Comment mesurer les micro-déformations d’un objet par un dispositif optique sans contact?

Problématique

La mesure des déformations d’un objet peut être réalisée en éclairant cet objet avec un éclairage cohérent (laser) et en faisant interférer la lumière que l’objet rediffuse avec une onde de référence. La figure d’interférence obtenue permet de remonter à la phase de l’onde (d’où le terme d’holographie numérique utilisé pour désigner cette technique) et, ainsi, à l’amplitude de la déformation.

Eclairer un objet diffusant par une source cohérente génère par ailleurs une figure de speckle, la figure d’interférence que l’on cherche à mesurer est donc complexe, comprenant à la fois une figure de speckle et des franges d’interférences d’intérêt (d’où le terme d’interférométrie de Speckle ou Digital Speckle Pattern Interferometry utilisé aussi pour cette technique) et un traitement numérique est nécessaire.

La figure ci-dessous donne un exemple des images obtenues.

Exemple d’image obtenue. Les franges “numériques” qui apparaissent après traitement permettent de remonter ici à l’amplitude de vibration d’une surface (de 3 cm de diamètre, au centre de l’image )

Point de départ

Une expérience d’holographie numérique (TP C1 du bloc d’Optique Cohérente) est fonctionnelle (voir figure ci-dessous) dans les locaux du LEnsE, elle est utilisée pour la formation expérimentale des élèves en cycle ingénieur de 3ème année. Les techniques de prise d’image (caméra analogique et carte de numérisation), de pilotage (carte d’acquisition et actionneur piezo-électrique) et de traitement (sous matlab) sont maintenant anciennes et doivent être mises à jour.

Schéma et photo du banc de l’expérience DSPI du LEnsE

Travail à réaliser

  • Choisir sur catalogue les éléments de remplacement
    • Actionneur et commande
    • Caméra numérique
  • Concevoir le programme d’interfaçage permettant de récupérer les images et de commander l’actionneur
  • Transposer les algorithmes de traitement numérique en python
  • Eventuellement concevoir un interface utilisateur·ice.

Compétences et savoir-faire abordés

  • Réglage et optimisation d’un banc d’interférence
  • Interfaçage numérique (caméra et actionneur)
  • Découverte du phénomène de Speckle et de l’holographie numérique

Encadrement

Fabienne BERNARD, professeure agrégée IOGS. Thierry Avignon ou Cédric Lejeune, référent technique.