommencer les étapes b et c.
16. Dispositif selon la revendication 15, comportant des moyens (13) permettant de, ou étant spécialement programmés pour, déterminer, pour recommencer les étapes b et c, une nouvelle amplitude de déplacement qui est une fraction de l'amplitude du déplacement précédent.
17. Dispositif selon la revendication 10, comportant des moyens (13) permettant de, ou étant spécialement programmés pour : a-déterminer un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment un polygone autour dudit premier point de la surface de l'objet qui est inclus dans ladite surface de l'objet, b-déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit premier point par l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses,

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c-calculer ou déterminer, à partir d'un troisième point de la surface (2) de l'objet et différent du premier point, un quatrième point, de ladite surface prédéterminée (Th), dont le troisième point est la projection suivant ladite direction.
18. Dispositif selon la revendication 17, l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses s'étant approché dudit troisième point selon un critère de convergence préétabli.
19. Dispositif de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, comportant : des moyens pour mémoriser une pièce théorique, ou un modèle de pièce d'une pièce matérielle à contrôler, ou des données d'une telle pièce ou d'un tel modèle, - un dispositif selon l'une des revendications 1 à 18.
20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, les moyens (8) de déplacement relatif permettant d'effectuer une translation relative d'amplitude comprise entre 1um et 20 cm et/ou une rotation relative d'angle compris entre une seconde et dix secondes d'arc.
21. Dispositif de localisation ou d'identification d'un point sur une surface (2) d'un objet comportant : a-des moyens (4,6) de projection otique, pour projeter, sur ladite surface (2), une pluralité (14) de points lumineux ou de marques lumineuses, b-des moyens (10,12) pour visualiser un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment les sommets d'un polygone autour dudit point à identifier, c-des moyens (13) pour déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif de ladite surface et d'au moins une partie desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit point à localiser ou à identifier, d-des moyens (8) pour effectuer un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses et de ladite surface, ce déplacement ayant l'amplitude et la direction précédemment déterminées,

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e-des moyens pour déterminer, après ledit déplacement relatif, la convergence de l'un des points lumineux ou de l'une desdites marques lumineuses, qui forment un polygone, vers ledit point à identifier ou à localiser, ou pour déterminer si la distance ou l'écart entre l'un des points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses et ledit point à identifier ou à localiser est réduit ou accru.
22. Dispositif selon la revendication 21, comportant en outre : - des moyens pour définir une surface théorique et sélectionner un point de cette surface théorique, - des moyens pour déterminer le point à localiser sur la surface de l'objet, par projection, sur cette surface, du point sélectionné de la surface théorique.
23. Dispositif selon la revendication 21 ou 22, comportant des moyens (13) permettant de, ou étant spécialement programmés pour, déterminer une nouvelle amplitude et une nouvelle direction de déplacement relatif qui est une fraction de l'amplitude du déplacement précédent.
24. Dispositif selon l'une des revendications 21 à 23, lesdits moyens de projection optique comportant : une trame (6) comportant une pluralité de trous ou orifices, des moyens (4), pour projeter optiquement les trous ou orifices de la trame sur la surface (2) d'un objet.
25. Dispositif selon la revendication 24, lesdits moyens (8) pour effectuer un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses et de ladite surface étant des moyens (8) de déplacement relatif de la trame (6) et des moyens (4) pour projeter optiquement les trous ou orifices de la trame.
26. Dispositif selon la revendication 24 ou 25, la trame comportant une plaque percée de trous ou d'orifices.

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27. Dispositif selon l'une des revendications 24 à 26, comportant en outre des moyens (10, 12, 13) pour enregistrer des clichés d'un objet, ou des données représentatives de clichés de la surface (2) d'un objet, sur lequel sont optiquement projetés les points lumineux ou les marques lumineuses (14).
28. Dispositif selon la revendication 27, comportant en outre des moyens (13) de traitement pour traiter les clichés ou les données enregistrées.
29. Dispositif selon la revendication 28, lesdits moyens (13) de traitement permettant d'effectuer, ou étant spécialement programmés pour effectuer, un traitement photogrammétrique des données obtenues par au moins une caméra.
30. Dispositif de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, comportant : des moyens pour mémoriser une pièce théorique, ou un modèle de pièce d'une pièce matérielle à contrôler, ou des données d'une telle pièce ou d'un tel modèle, - un dispositif selon l'une des revendications 21 à 29.
31. Procédé de projection optique, comportant : - la projection sur la surface d'un objet, d'une pluralité de points lumineux ou de marques lumineuses (14) à la surface (2) d'un objet, - le déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses (14) et de ladite surface.
32. Procédé selon la revendication 31, comportant en outre une étape d'enregistrement des clichés de la surface dudit objet, ou des données représentatives de clichés de la surface (2) dudit objet, sur lequel sont optiquement projetés les points lumineux ou les marques lumineuses (14).

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33. Procédé selon la revendication 32, comportant en outre une étape de traitement des clichés ou des données enregistrées.
34. Procédé selon la revendication 33, ledit traitement étant un traitement photogrammétrique des données obtenues par la au moins une caméra.
35. Procédé selon la revendication 33 ou 34, ledit traitement comportant en outre une étape de calcul de la distance ou de l'écart entre l'un des points lumineux ou l'une des marques lumineuses et un premier point (P'), qui est inclus dans ladite surface d'un objet, ou de détermination du caractère croissant ou décroissant de cette distance ou de cet écart, après déplacement relatif d'au moins une partie de ladite pluralité de points lumineux ou des marques lumineuses (14) et de ladite surface.
36. Procédé selon la revendication 35, ledit premier point (P') de ladite surface d'un objet étant la projection, suivant une direction, sur ladite surface (2) d'un objet, d'un second point (P), prédéterminé dans l'espace.
37. Procédé selon la revendication 36, ledit second point (P) étant un point d'une surface prédéterminée (Th), dont des données sont mémorisées dans des moyens de mémorisation.
38. Procédé selon la revendication 36 ou 37, ladite direction de projection étant la direction orthogonale à ladite surface prédéterminée au dit second point (P).
39. Procédé selon l'une des revendications 35 à 38, comportant une étape de calcul dudit premier point (P'), ou des coordonnées dudit premier point (P'), de ladite surface d'un objet.
40. Procédé selon l'une des revendications 35 à 39, comportant en outre les étapes suivantes :

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a-déterminer un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment un premier polygone autour dudit premier point de la surface de l'objet qui est inclus dans ladite surface de l'objet, b-déterminer l'amplitude et la direction d'un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit premier point par l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses.
41. Procédé selon la revendication 40, comportant en outre l'étape suivante : c-déterminer, selon un critère de convergence préétabli, si, après ledit déplacement, l'un desdits points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses s'est approchée dudit premier point.
42. Procédé selon la revendication 41, les étapes b et c étant recommencées si la convergence dudit point lumineux ou de ladite marque lumineuse n'est pas suffisante.
43. Procédé selon la revendication 42, comportant en outre la détermination d'un second polygone, à l'intérieur du premier polygone, dans lequel ledit premier point est toujours contenu et dont un des sommets est défini par ledit point lumineux ou ladite marque lumineuse.
44. Procédé selon la revendication 42 ou 43, comportant en outre une étape de détermination d'une nouvelle amplitude de déplacement qui est une fraction de l'amplitude du déplacement précédent.
45. Procédé selon l'une des revendications 40 à 44, l'ensemble des points lumineux ou des marques lumineuses qui entourent ledit point à identifier étant un ensemble de quatre points lumineux définissant un quadrilatère autour du point à localiser ou à identifier.
46. Procédé de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, comportant :

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- la mémorisation d'une pièce théorique, ou d'un modèle de pièce d'une pièce matérielle à contrôler, ou des données d'une telle pièce ou d'un tel modèle, un procédé de projection optique selon l'une des revendications 31 à 45.
47. Procédé de localisation ou d'identification d'un point sur une surface (2) d'un objet comportant : a-une projection otique, sur ladite surface (2), d'une pluralité (14) de points lumineux ou de marques lumineuses, b-la visualisation d'un ensemble de points lumineux ou de marques lumineuses qui forment les sommets d'un polygone autour dudit point à identifier, c-la détermination de l'amplitude et de la direction d'un déplacement relatif de ladite surface et d'au moins une partie desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses, afin d'approcher ledit point à localiser ou à identifier, d-un déplacement relatif desdits points lumineux ou desdites marques lumineuses et de ladite surface, ce déplacement ayant l'amplitude et la direction précédemment déterminées, e-la détermination, après ledit déplacement relatif, de la convergence de l'un des points lumineux ou de l'une desdites marques lumineuses, qui forment un polygone, vers ledit point à identifier ou à localiser, ou la détermination du caractère croissant ou décroissant de la distance ou de l'écart entre l'un des points lumineux ou l'une desdites marques lumineuses et ledit point à identifier ou à localiser.
48. Procédé selon la revendication 47, comportant en outre : - une étape préalable de détermination d'une surface théorique et de sélection d'un point de cette surface théorique, - la détermination du point à localiser sur la surface de l'objet, par projection, sur cette surface, du point sélectionné de la surface théorique.
49. Procédé selon la revendication 47 ou 48, comportant une étape de détermination d'une nouvelle amplitude et d'une nouvelle direction

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de déplacement relatif, qui est une fraction de l'amplitude du déplacement précédent.
50. Procédé selon l'une des revendications 47 à 49, comportant en outre une étape d'enregistrement des clichés dudit objet, ou des données représentatives de clichés de la surface (2) dudit objet, sur lequel sont optiquement projetés les points lumineux ou les marques lumineuses (14).
51. Procédé selon la revendication 50 comportant en outre une étape de traitement des clichés ou des données enregistrées.
52. Procédé selon la revendication 51, ledit traitement permettant d'effectuer un traitement photogrammétrique des données obtenues.
53. Procédé de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, comportant : - la mémorisation des données d'une pièce théorique, ou d'un modèle de pièce d'une pièce matérielle à contrôler, - la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 47 à 52.
54. Procédé de contrôle de l'état d'une pièce matérielle, par rapport à un modèle théorique de cette pièce, comportant : a-la détermination, par photogrammétrie, d'un point de la surface de la pièce matérielle obtenu par projection, selon une direction de projection, d'un point de la surface du modèle théorique sur la surface de la pièce matérielle, b-le calcul de l'écart entre le point de la surface de la pièce matérielle obtenu par projection et le point de la surface du modèle théorique.
55. Procédé selon la revendication précédente, l'étape a) comportant : a1-une projection optique, sur la surface de la pièce matérielle, d'un ensemble de points lumineux, a2-une détermination de l'écart entre l'un de ces points lumineux et la direction de projection,

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a3-si cet écart est trop important, un déplacement des points lumineux à la surface de la pièce matérielle, puis une détermination selon l'étape a2.
56. Produit programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 31 à 55.
57. Support de données, pouvant être lu par un ordinateur, comportant les données sous forme codée pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 31 à 55.
58. Produit logiciel comportant un moyen de support de données de programme, susceptible d'être lu par un ordinateur ou un système informatique, permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 31 à 55.
59. Dispositif optique comportant : - une trame, comportant une pluralité de trous ou d'orifices, - des moyens de déplacement de ladite trame, en translation et/ou en rotation.
60. Dispositif selon la revendication 59, les moyens de déplacement comportant un premier et un second plateau, chaque plateau étant muni de moyens pour l'entraîner en mouvement.