CEMOP

Plateforme CEMOP

Centre d’Essais et de Métrologie Optique Picto-Charentais

La  plateforme de métrologie CEMOP s’appuie sur les compétences en optique et en imagerie des laboratoires CNRS (PPRIME et XLIM) pour répondre aux besoins des laboratoires, des PME et PMI. La métrologie optique regroupe un ensemble de méthodes de mesure sans contact utilisant la lumière et l’image pour quantifier des formes, des surfaces, des distances, des déformations, des déplacements ou de la colorimétrie. Les applications de la métrologie optique touchent l’ensemble des secteurs du transport, du médical, de l’environnement mais aussi des domaines plus spécifiques comme la surveillance de processus industriels ou de personnes. Le développement de la plateforme permettra sa consolidation à travers la mise en place d’une communication vers les entreprises ainsi que le développement des outils et de l’équipement sur des thèmes de recherche clés en métrologie optique.

  1. Plateforme CEMOP

La plateforme CEMOP dispose d’une large gamme de méthodes optiques permettant la mesure de grandeurs dans différents domaines de l’ingénierie. Ces méthodes s’appuient sur du matériel optique comprenant des caméras haute définition, des caméras rapides, des lasers ou des systèmes d’acquisition spécifiques (colorimétrie, PIV, Moiré …). L’ensemble de ces moyens peuvent être associés à des bancs de mesures dédiées tels que des souffleries, bancs de traction ou dispositifs d’acquisition d’objets 3D (lightfields) par exemple. Différentes chaines numériques (suites logicielles) permettent de mettre en place ces différentes méthodes de mesures et d’analyse afin d’évaluer des surfaces, des distances, des déformations, des déplacements ou de la colorimétrie. Des métrologies optiques basées sur l’image et/ou le laser peuvent être développées si nécessaire pour répondre à des nouveaux besoins. Ces mesures s’inscrivent dans le cadre d’une démarche « Qualité » en lien avec le Laboratoire National de métrologie et d’Essais (LNE). Ainsi, les prestations et services proposés par la plateforme concernent :

  • Diagnostics et conseils / expertises aux entreprises
  • Etude de faisabilité en vue d’une mise en place de métrologie optique (Sur site ou en laboratoire)
  • Contrat de Collaboration (Contrat recherche)
  • Élaboration de solution personnalisée à partir d’outils existants ou de développement spécifique
  • Mise à disposition d’équipements (après formation)
  • Mesures contractuelles avec formation (associée ou pas)
  • Démonstration en laboratoire ou sur site
  • Accès aux logiciels développés au sein de la plateforme
  1. Développement scientifique

Dans le cadre du développement de la plateforme, trois thèmes principaux de recherche sont développés pour maintenir la spécificité Régionale, à savoir :

  • la mesure multispectrale et la colorimétrie
  • la mesure de surface et de relief
  • la mesure 4D (déplacements + temps)

Ce travail permet  aux laboratoires de développer et/ou d’améliorer des techniques de mesures optiques et le traitement associé : optimisation des algorithmes, temps de calcul, gestion des données… . Le développement de ces méthodes permettra également d’étoffer le catalogue de la plateforme proposé aux entreprises.

  • Mesure multispectrale et la colorimétrie

Dans le cadre de la métrologie couleur, pour le contrôle qualité par exemple, la mesure de la réflectance spectrale est la seule solution permettant de garantir une analyse précise indépendante des conditions d’observation ou d’éclairement de l’objet à mesurer. Elle est souvent mesurée à l’aide d’un spectrophotomètre, mais l’utilisation d’une caméra multi-spectrale ou d’un simple appareil photographique permettent d’y parvenir moyennant des hypothèses sur l’objet d’étude. Pour réaliser une mesure de réflectance spectrale, une caractérisation précise du matériel utilisé est nécessaire.  Le développement de mesure colorimétrique spatiale permet de répondre aux attentes de divers secteurs d’activité qui produisent ou utilisent des indicateurs lumineux ou toutes surfaces réfléchissant la lumière : équipementier automobile, architecture, les métiers du multimédia, … .Ainsi, la plateforme CEMOP aura la capacité de mesurer les propriétés colorimétriques et optiques pour le confort visuel, la qualité colorimétrique ou encore la conformité de produits proposés dans ces secteurs d’activité mais aussi au niveau de la recherche académique.

  • Mesure de surface et de relief

Les mesures de surface dans l’industrie sont un enjeu majeur car elles caractérisent les propriétés intrinsèques (état de cette surface, propriétés photométriques, composition chimique, …) et définissent les propriétés extrinsèques, pour exemple le degré d’usure, la forme ou la déformée d’une structure mécanique sollicitée mécaniquement ou la qualité d’une interface pour un fluide. Pour répondre à cette problématique, la plateforme CEMOP développe des outils métrologiques dont les technologies sont variées et qui permettent une grande diversité de mesures.  Pour les techniques de mesure de champs, diverses approches de mesure de surfaces solides ou fluides ont été développées dans le cadre des travaux de recherche menés à l’Institut Pprime ainsi que des mesures photométriques multi sources à l’Institut XLIM. Ces techniques appliquées à des domaines spécifiques peuvent être étendues à d’autres domaines d’applications et permettent de répondre à de nombreux besoins industriels.  L’obtention de telles mesures résolues en temps reste également essentielle dans le domaine industriel. De plus, l’évaluation des incertitudes et la mise en place d’une méthodologie robuste pour les certifier sont développées au sein de la plateforme.

  • Mesure 4D (déplacements + temps)

La plateforme CEMOP participe au développement d’un banc original de tomographie optique, permettant l’acquisition rapide de volumes sur des pièces transparentes pour la mesure de déformation au sein de matériau solide. Pour l’instant des essais de principe ont été réalisés avec une caméra ayant une vitesse maximale de 500 images par seconde. Le passage à 4000 images par seconde avec une résolution accrue permettra de faire des mesures en condition réelles de sollicitation mécanique (chargement de pièce mécanique à 20mm/s par exemple) tout en gardant une résolution suffisante pour observer des déformations locales par une analyse par corrélation volumique d’images.

Dans le cadre des mesures volumiques résolues en temps (mesures 4D), notamment dans les fluides, l’emploi de plusieurs capteurs (4 à 8 caméras de résolution supérieure à 1 MégaPixels couplées à des fréquences d’acquisition variant de 1 000 à 20 000 images /s) génère des quantités de données lors des expériences supérieures aux To de données. Ces grosses quantités de données nécessitent d’être stockées localement pour ensuite être traitées et exploitées au moyen de plusieurs processeurs simultanément. Dans ce contexte d’optimisation des temps de calcul, les différentes personnes impliquées dans CEMOP et travaillant à différentes étapes de la chaîne de traitement ont besoin d’équipement informatique de traitement conséquents pour développer ces approches spatio-temporelles. En effet, les méthodes de mesure de champ de vitesse 3d par l’image comme la tomographie PIV nécessitent le traitement de données très conséquentes  pouvant aller jusqu’à plusieurs dizaines de Giga octets. Certains prototypes d’algorithmes de reconstruction tomographique et d’estimation de la vitesse ont été mis en place. Mais actuellement, les temps de calculs prennent quelques heures. Afin d’analyser un écoulement fluide, il faut envisager le calcul d’un millier d’instants ainsi que le post-traitement des données résultantes par des algorithmes de réduction de modèle. Par ailleurs, d’autres approches prenant en compte des conditions expérimentales plus complexes vont être développées dans les prochaines années.

Site web : http://www.univ-poitiers.fr/recherche/plateformes-technologiques/cemop/

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