Adaptation de la méthode de projection de franges pour la mesure du relief de grands objets et pour la modélisation anthropométrique : application à l'étude de flotteurs sous pression et au suivi de pathologie de l'abdomen
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L'étude proposée porte sur l'adaptation d'une méthode de mesure optique à la mesure de la topologie d'objet de grandes dimensions et à une distance de travail proche. La méthode optique utilisée est la projection de franges car elle permet l'étude de grands objets. Dans un premier temps, des essais expérimentaux ont été réalisés pour évaluer l'exactitude du développement actuel ; ce dernier utilisant une analyse de franges s'appuyant sur la combinaison d'une méthode quasi-hétérodyne utilisant une transformation de Fourier et d'une méthode de code gray. Après avoir quantifié les erreurs et déterminé leurs sources, le choix du développement d'une procédure d'étalonnage et de nouvelles équations associées à cette procédure se sont imposés. Le nouvel étalonnage est quant à lui basé sur une interpolation polynomiale de points définissant un volume de grandes dimensions. Un objet étalon a été spécialement conçu pour cette procédure de calibration. Pour évaluer l'erreur du à la calibration, une étude systématique de cas de polynômes dont le plus haut degré varie de 1 à 4 a été effectué. Cette approche a permis de déterminer le degré optimal du polynôme à utiliser. Dans le meilleur cas, l'estimation de l'erreur a permis d'évaluer la précision de l'étalonnage à 1 mm sur un objet de 2 m évalué à une distance de 2 m. La méthode a été par la suite appliquée, dans un cadre industriel à l'étude de flotteurs et dans un cadre médical à l'étude du relief de la paroi abdominale. D'un point de vue médical, cette méthode permet d'obtenir rapidement et facilement la morphologie du corps humain. Elle permet aussi d'effectuer un meilleur suivi des pathologies morphologiques des patients.
Mots-clés libres : Projection de franges, analyse de franges, étalonnage, objet étalon, mesure sans contact.
The proposed study deals with the adaptation of an optical method to the measurement of large objects at a low working distance. The optical method used is the fringe projection technique allowing the study of large objects. At first, experimental trials has been used to evaluate the accuracy of the actual development combining the phase shifting method using a Fourier transform and the gray code technique. When the errors have been quantified and their origins determined, the development of a calibration procedure and new associated equations have been chosen. The new calibration is based on polynomial interpolation of points defining a volume of large dimensions. A tested object was designed specifically for this calibration procedure. To estimate the calibration error, a systematic study of polynomials cases is performed. The highest degree of those cases varies from 1 to 4. This approach allows the determination the optimal polynomial degree to be used. In the best case, the estimation of the error allows the evaluation of the calibration accuracy of about 1 mm for an object of 2 m large, measured at a distance of 2 m. The method has been subsequently applied, in an industrial setting, to the study of floats and in a medical setting to the study of the relief of the abdominal wall. From a medical point of view, this method gives a rapid and easy access to the topology of human body. It allows a better follow-up of the patient pathology.
Keywords : Fringe projection, fringe analysis, calibration, calibration object, non contact measurement method.
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