Nouvelle technique de tomographie optique rapide pour une analyse résolue en temps de structures mécaniques

Abstract

Dans le cadre de la mesure des déplacements et déformations 3D au sein d’une structure, nous présentons une nouvelle méthode expérimentale pour l’acquisition rapide de volumes. Actuellement la mécanique des solides ne dispose d’aucun moyen de tomographie capable d’analyser les phénomènes rapides à part la tomographie rayons X synchrotron rapide. Les méthodes utilisées pour l’analyse volumique d’une structure, notamment la tomographie rayons X ou la tomographie optique par balayage offrent une bonne résolution spatiale ainsi que des artéfacts corrigeables ou de faibles amplitudes, mais du fait de leur principe d’acquisition (rotation de la pièce, translation d’un faisceau) elles sont limitées à l’étude de phénomènes quasi-statiques. Pour l’étude de champs de vitesses dans les fluides, des méthodes d’investigation volumique rapides ont été développées, notamment la PTV-3D ou la Tomo-PIV. Celles-ci ne possèdent pas les caractéristiques (résolution, artéfacts) requises pour l’analyse des déformations 3D dans les solides. La méthode ORST (Optical Rotary Slicing Tomography) que nous avons développée exploite le principe d’illumination par un feuillet laser des tranches minces d’un objet diffusant. Dans notre cas, le balayage repose sur la mise en rotation rapide d’un feuillet laser. Cette méthode permet des acquisitions à vitesses élevées en utilisant une seule caméra rapide. Cette technique impose une procédure de calibration ainsi qu’une étape de reconstruction des volumes. Pour valider cette technique d’acquisition dans le cadre d’études cinématiques, on réalise un test de déplacements subvoxels d’un solide. Le calcul des déplacements par corrélation d’images volumiques a permis d’évaluer quantitativement les erreurs de mesure et de les comparer à celles obtenues par la technique de tomographie optique par balayage en translation. Nous pouvons conclure que ce nouveau procédé d’acquisition n’apporte pas d’erreur supplémentaire tout en permettant une acquisition rapide