Caractérisation des effets des stratégies d'acquisition de nuages de points sur l'exactitude et la précision de mesures de géométries prismatiques

Le besoin d'instruments de mesure capables de fournir des résultats fiables a longtemps été comblé par les Machines à Mesurer Tridimensionnelles (MMT), qui continuent encore de régner grâce à la qualité de leurs mesures. Néanmoins, de nouvelles technologies se présentent avec entre autres les scanners optiques sans contact. Ces appareils proposent généralement des mesures rapides, avec une haute densité de points mesurés, contrairement aux MMT très lentes. Dès lors, quel est le potentiel des scanners lorsqu'ils sont utilisés à des fins de métrologie dimensionnelle ? Leur nature fait intervenir des facteurs que les MMT n'avaient pas à considérer, ou différemment. Le manque de standard international rend difficile leur exploitation lors du contrôle de pièces manufacturées par exemple. La qualité des mesures à laquelle l'utilisateur est en droit de s'attendre est compliquée à évaluer. Les travaux présentés dans ce mémoire se concentrent sur le développement de méthodes de caractérisation et d'étude des scanners laser portatifs et à lumière structurée, deux technologies populaires. Ces méthodes utilisent différents artéfacts, ainsi que la mise au point d'un environnement de simulation de mesures par scanner et par MMT sur des géométries planes et cylindriques, afin d'estimer la précision et la répétabilité des mesures tout en proposant des procédures reproductibles. En particulier, l'utilisation d'un artéfact pseudo-3D développé à Polytechnique Montréal a permis d'évaluer l'impact de plusieurs paramètres d'acquisition du scanner laser portatif sur les erreurs de mesure. La distance d'acquisition affect de manière quadratique la précision des scans et interagit avec le temps d'exposition ; l'orientation du scanner par rapport au mouvement de balayage lors de l'acquisition a eu quant à lui un impact mineur. Les procédures développées sont facilement applicables à d'autres scanners laser portatifs ou montés sur bras robotique. Les simulations de mesure ont révélé des comportements intéressants concernant l'effet de la densité de points mesurés et du niveau de bruit contenu dans les mesures sur les erreurs de mesure. La précision des résultats de simulation de mesure bénéficie d'une densité de points plus élevée, tandis que la dispersion des résultats se dégrade lorsque la densité baisse et est également affectée par la parité du nombre de points mesurés.