Dispositif de mesure du bruit en continu
Le dispositif de mesure du bruit développé par le Centre de Recherche d’EUROVIA (Figure 17) en 2006 est destiné à la réalisation d’essais suivant la méthode d’essai des LPC n°63 version 2 [12], la norme XP S 31- 145-1 [13] et le projet de norme ISO 11819-2 [9]. Cette méthode consiste à mesurer le bruit émis par le pneumatique d’une roue d’un véhicule d’essai en champ proche ou CPX (moins d’un mètre de la roue). La réalisation de mesure du bruit en continu mobilise deux techniciens, le premier conduit le véhicule et le second pilote le système d’acquisition à l’aide de l’ordinateur portable.
Figure 17 : Vue d’ensemble sur véhicule de mesure du bruit en champ proche EUROVIA
Le dispositif de mesure est porté par un véhicule Renault Scénic II équipé de : - deux pneumatiques d’essais
Ces pneumatiques d’essais sont des Michelin Energy Saver 195/60 R15 (Figure 18) dédiés aux campagnes de mesure acoustique. Ils sont montés sur le véhicule sur le site de mesure avant la réalisation des essais puis sont mis à température en circulant pendant 30 minutes environ avant les premières mesures.
- Supports de microphones
Les supports de microphone sont fixés sous le châssis du véhicule (Figure 18). Ils permettent le maintien des microphones latéraux et du microphone arrière en position de mesure une fois l’équipage de mesure à bord du véhicule. Les microphones latéraux sont positionnés à 10 cm de la surface de la chaussée, 20 cm du flanc du pneumatique et 20 cm de part et d’autre de l’axe de rotation du pneumatique. Le pneumatique arrière est positionné à 15 cm de la surface de la chaussée et à 80 cm de l’axe de rotation de la roue dans l’axe de la bande de roulement.
Figure 18 : Sculpture du pneumatique de mesure (gauche) et supports des microphones (droite) - de microphones
Les trois microphones équipant le dispositif de mesure sont des microphones de dimension 1/2’’ dont l’étendue de mesure est comprise entre 6Hz et 20 kHz. Le modèle employé est la référence 4189-A-021 de la marque Bruël et Kjaer. Ils sont équipés de protection anti vent de référence UA 0237. Chaque campagne de mesure est accompagnée d’une vérification de la calibration des microphones à l’aide d’un calibrateur acoustique Bruël et Kjaer 4231.
- d’un tachymètre
Le système de tachymétrie réalise la mesure de distance à partir de la rotation de la roue codeuse du système ABS du véhicule.
- d’un système d’acquisition
Le système d’acquisition est composé d’un châssis national instrument cDAQ-9184 équipé d’un module d’acquisition rapide 9234 destiné à la mesure synchrone des 3 microphones et du tachymètre à une fréquence de 50 kHz et d’un module d’acquisition lente 9211 destiné au mesure de température de l’air à l’extérieur du véhicule à une fréquence de 1 Hz.
- d’une suite logicielle de mesure et d’analyse
La suite logicielle comporte un module destiné à la capture des mesures sur site et d’un module destiné au post traitement des mesures en bureau. Cette suite logicielle est en version 0.9.4. Elle a été développée par le Centre de Recherche d’Eurovia sous LabVIEW 8.6.
- d’un ordinateur portable
L’ordinateur portable est un PC durci de marque GETAC fonctionnant sur Windows 7 et connecté au système d’acquisition par un câble Ethernet.
Dispositif de mesure de texture
Le dispositif de mesure de texture utilisé par le Centre de Recherche (CRM), développé en 2014, permet un relevé rapide sur site d’une cartographie fine en trois dimensions des hauteurs d’une surface de revêtement routier. Le principe utilisé est celui de la stéréo-photométrie, permettant de reconstruire une image 3D à partir de trois photos prises sous des angles différents. Le dispositif est piloté par un logiciel d’acquisition et d’analyse de surface (licence CNRS) basé sur le traitement du signal et des images qui permet de mesurer la géométrie et la colorimétrie d’une surface de dimension 6 cm x 8 cm. La cartographie permet ensuite d’évaluer divers indicateurs de surface, tels que l’indicateur normalisé de Profondeur Moyenne de Profil selon la norme ISO 13-473-1 [14].
Figure 19 : Vue d’ensemble du Stéréophotomètre et du système photo
La détermination de la profondeur moyenne de la macrotexture de la surface d'un revêtement est réalisée en mesurant la courbe de profil de cette surface et en calculant la profondeur de texture à partir de ce profil. Cette technique normalisée est conçue pour fournir une valeur de la profondeur moyenne de la macrotexture du revêtement uniquement et est supposée insensible à la microtexture et à l'uni du revêtement. Cette méthode est une alternative à la méthode volumétrique traditionnelle à la tache10 (qui utilise généralement du sable ou des microbilles de verre) et qui donne des valeurs de texture comparables.
Le matériel utilisé par le CRM pour effectuer les mesures est composé des éléments suivants :
- Un appareil photo
L’appareil utilisé est un appareil photo numérique reflex Nikon D300S. Le D300S est un reflex professionnel compact de format DX. Sa sensibilité va de 200 à 3200 ISO. Il intègre un capteur CMOS ultra-sensible de 12,3 millions de pixels et prend en charge une vitesse de prise de vue en continu record de 7 vps. Le système AF 51 points plébiscité de Nikon assure une couverture étendue et une sensibilité élevée dans des conditions de faible luminosité.
- Un objectif de 105 mm
L’objectif utilisé est un objectif NIKORR AF-S VR 105 mm f/2.8G IF-ED qui intègre le système de réduction de vibration Nikon de deuxième génération (VR II) qui facilite considérablement la prise de vue avec réduction de vibration (VR). Sa résolution élevée et ses excellentes performances optiques sont parfaitement adaptées aux reflex numériques.
- Trois flashs
Les flashs utilisés sont des flashs SB-910 i-TTL professionnels, compatibles avec les reflex Nikon aux formats FX et DX et associés au système d'éclairage créatif Nikon. Rapide, polyvalent et performant, le SB- 910 offre de nombreuses possibilités de prises de vue, qu'il soit fixé sur l'appareil photo ou utilisé comme flash sans fil. Trois zones d'illumination permettent de maîtriser totalement la couverture du flash avec une couverture angulaire automatique de 17 à 200 mm.
- Un ordinateur portable
L’ordinateur utilisé est un Fujitsu CELCIUS Mobile H 720 Quad Core possédant les caractéristiques suivantes : écran de 15,6’’ / Processeur Core i7 3630 QM / RAM de 8 Go / Disque dur de 500 Go HDD / Système d’exploitation Windows 8.
- Un logiciel d’acquisition et d’analyse de surface
Le logiciel d’acquisition et d’analyse de surface est basé sur le traitement du signal et des images. Il est issu de plusieurs années de recherche au sein de laboratoire Xlim-SIC de l’Université de Poitiers. Ce logiciel est fourni via un setup et nécessite une activation de sa licence pour pouvoir fonctionner (licence monoposte).
- Un boitier adapté pour être mobile pour le projet ODSurf
L’algorithme développé par le laboratoire XLIN-SIC de l’Université de Poitiers a été implémenté par le CRM dans un appareil de terrain, transportable sur site routier et facilement déplaçable de manière à multiplier les points de mesure. La mesure rapide (quelques secondes) entièrement automatique est adaptée à une utilisation par des non-spécialistes. Elle permet le contrôle de routine de la texture de chaussé et pourrait, à terme, se substituer à l’essai à la tâche de billes, grâce à une ergonomie supérieure et une bien meilleure reproductibilité.
Figure 21: Dispositif de mesure de texture sur le site de la RD 911 (Villeneuve-sur-Lot)
Enfin la finesse de la cartographie 3D délivrée (résolution horizontale de 35 microns) pourrait permettre, à partir de relevés sur site, le développement de nouveaux indicateurs de texture en lien avec diverses propriétés de surface de chaussée (adhérence, bruit, résistance au roulement).