Caractérisation modale de structures mécaniques par analyse automatique du mouvement à partir de vidéos

Abstract

La surveillance vibratoire joue un rôle crucial pour garantir la sécurité, la fiabilité et les performances de structures mécaniques. Elle implique la mesure et l'analyse, continue ou périodique, des vibrations afin d'évaluer l'état des structures, de détecter leurs anomalies et d'éclairer les décisions de maintenance.Les systèmes de surveillance des vibrations sont généralement composés de capteurs de vibration tels que les accéléromètres, d'un dispositif d'acquisition de données et d'un logiciel pour l'analyse des données.Comme les capteurs de vibration par contact peuvent être complexes à mettre en place, cette thèse se concentre sur l'estimation des vibrations basée sur une analyse de vidéos de la scène. Ces méthodes par vidéo permettent une mesure sans contact et fournissent des données de vibration en chaque pixel de l'image. L'analyse modale opérationnelle de ces données fournit des informations sur les propriétés mécaniques de la structure.Ce travail doctoral, en collaboration avec l'entreprise EOMYS Engineering, porte sur l'étude des méthodes d'estimation du mouvement par analyse de vidéos. Elle met l'accent sur les méthodes basées sur la phase issue de filtres complexes. Ces méthodes s'appuient sur l'analyse de la décomposition spatio-fréquencielle des images de la vidéo en sous-bandes complexes. Elles fournissent une estimation dense du mouvement de la scène.Une méthode multi-échelle, basée sur une décomposition spatio-fréquencielle des images en sous-bandes, est mise en œuvre. Les performances de la méthode sont comparées à celles de l'état de l'art.Comme l'estimation du mouvement peut être réalisée en chaque pixel de l'image, la quantité de données n'est pas adaptée aux méthodes classiques d'analyse modale opérationnelle.Une nouvelle méthode basée sur la vidéo, réduisant les données d'entrée de l'analyse modale, est donc proposée et comparée à une méthode de l'état de l'art utilisant la même approche.Les comparaisons sont d'abord effectuées sur des vidéos synthétiques d'une poutre en porte-à-faux vibrant avec différentes caractéristiques de mouvement. Les analyses opérationnelles de deux poutres en porte-à-faux, l'une droite et l'autre pliée, sont finalement réalisées à l'aide de vidéos acquises par une caméra haute cadence qui opère en conditions contrôlées, pour évaluer les performances des méthodes.