Préparation d’un essai de Corrélation d’Images Numériques avec Blender

• Par Clara Minguet, Ingénieure de recherche chez EikoSim

Cet article vous propose de vous intéresser à un sujet un peu inattendu : la préparation d’un essai de corrélation d’images numériques avec le logiciel Blender. Bien que les articles de recherche ne mentionnent pas toujours cet aspect de la mesure par Corrélation d’Images Numériques, la préparation des essais est une étape cruciale de la procédure. L’objectif est de s’assurer, en amont de l’essai, que les images qui seront prises par les caméras seront exploitables avec un logiciel de corrélation d’images numériques. Cela revient à dire qu’il faut s’assurer que ces images vont mener à un étalonnage correct des caméras et par conséquent à un calcul de déplacements le plus juste et précis possible. Afin de garantir la convergence de l’algorithme d’étalonnage et sa qualité, il est nécessaire de réaliser une bonne initialisation des paramètres des caméras. Dans le logiciel EikoTwin DIC, cela passe par la sélection de points de pré-étalonnage. Cette procédure doit respecter 3 conditions :

• Une bonne distribution des points dans l’espace 2D de l’image,
• Une bonne répartition des points dans l’espace 3D autour du plan moyen,
• Une quantité suffisante de points (10 minimum).

Le respect de ces 3 conditions dépend uniquement de l’instrumentation et des conditions de l’essai. En priorité, il faut que la zone d’intérêt de la pièce soit texturée et soit visible pendant tout l’essai par la caméra dans un cas de monovision, et par au moins 2 caméras dans un cas de stéréovision. Il faut également être attentif à l’optimisation :

• De la position des caméras entre elles et relativement à la pièce et son environnement,
• Du mouchetis qui doit être adapté à l’application visée.
• De l’éclairage qui doit être homogène dans le temps et l’espace,
• De l’environnement en utilisant une mire si nécessaire.

De plus, tous ces paramètres sont contraints par l’environnement dans lequel l’essai de corrélation d’images numériques évolue. Or celui-ci peut être particulièrement encombré avec au minimum une machine d’essai, des caméras, un éclairage et les trépieds associés. Il peut donc être complexe, lors de l’instrumentation d’un essai de corrélation d’images numériques , d’optimiser l’étalonnage tout en s’adaptant à l’environnement d’essai, principalement dans un environnement industriel. Dans ce type de situation, il serait très avantageux de pouvoir anticiper le positionnement approprié des caméras afin de garantir une bonne mesure. Cela permettrait d’éviter d’avoir à refaire les essais dans le cas d’images non exploitables. Aussi, cela éviterait l’immobilisation de la machine d’essai trop longtemps lors de la mise en place de l’instrumentation.

Solution : Préparation en amont de l’essai en générant des images virtuelles avec le logiciel Blender

La solution à cette problématique est la réalisation d’une étude préliminaire en amont de l’essai instrumenté par corrélation d’images numériques avec le logiciel Blender. Cette étape préalable va permettre de s’assurer de la faisabilité de l’essai et de déterminer les conditions les plus adaptées à son bon déroulement.

Blender est un logiciel open-source de rendu 3D datant de 1998. Même s’il est open-source, il rivalise largement avec des logiciels commerciaux très connus dans son domaine. Sa principale utilisation réside dans la création de films d’animation et d’images esthétiques de synthèse. Cependant, il peut également être utilisé dans le cadre d’essais mécaniques car son moteur de rendu peut produire des rendus physiquement fondés.

Blender permet l’intégration d’un environnement d’essai et d’un modèle éléments finis dans une même scène. De plus, il permet l’intégration de caméras afin de simuler le système de corrélation d’images numériques . A partir de ces deux fonctionnalités, il va donc être possible avec Blender de modéliser une scène de l’environnement d’essai dans laquelle l’utilisateur pourra choisir le positionnement des caméras. Il pourra ensuite générer des images des états initiaux et déformés de son essai mécanique. Pour cela, EikoSim a co-développé des codes en langage Python avec la société Sciviz pour déformer nœud à nœud le maillage de la pièce dans Blender, à partir des résultats fournis par un logiciel de simulation, et d’enregistrer à chaque pas de chargement le champ de vision des caméras présentes dans la scène. Par la suite, ces images « virtuelles » peuvent être traitées avec un logiciel de corrélation d’images. L’utilisateur pourra ainsi accéder à une estimation à l’avance de la performance du logiciel qu’il sera en droit d’attendre pour cet essai dans ces conditions les plus réalistes possibles. Blender permet ainsi de créer des essais virtuels au plus proche des essais réels afin de les préparer de façon optimale.

Exemples de cas concrets

Afin de mettre en évidence de façon plus concrète l’intérêt de la réalisation d’études préliminaires avec Blender, je vous propose de visionner la vidéo disponible ci-dessous à partir de 8:18. Les problématiques rencontrées lors de 3 essais réels pour lesquels une étude préliminaire s’est avérée indispensable vous y sont présentées.

Pour aller plus loin dans la préparation d’un essai avec Blender…

L’utilité du logiciel Blender dans la préparation des essais instrumentés par corrélation d’images numériques est indéniable. Cependant, la prise en main du logiciel et des codes associés reste fastidieuse. C’est pourquoi nous avons créé un nouvel outil de la suite EikoTwin, EikoTwin Virtual, sous forme d’add-on directement intégrable dans Blender. Cet outil a été créé en collaboration avec Matthieu Vitse, docteur en mécanique des structures et des matériaux de la société SciViz . Il rend la réalisation d’essais virtuels sur Blender plus rapide et intuitive.

Si vous avez des questions à ce sujet ou au sujet de cet article, vous pouvez nous contacter via l’interface de contact de notre site internet. Aussi, si vous êtes intéressé par l’apport du logiciel Blender pour vos essais de corrélation d’images numériques, nous proposons des formations à l’utilisation du logiciel appliqué à celle-ci dans lesquelles nous présentons également EikoTwin Virtual.