Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013 Méthodes thermo-optiques : la thermographie infrarouge Jean Dumoulin IFSTTAR/COSYS-SII
Journées Techniques Routes 2013Nantes – 6 & 7 février 2013
Méthodes thermo-optiques :la thermographie infrarouge
Jean Dumoulin IFSTTAR/COSYS-SII
Plan de l’exposé
• Rappels sur la Thermographie Infrarouge (ThIR)
• Système de mesure développé dans le cadre du projet
Européen ISTIMES
• Exemple d’application sur une infrastructure
• Autres applications
• Conclusion- Perspectives
Positionnement des techniques dans le spectre électromagnétique
Vue schématique des différents usages d’un système de Thermographie Infrarouge
AtmosphèreCaméra Infrarouge
Vision de nuit, dans le brouillard
Secours à la personne Surveillance Sécurité
Diagnostic Technique
Maintenance Prédictive Monitoring Thermique
Contrôle Non Destructif (CND) des structures Requiert une excitation thermique Des connaissances en transfert de chaleur sont recommandées
Ordinateur de contrôle
Logiciel d’acquisition de données avec des fonctionnalités
de pré-traitement
Thermographie Infrarouge
• Rappels– Bande spectrale Ondes Longues (LWIR 7-14 m ) bien adaptée au
monitoring de la température apparente de surface des infrastructures
– Utilisation du potentiel offert par les cartes graphiques des PC– Système bas coût si l’on utilise des capteurs non refroidis
Expression du bilan radiatif simplifié au niveau du détecteur de la caméra
atmatme0atm00atm'0 DL)1(DL)1(DLDL
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Vue d’ensemble de l’architecture ISTIMESComposants Système de haut niveau
www.istimes.eu
Zoom sur l’architecture permettant d’acquérir les données terrain
SOS SPS SWE
data access tasking
ApplicationsApplicationdomain
Acquisitiondomain
Sensordomain
(Mediation domain)
SOS (Sensor Observation Service)
SPS (Sensor Planning Service)
SWE (Sensor Web Enablement)
OGC (Open Geospatial Consortium)Contexte
IEEE 1451 ( “Smart transducers”)
Système de mesure par ThIR développé
Représentation schématique
Interopérabilité sur site Contrôle à distance
Architecture de mesure autonomome
Schéma de principe d’IRLaW
Représentation schématique du système de mesure IrLaW et de son interaction avec le compilateur de modèles RhbSM
RhbSM Radiative heat balance Simplified Model compilator calcul matriciel en ligne
Architecture de calcul pour la mesure et l’analyse temps réel
Gestion en parallèle de différents flux de données matricielles pour la mesure ou l’analyse en temps réel avec ou sans utilisation du GPU
Validation dans
ISTIMES
Thèse en cours A. Crinière
Exemple de mise en oeuvre sur site réel:Pont “Musmeci“ (Potenza, Italie)
FOSERTGPR
HRTODM
GBSAR
GPR
IRT
IRT
Localisation des capteurs
Mise en œuvre du dispositif de mesure sur site
Geocart Ortho photo
Contrôle au sol via une tablette tactile
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Illustrations : Images thermiques à différents instants du cycle jour-nuit
Distribution spatiale des températures de surface au niveau du tablier du pont
Fin de relaxation thermique
Fin de montée en température(sollicitation thermique naturelle)
Pendant la relaxation thermiquePendant chargement thermique
Images IR à 5Hz
Analyse des mesures et détection de la structure interne du tablierLe tablier est revêtu par 13 cm de Béton Bitumineux
Autres applications • Contrôle de process lors de la mise en œuvre d’enrobé
En s’inspirant des travaux conduits depuis plusieurs années par nos collègues du MTQ et repris depuis par le Texas Transportation Institute dans le programme SHRP2
• Contribution au suivi du bilan thermique d’une centrale d’enrobée Collaboration avec Dpt Matériaux et Structures (thèse L. Le Guen)
• Vision de nuit avec ou sans brouillard, possibilité de couplage temps réel avec une caméra de surveillance dans le visible
• Vision en condition de visibilité dégradée par thermographie infrarouge active
• CND par Thermographie Infrarouge active Résultats de l’OR11N063 (2006-2009) dans le domaine chaussées Détection de défauts en sous face de couche de roulement (essais labo, manège de fatigue, simulations numériques)
Méthodes thermo-optiques : la thermographie infrarouge
Conclusion - Perspectives
• Système de thermographie infrarouge bas-coût opérationnel et
adapté pour le monitoring long terme et l’auscultation par approche
CND
• Différents champs d’application
• Différentes méthodes de traitement
• Architecture adaptée à l’interopérabilité Web mais aussi sur site réel
en connexion sans fil
• Une version avec fonctionnalités limitées sur carte
PEGASE a été développée
Méthodes thermo-optiques : la thermographie infrarouge
Perspectives
• Déploiement pour essais d’évaluation sur un finisseur Appel à candidature
• Développement d’un mode scanneur infrarouge – Projet REPTILES (en cours)– Autres travaux de recherche conduits en CND par
ThIR active • Poursuite des travaux engagés sur l’architecture OGC
(Open Geospatial Consortium)• Etude de nouvelles approches pour le diagnostic de
performance énergétique des bâtiments
Méthodes thermo-optiques : la thermographie infrarouge
Merci pour votre attention !
IfsttarDépartement COSYS (Composant & Systèmes)
Laboratoire SII (Structures et Instrumentation intégrée)
Route de Bouaye - CS 4
44344 Bouguenais, FranceContact : [email protected]
Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps