Robustesse de la mesure et utilisation du « maillage automatique » : zoom sur l’étalonnage synchronisé pour la DIC

Dans la continuité de nos articles sur les bonnes pratiques en Corrélation d’Images Numériques (CIN ou DIC), nous vous présentons aujourd’hui l’étalonnage par images de mire synchronisées (avec ou sans alignement de maillage), une nouvelle procédure qui permet de déterminer simultanément des paramètres intrinsèques et extrinsèques des caméras.

Ce procédé vient compléter l’approche hybride déjà disponible dans EikoTwin DIC, qui reste pertinente lorsque la synchronisation des caméras n’est pas envisageable. Nous détaillons ici les principes de cette méthode synchronisée, ses avantages concrets, sa procédure et les workflows qu’elle permet ensuite dans le cadre des essais mécaniques instrumentés.

L’étalonnage qui utilise des images de mires synchronisées permet notamment la création d’un maillage “à main levée” (à gauche).

Pourquoi l’étalonnage synchronisé pour la DIC ?

La synchronisation des prises de vues d’images de mires permet de garantir une cohérence géométrique idéale entre les images capturées par les différentes caméras. Elle présente plusieurs bénéfices complémentaires à l’approche hybride déjà disponible dans EikoTwin DIC, qui reste pertinente dans bien des situations. :

• Renforcement de la robustesse de l’étalonnage : en imposant une position fixe entre les caméras au moment de la prise des images de mire, cette méthode vient figer la position relative de la caméra esclave par rapport à la caméra maîtresse. Cela réduit le nombre de variables inconnues lors de l’alignement avec le maillage EF et stabilise ainsi la procédure numérique.
• Amélioration de la précision : en évitant les biais de mesure qui peuvent apparaître lorsque la position relative des caméras est difficile à estimer avec précision, notamment dans des cas où le maillage de mesure est proche d’un plan. Cette méthode améliore alors la qualité des matrices extrinsèques et la précision globale de la reconstruction 3D.
• Possibilité de se passer de l’alignement avec le maillage éléments finis dans certains cas : lorsqu’il s’agit uniquement de réaliser des mesures de déplacement et déformation sans comparaison essai-calcul, cette méthode permet de s’affranchir du pré-étalonnage et de définir un maillage directement sur l’image, avec un processus bien plus rapide, obtenant des résultats en moins de 3 minutes pour les cas simples.

Attention : cette méthode implique que les caméras ne soient pas déplacées les unes par rapport aux autres entre la prise des images de mire et les essais. Le système entier de caméras peut cependant être déplacé en bloc entre plusieurs essais.

Procédure et recommandations

Pour garantir un étalonnage synchronisé précis et robuste, il est indispensable de respecter une méthodologie rigoureuse lors de la prise des images de mire. Voici les étapes recommandées :

Préparation de la prise d’images

1. Utilisation de la mire ChArUco

• Les mires ChArUco sont utilisées pour l’étalonnage des caméras dans EikoTwin DIC. Vous pouvez en obtenir auprès d’EikoSim, utiliser une mire existante ou encore vous en procurer chez calib.io.
• La taille de la mire doit être adaptée au champ de vision et à la résolution des caméras utilisées.

Exemple de Mire ChArUco

2. Configuration des caméras

• Réglages optiques : La profondeur de champ doit être suffisante pour garantir la netteté de la pièce durant l’ensemble de l’essai
• Positionnement : fixez solidement la position relative des caméras entre elles. Aucune modification relative ne doit être effectuée après la prise des images de mires, sauf à refaire un nouvel étalonnage.

3. Positionnement et cadrage de la mire

• La mire doit occuper au moins 50 % de l’image et ses motifs doivent être correctement résolus.
• Idéalement, placez la mire à la place de la pièce à analyser, à la position qu’occupera la zone d’intérêt pendant les essais.
• Si la profondeur de champ est limitée ou la pièce encombrante, il est préférable de retirer temporairement la pièce pour positionner la mire à la place, ou de déplacer l’ensemble du système de caméras.

4. Vérification de la qualité des images

• Contrôlez systématiquement que les images sont nettes et ne présentent pas de surexposition ou reflets.
• Assurez-vous qu’au moins 90 % de la mire est visible dans l’image pour chaque acquisition, afin de garantir une détection fiable des marqueurs et des coins.

5. Prises d’images sous différentes orientations

• Positionnez la mire au centre du champ de vision des deux caméras.
• Capturez des images avec plusieurs orientations de la mire :
  • Rotation nulle (plan de la mire parallèle au plan image)
  • Rotations de ±20° autour de l’axe vertical
  • Rotations de ±20° autour de l’axe horizontal

6. Couverture complète du champ de vision

• Répétez cette opération dans les quatre coins du champ de vision pour balayer l’espace volumique couvert par les caméras et assurer un étalonnage précis sur toute la zone d’essai.

Cette procédure garantit à la fois la qualité des images nécessaires au traitement et la fiabilité des paramètres d’étalonnage estimés par EikoTwin DIC.

Pour approfondir le sujet, voici notre vidéo sur les bonnes pratiques lors de la prise d’images de mires :

Et si la synchronisation n’est pas possible ?

Dans certaines configurations où le matériel ou les contraintes d’essai ne permettent pas de synchroniser les caméras, la procédure d’étalonnage hybride reste une alternative efficace (colonne de droite dans la première figure de cet article)

👉 Retrouvez le détail de cette méthode dans notre article dédié ici.

Deux workflows disponibles après étalonnage

Ce nouvel étalonnage permet de choisir entre deux workflows dans EikoTwin DIC :

🔷 1. Maillage automatique

Ce workflow permet de définir un maillage directement sur les images et d’effectuer des mesures de déplacements en 2D ou 3D, sans modèle éléments finis.

➡️ Pas d’alignement de maillage nécessaire, processus très rapide et résultats exploitables en moins de 3 minutes.

Limite : il ne permet pas de réaliser de comparaison essai-calcul puisqu’aucune correspondance n’est établie avec un modèle éléments finis.

🔷 2. Mesure sur maillage éléments finis

Workflow complet destiné aux cas où une comparaison essai-simulation est requise ou lorsqu’on souhaite travailler directement dans le repère 3D de la pièce.

Il inclut :

• Un alignement de maillage, pour repositionner et réorienter les caméras dans le repère 3D via des points de la pièce connus dans le maillage.
• Un étalonnage final, qui affine les matrices de projection et met à jour la forme du modèle éléments finis pour tenir compte des éventuels écarts détectés.

Conclusion

Cette nouvelle méthode d’étalonnage synchronisée par images synchronisées dans EikoTwin DIC permet de renforcer la précision et la robustesse des campagnes de mesure et de simplifier leur mise en œuvre dans les configurations où la synchronisation est possible.

Elle ouvre la voie à deux workflows distincts :

• Le maillage automatique, ultra-rapide à mettre en oeuvre pour les cas de mesures seules.
• Le workflow ‘historique » d’EikoTwin avec alignement de maillage éléments finis, indispensable pour des analyses approfondies ou des recalages de simulation, avec la possibilité d’un étalonnage plus répétable et robuste.