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

Prieto, Flavio (2000). Métrologie assistée par ordinateur : apport des capteurs 3D sans contact. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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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.

Résumé anglais

This work is related to 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 laser range sensor. Initially we determine and model the parameters most influent for the accuracy of the range sensor in the cligitalization 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 the whole part. A sensing plan includes the set of viewpoints which defines the exact position and orientation of the camera relative to the part and other digitization 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 30 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 30 data and the CAD model, the cloud is segmented. The segmentation is fulfilled by computing the minimal distance from the 30 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. Segmentation results are used to check dimensional and geometric tolerances of the part. By using the noise model, we introduced a dispersion value for each 3D point acquired by the range sensor. This value of dispersion is shown as a weight factor in the inspection results.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse d'application présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en ingénierie". Bibliogr.: p. 193-202.
Mots-clés libres: 3D, Assiste, Automatique, CAO, Capteur, Contact, Industriel, Inspection, Laser, Manufacture, Metrologie, Ordinateur, Piece, Sans, Sans-Contact, Tolerance
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lepage, Richard
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Redarce, Tanneguy
Boulanger, Pierre
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 19 mai 2011 14:31
Dernière modification: 03 oct. 2016 20:05
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/850

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