Mise en correspondance de données 3D avec un modèle CAO : application à l'inspection automatique

= 3D Range data / CAD Model registration : Automatic inspection of free-form objects

• Auteur / Autrice : Véronique Moron
• Direction : Tanneguy Redarce, Pierre Boulanger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique industrielle
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Reconnaissance des formes (informatique)

Vision par ordinateur

Modélisation tridimensionnelle

Mesure sans contact

Conception assistée par ordinateur

Résumé

Ce travail porte sur l'inspection automatique d'objets comportant des surfaces complexes à partir de leur modèle CAO et de données 3D provenant, soit d'un capteur télémétrique, soit d'une machine à mesurer. Nous présentons d'abord un état de l'art complet et récent sur la modélisation 3D. Nous sélectionnons deux modèles surfaciques : un modèle triangulé et un modèle exact NURBS découpées, pour lesquels nous développons un calcul de distance point/modèle. Nous détaillons ensuite comment obtenir les données 3D à partir d'images fournies par un capteur télémétrique. Nous proposons une méthode de mise en correspondance générale entre des données 3D et un modèle CAO, qui a l'avantage d'être robuste (jusqu'à 50% de points parasites), automatique, et qui fonctionne quel que soit la position initiale des données et du modèle. Nous avons exploité plusieurs applications à cette méthode, parmi lesquelles la reconnaissance de formes, mais surtout l'inspection automatique d'objets de forme complexe. Nous présentons une méthode d'inspection de ce type d'objet, d'une part quantitative avec une approche globale et locale, et d'autre part qualitative utilisant différents procédés de visualisation que nous avons développés. A partir de ces outils, un opérateur ou un système robotisé peut rapidement identifier des pièces défectueuses, ou une dérive du procédé de fabrication, sur une ligne de production.

This work deals with the automatic inspection of solid based free-form surfaces, using 3D data produced either by a 3D Range sensor or by a Coordinate Measuring Machine. We first introduce a complete state of the art in the 3D modelisation domain. We select two kinds of surface-based models, the first is an interpolated triangulated model, and the other one is an exact NURBS surfaces based model. For each of them, we state the computation of the point/surface entity distance. We present an automatic and robust (up to 50 % of outlier points) general registration method, capable of registering 3D data with a geometric model in any initial state. We apply this method for different applications, like pattern recognition. But mainly for automatic inspection of complex parts. We state an inspection method that produces an inspection report including numerical results concerning global or local tolerance verification. The other outputs are several types of coloured versions of the model indicating the level of discrepancy between the measured points and the model. Using this colouring scheme, an operator or a robotic system can rapidly identify defective parts or monitor process drift on a production line.