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Scan de déformation avec dispositif Laser annulaire
Version 2.0
Date: 0406/11/2024
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La première étape consiste à déterminer la séquence de la vidéo sur laquelle effectuer la mesure du cercle. Nous n’allons pas mesurer les séquences de la vidéo en amont (pénétration dans la canalisation) et en aval (récupération de la caméra et enregistrement de l’échelle de calibrage).·
En utilisant le curseur horizontal au bas de la fenêtre, positionnez la vidéo au début de la séquence de numérisation, puis cliquez sur le bouton [Heure de début].
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Positionnez la vidéo à la fin de la séquence de numérisation, puis cliquez sur le bouton [Heure de fin].
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Faites attention à ce qu’une distance valide soit affichée pour l’heure de début et l’heure de fin. Sans distance valide, il est impossible de créer une numérisation. Le programme récupère les informations de distance du fichier de distance-temps, lequel a le même nom que le fichier vidéo, mais avec l’extension [txt]. Vous trouverez plus d’informations à ce sujet dans le chapitre suivant
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Par défaut, l’heure de début indique 0 seconde et l’heure de fin est identique à la durée de la vidéo. Comme aucune distance valide ne peut être déterminée pour cette heure de fin, un signe (-) est indiqué entre parenthèses après l’heure de fin. Il en résulte aussi une distance de numérisation non valide et le bouton Start Scan (Démarrer la numérisation) demeure désactivé. À côté de ce bouton figurent l’heure actuelle de la vidéo et la distance correspondante.
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En cas de distance de début et de fin valide, une distance de numérisation est également affichée. Dans l’exemple ci-dessus, elle est négative car la numérisation s’effectue en marche arrière et la distance diminue donc.
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Une image par intervalle de distance donné est généralement extraite de la vidéo. La durée du scan doit donc présenter une courbe croissante ou décroissante en fonction des valeurs de distance. Vous ne pouvez donc lancer le scan que lorsque vous avez défini un intervalle de temps correspondant à la conduite entrante ou sortante. Essayez de conduire à une vitesse constante dans la conduite pendant la capture vidéo de cette partie.
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Figure 10 : Valeurs de temps - distance d’une séquence vidéo qui contient des valeurs de distance croissantes pendant la marche avant (parti gauche) et des valeurs de distance décroissantes pendant la marche arrière (partie droite).
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Le bouton Paramètres du Scan ouvre la boîte de dialogue des options avec les deux parties Propriétés de numérisation et Filtre d’image. Lorsque vous cliquez avec le curseur sur un champ de valeur numérique, il est possible de modifier sa valeur avec la molette de la souris ou les flèches de liste déroulante·
Intervalle de numérisation (cm): distance en cm entre deux mesures de coupe transversale.
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Points sur le cercle : nombre de points de rayon recherchés sur le cercle laser. Les points sont répartis uniformément sur 360°.
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Le long des faisceaux, seul les points les plus clairs sont détectés. Ces zones de détection commencent par le paramètre Rayon de recherche min. et se terminent par le paramètre Rayon de recherche max.
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Le champ Heure/angle ignorés 1-3, vous pouvez déterminer trois secteurs angulaires qui seront exclus du scan et ainsi éviter des fausses détections (réflexions perturbatrices, niveau d’eau élevé).
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Afficher image traitée : afficher l’image avec les rayons de détection.
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Afficher image négative : invertir la couleur de fond de noir à blanc.
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Intégrer les infos sur l’image : inscrire les diamètres et l’ovalité calculés sur l’image.
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Incorporer les graphiques sur l’image : faire incruster sur l’image les points détectés sur le cercle laser.
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Filtre d’image
Ces options sont fondamentales pour localiser correctement le cercle laser. L’image vidéo en couleur fait l’objet des étapes de traitement suivantes :·
L’option contraste permet d’augmenter le contraste (valeur > 1,0) ou de le diminuer (valeur < 1,0). La valeur par défaut est 1,0 (= contraste non-modifié)
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L’option luminosité augmente ou diminuer la luminosité de l’image. La valeur par défaut est 0 (= luminosité non-modifié).
L’image en couleur est convertie en image en niveaux de gris avec une valeur de gris entre 0 (noir) et 255 (blanc). Il existe ainsi deux types de valeurs de seuil :o
Seuil de rouge :
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cette option
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utilise la couleur rouge
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comme seuil. Cette valeur de seuil est sensée uniquement lorsque le cercle laser se différencie de la paroi de la canalisation par sa couleur rouge. Dans un tube en PVC rouge, cette valeur de seuil n’est pas pertinente.
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Seuil de gris : cette option permet d’effectuer la conversion en niveaux de gris sur la base de la luminosité.
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Automatique en %: garder un certaine pourcentage des pixels les plus clairs (p.ex. 3.5%) en gris et convertir tous les autres (p.ex 96.5%) en noir. Cette option est activé par défaut.
Rognage d’image
Les champs du groupe Rognage d’image permettent de supprimer les zones gênantes sur les bords.
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Figure 11 : Détection de cercle laser avec cercles de calibrage incrustés. À gauche, représentation originale avec données incrustées et points de cercle détectés. À droite, la même chose en image négative, ce qui convient mieux pour le rapport imprimé. Les deux lignes droites représentent le diamètre minimum et le diamètre maximum.
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Figure 12 : Sur l’image traitée de la détection de cercle laser, les faisceaux de recherche sont clairement reconnaissables.
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À la différence d’une numérisation ScanExplorer normale, pour laquelle la projection de l’intérieur de la canalisation est représentée sous forme d’image couleur, une valeur de niveau de gris est enregistrée pour chaque rayon lors d’une numérisation de rayons. Le plus petit rayon dans la canalisation est représenté en noir et le plus grand rayon, en blanc. Entre eux, il existe un maximum de 256 niveaux de gris différents. Afin de mieux voir les écarts par rapport au rayon moyen, il est possible d’afficher ces 256 niveaux de gris avec une palette de couleurs paramétrable (Menu : Vue > Palette de couleurs pour les numérisations de rayons).
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La boîte de dialogue ci-dessus montre la palettes de couleurs dans WinCan ScanExplorer avec une zone d’ovalité entre -15 et +15 %.
Vous pouvez déplacer les triangles de couleur avec la touche gauche de la souris. Cliquez sur un triangle pour modifier la couleur correspondante ou cliquez entre deux triangles pour ajouter un nouveau couleur, tout en utilisant la touche droite de la souris. Afin de supprimer un triangle de couleur appuyez en plus sur la touche CTRL en cliquant sur la touche droite de la souris souris.
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L’illustration ci-dessus présente une numérisation avec laser annulaire. Pour chaque mesure de coupe transversale, une image de vue de face est enregistrée à partir de la vidéo.
Par ailleurs, dans tous les panneaux, le rayon mesuré et l’ovalité en % sont affichés sur la ligne d’état .
Rapport de déformation (Rapport d’ovalité)
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InnerDiamAV = (InnerDiamMAX + InnerDiamMIN)/2 [mm]
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La valeur limite de l’ovalité ainsi que les données figurant dans l’en-tête du rapport sont écrits dans le fichier INI de l’application LaserScan lors du démarrage de WinCan.
Le valeur 90%-fractil correspond au valeur d’ovalité à la position où vous arrêtez après avoir atteint 90% des valeurs dans une liste croissante.
Rapport de diamètre médian
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95, 98, 100, 102, 200 -> 119
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Les valeurs limites pour le diamètre maximum et le diamètre minimum sont écrites au démarrage de WinCan dans le fichier INI de l’application LaserScan.
Rapport de capacité
La troisième page du rapport affiche également la numérisation de rayons telle qu’elle apparaît dans ScanExplorer.
Le graphique en dessous de la vue déployé de la paroi du tuyau par contre montre le changement de la capacité sur tout la longueur inspecté : la capacité correspond à la surface du coupe transversale du tuyau . Le graphique dessine continuellement la capacité en % de la capacité prévue :
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Les valeurs de limite supérieure et de limite inférieure de capacité sont écrites au démarrage de WinCan dans le fichier INI de l’application
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Le quatrième résultat est la possibilité d’examiner les données mesurées dans la vue 3D. La fenêtre 3D est accessible en cliquant sur le bouton « 3D » 3D ou via la commande de menu Fichier > Fenêtre 3D) ::
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Les options suivantes sont disponibles :·
Rotation de la vue en maintenant enfoncé le bouton milieu de la souris.
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Déplacement de la vue en maintenant enfoncés la touche CTRL et le bouton milieu de la souris.
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Zoom de la vue en maintenant enfoncés la touche MAJ et le bouton milieu de la souris ou en utilisant simplement la molette.
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Modification de la palette de couleurs.
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Activation/désactivation de la grille et de l’ombrage sous les canalisations.
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Exportation des données 3D aux formats AutoCad DXF ou DWG.
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Données de numérisation dans Excel
Le bouton Export dans Excel ou la commande Fichier > Ouvrir les données de numérisation dans Excel) permettent au choix d’ouvrir les données dans Microsoft Excel ou dans OpenOffice Calc. Pendant le processus de numérisation, un fichier CSV (Comma Separated Values) est généré avec le même nom que le fichier vidéo, mais avec l’extension CSV.
Si vous modifiez les données ou le format dans Excel, vous devez enregistrer le fichier avec l’extension xls XLSou xlsxXLSX, afin de conserver les mises en forme.
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Figure 16 : Données de numérisation dans Excel avec un graphique supplémentaire.
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La précision de la détermination du diamètre dépend des facteurs suivants :·
Résolution de l’image vidéo
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Calibrage approprié
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Diamètre intérieur du tuyau
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Taille du cercle laser par rapport à la hauteur d’image.
Le terme précision décrit la modification en mm du diamètre de tuyau, lorsque le diamètre du cercle laser change d’un pixel sur l’image vidéo.
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Intervalle de confiance = (1,35135 / 300) * 100) = 0.45 %
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Figure 4: L’angle de vue donne un cercle laser avec un diamètre de 222 pixels, soit 77 % de la hauteur d’image.
Plus le cercle laser apparaît en grand sur l’image, plus haut est la précision de mesure. Le cercle laser doit représenter environ 75% de la hauteur d’image.
En reprenant le même tuyau enregistrée au format MPEG2 (résolution : 720 x 576 (PAL)), la précision résultante sera deux fois plus haut :
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Intervalle de confiance = (0.6757 / 300) * 100) = 0.23 %
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Laser multifaisceaux (multi-point)
Pour déterminer la coupe transversale, le système laser multi-point recherche plusieurs points laser. Les faisceaux sont agencés selon des écarts angulaires réguliers autour de l’axe de visée (par ex., sur le système DigiSewer à 45°, positionnement à 12, 1,5, 3, 4,5, 7,5, 9 et 10,5 heures).
Les points laser sont recherchés uniquement au sein d’une zone de tolérance déterminée (entre les lignes vertes). Par ailleurs, une zone (située entre les lignes en pointillés bleu clair sur l’image) peut être ignorée à 6 heures.
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Création de vidéos avec le laser multi-point
Respectez les consignes de la notice du fabricant de caméras. Vous trouverez ci-après quelques conseils de base :·
Attention laser : faites attention à ne JAMAIS regarder un faisceau laser de face. Même lorsque le laser a une puissance réduite, une exposition trop longue de la rétine au faisceau présente un risque pour votre santé !
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Au début de la vidéo, courte activation de l’éclairage : pour vérifier la position du cercle de visée au sein de la vidéo, ce cercle global doit être visible brièvement sur la vidéo avec l’éclairage activé.
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AUCUN éclairage supplémentaire pendant la numérisation laser : en principe, les points laser doivent représenter les pixels les plus clairs de l’image vidéo. Par conséquent, il est impératif que l’enregistrement vidéo se déroule SANS éclairage supplémentaire.
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AUCUNE incrustation de données à l’intérieur du cercle de visée : comme les points laser doivent être les points les plus clairs sur le cercle de visée, aucune incrustation de données supplémentaire ne doit être activée. Les incrustations dans les coins de l’image vidéo sont toutefois autorisées.
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Axe de visée le long de l’axe de la canalisation : faites attention à ce que tout mouvement de rotation ou de pivotement de la tête de caméra soit compensé et que la caméra pointe le long de l’axe central de la canalisation.
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Grand format vidéo : sélectionnez un grand format vidéo, par ex. MPEG-2 avec 576 lignes. Plus l’image vidéo est grande, plus la précision de mesure le sera également.
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Vitesse constante : dans la zone de mesure laser, la vitesse d’avancement doit être constante. Une vitesse irrégulière aboutit à des mesures de distance imprécises.
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Création de numérisations avec le laser multi-point
Démarrez le module WinCan LaserScan. Sélectionnez le type de vidéo Vidéo laser multi-point
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L’illustration montre le panneau WinCan LaserScan avec une vidéo crée par un système laser à 7 point: l’image en haut à gauche montre l’image effective de la vidéo (ici légèrement éclaircie pour la présentation). L’image en noir & blanc en bas à gauche montre le résultat après le traitement d’image pour la détection de rayons. La grande image à droite affiche l’image vidéo avec les positions incrustées des rayons mesurés (petits points rouges sur la ligne circulaire).
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Informations de temps - distance
La sequence vidéo crée par le system laser multi-point utilise aussi un fichier temps - distance
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Paramètres de numérisation pour les vidéos avec laser multi-point
La première étape porte sur des paramétrages, qui doivent en principe être effectués une seule fois pour un système laser multi-point. Sélectionnez le mode expert et ouvrez la boîte de dialogue des options de numérisation :
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Les champs paramétrables uniquement en mode expert sont sur fond vert. Ces options permettent de configurer la lentille et le laser. Afin de modifier les valeurs individuelles, il suffit de positionner le curseur sur le champ concerné et de changer la valeur avec la molette de la souris ou de cliquer sur les flèches à droite de chaque champ désiré :
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Les 4 premiers paramètres concernent la position et la taille du cercle de visée. Ce faisant, placez le cercle jaune de manière à ce qu’il entoure le cercle de visée et contrôlez la position de temps à autre. Le cercle de visée de la lentille à grand-angle est légèrement ovale ce qui est dû à la conversion par la carte vidéo. Le positionnement correct du cercle jaune mesure cette déformation.
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Les prochaines options concernent les réglages du laser et des lentilles:
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Nbre de lasers: nombre de faisceaux laser sur 360°
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Angle de laser : angle entre les lasers et l’axe de visée. Cet angle doit être constant et identique pour tous les lasers, car il est déterminé pendant la production. Vous pouvez corriger légèrement cet angle (±0,5°), pour augmenter la précision du mesure.
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Décalage de laser : distance en mm depuis le point de mire des laser et de l’axe de visée aux lentilles.
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Rotation de laser : angle de rotation entre 12 h et le premier faisceau laser après 12 h. Si un laser est à 12 h, cette valeur est égale à zéro.
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Paramètres de calibrage des lentilles X3, X2, X et C : ces valeurs doivent être fournies par le fabricant de la caméra. Elles définissent la déformation de la lentille à grand-angle. Ces valeurs peuvent uniquement être définies dans le fichier INI :
C:\Utilisateur\Publique\DocumentsPubliques\CDLAB\LaserScan\ini\LaserScan.ini
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Pour les systèmes actuellement connus (DigiSewer3 et RPP) vous pouvez saisir les valeurs de paramètres suivants :
Paramètre\Nom système | IPEK DS3 | Rico RPP |
Nbre de lasers | 8 | 12 |
Angle de laser (°) | 35 | 12 |
Décalage de laser (mm) | 120 | 478 |
Rotation de laser (°) | 0 | 15 |
Ignorer l’angle à 6 h (°) | 0-40 | 0-40 |
Calibr. objectif X3 | -26,1810 | -18,9790 |
Calibr. objectif X2 | 22,9990 | -4,5340 |
Calibr. objectif X | 181,6500 | 215,9900 |
Calibr. objectif C | 0,5120 | 0,2222 |
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Options variables de numérisation
Les propriétés de numérisation suivantes peuvent varier d’une numérisation à l’autre :
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Distance de pas de numérisation (cm) : largeur de pas en cm entre deux mesures de coupe transversale.
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Nbre de rayons pour 360° : nombre de rayons interpolés entre les 7 points (points rouges sur l’image ci-dessus).
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Heure de section (h) : heure à laquelle débute la mesure de rayon. Le déroulement s’effectue toujours dans le sens antihoraire.
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Tolérance d’axe (+/-°) : zone de tolérance en degrés autour des axes laser.
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Rotation de caméra (°) : sur la majorité des systèmes, la tête de caméra se fait pivoter manuellement ce qui peut légèrement affecter la position des points laser. La rotation moyenne de tous les points laser par rapport aux angles jaunes de consigne est affichée en dernier paramètre sur l’image. Pour une bonne détection, la rotation doit être aussi petite que possible.
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Trouver minimum : détecter l’angle de correction pour lequel les points laser présentent une rotation minimale.
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Rayon min. (%): angle de recherche minimum en pourcentage.
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Rayon max. (%): angle de recherche maximum en pourcentage.
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Angle ignoré à 6h: taille du secteur en position 6 h dans lequel aucun point laser ne doit être détecté. Il est recommandé d’adapter ce paramètre d’une numérisation à l’autre, en fonction du niveau de réflexion de l’eau en position 6 h.
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Recentrage de la caméra : lorsque la caméra n’est pas exactement au centre des canalisations, les rayons sont corrigés comme si la caméra était dirigée au centre. Le décalage ainsi calculé par rapport à l’axe de la canalisation est enregistré et utilisé par ScanExplorer.
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Intégrer les infos sur l’image : inscrire le diamètre calculé et le ligne circulaire sur l’image.
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Incorporer les graphiques sur l’image : incruster sur l’image les points détectés sur le cercle laser.
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Les options de filtre d’image sont fondamentales pour localiser correctement les points laser. L’image vidéo en couleur fait l’objet des étapes de traitement suivantes :·
L’image en couleur est convertie en image en niveaux de gris avec une valeur de gris entre 0 (noir) et 255 (blanc).
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Le contraste augmente.
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La luminosité diminue.
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S’il reste ensuite des pixels blancs individuels, ceux-ci peuvent être éliminés au moyen d’un filtre médian. Pour utiliser le filtre médian, le paramètre doit être supérieur à 1. Lorsque la valeur est 1, le filtre médian n’est pas employé.
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Pour terminer, l’image en niveaux de gris est convertie en image en N&B. Tous les pixels ayant une valeur de gris entre 0 et le seuil noir & blanc indiqué sont convertis en points noirs et tous les pixels dont la valeur de gris est entre la valeur de seuil et 255 sont convertis en points blancs.
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Avec la valeur Gamma, vous pouvez régler la luminosité de l’image grand format. Elle n’a aucune incidence sur la détection du laser.
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Résultat d’une numérisation avec un laser multi-point
Le résultat d’une numérisation avec un laser multi-point est identique à celui d’une numérisation avec un laser annulaire
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Précision de la mesure
La précision de la mesure de rayon des systèmes laser multi-point dépend du diamètre intérieur du tuyau, de la résolution verticale d’image au sein du cercle de visée et de l’angle de projection des faisceaux :
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Géométrie de laser avec un angle de laser de 35° (a) et un décalage de laser (c) de 120 mm. Le rayon r peut être calculé, car nous connaissons l’angle de laser (a) et l’angle de vue (b) du point laser sur l’image. L’angle de vue (b) est inversement proportionnel au rayon de la canalisation. Il en va de même pour l’angle (γ) entre le laser et la ligne de visée au point laser (lignes bleues).
La mesure de précision en % indique le degré de modification du rayon lorsque le point laser est décalé d’un pixel sur l’image. La précision n’est pas constante et dépend du diamètre du tuyau .Le graphique ci-dessous montre la précision en % par rapport l’angle de vue (b) (système IPEK DS3). La précision tend vers l’infini lorsque l’angle de vue (b) est égal à l’angle du laser (dans ce cas 35°).
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Ce graphique montre la précision en %. par rapport au rayon de la canalisation en mm :
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Pour une hauteur d’image de 576 pixels (vidéo PAL au format MPEG-2) et en cas de position parfaite par rapport au centre de la canalisation, la précision est mesurée comme suit en pourcentage du diamètre :
Diamètre\Système | IPEK DS3 | Rico RPP |
200 mm | 0,40 % | 0,20 % |
300 mm | 0,60 % | 0,30 % |
400 mm | 0,90 % | 0,70 % |
500 mm | 1,20 % | 1,20 % |
600 mm | 1,50 % | 1,80 % |
700 mm | 1,90 % | 2,30 % |
800 mm | 2,20 % | 3,00 % |