Scan de déformation avec dispositif Laser annulaire

Version 2.0

Date: 04/11/2024

Introduction

Bienvenue dans le module WinCan LaserScan. Ce manuel d’utilisation présente toutes les informations nécessaires pour l’utilisation de l’extension LaserScan de WinCan.

WinCan LaserScan prend en charge les systèmes suivants de mesure de déformation au moyen de faisceaux laser :

• Laser annulaire : cercles laser générés par un laser de surface, dont les faisceaux sont perpendiculaires à l’axe de la canalisation.

• Laser multifaisceaux  (laser multi-point): un système laser multi-points projette des points sur la paroi de la canalisation au moyen de plusieurs faisceaux laser concentriques. Ces faisceaux sont disposés selon des angles horaires espacés régulièrement et présentent le même angle par rapport à l’axe de visée.

Principe

Le principe est similaire pour tous les systèmes laser pris en charge :

• En entrée, une vidéo qui a enregistré les faisceaux laser sans lumière est utilisée. Pour chaque vidéo, il est possible de définir une heure de début et une heure de fin. Actuellement, les formats vidéo suivants sont pris en charge : MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG H.264 et DivX.

• Pour déterminer la distance, il est nécessaire d’avoir un fichier de distance-temps pour chaque vidéo.

• En sortie, par exemple, 36 rayons sont mesurés tous les 10 cm sur la surface de la canalisation et, par exemple, sont représentés sous forme de numérisation couleur dans Scan-Explorer.

En principe, il est possible d’utiliser chaque faisceau laser, dont la position relative par rapport à la caméra est connue, afin de déterminer la position de son point projeté.

Principe du laser annulaire

Le laser annulaire est un laser de surface provenant d’un pointeur laser situé devant la caméra. Si le pointeur laser est parallèle à l’axe de la canalisation, alors le plan du laser est perpendiculaire à la canalisation et projette un cercle sur la canalisation ronde. Ce cercle, qui correspond à la coupe transversale de la canalisation, peut être filmé avec la caméra.

Grâce à l’angle de vue connu de la caméra, le module WinCan LaserScan peut créer le profil de la coupe transversale d’une canalisation complète :

Chariot avec pointeur laser et image de caméra avec laser annulaire.

Principe du laser multifaisceaux (multi-point)

Le principe d’un système laser avec plusieurs faisceaux laser est similaire à celui du laser annulaire. Les faisceaux laser sont toutefois placés derrière l’objectif et projetés en plusieurs points du champ de vision. Le module LaserScan peut ainsi également créer un profil de la coupe transversale de la canalisation, en interpolant un cercle à partir des points laser.

L’illustration ci-dessous montre une tête de caméra avec un système multi-point à 7 sources laser, ainsi que la projection des points laser sur la paroi du tuyau avec la ligne de cercle calculée par interpolation:

Installation et configuration requise

L’application WinCan LaserScan est installée automatiquement par WinCanSETUP. Rassurez-vous que le slot de licence suivant est activé :

Démarrage du module LaserScan

Vous pouvez démarrer l’application WinCan LaserScan de deux manières :

1.) Démarrez WinCan et double-cliquez sur la colonne Laser dans la première ligne d’observation Ce faisant, le fichier vidéo lié à la même observation et les données de tronçon sont transmis à l’application LaserScan.

2.) Sélectionnez directement le module Laser Scan depuis le menu Démarrer :

Laser annulaire

Faites attention à ne jamais regarder sur un faisceau laser de face. Même lorsque le laser a une puissance réduite, une exposition trop longue de la rétine au faisceau présente un grand risque pour vos yeux !

Respectez les consignes de la notice du fabricant de caméras. Vous trouverez ci-après quelques conseils de base :

Création de vidéos avec le laser annulaire

Respectez les consignes de la notice du fabricant de caméras. Vous trouverez ci-après quelques conseils de base :

• Aucune lumière supplémentaire : en principe, le cercle laser doit contenir les pixels les plus clairs sur l’image vidéo. Par conséquent, il est impératif que l’enregistrement vidéo dans la zone de mesure laser se déroule SANS éclairage supplémentaire.

• Aucune incrustation de données à l’intérieur du cercle de visée : comme le cercle laser doit contenir les points les plus clairs, aucune incrustation de données supplémentaire ne doit être activée.

• 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.

• Installation correcte du pointeur laser : installez le pointeur laser conformément aux indications du fabricant et selon le diamètre de la canalisation. Le cercle laser doit, sur l’image vidéo, représenter environ 75% de la hauteur d’image et doit être le plus possible centré sur l’image.

• Désactivation de l’autofocus et du diaphragme automatique : désactivez, si possible, l’autofocus et le diaphragme automatique. Ouvrez le diaphragme uniquement jusqu’à ce que le cercle soit clairement visible. Le reste de la canalisation doit rester dans l’obscurité.

• Écoulement d’eau: vérifiez que l’écoulement d’eau est bloqué temporairement afin que le sol du tuyau puisse être scanné entièrement :

• Enregistrement de la règle de calibrage après le scan :

  • Mettez l’enregistrement du vidéo sur Pause après le scan. GARDEZ la configuration du laser et l’optique (niveau de zoom et de pivotement).

  • Sortez précautionneusement la caméra de la canalisation avec le pointeur laser.

  • Montez la règle de calibrage conformément au manuel du fabricant enregistrez la règle pendant environ 10 secondes en position horizontale, puis en position verticale. Rassurez-vous que le point de rotation de la règle se trouve au milieu de l’image et que les chiffres sur l’échelle sont clairement visibles.

• Terminez ensuite l’enregistrement vidéo.

Calibrage de vidéos avec le laser annulaire

Le calibrage de la vidéo avec le laser annulaire est la première étape du post-traitement effectué au bureau. Les réglages sont importants afin d’obtenir une mesure précise et prennent notamment en compte le facteur de zoom ainsi qu’un certain effet de déformation par la lentille.

Le but du calibrage consiste à affecter différents diamètres détectés sur la règle aux distances en pixels sur l’image de la vidéo.

1.) Démarrez l’application WinCan LaserScan depuis WinCan, en double-cliquant sur la colonne LaserScan dans la table d’observations. Ce faisant, le fichier vidéo sur la même ligne et les données de tronçon sont transmis à l’application LaserScan.

2.) Sélectionnez le type de vidéo  Vidéo laser annulaire.

3.) La vidéo est chargée et affiche la première image.

4.) Parcourez la vidéo à l’aide du curseur au bas de la fenêtre jusqu’à l’endroit où la règle de calibrage se montre en position horizontale sur l’image :

5.) Ouvrez la boîte de dialogue avec des paramètres de calibrage en cliquant sur le bouton Calibrage dans la fenêtre principale :

6.) La commande Définir par clics de souris vous facilite la calibration des diamètres à l’aide de la boîte de dialogue ci-dessous : cliquez simplement sur les points marqués en vert et ignorez les point tracés en rouge (inférieurs à 200 mm et supérieurs à 600 mm). Ceux-ci sont calculés automatiquement par interpolation mais peuvent être adaptés manuellement plus tard.

7.) Terminez la procédure en cliquant sur le bouton vert OK. Ensuite, les différents diamètres sont incrustés en jaune sur l’image. Pour un réglage affiné, vous pouvez corriger le centre ou les diamètres individuels dans les champs de valeurs correspondants.

8.) Avec les cases à cocher à gauche des indications de diamètre, il est possible d’activer ou de désactiver des valeurs de diamètre individuelles. Le diamètre 200 mm n’est pas désactivable, car celui-ci doit toujours être visible. Vérifiez que seuls les diamètres visibles sont activés.

9.) Comme les pixels de la vidéo analogique sont toujours rectangulaires, les diamètres en jaune vont se présenter en forme ovale. La déformation horizontale est déterminée normalement à partir du fichier vidéo. Vous pouvez la vérifier en plus à l’aide de la séquence vidéo montrant l’échelle en position verticale.

Sur l’échelle de calibrage suivante, les diamètres 200 mm, 300 mm, 400 mm, 500 mm et 600 mm sont font afficher :

Figure 7 : Échelle de calibrage à peu près horizontale à gauche et pratiquement verticale à droite. L’image de gauche montre clairement la déformation de la lentille, car les largeurs d’écartement de 50 mm diminuent sans cesse.

Gestion des calibrages

Un calibrage fait référence au réglage de zoom de la lentille et à la distance de la règle de calibrage. Cette distance doit être identique à la distance au plan laser. Comme ces paramètres doivent toujours être identiques pour un diamètre de canalisation donné, vous pouvez les enregistrer sous un nom spécifique et les recharger plus tard:

Création de numérisations avec le laser annulaire

Après le calibrage, il est possible de créer une numérisation. Pour ce faire, l’application LaserScan parcourt progressivement la vidéo entre une position de début et une position de fin et, à chaque étape, le traitement d’image procède à l’extraction du cercle laser de l’image vidéo et au calcul consécutif de la coupe transversale.

Détermination des positions de début et de fin

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].

• Positionnez la vidéo à la fin de la séquence de numérisation, puis cliquez sur le bouton [Heure de fin].

• 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.

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.

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.

Démarrage de la numérisation

Un clic sur le bouton Démarrer numérisation crée une numérisation entre l’heure de début et l’heure de fin. Ce faisant, à des intervalles de distance réguliers, n rayons sur le cercle laser sont calculés et enregistrés. Si l’option Numérisation en arrière est sélectionnée, la vidéo est numérisée en marche arrière.

Informations de distance-temps

Les informations par rapport à la relation temps – distance qui sont écrites dans un fichier TXT séparé pendant l’enregistrement de la vidéo sont indispensables pour la numérisation de la déformation.

Le schéma suivant montre les valeurs de distance-temps d’une vidéo. Celle-ci inclut aussi bien une progression en marche avant avec valeurs de distance croissantes qu’une progression en marche arrière avec valeurs de distance décroissantes.

Le schéma permet de voir qu’une distance peut toujours être affectée précisément à une heure donnée. L’inverse n’est pas évident. Pour la majorité des distances, deux temps sont indiqués, à savoir un pendant la marche avant et un, pendant la marche arrière.

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.

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).

Propriétés des numérisations avec laser annulaire

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.

• Points sur le cercle : nombre de points de rayon recherchés sur le cercle laser. Les points sont répartis uniformément sur 360°.

• 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.

• 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).

• Afficher image traitée : afficher l’image avec les rayons de détection.

• Afficher image négative : invertir la couleur de fond de noir à blanc.

• Intégrer les infos sur l’image : inscrire les diamètres et l’ovalité calculés sur l’image.

• Incorporer les graphiques sur l’image : faire incruster sur l’image les points détectés sur le cercle laser.

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)

• 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 :

• Seuil de rouge : cette option utilise la couleur rouge 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.

• Seuil de gris : cette option permet d’effectuer la conversion en niveaux de gris sur la base de la luminosité.

• 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.

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.

Figure 12 : Sur l’image traitée de la détection de cercle laser, les faisceaux de recherche sont clairement reconnaissables.

Résultat d’une numérisation avec un laser annulaire

Le premier résultat de la numérisation est l’écriture des rayons calculés dans le fichier de distance-temps de la vidéo :

Le deuxième résultat est la création d’une numérisation ScanExplorer dans un dossier portant le même nom que le fichier vidéo.

Numérisation de rayons dans ScanExplorer

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).

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.

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)

En cliquant sur l’icône de l’imprimante ou en activant la commande de menu Fichier > Imprimer rapport de déformation vous allez obtenir un rapport détaillé avec des différentes représentations graphiques du scan.

La première page du rapport affiche le graphique de l’ovalité sur toute la longueur inspecté. Pour chaque zone où l’ovalité dépasse la limite définie, une photo est affichée.

Vous avez le choix entre afficher une seule photo pour le faux-rond maximum ou une photo de chaque dépassement. L’ovalité en % est défini selon la norme ASTM F1216-09 comme suit :

Ovality = (InnerDiamMAX - InnerDiamAV) / InnerDiamAV * 100 [%]

où le moyen du diamètre intérieur (Inner DiamAV) est calculé comme suit :

InnerDiamAV = (InnerDiamMAX + InnerDiamMIN)/2 [mm]

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

La deuxième page du rapport affiche, tronçon par tronçon, la numérisation de rayons telle qu’elle apparaît également dans ScanExplorer. En plus, vous pouvez modifier la palette de couleurs utilisée pour la visualisation de la déformation

Le graphique en dessous de la vue déployée de la paroie du tuyau montre le changement du diamètre médian sur toute la longueur inspecté. Ce dernier est le valeur de diamètre au milieu d’une liste triée de tous les valeurs de diamètres mesurés :

Diamètre médian:

95, 98, 100, 102, 150 -> 100

Diamètre moyen:

95, 98, 100, 102, 200 -> 119

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 :

Les valeurs de limite supérieure et de limite inférieure de capacité sont écrites au démarrage de WinCan dans le fichier INI de l’application

Vue 3D

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 ou via la commande de menu Fichier > Fenêtre 3D:

Les options suivantes sont disponibles :

• Rotation de la vue en maintenant enfoncé le bouton milieu de la souris.

• Déplacement de la vue en maintenant enfoncés la touche CTRL et le bouton milieu de la souris.

• Zoom de la vue en maintenant enfoncés la touche MAJ et le bouton milieu de la souris ou en utilisant simplement la molette.

• Modification de la palette de couleurs.

• Activation/désactivation de la grille et de l’ombrage sous les canalisations.

• Exportation des données 3D aux formats AutoCad DXF ou DWG.

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 ou XLSX, afin de conserver les mises en forme.

Figure 16 : Données de numérisation dans Excel avec un graphique supplémentaire.

Précision de la mesure

La précision de la détermination du diamètre dépend des facteurs suivants :

·      Résolution de l’image vidéo

·      Calibrage approprié

·      Diamètre intérieur du tuyau

·      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.

À condition que le calibrage ait été effectué correctement et que le centre de la ligne de cercle laser puisse être détecté, la précision est calculée comme suit :

Précision = diamètre intérieure réel du tuyau [mm] / diamètre du tuyau sur l’image [pixels]

En cas d’une image qui montre un tuyau de 300 mm prise d’une vidéo au format MPEG1 (résolution 320 x 288), la précision se fait calculer comme ci-dessous:

Précision = 300 mm / 222 pixels = 1.35135 mm / pixel

L’intervalle de confiance pour des diamètres de 300 mm peut donc être calculé comme suit :

Intervalle de confiance = (1,35135 / 300) * 100) = 0.45 %

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 :

Précision = 300 mm / 444 pixels = 0.6757 mm / pixel

L’intervalle de confiance pour des diamètres de 300 mm peut donc être calculé comme suit :

Intervalle de confiance = (0.6757 / 300) * 100) = 0.23 %

2        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.

2.1      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 !

·      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.

·      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.

·      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.

·      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.

·      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.

·      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.

2.2      Création de numérisations avec le laser multi-point

Démarrez le module WinCan LaserScan. Sélectionnez le type de vidéo Vidéo laser multi-point

1. La vidéo est chargée et affiche la première image.

2. 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]. Avec le bouton [Réinitialiser l’heure] il est possible de remettre l’heure de début à zéro.

3. Positionnez la vidéo à la fin de la séquence de numérisation, puis cliquez sur le bouton [Heure de fin]. Avec le bouton [Réinitialiser l’heure.], vous pouvez recaler l’heure de fin sur la fin de la vidéo.

4. Le bouton [Démarrer la vidéo] permet de lire la vidéo à vitesse normale entre l’heure de début et l’heure de fin.

5. Le bouton [Démarrer la numérisation] permet de créer une numérisation entre l’heure de début et l’heure de fin. Ce faisant, à des intervalles de distance réguliers, N rayons au niveau des 7 points laser sont calculés et enregistrés. Si l’option Numérisation en arrière est sélectionnée, la vidéo est numérisée en marche arrière. Vous pouvez débuter la numérisation uniquement lorsque la distance entre l’heure de début et l’heure de fin diminue ou augmente continuellement. Lorsque la vidéo inclut des séquences en marche avant ainsi qu’en marche arrière, il n’est possible de créer qu’une numérisation de la progression en marche avant ou en marche arrière.

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).

2.2.1      Informations de temps - distance

La sequence vidéo crée par le system laser multi-point utilise aussi un fichier temps - distance

2.2.2      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 :

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 :

·       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.

·      Les prochaines options concernent les réglages du laser et des lentilles:

o  Nbre de lasers: nombre de faisceaux laser sur 360°

o  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.

o  Décalage de laser : distance en mm depuis le point de mire des laser et de l’axe de visée aux lentilles.

o  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.

o  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

Pour les systèmes actuellement connus (DigiSewer3 et RPP) vous pouvez saisir les valeurs de paramètres suivants :

2.2.2.1       Options variables de numérisation

Les propriétés de numérisation suivantes peuvent varier d’une numérisation à l’autre :

·      Distance de pas de numérisation (cm) : largeur de pas en cm entre deux mesures de coupe transversale.

·      Nbre de rayons pour 360° : nombre de rayons interpolés entre les 7 points (points rouges sur l’image ci-dessus).

·      Heure de section (h) : heure à laquelle débute la mesure de rayon. Le déroulement s’effectue toujours dans le sens antihoraire.

·      Tolérance d’axe (+/-°) : zone de tolérance en degrés autour des axes laser.

·      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.

·      Trouver minimum : détecter l’angle de correction pour lequel les points laser présentent une rotation minimale.

·      Rayon min. (%): angle de recherche minimum en pourcentage.

·      Rayon max. (%): angle de recherche maximum en pourcentage.

·      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.

·      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.

·      Intégrer les infos sur l’image : inscrire le diamètre calculé et le ligne circulaire sur l’image.

·      Incorporer les graphiques sur l’image : incruster sur l’image les points détectés sur le cercle laser.

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).

·      Le contraste augmente.

·      La luminosité diminue.

·      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.

·      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.

·      Avec la valeur Gamma, vous pouvez régler la luminosité de l’image grand format. Elle n’a aucune incidence sur la détection du laser.

2.2.3      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

2.3      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 :

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°).

Ce graphique montre la précision en %. par rapport au rayon de la canalisation en mm :

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 :