WO2004017020A1

WO2004017020A1 - Dispositif pour mesurer des variations dans le relief d'un objet

Info

Publication number: WO2004017020A1
Application number: PCT/FR2003/002070
Authority: WO
Inventors: Jean Brillaud; Fabienne Lagattu
Original assignee: ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE MECANIQUE ET D'AEROTECHNIQUE; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Current assignee: ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE MECANIQUE ET D'AEROTECHNIQUE; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2005-01-16
Also published as: FR2842591A1; AU2003260653A8; FR2842591B1; AU2003260653A1

Abstract

L'invention concerne la mesure du relief d'un objet et/ou des déformations de cet objet dans une direction de relief (z) . A cet effet, un dispositif de mesure comporte des moyens de projection optique (10), en incidence oblique, d'une image de référence représentant un mouchetis dont les grains sont répartis pseudo-aléatoirement et des moyens de prise de vue (20) pour obtenir une image d'analyse représentant l'objet ainsi éclairé. Des moyens de comparaison (UC) mesurent, par corrélation, des variations de position des grains du mouchetis entre l'image d'analyse et l'image de référence, représentatives de variations dans le relief de l'objet.

Description

Dispositif pour mesurer des variations dans le relief d'un objet

L'invention concerne la mesure du relief d'un objet et/ou des déformations d'un objet dans une direction de relief de cet objet, par techniques optiques.

La connaissance des lois de comportement des matériaux est aujourd'hui nécessaire, notamment dans le domaine de la mécanique précise et de la conception de pièces dans de tels matériaux. D'une manière générale, il est préférable de mesurer le relief sur la surface entière d'un objet, ou encore des champs complets de déformations ou de contraintes à la surface de cet objet, par des techniques non destructrices, typiquement des techniques optiques.

Parmi ces techniques optiques, on connaît notamment par la publication :

"Applications industrielles du moiré d 'ombre et de projection à la limite des possibilités techniques", A.AUBOIN, V.VALLE, F.BRE AND (Congrès Photomécanique 2001, Futuroscope (France), avril 2001) ; une mesure du relief à partir d'un moiré d'ombre. Cette technique consiste à projeter optiquement sur la surface d'un objet à analyser l'image d'un réseau de traits parallèles espacés d'un pas constant. Dans une direction d'observation formant un angle avec la normale de la surface analysée, on constate des lignes de niveau caractérisant le relief de l'objet.

Cependant, cette technique, même si elle permet d'obtenir rapidement des mesures satisfaisantes en macromécanique, n'est pas suffisamment précise pour mesurer des variations du relief de l'ordre de quelques microns, l'une des meilleures performances atteintes étant une précision de l'ordre de 20 microns.

Une autre approche intéressante, mais qui toutefois ne permet pas de déterminer une variation dans le relief d'un objet, consiste en l'application physique d'un mouchetis sur la surface à analyser de l'objet.

Le mouchetis comporte habituellement des grains de couleur contrastant avec le fond du mouchetis (par _.exemple des grains noirs sur fond blanc) . Il se retire, après l'analyse de l'objet, par application d'un solvant.

La technique proposée, dont des détails de réalisation sont exposés dans :

" White light speckle corréla tion applied to strain measurement in notched composites" , F. LAGATTU, T.Q.LAM, J.BRILLAUD, M. C . LAFARIE-FRENOT (ECC 10, Brugge (Belgique) , 2002) ; permet en particulier de mesurer des déformations de l'objet dans le plan moyen de sa surface. A cet effet, on numérise les images respectives, avant déformation et après déformation, de la surface de l'objet revêtue du mouchetis. On mène ensuite un calcul de corrélation sur une pluralité de groupes de pixels comportant chacun une centaine de taches de mouchetis, ce qui permet d'identifier les grains du mouchetis et de discriminer ceux qui se sont déplacés par effet de la déformation. On mesure alors des déplacements localisés des grains du mouchetis, ces déplacements caractérisant des déformations localisées de l'objet dans le plan de sa surface. Néanmoins, comme indiqué ci-avant, cette technique permet de mesurer des déformations dans le plan moyen

(x,y) de la surface de l'objet et non pas dans une direction de relief (z), perpendiculaire à la surface de l'objet.

De plus, l'application d'une couche de mouchetis, avant analyse, puis d'un solvant pour retirer cette couche, après analyse, augmente le nombre d'étapes dans le procédé qui est mis en œuvre pour obtenir les mesures. La présente invention vient améliorer la situation.

Elle propose à cet effet un dispositif de mesure du relief d'un objet et/ou des déformations d'un objet dans une direction de relief de cet objet, comportant : - des moyens de projection optique sur l'objet d'une image de référence représentant un motif de forme sensiblement pseudo-aléatoire, prédéterminée ;

- des moyens de prise de vue pour obtenir au moins une image d'analyse représentant l'objet éclairé par lesdits moyens de projection optique, les moyens de prise de vue et les moyens de projection optique formant avantageusement un angle par rapport à l'objet ; et

- des moyens de comparaison agencés pour mesurer, par corrélation, des variations de forme du motif entre l'image d'analyse et l'image de référence, ces variations de forme étant représentatives de variations dans le relief de l'objet.

Dans un mode de réalisation préféré, l'image de référence représente un mouchetis dont les grains sont répartis sensiblement pseudo-aléatoirement . Les moyens de comparaison sont alors agencés pour mesurer des écarts de distance entre les positions respectives des grains dans l'image de référence et dans l'image d'analyse.

Avantageusement, les images de référence et d'analyse sont numériques et les moyens de comparaison sont agencés pour évaluer la corrélation précitée sur une pluralité de groupes respectifs comportant un nombre choisi de pixels, de l'image de référence et de l'image d' analyse.

Dans la réalisation où le motif précité est un mouchetis, les grains du mouchetis étant dans cette réalisation de diamètres de l'ordre de quelques dizaines de microns, les groupes de pixels précités comportent au moins 1000 pixels tandis que la taille d'un pixel est voisine d'une dizaine de microns de côté. De façon avantageuse, on obtient alors une précision de mesure du relief ou de déplacements dans le relief inférieure à la taille d'un pixel et de l'ordre du micron.

De plus, en projetant optiquement seulement une image sur l'objet, représentant un motif de forme pseudo- aléatoire tel qu'un mouchetis, on évite de détériorer l'objet, d'une part, et d'appliquer physiquement une couche de mouchetis sur la surface de l'objet, d'autre part.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un dispositif pour mesurer le relief d'un objet ou des déformations locales de cet objet dans une direction de relief, au sens de la présente invention ; - la figure 2 représente schématiquement des moyens 10 que comprend le dispositif de mesure, capables de projeter optiquement l'image d'un motif pseudo-aléatoire, sous la forme d'un mouchetis MT dans une réalisation préférée' de l'invention, sur la surface de l'objet ;

- les figures 3A et 3B représentent respectivement une surface plane éclairée et la surface de l'objet éclairée par les moyens de projection précités, ladite surface de l'objet présentant un relief à mesurer ; - la figure 4 illustre schématiquement .la relation entre une déformation dx du motif pseudo-aléatoire projeté et une variation dz dans le relief de l'objet ;

- la figure 5 représente schématiquement l'allure du motif dans une zone d'image de référence comprenant N pixels ; - la figure 6A représente schématiquement une pluralité de zones d'image de l'objet éclairé par les moyens de projection ;

- la figure 6B représente schématiquement l'objet selon la coupe B-B de la figure 6A ; - la figure 6C représente schématiquement l'objet selon la coupe C-C de la figure 6A ; et

- la figure 6D représente schématiquement l'objet selon la coupe D-D de la figure 6A.

On se réfère tout d'abord à la figure 1, sur laquelle un objet ECH repose sur un porte-échantillon PE, agencé avantageusement pour se déplacer dans un plan xy perpendiculaire à une direction de relief z de l'objet ECH. Dans une réalisation préférée, le dispositif de mesure de relief au sens de la présente invention comprend un ordinateur classique équipé d'une unité centrale UC, comprenant un microprocesseur, une mémoire vive, une mémoire morte et au moins une carte graphique (non représentés). L'unité centrale est reliée à un organe de saisie, tel qu'un clavier CLA, et à un moniteur d'affichage SCR, respectivement pour ordonner les début' et fin de mesure et pour visualiser les reliefs de l'objet qui sont finalement représentés sur l'écran SCR.

Par ailleurs, des moyens de prise de vue 20, qui sont dans l'exemple décrit un appareil photographique numérique, sont reliés à la carte graphique de l'unité centrale pour acquérir des images de l'objet ECH.

Préférentiellement, l'appareil photographique numérique 20, le porte-échantillon PE et l'objet ECH qu'il supporte sont disposés dans une enceinte sensiblement opaque 30, préférentiellement une chambre noire de manière à limiter les réflexions optiques parasites susceptibles de dégrader la qualité des mesures de relief effectuées.

L'enceinte opaque 30 comporte néanmoins une fenêtre FE transparente pour recevoir un éclairage issu de moyens de projection 10 que comporte en outre le dispositif au sens de la présente invention. A titre d'exemple non limitatif, ces moyens d'éclairage 10 comportent :

- une lampe d'éclairage en lumière blanche ;

- un film celluloïd représentant un motif pseudo- aléatoire, disposé devant la lampe d'éclairage en transparence, à la manière d'une diapositive classique ;

- le cas échéant, des moyens de focalisation de l'éclairage sur l'objet dont on mesure le relief ; et

- un trépied pour positionner les moyens de projection 10 de sorte que l'incidence α de l'éclairage délivré soit sensiblement oblique. En se référant à la figure 1, les rayons optiques issus des moyens de projection 10 forment un angle α non nul par rapport à l'axe z représentant la direction de relief de l'objet ECH. En se référant maintenant à la figure 2, les moyens de projection 10 sont agencés pour projeter une image de référence MT, sur la surface de l'objet ECH. Cette image de référence MT représente préférentiellement un mouchetis comportant, des grains noirs sur fond blanc. Les grains sont répartis de façon aléatoire dans ce mouchetis. Néanmoins, l'image de référence MT est au préalable enregistrée, sous forme numérisée, dans une mémoire de l'unité centrale UC. Cette mémoire stocke en outre les instructions d'un logiciel de reconnaissance de forme de sorte que la mise en œuvre du logiciel permet d'identifier la position statistique des grains du mouchetis. Ainsi, les positions respectives des grains GR du mouchetis, dans l'image de référence MT, sont bien connues. On qualifie pour cette raison le motif que représente l'image de référence MT de "pseudo-aléa toire " .

La répartition des grains n'est, en principe, jamais identique d'une zone du mouchetis à l'autre, mais la position des grains dans le mouchetis est toujours connue.

Lorsque l'image projetée MT rencontre un relief (creux ou bosse) à la surface de l'objet ECH, on comprend que les grains du mouchetis changent de position dans le plan xy. Les moyens de prise de vue 20, disposés au-dessus du plan xy, captent une image d'analyse de l'objet ainsi éclairé par les moyens de projection 10. Cette image d'analyse est ensuite mémorisée (en mémoire vive ou en mémoire morte) dans l'unité centrale UC. Par ailleurs, on a projeté au préalable l'image de référence MT (figure 2) sur une surface plane, régulière. Elle est aussi captée par lesdits moyens de prise de vue 20 et mémorisée, en tant qu'image de référence, préférentiellement dans la mémoire morte de l'unité centrale UC. • Ainsi, par comparaison entre l'image de référence et l'image d'analyse, on constate des différences de position des grains du mouchetis dans le plan xy, en présence d'un relief à la surface de l'objet ECH.

Les rayons optiques issus des moyens de projection 10 sont agencés autour d'un plan xz, perpendiculaire à la direction y (figure 1) . Les variations de position des grains sont mesurées alors le long d'une direction de l'image d'analyse (ici l'axe x) , correspondant sensiblement à une parallèle à la trace du plan d'incidence (ici le plan xz) sur la surface de l'objet éclairée par les moyens de projection 10.

De plus, les variations de position des grains GR sont mesurées en valeurs algébriques dans un sens sensiblement opposé au sens d' éclairement des moyens de projection 10 sur la surface de l'objet ECH.

Ainsi, une différence en valeur algébrique dans la position des grains du mouchetis, le long de l'axe x, sera représentative d'un relief (creux ou bosse) à la surface de l'objet ECH, ou encore d'une déformation locale sur cette surface.

La figure 3B, par comparaison avec la figure 3A, montre l'action d'un relief REL à la surface de l'objet ECH, ou encore de déplacements hors-plan à la surface de l'objet, sur l'image du mouchetis MT, en une pluralité de zones de mesure, à la surface de l'objet. En une zone de mesure A, qui présente une variation de hauteur dz, hors du plan xy, l'image du mouchetis MT se sera déplacée (ou déformée) d'une, distance dx, le long de l'axe x, tel que représenté sur la figure 3A. Ainsi, mesurer des vecteurs déplacement hors plan de l'objet ECH en toutes zones de sa surface revient à mesurer des vecteurs déplacement des grains du mouchetis dans le plan xy en chacune de ces zones . En se référant en particulier à la figure 4, en mesurant le déplacement d'un ou plusieurs grains du mouchetis MT, dans la zone A,- on en déduit, connaissant l'angle α de projection optique du mouchetis sur la surface de l'objet ECH, le déplacement hors plan en cette zone A (par variation du relief REL de l'objet ou encore par déformation locale à la surface de l'objet dans cette direction de relief). Ce déplacement hors plan s'obtient par la formule suivante : dz=-dx/tg(α) (1) où :

- dz correspond à une variation de hauteur du relief,

- dx correspond à une variation de position des grains le long de l'axe x, dans l'image d'analyse par rapport à l'image de référence, - α correspond à l'angle d'incidence (non nul) que forment sensiblement les rayons issus des moyens de projection 10 avec l'axe z perpendiculaire à la surface éclairée de l'objet, et

- tg correspond à la fonction mathématique "tangente" d'un angle. Pour obtenir une cartographie des déformations hors plans à la surface de l'objet, dans le cas où . cette déformation est homogène dans l'épaisseur e₀ de l'objet

(figure 3B et figure 4), on utilise plus précisément l'équation suivante : ε_z=-2dx/(e₀ tg(α) ) (2) où :

- ε_z correspond à une déformation locale, hors-plan et supposée homogène dans l'épaisseur de l'objet, dans une zone A de l'objet,

- e₀ correspond à l'épaisseur initiale de l'objet, sans déformation, en cette zone A,

- dx correspond à une variation de position des grains le long de l'axe x, dans un second cliché (pendant la déformation) par rapport à un premier cliché (avant déformation) , mesurée en valeur algébrique dans la zone A,

- α correspond à l'angle d'incidence (non nul) que forment sensiblement les rayons issus des moyens de projection 10 avec l'axe z perpendiculaire à la surface éclairée de l'objet, et

- tg correspond à la fonction mathématique "tangente" d'un angle.

Ainsi, en comparant les positions respectives des grains du mouchetis MT, dans l'image de référence (projection optique du mouchetis sur une. surface plane) , d'une part, et dans l'image d'analyse (projection optique du mouchetis sur la surface de l'objet), d'autre part, il est possible d'obtenir le déplacement hors plan en toutes zones A à la surface de l'objet et, de là, une cartographie complète du relief de l'objet. De même, en comparant les positions respectives des grains du mouchetis MT, dans un premier cliché de l'objet avant déformation, d'une, part, et dans un second cliché de l'objet pendant la déformation, d'autre part, il est possible d'obtenir des mesures des déformations de l'objet hors du plan xy.

Ainsi, pour obtenir le champ des déformations hors plan à la surface de l'objet ECH, il est prévu deux clichés en photographie numérique, pris par les moyens de prise .de vue 20 : un premier cliché avant la déformation et un second cliché pendant la déformation. On applique ensuite la formule (2) pour- obtenir les valeurs des déformations hors plan en toutes zones de l'objet ECH.

Avantageusement, la comparaison des grains dans l'image de référence et dans l'image d'analyse est obtenue en effectuant un dépouillement statistique des grains dans ces images, qui sera décrit ci-après.

En se référant maintenant à la figure 5, l'image d'analyse captée par les moyens de prise de vue 20 et numérisée est découpée en une pluralité de zones de pixels, chaque zone de pixels correspondant à une zone A du type précité, dans laquelle est mesurée une déformation hors plan et/ou une variation dans le relief de l'objet ECH analysé. Dans l'exemple décrit, les grains noirs GR du mouchetis présentent en moyenne un diamètre compris entre 20 et 30 μm. Chaque pixel présente, dans l'exemple décrit, des dimensions de 9 μm de long, sur 9 μm de large. Ainsi, on compte en moyenne un grain GR de mouchetis réparti sur neuf pixels PI (trois pixels en longueur sur trois pixels en largeur) . Préférentiellement, chaque zone de pixels ZP comporte 40 pixels de long, sur 40 pixels de- large (N=40) , ce qui correspond à 1600 pixels par zone ZP. Ainsi, chaque zone ZP comprend en moyenne plus, d'une centaine de grains GR de mouchetis, ici 178 grains GR. Ce nombre de grains GR par zone de pixels ZP est suffisant pour identifier, par corrélation, les grains de l'image de référence dans l'image d'analyse. En principe, il- est en effet préférable d'avoir au moins cent grains GR par "point de mesure" (donc par zone de pixels ZP) pour effectuer correctement la corrélation statistique.

On peut ainsi mesurer le déplacement des grains ^' dans la direction x, de l'image de référence à l'image d'analyse.

Dans de telles conditions et avec un angle d'incidence α approprié (par exemple de l'ordre de 40°), on obtient une précision des mesures de relief et/ou de déplacements hors plan de l'ordre du micron.

Dans une réalisation préférée, les dimensions de la zone d'analyse de la surface d'un objet ECH dont le relief est à mesurer sont d'environ 20 mm de long sur 20 mm de large, ce qui correspond à plus de 3000 "points de mesure" dans l'exemple décrit (correspondant chacun à une zone de pixels ZP précitée) .

En se référant à la figure 6A, sur laquelle six zones de pixels ZP1 à ZP6 ont été représentées, on identifie, par calcul de corrélation entre une image d'analyse et une image de référence, les grains de mouchetis GR dont les positions sont identiques entre les deux images et les grains GR dont les positions sont modifiées entre les deux images (ici dans les zones de pixels ZP3 et ZP4) . Dans cette figure 6A, on a représenté les grains GR du mouchetis de l'image d'analyse en trait plein, tandis que les grains de l'image de référence sont représentés par des traits pointillés. On constate en particulier un déplacement moyen, mesuré en valeur algébrique dxl, des grains GR dans la zone de pixels ZP3 (vers la gauche, tel que représenté sur la figure 6A> , et un déplacement moyen, mesuré en valeur algébrique dx2, des grains GR dans la zone de pixels ZP4 (vers la droite, tel que représenté sur la figure 6A) . A partir de ces déplacements moyens dxl et dx2, on estime des variations de hauteurs moyennes dans le relief de l'objet dzl et dz2, dans des zones de la surface de l'objet correspondant à ces zones ZP3 et ZP4. Les variations de hauteur dzl et dz2 sont ainsi représentatives d'une bosse suivie, dans la direction x, d'un creux, dans le relief de l'objet. Ainsi, dans la coupe B-B de la figure 6B, on observe une bosse de hauteur dzl dans la zone ZP3, tandis que les zones adjacentes ZP5 et ZP1 présentent un- relief plat. Par ailleurs, dans la coupe D-D de la figure 6D, on observe un creux de profondeur dz2 dans la zone ZP4, tandis que les zones adjacentes ZP2 et ZP6 présentent un relief plat. En revanche, dans la coupe C-C de la figure 6C, on observe une pente qui s'étend de la zone ZP3 à la zone ZP4, de +dzl à -dz2. Le relief plat des zones adjacentes ZP1, ZP2, ZP5 et ZP6 est représenté par un trait horizontal PL (interrompu long et court) .

Chaque zone de pixels ZP représente ainsi un "point de mesure " dans la surface de l'objet.

Préférentiellement, les déplacements des grains GR du mouchetis entre l'image de référence et l'image d'analyse (ou encore entre l'image avant déformation et l'image pendant une déformation hors plan de la surface de l'objet) sont mesurés par interpolation parabolique d'une fonction de corrélation, ce .qui permet d'avoir une sensibilité sub-pixel. Avantageusement, un logiciel de calcul de corrélation et d'estimation de relief et/ou de déformation^' hors plan, assure une interface avec l'utilisateur (notamment pour démarrer le début des mesures et la fin des mesures) . Préférentiellement, ce logiciel estime le relief et/ou les déformations hors plan à partir des équations (1) et (2) définies ci-avant.

Ainsi, selon l'un des avantages que procure la^' présente invention, les mesures de relief ou de déformation hors plan s'effectuent de façon non destructrice et sans contact, ce qui permet d'éviter de dégrader l'objet analysé.

De plus, selon un autre avantage de la présente invention, la précision des mesures du relief ou des déformations, hors plan, le long de la direction z, offre une grande sensibilité. En particulier, une précision de l'ordre du micron a pu être obtenue dans les conditions décrites ci-avant (178 grains en moyenne de mouchetis par zone de 40x40 pixels) . En outre, avec les moyens actuels des appareils photographiques numériques, la taille d'un pixel est voisine de 9 μm de long sur 9 μm de large. Avantageusement, la résolution spatiale (actuellement de 360x360 μm²) du dispositif décrit ci-avant peut encore être améliorée avec des moyens de prise de vue encore plus performants, en particulier si la taille des pixels est encore inférieure à 9 μm x 9 μm. Par ailleurs, les dimensions des grains du mouchetis, ici de l'ordre de quelques dizaines de microns de diamètre, sont susceptibles d'évoluer avec les techniques d'impression de mouchetis, en particulier de diminuer. Ainsi, avec des grains GR plus fins, le nombre de pixels par zone ZP peut diminuer et il est possible d'obtenir encore une meilleure résolution spatiale.

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.

Ainsi, on comprendra qu'il peut être prévu en outre de mesurer "simultanément " des déformations hors plan (suivant l'axe z) et dans le plan moyen.de la surface de l'objet (plan xy). A titre d'exemple non limitatif, il peut être prévu d'appliquer physiquement une couche de mouchetis à la surface de l'objet ECH pour mesurer les déplacements dans le plan xy, tandis que l'image d'un autre mouchetis est projetée optiquement sur l'objet pour mesurer les déformations hors plan suivant l'axe z comme décrit ci-avant. Les mesures simultanées sont obtenues en jouant sur les couleurs respectives des mouchetis et donc notamment sur la longueur d'onde de l'éclairage par les moyens de projection 20 (grains de couleur sur fond noir) . Dans un tel cas, une double corrélation peut être menée, d'une part, sur la position des grains et, d'autre part, sur la couleur des grains, identifiés par une valeur de pixel associée à cette couleur.

Ainsi, on a décrit ci-avant des moyens de projection 10 capables d'émettre un mouchetis à partir d'une lumière blanche. Bien entendu, en variante, il peut être prévu une émission monochrome, notamment à partir d'une source laser. Par ailleurs, on a décrit ci-avant un objet ECH porté par un porte-échantillon PE. Avantageusement, s'il est souhaité d'analyser une pluralité de zones de la surface de l'objet (chaque zone étant de dimension de 20 mm de long sur 20 mm de large) , il peut être prévu une motorisation du porte-échantillon PE, dans le plan xy, pour analyser des surfaces supérieures à 400 mm².

La configuration décrite ci-avant et selon laquelle les moyens de prise de vue 20 sont disposés en face de la surface de l'objet à analyser, tandis que la projection optique du mouchetis s'effectue en incidence^' oblique α, bien qu'avantageuse, peut aussi faire l'objet d'une variante selon _.laquelle l'incidence est normale tandis que la prise de vue est oblique. Néanmoins, il est préférable, dans toute configuration, que les moyens de prise de vue et les moyens de projection optique forment un angle α par rapport à l'objet.

On a décrit ci-avant un mouchetis en tant que motif pseudo-aléatoire. Ici, la déformation du motif projeté, créée par le relief de l'objet (aspérité, creux ou bosse à la surface de l'objet), se manifeste par un déplacement virtuel des grains du mouchetis. Bien entendu, d'autres variantes de motif pseudo-aléatoire sont envisageables. Il est préférable néanmoins que ce motif ne se reproduise pas à l'identique d'un "point de mesure" (ou d'une zone de pixels dans l'exemple décrit) à l'autre.

Claims

Revendications

1. Dispositif pour mesurer le relief d'un objet et/ou les déformations d'un objet dans une direction de relief' de cet objet, caractérisé en ce qu'il comporte :

- des moyens de projection optique (10) sur l'objet d'une image de référence (MT) représentant un motif de forme sensiblement pseudo-aléatoire, prédéterminée ;

- des moyens de prise de vue (20) pour obtenir au moins une image d'analyse représentant l'objet éclairé par lesdits moyens de projection optique, les moyens de prise de vue (20) et les moyens de projection optique (10) formant un angle (α) par rapport à l'objet ; et

- des moyens de comparaison (UC) agencés pour mesurer, par corrélation, des variations de forme du motif entre l'image d'analyse et l'image de référence, lesdites variations de forme étant représentatives de variations (dz) dans le relief de l'objet.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite image de référence représente un mouchetis dont les grains (GR) sont répartis sensiblement pseudo- aléatoirement, et en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour mesurer des écarts de distance (dx) entre les positions respectives des grains dans l'image de référence et dans l'image d'analyse.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour évaluer une corrélation entre les grains de l'image de référence et les .grains de l'image d'analyse, en vue d'identifier les grains de l'image de référence dans l'image d'analyse.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites images de référence et d'analyse sont numériques, et en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour évaluer ladite corrélation sur une pluralité de groupes respectifs (ZP) comportant un nombre choisi de pixels (N) , de l'image de référence et de l'image d'analyse.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour mesurer une variation (dx) de forme moyenne dans chaque groupe de pixels (ZP) , représentative d'une variation moyenne de hauteur (dz) d'une zone de l'objet représentée par ce groupe de pixels.

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, prises en combinaison avec l'une des revendications 2 et

3, caractérisé en ce que les grains du mouchetis sont de diamètres de l'ordre de quelques dizaines de microns, et en ce que lesdits groupes de pixels comportent au moins 1000 pixels, tandis que la taille d'un pixel est de l'ordre d'une dizaine de microns, ce qui permet d'obtenir une précision de mesure du relief ou de déplacements dans le relief de l'ordre du micron.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de prise de vue (20) sont disposés sensiblement en face d'une surface de l'objet à analyser, tandis que les moyens de projection optique (10) sont agencés pour projeter l'image de référence (MT) en incidence sensiblement oblique .(α) sur ladite surface de 1 'objet.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les variations de forme du motif sont mesurées le long d'une direction (x) de l'image d'analyse correspondant sensiblement à une parallèle à la trace du plan d'incidence sur ladite surface de l'objet éclairée par les moyens de projection.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les variations de forme du motif sont mesurées en valeurs algébriques dans un sens sensiblement opposé au sens d' éclairement des moyens de projection sur la surface de l'objet à analyser.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour estimer des variations de relief à la surface de l'objet, selon la formule :

dz = - dx / tgα (1)

où :

- dz correspond à une variation de hauteur du relief,

- dx correspond à une variation de forme du motif dans l'image d'analyse par rapport à l'image de référence, α correspond à l'angle que forme ladite incidence oblique avec une perpendiculaire à la surface éclairée de l'objet, et

- tg correspond à la fonction mathématique "tangente" d'un angle.

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont agencés pour estimer des déformations de l'objet dans une direction perpendiculaire à une surface d'analyse de l'objet, selon la formule :

ε_z = - 2dx / eotgα (2)

où :

- ε_z correspond à une déformation locale, hors-plan et supposée homogène dans l'épaisseur de l'objet,

- dx correspond à une variation de forme du motif dans l'image d'analyse par rapport à l'image de référence, - e₀ correspond à l'épaisseur initiale de l'objet, sans déformation, α correspond à l'angle que forme ladite incidence oblique avec une perpendiculaire à la surface éclairée de l'objet, et - tg correspond à la fonction mathématique "tangente" d'un angle.