Numérisation 3D de surfaces métalliques spéculaires et diffuses par imagerie infrarouge active
Résumé
Depuis plus de 20 ans, le besoin en numérisation 3D de pièces industrielles augmente considérablement. Par conséquent, un grand nombre de techniques expérimentales ont été proposées ainsi que quelques solutions commerciales. Cependant, des difficultés subsistent pour l'acquisition de surfaces optiquement noncoopératives, comme les surfaces transparentes et/ou spéculaires. En effet, la transmission, réfraction ou réflexion spéculaire de la lumière va à l'encontre du fonctionnement des systèmes conventionnels d'acquisition 3D, qui repose sur l'aspect diffus de la réflexion. Un moyen de contourner ce problème est le dépôt d'une couche de poudre matifiante afin de rendre la surface diffuse, ce qui implique une intervention manuelle et un risque d'endommagement de la surface. Afin d'aborder la problématique de numérisation 3D des surfaces métalliques hautement réfléchissantes, nous proposons l'extension d'une technique non-conventionnelle, initialement dédiée aux surfaces transparentes et appelée " Scanning From Heating ". Cette technique diffère des approches classiques de triangulation active par la mesure de l'émission thermique de l'objet plutôt que de la réflexion du rayonnement visible. En effet, le modèle géométrique de l'émission infrarouge tend à se rapprocher du modèle de réflexion diffuse (rayonnement omnidirectionnel) et permet donc de supprimer le problème de réflexion spéculaire. En nous appuyant sur les propriétés physiques des métaux, nous présentons un modèle de simulation des échanges thermiques mis en jeu par la technique permettant de démontrer la faisabilité sur les surfaces métalliques spéculaires. Un dispositif expérimental a permis de valider la modélisation théorique et d'obtenir des nuages de points 3D sur des surfaces spéculaires, de géométries variées. Par ailleurs, une comparaison de nos résultats de numérisation avec ceux d'un système conventionnel sur des pièces diffuses et spéculaires permettra de mettre en évidence que la précision de la mesure ne dépend plus de la rugosité de la surface.