Développement d'une sonde microvidéo : mesures simultanées de tailles, de vitesses et de positions des particules opaques sphériques
par Chahr-Eddine Touil
Thèse de doctorat en Optoélectronique
Sous la direction de Michel Trinité.
Soutenue en 1995
à Rouen .
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Résumé
L'objectif de cette étude est l'amélioration des performances d'une sonde microvidéo à deux caméras destinée à la granulométrie dans les turbines EDF. La source est une diode laser à double impulsion. Les mesures simultanées de tailles, de positions 3D et de vitesses de particules nécessitent la mise en correspondance de deux images d'un même objet, ces images étant enregistrées séparément sur les deux caméras lors des deux impulsions. Nous nous proposons deux méthodes de déconvolution d'images au point ou en défaut de mise au point pour la détermination de tailles : l'une basée sur l'estimation de surface et de contraste, et l'autre sur le spectre de puissance. On réalise ainsi l'équivalent d'un microscope optoélectronique spécifique. Il s'agit d'une sonde microvidéo capable d'effectuer des mesures de tailles sans avoir besoin de rechercher la mise au point des images. Les mesures sont faites avec une incertitude inférieure à 10% dans la gamme des tailles entre 10 mm et 150 mm dans un champ objet de profondeur 4 mm. Un décalage axial est introduit entre les deux caméras de la sonde pour déterminer la position d'une particule. Le rapport des spectres de puissance des images permet d'avoir le signe du défaut de mise au point sans pouvoir donner sa valeur. Ce problème est résolu en comparant les surfaces des images du même objet enregistrées séparément par les deux caméras décalées axialement. Pour les faibles concentrations, la mise en correspondance des images des deux caméras permet de déterminer le vecteur vitesse.
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Résumé
The objective of this study is the improvement of the performances of a microvidéo probe using two cameras for particle sizing in the EDF turbines. The light source is a double pulsed laser diode. The simultaneous measurements of size, 3D position and velocity of particles necessitates the stake in correspondence of two images of the same object. These images are recorded separately by the cameras during the two pulses. In order to measure particle size, we suggest two methods of deconvolution in-focus or out-of-focus images: one based on the valuing of surface and contrast, the other on the power spectrum. This probe is able to measure size particles without needing the in-focus plan. The measurement dispersion is inferior to 10% in the diameter range of 10-150 mm in a depth of object field equal to 4 mm. An axial shift is introduced between the cameras in order to determine particle position. The images'power spectrum ratio allows to have the sign of defocus without giving its value. This problem is resolved by comparing images recorded by cameras. In the case of small concentration of particles, the stake in correspondence of the two images allows to determine the velocity vector.
