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RÉSUMÉ
Cet article présente des méthodes optiques très spécifiques pour la mesure dimensionnelle sans contact. Ces méthodes ont une mise en œuvre plus complexe que celle des méthodes traditionnelles, mais avec un champ d'application un peu différent. Ainsi la télémétrie par mesure de temps de vol et l’interférométrie utilisent la vitesse de propagation finie de la lumière. La télémétrie sert à effectuer des relevés dimensionnels sur des pièces de grandes dimensions, par exemple dans le bâtiment. D'autres techniques sont dédiées à la mesure de zones difficiles d'accès, de pièces réfléchissantes, etc.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean‐Louis CHARRON : Ingénieur au Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
INTRODUCTION
Ces autres méthodes optiques de mesures dimensionnelles sans contact reprennent, pour la plupart, les principes de mesure par triangulation, épiscopie ou ombroscopie, mais leur mise en œuvre est plus complexe. Elles conduisent à la réalisation de systèmes de mesure qui permettent de compléter les possibilités des méthodes décrites dans l’article Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 1) , leur champ d’application est plus restreint et spécialisé.
La télémétrie par mesure de temps de vol et l’interférométrie utilisent quant à elles la vitesse de propagation finie de la lumière qui n’a pas été exploitée pour réaliser les dispositifs décrits dans la première partie [R 1 332].
Cet article s’inscrit dans une série consacrée aux capteurs de mesures dimensionnelles sans contact :
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Mesures sans contact. Généralités ;
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Mesures sans contact. Méthodes magnétiques et capacitives ;
-
Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 1) ;
-
Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 2) [R 1 333] ;
-
Mesures sans contact. Autres méthodes ;
— Mesures sans contact. Comparatif dans lequel le lecteur trouvera une liste des principaux fournisseurs de capteurs.
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1. Télémétrie par mesure du temps de vol
1.1 Principe de mesure
La télémétrie par mesure du temps de vol (télémétrie laser) est une méthode de mesure sans contact basée sur la mesure du temps de propagation aller et retour (Δt ) de la lumière entre le capteur et la pièce à mesurer.
La distance mesurée est :
avec :
- c :
- vitesse de la lumière.
Pour mesurer le temps de propagation Δt qui peut être court (1 ns pour une distance à mesurer de 15 cm), deux méthodes sont utilisées :
-
pour les plus grandes distances, une impulsion lumineuse très courte est produite, soit directement par une diode laser, soit à l’aide d’un modulateur optique et un tube laser. Un détecteur mesure l’écho lumineux, le temps entre l’émission et la réception est mesuré (figure 1) ;
-
pour les courtes distances, l’amplitude du faisceau lumineux émis est modulé sinusoïdalement, le retard de phase de l’écho lumineux recueilli est mesuré. Cette mesure est parfois faite en réalisant un oscillateur dans lequel le temps de propagation de l’onde lumineuse est un retard variable qui module sa fréquence de résonance.
1.2 Caractéristiques techniques
-
Étendue de mesure
Elle est fonction de la méthode de mesure employée et surtout de la puissance optique utilisée et des caractéristiques optiques de la pièce mesurée. Un dispositif rétroréfléchissant placé sur la pièce permet d’augmenter l’étendue de mesure.
Les grandes distances de mesure ne peuvent être obtenues qu’avec des conditions de propagation de la lumière favorables (air stable, pas d’effet de mirage provoqué par les gradients thermiques verticaux dans l’air, pas de poussières ni de brouillard, de pluie ou de neige).
-
Justesse
Sur...
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