WO2002059544A1 - Dispositif de mesure par projection optique - Google Patents

Dispositif de mesure par projection optique Download PDF

Info

Publication number
WO2002059544A1
WO2002059544A1 PCT/FR2002/000287 FR0200287W WO02059544A1 WO 2002059544 A1 WO2002059544 A1 WO 2002059544A1 FR 0200287 W FR0200287 W FR 0200287W WO 02059544 A1 WO02059544 A1 WO 02059544A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
point
light
marks
points
light points
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/000287
Other languages
English (en)
Inventor
François LOUVAT
Frédéric Jallon
Nabil Romman
Arnaud Dumont
Original Assignee
Esic Sn
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Esic Sn filed Critical Esic Sn
Publication of WO2002059544A1 publication Critical patent/WO2002059544A1/fr

Links

Classifications

    • 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
    • G01B11/2545—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 with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo

Definitions

  • the invention relates to the field of optical devices, as well as that of measurements on objects. It also relates to the field of devices and methods for identifying or locating or viewing points or zones on the surface of an object.
  • the invention also relates to the field of photogrammetry.
  • Photogrammetry is a technique of measurement by optical process making it possible to obtain the geometric and dimensional characteristics of an object from images of this object, taken using one or more photogrammetric camera (s) ) and processed using photogrammetric calculation software.
  • s photogrammetric camera
  • the application of this technique to the automotive sector highlighted certain constraints specific to this environment and required some adaptations.
  • the first constraint concerns the materialization of the measurement points: conventionally, these are adhesive targets for surfaces or specific tools adapted to functional points. On an automobile body element the installation of adhesive targets is prohibited given the very large number of points that one seeks to measure as well as the contact problems which could degrade the surface.
  • the conventional photogrammetric technique of placing targets on the object and taking images from different angles therefore appears to be impossible to implement as is.
  • the projection of optical targets makes it possible to obtain a limited number of points and arranged approximately as a function of the respective positions of the projection device and of the object.
  • optical targets The projection of optical targets is approximate. It is not known where, exactly, the targets are projected. So you can't project optical targets exactly where you want them, either.
  • Another problem posed by these known systems is that of the density of the targets. This density is limited by the position of the camera relative to the room. This position determines the minimum diameter of each target and the minimum distance between two neighboring targets.
  • the approximate nature of the projection of the targets adds an error to the measurement made.
  • This error masks the error due to the manufacturing of the part, which is the error that one seeks to identify.
  • it is the actual projection, which, in the known method, determines the theoretical point to be measured.
  • the real optical projection of a point on the real target determines the theoretical point to be measured, identified as being the point of the theoretical part located on a straight line, normal or perpendicular to this theoretical part, which passes through the point projected on the real target.
  • the known measurement method is therefore quite random and approximate.
  • the invention relates first of all to an optical device comprising: - optical projection means, for optically projecting a plurality of light points or light marks on the surface of an object,
  • Such a device makes it possible to densify without limit the number of measurement points on the surface of an object.
  • the optical projection means comprise: a frame comprising a plurality of holes or orifices,
  • the invention also relates to an optical device comprising: - a frame, comprising a plurality of holes or orifices, - Means for moving said frame, in translation and / or in rotation.
  • Means also make it possible to record pictures of an object, or data representative of pictures of the surface of an object, onto which the light points or light marks are optically projected. Processing of these images or data can thus be carried out, for example photogrammetric processing.
  • An optical device may also include means for locating or displaying a point on said surface of an object.
  • This point is for example the projection, on this surface, of another point, which can in particular belong to a surface or to a predefined theoretical model.
  • Localization or visualization can be carried out by identifying a set of light points or light marks which surround, on the surface of the object, a portion or an area in which the point to be located is located.
  • a device comprises means making it possible, or specially programmed to: a - determine a set of light points or light marks which form a polygon around the point of the surface of the object, b - determining the amplitude and the direction of a relative movement of said light points or of said light marks, in order to approach said point by one of said light points or one of said light marks.
  • This amplitude is preferably such that at least one of the light points, forming said polygon, remains, after displacement, in the initial polygon.
  • the invention relates to a device for locating or identifying or displaying a point on a surface of an object comprising: a - optical projection means, for projecting, onto said surface, a plurality light points or light marks, b - means for determining and / or visualizing a set of light points or light marks which form the vertices of a polygon around said point to be identified, c - means for determining the amplitude and direction of a relative movement of said surface and at least part of said light points or said light marks, in order to approach said point to be located or identified, d - means for effecting a relative movement of said points luminous or of said luminous marks and of said surface, this displacement having the amplitude and the direction previously determined.
  • the device may also include means for determining, after said relative displacement, the convergence of one of the light points or of one of said light marks, which form a polygon, towards said point to be identified or located, or for determining whether the distance or the difference between one of the light points or one of said light marks and said point to be identified or located is reduced or increased.
  • a new displacement can then be imposed or determined or calculated, in order to continue to approach the point to locate or identify, and a new relative displacement can be carried out.
  • the amplitude of this new displacement is for example a function (for example: a fraction) of the amplitude of the preceding displacement.
  • the convergence of one of the light points towards the point to be located can therefore be achieved in successive stages or approximations.
  • one of the light points, or light marks, forming the vertices of the polygon which surrounds the point to be located converges towards it.
  • a plurality new sub-polygons is defined.
  • One of the vertices of each sub-polygon is this point of light or this mark of light which converges. We then determine in which sub-polygon the point to locate or identify is located, which determines the direction of the new movement.
  • a device according to the invention can therefore include:
  • the invention therefore also relates to a device for locating or identifying or displaying a point on a surface of an object comprising: a - optical projection means, for projecting, onto said surface, a plurality of light points or light marks, b - means for determining and / or viewing a set of light points or light marks which form the vertices of a polygon around said point to be identified, c - means for determining the amplitude and the direction relative displacement of said surface and of at least part of said light points or of said light marks, in order to approach said point to be located or identified, d- means for defining, after displacement, a new polygon or a plurality of polygons or sub-polygons, and in which of these polygons or sub-polygons the point to identify or locate or to visualize is contained.
  • a surface or a theoretical model of a part can be previously selected, for example in a memory or in a database.
  • An operator can select a point on this surface, for example by viewing the surface on a screen and by selection using selection means, for example by clicking on a computer mouse.
  • a projection direction of this point can also be determined or calculated or selected according to the instructions of an operator or can also be previously fixed or determined.
  • the invention also relates to a device for monitoring the condition of a material part, comprising:
  • - means for memorizing a theoretical part, or a part model of a material part to be checked, or data of such a part or such a model, - an optical device or a location or identification device or visualization as described above.
  • the invention also relates to an optical projection method using an optical projection device as described above.
  • FIG. 1 represents a device according to the invention
  • FIG. 2 represents the surface of an object, with projected light points
  • FIG. 3 represents an actual part and a theoretical part, seen in section
  • FIG. 4 represents steps of a method according to the invention
  • FIGS. 5 to 10 illustrate an embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 11 represents an actual part and a theoretical part, seen in section
  • FIG. 12 represents a frame which can be implemented within the framework of the present invention
  • FIGS. 13 and 14 show examples of mounting frames according to the invention
  • - Figure 15 shows a projection device according to the invention
  • - Figure 16 shows a structure of a computer that can be implemented in the context of the present invention.
  • FIG. 1 represents a general diagram of an embodiment of the invention.
  • Reference 2 designates a part on which measurements, for example geometric and / or dimensional, are to be carried out.
  • a projection device 4 projects, in the direction of the part 2, a light beam 5 which passes through a frame 6 for optical projection of targets.
  • This frame allows, as illustrated in Figure 2, to project a set 14 of light points on the part 2.
  • the frame 6 is for example made by a plate or a slide or a grid pierced with holes or orifices.
  • Means, or device, 8 for moving the frame 6 make it possible to move the assembly 14 of light points on the surface of the part 2.
  • the diameter of the projected points is a function of the distance between the object 2 and the projector 4: this diameter is for example around 6 mm, for points preferably arranged around about a point every centimeter, taking into account the spacing desired between points for good detection on the image.
  • the part 2 can be a real part, manufactured or in the course of manufacture. It differs from a theoretical part or it approaches a theoretical part, previously defined, and whose data are stored in a memory area of the computer or of the calculation means 13. This (these) last (s) little (Fri) t also calculate and store various data such as the normal at each point of the theoretical surface. Thus are shown in Figure 3 the theoretical part 3 and the real part 2: we see that the part 2 differs from the theoretical model.
  • Two cameras 10, 12 make it possible to take pictures of the object 2 with all 14 of the light points.
  • the pictures, or the data corresponding to these pictures, can then be stored and processed using a computer 13 and photogrammetric calculation software.
  • Each light point can thus be viewed on each of the two photos and the actual position of this point can be calculated from the position information of this point on each of the two photos.
  • Snapshots are therefore taken after each movement of the light points which surround the theoretical point.
  • the distance between one, or each, of these light points and the normal to the theoretical point can be determined.
  • the point P ' cannot be sufficiently approached or reached.
  • the point P " is identified and which is the point of the real part closest to P 'which can be reached. From this point P", it is calculated what is the point P "0 of the theoretical surface of which P" would be the projection on the real part.
  • the optical device described therefore makes it possible to materialize on a real surface, the projection of a point (P) with known theoretical coordinates. Various calculations or measurements can then be made at this point on the actual surface.
  • the device according to the invention therefore makes it possible, for example by reverse calculation, to determine the microdisplacements to be carried out to measure points (of the theoretical part) at known theoretical coordinates: for example, this makes it possible to measure profiles along a reference axis of the workpiece as a three-dimensional measuring machine would do.
  • the invention therefore relates in particular to a truly contactless measurement system and method, making it possible to measure, in near real time, an unlimited number of points on a surface and to control points on this same surface with predefined coordinates.
  • FIG. 4 represents a flow diagram of a method according to the invention. According to a first step S10, a theoretical point, of the part or of the theoretical model, is chosen.
  • a projection direction, passing through this theoretical point, is then calculated (step S12).
  • the direction is for example the direction orthogonal to the surface or theoretical model at the chosen theoretical point.
  • Light points are then projected onto the actual surface 2 (steps S14).
  • the light points or light marks which then form a polygon around the projection direction calculated above are then determined.
  • a first displacement of the light points, or vertices of the polygon is determined (S18).
  • this displacement is such that at least one of the points forming the vertices of the polygon remains inside the original polygon after movement.
  • the displacement is then performed (step S20).
  • step S24 We can then possibly determine the distance, or convergence, between the light point (s) and the direction of projection. It is then determined (step S24) if this convergence is sufficient. If it is sufficient, the process is terminated, or another type of processing is carried out (step S 26). It can also, as shown in Figure 4, proceed to the selection of another theoretical and repeat the whole process.
  • a point P "0 of the theoretical part is defined or calculated, the point P" of which is the projection according to the direction of projection determined.
  • the pair of points used is then the pair P ", P" 0 instead of the pair P , P '.
  • one proceeds, after step S20 above, to a determination of sub-polygons, one of which contains the point to be identified or to be displayed.
  • FIGS. 6 and 7 represent two images I and II of this object space, taken by two different cameras (for example: the cameras 10 and 12 of FIG. 1) or the same camera in two positions.
  • p 1 in the polygon m 1 1, m 1 2, m 1 3, m 1 4
  • p 2 in m 2 1, m 2 2, m 2 3, m 2 4
  • the object space representing a small surface the polygon (M1, M2, M3, M4) on the surface is assumed to be plane.
  • the polygon [m 2 1, m 2 2, m 2 3, m 2 4] forms a second area of interest on image II of the camera.
  • a polygon of light points is defined, which surrounds the point P 'to be reached or identified. After a first movement, one of the light points, or one of the light marks, forming the vertices of the polygon, converges towards this point P '.
  • a plurality of new sub-polygons is defined, each preferably being inscribed in the initial polygon. One of the vertices of each sub-polygon is this light point or this light mark which converges towards P '. It is then determined in which sub-polygon the point P 'to locate or identify is located, which determines the direction of the new movement.
  • the amplitude of the new displacement is for example a function of the amplitude of the previous displacement. It is for example a fraction of the amplitude of the previous displacement.
  • one of the light points converges towards the point to locate or identify. The actual part is then taken into account.
  • the measured points P, and P 2 are obtained.
  • the point P, is deduced from P, and P 2 by inverse photogrammetric calculation.
  • the theoretical point P is at the intersection of the two lines passing one, by the point P, on the camera, and by the point P, on the part 2, and the other by the point P 2 on the camera and by point P 2 on the part.
  • the movement of the projection device can be ensured in at least three ways.
  • an X translation and a rotation of the frame 6 are carried out using means 8.
  • the point X 0.
  • This movement in x can be a few microns up to a few mm (for example: 5 mm or 10 mm) or up to a few cm (for example: 5 cm or 10 cm or 20 cm), and the rotation of a few seconds of degrees depending on the configuration of measurement and density of the mesh.
  • the displacement values are provided by the calculation explained above.
  • the frame 6 is translated in x and in y using the means 8.
  • the movement can be simultaneous or alternated up to the mesh of the entire acquisition surface.
  • the movement can be from a few microns to a few mm depending on the measurement configuration and the density of the mesh.
  • the displacement values are provided by the calculation explained above.
  • Figures 13 and 14 illustrate possible assemblies for making the frame 6 a translational movement ( Figure 13) or a combined rotation-translation movement ( Figure 14).
  • the frame 6 is provided with 2 superimposed trays
  • the frame 6 is provided with 2 superimposed plates: a first plate (reference 36) which can be driven in movement in the direction X by a motor 38; a second plate (not shown in the figure) can be driven in a circular movement, by a motor 40.
  • the frame 6 is for example fixed on the rotary plate.
  • the projector is moved as a whole.
  • the projector is mounted on an XY translation table (not shown in the figures) and the frame is fixed.
  • the displacement values from the calculation are converted into values applicable directly to the translation table of the projector.
  • a relationship is established between a displacement of this device and its effect on this relationship by a calibration procedure: such a calibration makes it possible subsequently to convert the displacement values sought for the projected points into displacement values of the device of the translation table type.
  • 15 shows an embodiment of a projection device 4 (for example, a stroboscopic projector) of the frame 6.
  • a light source 50 emits light rays toward a condenser assembly 52 light comprising an assembly of lenses 53. Another part of the rays emitted by the source 50 is reflected by rear mirror 54 and is returned to the assembly 52.
  • the light then passes through the frame 6 (for example: a slide having holes for circular shape (or other shapes)), which is schematically represented in FIG. 15 as incorporated into a set 58 of trays as described above in connection with FIGS. 13 and 14.
  • the light then passes through a projection objective 60 and is thus sent towards a room to study 2 (see Figure 1).
  • the computer system 13 may for example be a commercial PC type microcomputer. It comprises (FIG. 16) a central unit 120, which itself comprises a microprocessor 122, a set 124 of ROM and RAM memories, a hard disk 126, which also has a function of storing information, all these elements being coupled to a bus 128.
  • a central unit 120 which itself comprises a microprocessor 122, a set 124 of ROM and RAM memories, a hard disk 126, which also has a function of storing information, all these elements being coupled to a bus 128.
  • a screen 129 makes it possible to display information on the data entered into the system by an operator, or representations of the theoretical parts and / or of the real part, with the projections of the light points.
  • the system also has control peripherals, and in particular a keyboard 130 and a mouse 110.
  • An operator therefore has means for selecting or determining any parameter of the system, for example a step of movement of the frame.
  • Other means for selecting a point on a theoretical surface displayed on the screen 129 can also be used, for example any means allowing selection to be made by touch on the screen.
  • the instructions for implementing a processing method according to the invention are stored in the storage means 124, 126 of the computer system 13.
  • Data relating to theoretical parts can be contained in the RAM memory of the computer system 13 and / or in the hard disk 126.
  • the program instructions for implementing a method according to the invention, stored in a memory area of the computer system, are for example installed from a medium which can be read by the computer system 13 and on which they are recorded.
  • a medium can be for example a hard disk, a ROM read-only memory, a compact optical disk, a dynamic random access memory DRAM or any other type of RAM memory, a magnetic or optical storage element, registers or other volatile memories. and / or non-volatile.
  • the system 13 can, by a suitable connection with the means
  • control the movement of the frame for example until the desired convergence is obtained. It can also control the operation of the projection device 4.
  • the system 13 can therefore, or is programmed to, carry out all the calculations necessary for the implementation of a method according to the invention, and in particular photogrammetric calculations.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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

DISPOSITIF DE MESURE PAR PROJECTION OPTIQUE
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. II 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 œuvre 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,
- la 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 œuvre (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 P" 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 I et II 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 p1 dans le polygone (m11, m12, m13, m14) et de p2 dans (m21, m22, m23, m24) (p1 et p2 sont obtenus par projection du point théorique P sur les deux images, tandis que m1k et m k 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, m12, m13, m14] forme une première zone d'intérêt sur l'image I de la caméra.
Le polygone [m21, m22, m23, m24] forme une deuxième zone d'intérêt sur l'image II 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 m14' 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 I. Ces quatre zones sont inscrites dans le polygone initial [m11, m12, m13, m14]. On recherche parmi les quatre nouvelles zones d'intérêt la zone qui contient p1 :
• cas 1 p1 c 11 → dx trop grand, dy insuffisant
• cas 2 p1 c 12 → dx et dy insuffisants
• cas 3 p1 c 13 → dx insuffisant, dy trop grand
• cas 4 p1 c 14 -> 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 m14" de m14 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 m14', 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 m14(n), qui est suffisamment proche de t1, ou a convergé vers p1, m14(n) 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 P2 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 -xμm. 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 μm.
Une fois que ce point se trouve en position, il peut subir selon la direction y un mouvement contrôlé de +y μm.
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 valeurs de déplacement sont fournies par le calcul explicité précédemment.
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), I' 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 interface 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 œuvre 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 œuvre 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.
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: 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. 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 1 μm 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, 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.
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).
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: 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: - 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 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: ai - 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, 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.
PCT/FR2002/000287 2001-01-26 2002-01-24 Dispositif de mesure par projection optique WO2002059544A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR01/01068 2001-01-26
FR0101068A FR2820198A1 (fr) 2001-01-26 2001-01-26 Dispositif de mesure par projection optique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002059544A1 true WO2002059544A1 (fr) 2002-08-01

Family

ID=8859272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2002/000287 WO2002059544A1 (fr) 2001-01-26 2002-01-24 Dispositif de mesure par projection optique

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2820198A1 (fr)
WO (1) WO2002059544A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102072709A (zh) * 2011-01-21 2011-05-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种在小直径投影仪上测量大尺寸榫槽轮廓度的方法
DE102015208285A1 (de) * 2015-05-05 2016-11-10 Friedrich-Schiller-Universität Jena Vorrichtung und verfahren zum räumlichen vermessen von oberflächen

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012014330A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 API - Automotive Process Institute GmbH Verfahren und Vorrichtung zur 3D-Vermessung
CN104101611A (zh) * 2014-06-06 2014-10-15 华南理工大学 一种类镜面物体表面光学成像装置及其成像方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991009564A1 (fr) * 1989-12-22 1991-07-11 Phoenix Laser Systems, Inc. Appareil et procede de diagnostic ophtalmique
DE19623172C1 (de) * 1996-06-10 1997-10-23 Univ Magdeburg Tech Verfahren zur dreidimensionalen optischen Vermessung von Objektoberflächen
US6122062A (en) * 1999-05-03 2000-09-19 Fanuc Robotics North America, Inc. 3-D camera
WO2001006210A1 (fr) * 1999-07-14 2001-01-25 Solvision Inc. Procede et systeme de mesure du relief d'un objet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991009564A1 (fr) * 1989-12-22 1991-07-11 Phoenix Laser Systems, Inc. Appareil et procede de diagnostic ophtalmique
DE19623172C1 (de) * 1996-06-10 1997-10-23 Univ Magdeburg Tech Verfahren zur dreidimensionalen optischen Vermessung von Objektoberflächen
US6122062A (en) * 1999-05-03 2000-09-19 Fanuc Robotics North America, Inc. 3-D camera
WO2001006210A1 (fr) * 1999-07-14 2001-01-25 Solvision Inc. Procede et systeme de mesure du relief d'un objet

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102072709A (zh) * 2011-01-21 2011-05-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种在小直径投影仪上测量大尺寸榫槽轮廓度的方法
DE102015208285A1 (de) * 2015-05-05 2016-11-10 Friedrich-Schiller-Universität Jena Vorrichtung und verfahren zum räumlichen vermessen von oberflächen
US10378888B2 (en) 2015-05-05 2019-08-13 Friedrich-Schiller-Universitaet Jena Device and method for spatially measuring surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
FR2820198A1 (fr) 2002-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1733181B2 (fr) Palpeur mixte, optique et mecanique et procede de recalage y afferant
US5069548A (en) Field shift moire system
FR2720155A1 (fr) Mesure tridimensionnelle de la surface d'un objet de grande dimension.
JP7169994B2 (ja) 反射面の曲率を測定する方法及び関連する光学デバイス
FR2658286A1 (fr) Appareil de determination de la configuration d'un corps monte rotatif sur un arbre et procede associe.
FR2916534A1 (fr) Procede et dispositif pour la mesure sans contact d'oscillations d'un objet
FR2814565A1 (fr) Procede et systeme pour une analyse de mesure de fabrication assistee par ordinateur
CN1131741A (zh) 光学间隙测量装置和方法
EP0452422A1 (fr) Procede d'etalonnage d'un systeme d'acquisition tridimensionnelle de forme et systeme pour la mise en oeuvre dudit procede.
KR102583096B1 (ko) 정적 프린지 패턴을 사용하는 간섭 롤오프 측정
CA3137237A1 (fr) Module d'usinage et machine-outil avec une unite de detection du profil de l'outil, et procede de detection du profil de l'outil
FR2756626A1 (fr) Systeme de mesure de jeux et d'affleurements entre des pieces en vis-a-vis
Contri et al. Quality of 3D digitised points obtained with non-contact optical sensors
EP3728990B1 (fr) Cible tridimensionnelle avec double structure, dispositif et procédé de mesure optique avec une telle cible
FR2788919A1 (fr) Enlevement du bruit d'un signal obtenu par un systeme de generation d'image
WO2002059544A1 (fr) Dispositif de mesure par projection optique
FR2842591A1 (fr) Dispositif pour mesurer des variations dans le relief d'un objet
CN113804122B (zh) 利用平移旋转绝对检测法测包含离焦像差的平面镜面型的方法
EP2994813A1 (fr) Procede de commande d'une interface graphique pour afficher des images d'un objet tridimensionnel
WO2013180561A1 (fr) Système et procédé de génération de modèle tridimensionnel (3d) de terrain
EP0842409B1 (fr) Appareil et procede de deflectometrie a franges
FR2541002A1 (fr) Systeme d'inspection optique
EP3728991B1 (fr) Machine-outil avec un dispositif de mesure optique pour le reperage tridimensionnel entre le porte-outil et le support de piece et procede de mesure optique tridimensionnelle correspondant
JP5655389B2 (ja) 校正用冶具、校正方法、及び該校正用冶具が搭載可能な形状測定装置
JP4922905B2 (ja) 回転中心線の位置変動測定方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP