Surface étudiée

La déflectométrie est basée sur le principe de la réflexion spéculaire d’un motif de grille sur la surface de l’échantillon étudiée. Le fini miroir de l’échantillon joue donc un rôle important dans la qualité des résultats. En particulier, un fini miroir de haute qualité fournit un bon contraste et une bonne résolution du motif de grille réfléchi, permettant d’atteindre une meilleure précision (détection de plus petites translations des lignes de grille) et une meilleure résolution spatiale (possibilité d’augmenter la densité spatiale des lignes de grilles). En outre, un bon fini miroir préserve la qualité de l’image sur de plus longues distances. La grille pourrait donc être placée plus loin de l’échantillon afin d’am- plifier la sensibilité de la mesure selon l’équation (2.41). Certaines surfaces métalliques ou finis lustrés suffisamment miroitants (chrome, peinture automobile, etc.) peuvent être directement inspectés par déflectométrie optique, mais la plupart des structures indus- trielles nécessitent une étape de préparation afin de les rendre réfléchissantes. Cet aspect est considéré comme le défi principal de la déflectométrie.

Dans le projet actuel, il est possible de contourner cet inconvénient car la structure sert essentiellement d’intermédiaire pour la caractérisation de chargements. Ainsi, il est pos- sible d’utiliser un échantillon déjà réfléchissant, à condition de connaître ou de pouvoir déterminer ses paramètres mécaniques. Quelques exemples de matériaux faciles à obtenir qui ont une bonne qualité réfléchissante sont :

– Les plaques miroirs en verre. Elles sont disponibles dans de nombreuses gammes d’épaisseurs et de précisions. Un miroir de première surface a été utilisée dans les travaux d’identification de pression de Kaufmann [45]. Ces miroirs ont la couche mé- tallique réfléchissante appliquée sur la surface incidente de la plaque ; le verre servant simplement de support mécanique stable. D’autre part, les miroirs domestiques ont généralement la couche réfléchissante placée sous le substrat transparent (miroirs de deuxième surface) afin de la protéger. Les miroirs de première surface sont privilégiés pour des applications en optique car ils évitent les effets d’image fantôme causés par la réflexion sur les deux interfaces du substrat.

– Les plaques miroirs en acrylique. Elles sont plus flexibles et sont aussi disponibles en miroirs de première surface.

– Les films en polyester métallisés. Ce matériau a été utilisé dans la création d’une membrane compatible avec la déflectométrie pour l’identification de la pression acoustique (voir chapitre 6).

Cependant, les structures étudiées en industrie ne sont généralement pas suffisamment réfléchissantes et doivent être préparées pour la mesure.

Réalisation d’un fini miroir

Afin d’effectuer une mesure de déflectométrie sur une surface non spéculaire, un fini miroir doit d’abord être réalisé. L’une des quatre méthodes suivantes peut être considérée :

Polissage : Des simples techniques de polissage peuvent produire un fini miroir adéquat sur la plupart des structures métalliques homogènes. Le temps de polissage dépend de la taille de l’échantillon et de l’état initial de la surface du matériau. Dans le cadre de cette thèse, un panneau miroir en aluminium d’épaisseur 3.18 mm (1/8") a été réalisé par polissage en quelques heures. Les mesures de déflectométrie sur cette plaque ont servi pour valider expérimentalement l’approche d’identification au chapitre 5. Des mesures optiques spatio-temporelles par déflectométrie sur cet échantillon ont aussi contribué à la validation expérimentale d’un algorithme d’imagerie acoustique temporelle pour la localisation de sources transitoires [11]. Cependant, le besoin de polir une structure in situ afin de l’inspecter est incompatible avec une grande partie des applications industrielles.

Revêtements : Pour des surfaces hétérogènes ou texturées, l’application d’un revête- ment liquide durcissant permet de créer une nouvelle interface spéculaire. La couche doit être suffisamment mince par rapport au matériau afin d’éviter de modifier ses paramètres mécaniques. Une procédure pour réaliser un revêtement réfléchissant en résine sur un échantillon en composite pour des mesures de déflectométrie est expo- sée dans la thèse de Devivier [26], incluant une analyse de ses effets sur la rigidité du composite. Une plaque de verre est utilisé pour contraindre la couche de résine afin de produire un fini miroir. Toutefois, le revêtement peut prendre jusqu’à 4 jours pour durcir et le durcissement au four risque de déformer l’échantillon. Les revête- ments en plastique développés pour la photoélasticimétrie (avec des adhésifs dédiés), disponibles en feuilles préfabriqués ou en liquide durcissant, mériteraient également d’être étudiés sur leur capacité à former une surface spéculaire.

Films réfléchissants : En théorie, des films réfléchissants autocollants permettraient une inspection rapide et non destructive de pièces industrielles par déflectométrie. Cependant, la qualité du fini miroir dépend de plusieurs facteurs, notamment la pla- néité de la structure, du substrat et de son adhésif. Par exemple, les films solaires à haute réflectivité pour vitrages ont une bonne qualité spéculaire, mais sont si minces qu’ils se conforment facilement et font ressortir les imperfections de la surface sur la- quelle ils sont collés. Certains échantillons comme des plaques en carbone-époxy ont une surface suffisamment lisse pour l’application de ces films [94]. Il faudrait idéale- ment des films sur mesure avec différentes épaisseurs d’adhésifs et de substrats afin

de filtrer spatialement la rugosité, sans découpler les mouvements du film de celles de la surface étudiée. En parallèle aux travaux de doctorat, des mesures ont été réali- sées sur un échantillon légèrement poreux en utilisant un film en polyester métallisé d’épaisseur 127 µm (0.005") avec une couche mince de colle blanche liquide pour remplir les aspérités et servir d’adhésif. Une plaque de verre a été appuyée contre le film pendant 24 h afin de l’aplanir. Les mesures ont finalement contribué à une étude sur la détermination du coefficient de Poisson par analyse modale [88]. L’uti- lisation de films réfléchissants thermorétractables avec des adhésifs liquides seraient une autre avenue, permettant potentiellement de maintenir une surface plane à l’aide des forces de tension.

Galvanoplastie : Cette dernière méthode est la plus spécialisée. Il s’agit de l’électrodépo- sition de métaux à la surface de la structure en utilisant des techniques d’électrolyse, habituellement limité à des petits échantillons. De plus, pour pouvoir subir un traite- ment galvanique, l’échantillon doit être un conducteur électrique. À défaut de quoi, une première couche conductrice doit être appliquée.