En utilisant un système LADAR amélioré (Laser detection And Ranging), les chercheurs de l’Institut National des Standards et de la technologie (NIST) aux Etats-Unis ont créé un dispositif d’imagerie à base de laser et à longue distance qui peut générer des cartes 3D de haute définition d’objets à des distances allant à 10,5 m. La technologie pourrait trouver des applications dans l’usinage et l’assemblage de précision, ainsi que dans la médecine légale où il pourrait cartographier des preuves de façon non destructive.
En fonctionnement normal, un LADAR (généralement appelé LIDAR), mesure la distance en mesurant les différences de temps par minutes entre l’émission et la réception de signaux laser à bande unique qui sont diffusés vers un objet. Ces signaux sont ensuite traités et analysés numériquement pour produire des données de délai de temps qui sont utilisées pour calculer la distance et produire des cartes de haute résolution.
Le LADAR du NIST, d’autre part, produit une gamme de longueurs d’onde en utilisant ce qui est connu sur le terme de peigne de fréquences (une «règle optique » si vous voulez) comme une méthode de mesure de signaux qui révèle la différence entre la fréquence mesurée et les fréquences produites du peigne.
En d’autres termes, le système NIST reçoit la lumière laser réfléchie initiale de l’objet scanné et ensuite la combine avec la lumière provenant de la lumière de fréquences du peigne produite par un laser secondaire. Cela produit un troisième signal qui est une combinaison des deux qui, d’une manière générale, aide le système à définir avec précision la position de chaque partie de l’objet scanné.
En utilisant ce type de technologie, le système NIST assure fonctionner beaucoup plus rapidement que les systèmes à balayage actuels, en produisant deux points de mesure à chaque milliseconde, tout en assurant une précision inférieure au micromètre en raison de la nature précise du peigne de fréquence dans la définition des coordonnées spatiales.
En fonctionnement, le système balaie un objet à l’aide de ces points de mesure à travers une grille puis calcule la distance entre chaque point. En utilisant ces données de distance, le système génère alors une image 3D d’environ 1 million de pixels en 8,5 minutes environ, avec des distances sur des aspects de surfaces texturées réfléchissant la lumière dans de nombreuses directions mesurées avec précision de moins de 10 micromètres.
La diversité, la portée et la précision du système ont été démontrées par un certain nombre de scans 3D très détaillés, y compris les empreintes dans le sol et de feuilles individuelles dans la végétation, et à la capture de dispositifs mécaniques complexes où – le plus impressionnant – même le numéro d’identification estampillé sur un piston de moto numérisée à distance a été rendu entièrement lisible.
Une des applications évoquée pour cette technologie de cartographie 3D est dans la collection de preuves médico-légales, tout comme la fabrication des moulages d’empreintes virtuelles de compression dans le sol. Les méthodes traditionnelles avec du plâtre prennent beaucoup de temps et d’efforts, sont problématiques en termes de comparaison les uns avec les autres et – sans le plus grand soin – cela peut détruire des preuves.
Une image 3D d’une empreinte produite à une certaine distance d’une manière non-destructive, cependant, non seulement préserve une preuve, mais avec la précision micro-millimétrique du système NIST, peut révéler beaucoup plus de détails qu’une photographie conventionnelle.
Contrairement aux systèmes de numérisation 3D utilisés par ceux des systèmes de ciblage dans les drones militaires, le système NIST utilise une puissance du laser de seulement 9 milliwatts, qui est encore assez sensible pour détecter la faible lumière réfléchie et interpréter cela en images à distance.
Et, avec une précision rendue possible par des peignes de fréquences, le détail du système NIST est beaucoup plus granulaire que celui obtenu avec les dispositifs classiques d’imagerie 3D LADAR.
http://www.nist.gov/pml/div686/20141007_ladar.cfm
