Shape measurement using a multiple-view Digital Image Correlation (DIC) method: application to the inspection of large-scale aerospace structures - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Shape measurement using a multiple-view Digital Image Correlation (DIC) method: application to the inspection of large-scale aerospace structures

Mesure de formes par corrélation multi-images : application à l'inspection de pièces aéronautiques à l'aide d'un système multi-caméras

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Abstract

In 2006 the Ecole des Mines d'Albi and the LAAS-CNRS initiated a collaboration with AIRBUS Toulouse and EADS-IW for the development of a computer-vision-based system for the inspection of aeronautic parts (fuselage parts, metallic or composite aeronautical panels, etc.) in order to detect shape defects (shape deviation with regard to the desired overall shape corresponding to the CAD model). The system is composed of several cameras (at least four) giving the capacity to inspect large parts. The cameras are fixed on a rigid structure and the parts to be inspected are positioned in front of the system. Several images are acquired synchronously and they are used to reconstruct the 3D model of the part. This thesis focuses on different strategies that can be developed to manage a multiple-camera system. The different steps of the digitization process are presented, namely: multiple-view digital image correlation (a multiple-image DIC criterion well suited to the multiple views context is addressed), 3D cloud stitching, calibration assistance unit. Using more than two cameras has brought multiple benefits. It allows digitizing large aeronautic parts (several m²), provides the whole shape of an object in a one-shot acquisition, improves the accuracy thanks to data redundancy, and permits to avoid specular reflections on non-lambertian surfaces. Our algorithms have been evaluated through synthetic images as well as through the comparison with measurements acquired by different commercial digitizing systems.
L'École des Mines d'Albi et le LAAS-CNRS ont engagé en 2006 une collaboration avec AIRBUS Toulouse et EADS-IW pour le développement d'un système de vision artificielle destiné à l'inspection de pièces aéronautiques (panneaux de fuselage ou de voilure, métalliques ou composites) en vue de la détection de défauts de forme (écarts à la forme nominale souhaitée). Le système est constitué de plusieurs caméras (au moins quatre) afin de pouvoir inspecter des pièces de grande taille. Les caméras sont fixées sur une structure rigide statique et les pièces à inspecter sont positionnées devant cette structure. N images de la pièce à inspecter sont acquises de façon synchronisée et sont utilisées afin de reconstruire la pièce observée en 3D. Ce mémoire aborde les différentes stratégies envisagées pour l'exploitation d'un système multi-caméras. Les étapes nécessaires à la numérisation d'une pièce sont présentées, et plus particulièrement : l'appariement par corrélation multi-images (un critère de corrélation multi-images bien adapté au contexte multi-caméras est décrit), le recalage de nuages de points 3D par corrélation d'images, et l'aide au calibrage. L'utilisation de plusieurs caméras a montré de nombreux avantages. Elle permet la numérisation d'objets de grande taille (surface de plusieurs m²), fournit la forme complète d'un objet à partir d'une seule acquisition d'images (acquisition one-shot), améliore la précision de numérisation grâce à la redondance d'informations, permet de s'affranchir de problèmes de réflexion spéculaire dans le cas d'objets réfléchissants. Les algorithmes développés ont été évalués à la fois à partir d'images synthétiques et par comparaison aux mesures fournies par plusieurs systèmes commerciaux de numérisation 3D.
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Dates and versions

tel-00579461 , version 1 (24-03-2011)

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  • HAL Id : tel-00579461 , version 1

Cite

Jacques Harvent. Mesure de formes par corrélation multi-images : application à l'inspection de pièces aéronautiques à l'aide d'un système multi-caméras. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00579461⟩
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