Propagation des incertitudes en mesure 3D sans contact

Abstract

La mesure tridimensionnelle 3D sans contact par scanning laser, permet la saisie d'un nombre important de points dans un temps très court (10000 à 20000 points par second). Ce qui offre la possibilité d'obtenir une image précise de la surface mesurée représentée par le nuage de points. Cependant, comparativement avec la mesure 3D à contact, elle reste à priori moins précise. Sa précision peut être améliorée en réduisant les incertitudes de mesure. Dans ce travail, on étudie l'influence de la position du capteur par rapport à la pièce mesurée où l'on considère les caractéristiques extrinsèques (distance capteur-pièce, angles d'orientation du capteur par rapport à la pièce). Dans ce but, on a étudié la propagation des incertitudes de mesure en fonction de ces paramètres par trois méthodes: l'approche globale, l'approche locale, la méthode de TAGUCHI. L'approche globale consiste à déterminer l'incertitude sur la distance entre deux points, chacun étant l'intersection de trois plans. L'approche locale permet de déterminer l'incertitude sur la localisation d'un point. Cette incertitude est exprimée par une matrice de covariance et représentée sous une forme d'un ellipsoïde. Dans la méthode de TAGUCHI, l'objectif est de trouver une combinaison optimale des paramètres caractéristiques de positionnement du capteur. Signalons que dans les deux premières méthodes, on utilise une pièce artefact triplan, dans la 3ème méthode, une sphère et cale étalons. L'étude se subdivise en quatre chapitres: • Dans le premier chapitre, on présente les techniques de mesure tridimensionnelles assistée par ordinateur: méthodes de mesure à contact et sans contact où l'on fait ressortir l'intérêt de cette dernière dans la technique de mesure et des ses sources d'erreurs. • Dans le second chapitre, on rappelle quelques termes de terminologie de métrologie, et les paramètres statistiques caractéristiques. On définit l'incertitude de mesure suivant les méthodes statistiques A et B, et l'évaluation de l'incertitude-type composée. On termine le chapitre par la modélisation des incertitudes de mesure en mesure tridimensionnelle sans contact où l'on définit l'incertitude-type par l'approche globale, la matrice de variance-covariance (approche locale) et la méthode de TAGUCHI. • Dans le troisième chapitre, on présente les résultats de mesure en vue de les analyser suivant ces trois approches, en faisant varier trois paramètres caractéristiques, à savoir, l'angle d'incidence dans le plan laser (angle α), l'angle d'incidence dans le plan normal au plan laser (angle β), et la distance entre le capteur de mesure et la surface mesurée (distance d). • Dans le dernier chapitre, on présente une analyse de l'évolution des incertitudes de mesure suivant les trois approches en vue de ressortir la configuration optimale des positions du capteur par rapport à la pièce.