Métrologie assistée par ordinateur : apport des capteurs 3D sans contact

par Flavio Prieto

Thèse de doctorat en Automatique Industrielle

Sous la direction de Tanneguy Redarce, Richard Lepage et de Pierre Boulanger.

Soutenue en 1999

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Ce travail de recherche concerne l'inspection automatique de pièces industrielles à partir du modèle CAO de la pièce et de son image 3D obtenue à l'aide d'un capteur laser de haute précision. Tout d'abord nous déterminons et modélisons les différents paramètres qui influencent la précision du capteur laser lors du processus de numérisation d'une pièce. Ce modèle est utilisé pour générer automatiquement une stratégie d'acquisition pour la numérisation complète et précise d'une surface ou d'une pièce complète. La stratégie d'acquisition consiste en la détermination d'un ensemble de points de vue qui définissent la position spatiale et l'orientation exacte du capteur par rapport à la pièce, ainsi que d'autres paramètres du capteur. Le but de la stratégie de numérisation est d'améliorer l'exactitude des mesures de profondeur afin de pouvoir utiliser ce nuage de points 3D dans des tâches de métrologie. Les contraintes imposées au système sont : la connaissance de la position et de l'orientation initiale de la pièce et de son modèle CAO en format IGES. Il n'y a pas de limitations quant à la géométrie de l'objet à inspecter, par conséquent il est possible de contrôler des pièces avec des surfaces simples ou complexes. Le nuage de points issu de la numérisation d'une pièce est recalé avec son modèle CAO et postérieurement segmenté. La segmentation est réalisée par le calcul de la distance minimale du point 3D aux surfaces du modèle CAO et par la comparaison de propriétés géométriques du point 3D avec son homologue appartenant à la surface. Les résultats de la segmentation sont utilisés pour contrôler les tolérances dimensionnelles et géométriques de la pièce. En utilisant le modèle du bruit, nous avons introduit une valeur de dispersion sur chacun des points 3D acquis par le capteur. Cette valeur de dispersion est présentée comme un facteur de pondération dans les résultats de l'inspection.

  • Titre traduit

    = Computer assisted metrology : contribution of the laser range sensor


  • Résumé

    This work is related with the automatic inspection of manufactured parts by using the CAD model of the part and the cloud of 3D points obtained by the digitization of the part with a range sensor. Initially we determine and model the parameters which influence the accuracy of the range sensor in the digitalization of a part. This model is used to produce automatically a sensing plan in order to acquire completely and precisely the geometry of a surface or of a complete part. A sensing plan consists of a set of viewpoints which defined the exact position and orientation of the camera relative to the part and other digitizatioin parameters. The goal of the sensing plan is to improve the accuracy of the depth measurement in order to be able to use the cloud of 3D points in inspection tasks. The requirements of the system are the exact position and orientation of the part and its CAD model in IGES format. There is no limitation in the geometry of the part to be digitized, hence simple / complex parts can be scanned. After registration between the 3D data and the CAD model, the cloud is segmented. The segmentation is fulfiled by computing the minimal distance from the 3D point to the surfaces (of the CAD model) and comparing some local geometric properties of the 3D point with the closest one on the surfaces. Segementation results are used to check dimensional and geometric tolerances of the part. By using the model of the noise we have introduced a dispersion value on each 3D point acquired by the range sensor. This value of dispersion is presented as a weight factor in the results of the dispersion.

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Informations

  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 149-156

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2354)
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