Questions fréquemment posées


  • Quelle est le degré de précision de V-STARS?

    V-STARS est un système de mesure très précis, comparable en terme de précision aux autres systèmes de mesures 3D de haute précision (Théodolites électroniques, Machines 3D ou Lasers Trackers). La précision générale du système V-STARS /S8 est de +ou- (5µm + 5µm) par mètre soit 25µm pour un objet de 4 mètres.

    Si l'on veut entrer dans les détails, la précision de la mesure est liée à plusieurs facteurs dépendants les uns des autres. Les principaux sont:

    • La résolution de la caméra utilisée
    • La taille de l'objet mesuré
    • Le nombre de photographies prises
    • La configuration de la mesure (les positions des prises de vue par rapport à l'objet)

    Les effets de chacun de ces facteur sont détaillés ci-dessous:

    Resolution
    La résolution de la caméra utilisée est un des principaux facteur déterminant la précision globale de V-STARS. V-STARS est capable de mesurer le centre des cibles sur chaque image, généralement mieux que le 1/50e (0.020) de pixel. Pour un capteur de 3500 par 2350 pixels, tel que celui utilisé par l'INCA3, cela représente une précision "implicite" de 1:150000 (3000/0.020). Les autres facteurs mentionnés ci-dessus augmentreont ou diminueront cette précision. Les caméras avec moins de pixels auront une précision "implicite" plus faible, et les caméras ayant un capteur composé de plus de pixels auront une précision "implicite" plus importante.

    Taille de l'objet
    La précision "absolue" de la mesure avec V-STARS dépend de la taille de l'objet à mesurer. Pour une précision "implicite" de 1 part pour 150000, la mesure d'un objet de 5 mètres sera réalisée avec une précision de 33 microns (5 mètres/150000 environ = 33 microns). La mesure d'un objet de 10 mètres sera réalisée avec une précision de 66 microns (10 mètres/150000 environ = 66 microns), et ainsi de suite. Il est possible d'augmenter la précision en se rapprochant de l'objet. Les photographies seront alors prises en plusieurs sections. Par exemple, un objet de dix mètres peut être mesuré avec une précision de 33 microns au lieu de 66 microns en photographiant celui-ci par sections de cinq mètres. Bien sûr, cela nécessite de prendre plus de photos (en général au moins le double), puisque l'on ne voit plus qu'une partie de l'objet sur les photos. Cette technique peut permettre d'augmenter concidérablement la précision, mais la mesure deviendra également concidérablement plus complexe. Le point important pour utiliser cette technique avec succès est de s'assurer que le recouvrement entre les différentes photographies sera suffisant pour converger vers la bonne solution.

    Le nombre de photos
    Quels que soient les autres facteurs, l'augmentation du nombre de photographies, augmentera la précision de la mesure. Etant donné que V-STARS mesure par triangulation, chaque cible doit être vue sur au moins deux photographies pour que le point soit mesuré. Si la cible est vue sur plus de deux photographies, la précision augmentera. Cepandant, l'augmentation de la précision n'est pas linéaire. La précision augmente proportionnellement à la racine carrée de l'augmentation du nombre de photographies. Il faut également préciser que les photographies supplémentaires augmente aussi la fiabilité de la mesure, puisque ces observations supplémentaire permettent de renforcer le calcul mathématique. Pour cette raison, nous recommandons d'essayer de voir au moins chaque cible sur trois photographies (et même de préférence sur quatre). Ces photographies devront être prises depuis des positions différentes.

    Geometrie
    Puisque V-STARS mesure par triangulation, la géométrie des positions des caméras peut avoir une influence concidérable sur la précision de la mesure. Pour obtenir les meilleurs résultats, on devrais essayer d'obtenir des angles d'intersection de 90° entre les différentes lignes de vue. Des angles d'intersection plus aigus ou plus obtus réduiront de plus en plus la précision. Les figures ci-dessous illustrent cela. La zone bleu définie par l'intersection des lignes de vue des deux caméras représente l'incertitude de détermination de la position de la cible. On voit bien que pour une erreur donnée, la configuration la plus précise est celle avec un angle d'intersection de 90°.

    Pour conclure sur la précision
    Comme on l'a vu ci-dessus, la précision de la mesure peut varier en fonction de certains facteurs. Cependant, si vous utilisez une caméra INCA3, et prenez six à huits photographies avec une bonne géométrie, et que l'objet est vu entièrement sur chaque photographie, la précision atteinte pour un objet de 4 mètres sera de l'ordre de 25 microns.
    Les effets des quatres facteurs mentionnés ci-dessus sur la précision sont illustrés avec le diagramme ci-dessous. Les quatres facteurs sont représentés à la base de la pyramide, la plus grande précision étant le sommet de la pyramide. La précision de la mesure sera d'autant plus grande (plus grande pyramide) que : résolution de la caméra sera élevée, la taille de l'objet petite, le nombre de photographies importante, la géométrie de prise de vue la meilleure possible.

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  • Combien de photographies sont nécessaires pour une mesure ?

    Etant donné que V-STARS mesure par triangulation, deux photographies suffisent en théorie pour réaliser une mesure. Cependant, il est recommandé de prendre un minimum de quatre à six photographies. Avec quatre à six photographies, la caméra peut être auto-calibrée.

    L'auto-calibration (ajustement des paramètres internes) est une technique très efficace avec laquelle les paramètres internes de la caméra sont mis à jour automatiquement au cours de chaque mesure. Cela permet à la caméra d'être calibrée au moment de la mesure dans les conditions réelle de la mesure. Pour réaliser cet "Ajustment des paramètes internes", il faut prendre au minimum six photographies de l'objet si celui-ci est essentiellement plat, et au minimum quatre photographies si l'objet mesuré n'est pas plat. Les photographies supplémentaires permettent également de rendre la mesure plus précise et fiable. Le temps nécessaire pour prendre des photographies supplémentaires est souvent négligeable, donc il ne faut pas hésiter à prendre quelques photographies en plus.

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  • Combien de points sont nécessaires pour une mesure ?

    Pour réaliser une bonne mesure, il est recommandé de voir au minimum douze points (de préférence quinze ou vingt) répartis uniformément sur chaque photographie. De plus, la mesure entière doit être au moins composée de vingts points (de préférence trente) répartis uniformément sur l'objet mesuré. Lorsque vous avez un doute, il vaut mieux ajouter des points. C'est facile et rapide à réaliser, alors il ne faut pas hésiter.

    Bien sûr, plus on mesure de points, meilleure sera le calcul de V-STARS. Cependant, l'amélioration devient négligeable à partir d'un certain nombre de points. Dans la pluspart des cas, mesurer plus de quarantes points répartis uniformément sur chaque photographie et plus de soixante point bien répartis sur l'objet, n'améliorera pas significativement les résultats de la mesure.

    Il est important de noter que lorsque l'on parle des points de mesure, on utilise le terme de : "bien distribués" (répartis uniformément sur tout l'objet). La répartition des points est souvent beaucoup plus importante que le nombre de points. Il est préférable, par exemple, d'avoir vingt points répartis sur toute la zone de mesure plutôt que d'avoir cinquante points regroupés dans une petite zone et cinquante autres points dans une autre petite zone. Les points qui sont ajoutés uniquement pour améliorer la répartitions des points sur l'objet sont appelés "points de volume".

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  • Besoin d'une échelle pour la mesure ? Comment réaliser la mise à l'échelle ?

    Si l'échelle est nécessaire ou non pour la mesure dépend de l'application, mais dans la pluspart des cas, une mise à l'échelle est nécessaire pour la mesure. Pour réaliser la mise à l'échelle, vous devez fournir à V-STARS au moins une distance connue entre deux points de mesure. Il est possible de déclarer un nombre illimité de distances de mise à l'échelle, et il est recommandé d'utiliser au moins deux distances de mise à l'échelle, lorsque c'est possible, pour avoir une redondance. Bien sûr, les points utilisés pour la distance de mise à l'échelle sont identiques aux autres points de mesure; ils doivent être mesurés et triangulés comme les autres. Il n'est pas nécessaire que ces points soient vus sur toutes les photographies pour être triangulés, et il n'est pas non plus nécessaire que les points formant une distance soient vus sur les mêmes photographies. Ils doivent simplement être vus au moins sur deux photogrphies pour être triangulés. Bien sûr, pour de meilleurs résultats, il faudra essayer de les voir sur trois photographies ou plus avec une bonne géométrie (cf question 1).

    Souvent, pour mettre la mesure à l'échelle, des barres de mise à l'échelle sont placées sur ou autour de l'objet à mesurer. Des cibles sont placées sur ces barres et les distances entre ces cibles sont précisément connues. Placer la barre de mise à l'échelle près de l'objet à mesurer n'est pas anodin. La barre de mise à l'échelle ne doit pas cacher ni être caché par d'autres cibles de l'objet à mesurer. La barre de mise à l'échelle doit également être mesurée en même temps que l'objet, il faut donc qu'elle soit proche de l'objet pour être vue en même temps que l'objet à mesurer. Pour obtenir les meilleurs résultats, la barre devrait avoir une taille comparable à celle de l'objet mesuré.

    Enfin, il est très important que la barre de mise à l'échelle soit solidement fixée pour la mesure. En effet, la barre de mise à l'échelle NE DOIT PAS bouger par rapport à l'objet mesuré pendant la mesure. Si la barre de mis à l'échelle bouge pendant la mesure, l'échelle de la mesure sera erronée et donc inexploitable. (Si la barre de mise à l'échelle bouge pendant la mesure, l'opérateur sera averti du problème lorsqu'il regardera les résultats de la mesure).

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  • Comment compenser les modifications d'échelle causées par la température ?

    Les barres de mises à l'échelle couramment utilisées sont en carbone. Pour la pluspart des applications, la dilatation de la barre de mise à l'échelle sera donc négligeable pour la mesure (0.25µm/m/°C). La barre de mise à l'échelle en carbone est une référence stable utilisée pour mesurer l'objet dans les conditions (T°,etc...) du milieu ambiant au moment de la mesure.

    Il est possible d'utiliser une barre de mise à l'échelle est faite avec le même matériau que l'objet à mesurer. Si l'on concidère que l'objet à mesurer a une dilatation linéaire (ce qui est rarement le cas avec des objets complexes), alors l'objet entier sera mis à l'échelle à la température à laquelle la barre a été calibrée.

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  • L'objet peut il être en mouvement pendant la mesure ?

    Oui, il est possible que l'objet se déplace pendant la mesure, à condition qu'il ne se déforme pas. Cette caractéristique de V-STARS permet de simplifier une mesure en déplaçant l'objet autour de la caméra pour éviter à l'opérateur de se déplacer autour de l'objet. Par exemple pour mesurer une virole de sous marin ou un tronçon de fuselage. Il est possible de faire tourner la pièce autour de son axe et de prendre des photographies au fur et à mesure de la rotation. Dans ce cas, cela évite à l'opérateur d'utiliser une nacelle pour prendre des photographies tout autour de la pièce.
    Bien sûr, l'objet doit être assez rigide pour ne pas se déformer pendant la rotation.

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  • Comment sont matérialisés les points de mesure sur l'objet ?

    Le système V-STARS utilise des cibles circulaires rétro-réfléchissantes. Les cibles classiques se présentent sous la forme de vignettes auto-collantes réalisées dans un papier rétro-réfléchissant d'une épaisseur de 0.1mm.
    L'utilisation du rétro-réfléchissant présente plusieurs avantages par rapport aux cibles conventionnelles (simplement un cercle blanc sur fond noir). Le matériau rétro-réfléchissant retourne la lumière vers sa source avec un rendement très important (le même principe est utilisé sur les réflecteurs de panneaux routiers en moins efficace). Les cibles rétro-réfléchissantes permettent un retour lumineux 100 à 1000 fois plus important que les cibles noir et blanc. Les cibles sont illuminées grâce au flash annulaire situé autour de l'optique de la caméra. L'utilisation de ce flash permet de rendre l'expostion des cibles indépendante de l'éclairage ambient. Cela veut dire que l'objet peut être photographié dans un environnement très lumineux ou dans la nuit totale et l'exposition des cibles sera la même.

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  • Quelle taille de cible utiliser ? Est-il possible d'utiliser des cibles de diamètre différent dans la même mesure ?

    La taille des cibles à utiliser dépend de la taille de l'objet à mesurer.
    La règle à suivre pour trouver le diamètre des cibles à utiliser:
    Pour un objet de N mètres à mesurer, il faut prévoir d'utiliser des cibles de 2*N milimètres de diamètre. Par exemple, il faudra utiliser des cibles de 6mm de diamètre pour mesurer un objet de de 3 mètres.

    Pour obtenir les meilleurs résultats, il est conseillé d'utiliser des cibles de diamètre identique dans une même mesure. Cependant, si la taille des cibles varie dans un rapport de 1 à 2, cela reste acceptable. Voir "Target Sizes" pour plus d'informations.

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  • Avec quel angle d'inclinaison peut-on photographier les cibles ?

    Les nombreux avantages du papier rétro-réfléchissant ont tendance à s'estomper lorsque l'angle de vue des cibles devient trop oblique. Dans ce cas, les cibles deviendront sombre et il ne sera plus possible de les mesurer.
    Pour obtenir les meilleurs résultats, les cibles ne devraient pas être photographiées avec un angle suppérieur à 60° par rapport à la perpendiculaire de la cible. Voir "Target Angle" pour plus de détails.

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  • Faut-il tenir compte de l'éclairage là où la mesure est réalisée ?

    Avec le système V-STARS, le flash de la caméra est le seul paramètre influencant l'exposition des cibles indépendament de la lumière ambiente. Il faut régler le temps d'exposition de la caméra pour sous-exposer le fond de la photographie. Cela permettra de détecter et mesurer les cibles plus facilement. Voir "Background Exposure" pour plus d'information sur l'expostion du fond de l'image.

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  • Faut-il connaître la position de la caméra lorsque l'on prend une photo ?
    Quelle stabilité doit avoir la caméra lorsque l'on prend une photo ?

    Il n'est pas nécessaire de savoir où se trouve la caméra puisque V-STARS calcule automatiquement la position de la caméra. Aucune information préalable n'est nécessaire pour réaliser la mesure, tout le traitement des photographies est réalisé automatiquement.

    Etant donné que l'exposition des cibles est réalisée avec l'éclair du flash (qui est quasi instantanée), la caméra n'a pas besoin de stabilité pendant la prise de vue. c'est un des gros avantage de la photogrammétrie par rapport aux autres systèmes de mesures. Les mesures peuvent être réalisée dans un environnement instable ou avec des vibration, l'objet peut être en mouvement et la caméra peut être utilisée sur des nacelles ou des échelles.

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  • A quelle distance de l'objet doit-on être pour le mesurer ?
    Où faut-il prendre les photographies pour obtenir une bonne mesure ?

    La distance entre l'objet et la caméra est très simple à déterminer.
    Il faut simplement être suffisament éloigé de l'objet à mesurer (ou de la partie de l'objet à mesurer si l'objet est mesuré en plusieurs sections) pour le voir en entier. Etant donné le champs de la caméra INCA3, l'éloignement nécessaire pour voir l'objet en entier correspond environ à la taille de l'objet lui même. Par exemple, faudra être éloigné d'environ 5 mètres pour mesurer un objet de 5 mètres.

    Si vous ne l'avez pas encore fait, vous pouvez lire la Question 1 ci-dessus concernant les facteurs affectant la précision, et plus spécialement le quatrième facteur sur la géométrie de la mesure.
    Bien sûr, avoir une bonne géométrie de mesure n'est pas la seule chose à prendre en concidération pour choisir la postion de prise de vue. Pour réaliser une bonne mesure, il faut au moins voir chaque cible depuis 4 positions avec des angles d'intersections favorables.

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  • Comment calibrer la caméra et s'assurer que la mesure est précise ?

    V-STARS ajuste automatiquement la calibration de la caméra.
    Cette opération fait partie intégrante du calcul de V-STARS pour réaliser une mesure et est appelé "Auto-Calibration". L'Auto-Calibration est une technique très puissante qui permet à la caméra d'être calibrée au moment de la mesure dans les conditions qui existent au moment de la mesure.
    Pour réaliser cette Auto-Calibration de la caméra, il est nécessaire que la mesure se compse d'au moins six photographie si l'objet est essentiellement plat et d'au moins quatre photographies si l'objet n'est pas plat. Si l'Auto-Calibration ne peut pas être utilisée dans une application particulière, des valeurs de pré-Calibration peuvent être utilisée, mais la précision de la mesure sera dégradée. Voir "Self-Calibration" pour de plus de détails.

    V-STARS fournit également une estimation de la précision de mesure pour chaque point. Ces estimations issues du calcul de V-STARS ont été comparées en grand nombre à des mesures de précision externes (répétabilité, artifices, distances certifiées, mesures avec d'autres systèmes, etc...) et ont été trouvées constantes et précises. Il est très utile de pouvoir avoir une estimation fiable de la précision de mesure, étant donné qu'il n'est pas toujours possible, dans les mesures de tous les jours, d'avoir accès à des mesures externes de précision.

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