Positionnement au micromètre près

Il ne fait aucun doute que la réussite de la photographie numérique n'est pas prête de s'arrêter. Mais il existe des domaines spéciaux de la photographie, par exemple la prise de vue aérienne à des fins de mesurage, pour lesquels des appareils à pellicules sont toujours utilisés. Ces appareils spéciaux, pesant souvent une centaine de kilos, sont bien trop précieux pour pouvoir être remplacés du jour au lendemain. Afin de ne pas devoir renoncer au matériel d'imagerie numérique dans ce domaine, des scanners de grande qualité numérisent les pellicules. Cette tâche requiert une précision et une résolution micrométriques. De plus, de grandes masses doivent être accélérées, les rouleaux de pellicule pouvant faire jusqu'à 150 m de long et peser près de 5 kg. Par conséquent, si les systèmes optiques doivent ici satisfaire à des exigences élevées, les entraînements employés doivent aussi fournir des performances hors du commun.

Pour créer la spatialité à partir de photographies bidimensionnelles, les parties d'image individuelles sont prises depuis différentes directions avec un large chevauchement. Les séries d'images sont transformées en un système de coordonnées commun en vue de leur traitement.
Ensuite, un programme spécial calcule les coordonnées 3D des points de terrain recherchés. Afin d'obtenir des images au contenu correct lors de la superposition, les photographies individuelles doivent avoir été scannées avec la plus grande précision géométrique et radiométrique possible.
Cela exige des scanners ultraperformants. Le PhotoScan de la société INTERGRAPH a été spécialement conçu pour scanner les prises de vues photogrammétriques.
Il atteint des résolutions allant jusqu'à 7 µm. Chaque image est scannée à la résolution voulue, ce qui permet d'éviter le ré-échantillonnage et les pertes de qualité qui en découlent. L'appareil peut scanner des pellicules standard de 236 x 236 mm² jusqu'aux pellicules en bobine longues de 150 m. Le porte-négatif est fixe; le capteur CCD mobile de 40 mm de largeur scanne chaque image ligne par ligne. Ce faisant, il atteint une précision géométrique supérieure à 2 µm RMS par axe.

Des entraînements pour des vitesses constantes

Klaus Neumann, chef de projet chez INTERGRAPH, sait qu'un capteur CCD de haute résolution ne suffit pas à lui seul : « Une grande précision radiométrique n'apporte strictement rien si l'entraînement n'est pas en mesure de fournir une résolution mécanique au moins égale. Il fallait donc un entraînement qui fournisse une résolution au micromètre près. » Ce scanner est équipé de plusieurs entraînements du spécialiste des micromoteurs FAULHABER. « Nous travaillons depuis très longtemps déjà avec la société FAULHABER et notre expérience de leurs entraînements est tout à fait positive. De plus, nous avons jusqu'à présent toujours bénéficié d'un bon encadrement lors du développement de nouveaux produits. », ajoute Monsieur Neumann.
Un entraînement déplace le capteur CCD à une vitesse constante dans la direction x. « Avec de telles résolutions, toute secousse même légère se fait ressentir. Il est donc important que l'entraînement fonctionne à une vitesse parfaitement constante afin d'éviter un bruit de signal sur l'image. », souligne Monsieur Neumann. « Nous employons un micromoteur C.C. avec commutation cuivre-graphite. Celui-ci offre un synchronisme extrême et un fonctionnement très précis, même à des vitesses de rotation faibles. » Grâce au rotor sans fer, le moteur à armature en cloche ne présente pas d'effet d'encochage gênant, ce qui permet une grande constance de la vitesse, sans « ondulation de couple ». À partir de là, il est possible de réguler précisément la vitesse de rotation et la position à l'aide du générateur tachymétrique monté sur le moteur et associé à un impulseur. Le générateur tachymétrique analogique fournit des informations sur la vitesse très rapidement, tandis que l'impulseur fournit des données précises sur la position.

Précision élevée

Lorsque le capteur a scanné une ligne, l'entraînement le remet en place dans la direction x, puis un autre entraînement le déplace en direction y sur la distance correspondant exactement à sa largeur. La ligne scannée suivante continue sans interruption là où la précédente s'est arrêtée. Mais, pour des raisons de construction, les axes x et y du scanner ne forment jamais vraiment un angle parfaitement droit. Or, avec la résolution souhaitée d'1 µm, un décalage angulaire même minime peut avoir des conséquences désastreuses. C'est pourquoi le deuxième entraînement doit non seulement placer le capteur au micromètre près à côté de la dernière ligne scannée, mais il doit aussi, pendant le déplacement en direction x, corriger le déréglage de l'axe afin que la ligne scannée commence exactement là où la ligne précédente se termine. Là encore, la solution est un moteur C.C. à armature en cloche équipé d'un impulseur ou codeur qui, en tant qu'élément actif de la boucle de régulation avec électronique, peut réagir de manière très rapide, très précise et sans dépassement.

Petit, compact et performant

Le scanner photo atteint des vitesses de balayage très élevées : sept minutes pour scanner une pellicule standard de 236 x 236 mm² avec une taille de pixel de 14 µm constituent réellement un résultat étonnant. Mais lorsqu'il s'agit de scanner une pellicule complète avec jusqu'à 550 images, il est important que cette opération puisse également avoir lieu la nuit, sans intervention. Une fixation pour les bobines permet une amenée automatique des pellicules de plusieurs mètres. Les moteurs C.C. à armature en cloche jouent ici aussi un rôle. Les entraînements doivent présenter un couple élevé tout en demandant peu de place et d'énergie. Une précision absolue n'est pas forcément requise. La pellicule doit simplement être positionnée à quelques millimètres près. Le scanner détermine lui-même son point de départ exact par l'intermédiaire d'une comparaison d'échantillons grâce à un masque d'image présent sur la pellicule.
L'association de systèmes optiques de haute résolution et d'une technologie d'entraînement compacte et performante permet d'obtenir de grands résultats très précis.

Le scanner a été spécialement conçu pour scanner les prises de vues photogrammétriques ; il atteint des résolutions allant jusqu'à 7 µm.