Expérimentation sur un champ figé

A la suite des premiers essais et de l’étude de validation de l’algorithme de recons-truction sur les champs synthétiques, nous avons souhaité mettre en place une expé-rimentation figée dont le but est de permettre la prise d’un grand nombre de points de vue de manière séquentielle et donc la reconstruction avec beaucoup de détails de l’objet visualisé. Cette étape permet la prise en compte des bruits associés aux diffé-rents éléments expérimentaux, la mise en place de la calibration et ce, sur un champ relativement connu puisque reconstruit finement grâce à un grand nombre de projec-tions. Cette étape est donc une étape intermédiaire entre la reconstruction de champs synthétiques connus et de champs instantanés très peu connus.

4.2.3.1 Définition de l’objet à reconstruire

La difficulté principale réside dans la conception d’un champ figé adapté. Trouver un champ gazeux figé étant impossible nous avons décidé de nous positionner sur un champ solide à masse volumique variable. L’objet que nous avons étudié est une ogive en plexiglas dans laquelle nous avons inséré une résistance chauffante. Cette résistance est volontairement placée en dehors de l’axe afin de ne pas créer un objet symétrique. Lorsque la résistance est allumée le flux de chaleur se dissipe à travers l’ogive et crée un gradient d’indice dans l’objet. Néanmoins, la visualisation de ce gradient d’indice n’est pas possible directement puisque ce gradient est bien inférieur au gradient entre le plexiglas et l’air qui l’entoure. La solution est donc de plonger l’ogive dans un aquarium à face parallèle rempli d’un liquide de correction d’indice. Le plexiglas ayant un indice de l’ordre de 1.50 nous avons mélangé du bromocyclohexane (indice 1.49) et une solution d’huile d’anis (indice 1.54), afin de nous rapprocher de l’indice du plexiglas. Nous avons ensuite plongé le plexiglas dans cette solution et vérifié qu’il était quasi-invisible (figure 4.20). On aperçoit toujours une zone légèrement floue en bord du plexiglas et ce malgré les augmentations et diminutions de l’indice avec la solution. Nous pensons que l’indice n’est pas strictement homogène à travers le bloc de plexiglas dont nous disposons et

plus particulièrement sur les bords qui ont été usinés. Néanmoins, nous estimons pouvoir nous en affranchir puisque la zone d’intérêt se trouve plutôt dans la masse du plexiglas.

Figure 4.20 – Expérimentation sur un champ figé : vérification de l’adaptation d’indice. On

voit au dessus du liquide le bord de l’ogive et sa quasi-disparition dans le liquide d’indice.

4.2.3.2 Banc expérimental

L’ogive de plexiglas est monté sur un banc de rotation piloté par l’utilisateur qui permet de faire tourner le cylindre autour de son axe (4.21). Nous faisons des pas de 6 degrés ce qui nous amène à avoir des images selon 60 points de vue. Cette opération est effectuée deux fois : une fois pour l’obtention des 60 images de référence et une seconde pour l’obtention des images du champ. Puisque l’ogive tourne, une seule caméra fixe est requise, elle est positionnée sur un pied photo et est équipée d’un objectif de 50 mm. Elle est positionnée à un mètre de l’objet. Le fond est un fond de type semi-aléatoire comme décrit dans la section 4.1.3. On aperçoit à droite de la figure le lecteur du thermocouple placé dans la cavité avec la résistance et en dessous de celui-ci l’alimentation de la résistance. Les expérimentations que nous avons menées ont été faites avec des températures de la résistance de l’ordre de 120 degrés Celsius. L’éclairage dans cette expérimentation ne représente pas de contrainte puisqu’une fois qu’on est en régime stationnaire on peut allonger le temps de pose autant que nécessaire. La lampe utilisée pour éclairer le fond est une lampe à LED dont la longueur d’onde est comprise entre 510 et 540 nm. Nous l’avons utilisé en mode éclairage continu.

Figure 4.21 – Dispositif expérimental de l’expérimentation figée

4.2.3.3 Champs de déplacements

Les champs de déplacements horizontaux et verticaux obtenus sont présentés en figure 4.22. Ces champs nous permettent de constater que l’on voit clairement l’impact de la résistance sur l’ogive (en bas à droite sur le champ des déplacements verticaux) mais également la dilatation de l’ogive sous l’effet de la chaleur induite par la résistance. Les déplacements introduits par ce dernier phénomène sont très importants, de l’ordre de 3.5 pixels en horizontal et de 1.8 pixels en vertical. Ces déplacements ne sont pas à proprement parler des effets d’un changement d’indice mais de la dilatation du cylindre entre l’image de référence et l’image prise lorsque la résistance est allumée. Ces déplace-ments sont prépondérants par rapport à ceux véritablement associés à un changement d’indice. Dans ces conditions, il n’est pas possible de déduire de ces mesures brutes un champ d’indice 3D physiquement correct. Nous verrons cependant qu’on peut utiliser des pseudo-données déduites de ces données de déplacement pour tester la précision de l’algorithme de reconstruction (section 5.1).

4.2.3.4 Autres essais et perspectives

A la suite de cette expérimentation nous avons cherché à insérer une déformation durable dans un bloc de plexiglas en focalisant un laser à très haute énergie à l’intérieur de celui-ci. Une déformation a effectivement été induite mais elle ne s’est pas propagée en dehors de la zone de focalisation (2mm³) ce qui ne nous a pas fourni un volume figé intéressant.

Actuellement, les perspectives associées au volume figé sont tournées vers des objets présentant déjà un défaut dans la masse. De futurs essais sur des verres présentant des défauts de grande taille dans le bloc sont prévus. Ce sont des verres présentant un défaut de "sirop" assez proche de ce que l’on voit lorsque le sirop diffuse dans un verre d’eau.

(a) Champ de déplacements horizontaux (b) Champ de déplacements verticaux

Figure 4.22 – Déplacements mesurées sur l’ogive chauffée

4.3 Banc BOS3D instantané

Partant de l’expérience accumulée dans les essais précédents, nous avons conçu et réalisé un banc de BOS3D multi-caméras dédié à la reconstruction de champs de masse volumique 3D moyens ou instantanés.