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Contrôle non destructif
Contrôle visuel
Principes physiques
Le contrôle visuel exploite donc les possibilités offertes par I’œil pour la perception
des images et plus particulièrement celles des discontinuités de la matière qui lui sont
directement accessibles avec ou sans l'intermédiaire de dispositifs optiques ( loupes,
endoscopes… ) ou électroniques ( caméras vidéo ), ces derniers peuvent être associés ou
non à un système informatique de traitement d'image.
La perception des défauts de différentes natures qui sont susceptibles d'affecter les
surfaces d'une pièce ou plus généralement d'un objet va dépendre de deux facteurs
principaux qui sont :
La lumière réfléchie par la surface examinée qui dépend du flux lumineux reçu par
cette surface et qui s'exprime en lux ( 1 lux = 1 lumen/m2 ). Dans tous les phénomènes de
vision, la quantité de lumière reçue par l'œil est capitale, c'est elle qui permet la perception
des signaux et dans une certaine mesure leur interprétation.
Les performances de I’œil de l'opérateur qui sont exprimées par les constantes
optiques de I’œil déterminées à l'aide de méthodes de mesure objectives.
Ces performances varient en fonction de l'âge du sujet en raison de la modification
lente et continue dans le temps des milieux réfringents dont l'œil est constitué. Les deux
paramètres qui caractérisent les performances de I’œil sont l'acuité visuelle et le contraste.
L'acuité visuelle va dépendre de plusieurs facteurs qui sont.
la limite de résolution angulaire de l’œil,
les caractéristiques de l'image du défaut observé et en particulier le contraste
et la forme de celle – ci.
La résolution angulaire de I’œil est intimement liée à la structure de la rétine qui est
hétérogène et discontinue car constituée d'éléments sensibles appelés cônes et bâtonnets.
La zone centrale de la rétine ( fovéa ), la plus sensible comprend un nombre de cônes très
important distants de 2,8 mm environ. La distance focale moyenne d'un oeil adulte étant
égale à 16,7 mm, l'entre – axe de deux cônes correspond dans l'espace objet à un angle
de 35’’.
Ainsi donc les détails d'une mire constituée de signes noirs sur fond blanc, donc à
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contraste Ci élevé, ne pourront être perçus que si la distance « d » qui sépare sur la rétine
l'image de deux éléments de la mire est égale ou supérieure à celle qui sépare deux
éléments sensibles de la rétine soit 2,8 mm.
En théorie donc, un détail de la mire ne pourra être perçu que si l'angle sous lequel il
est vu est supérieur ou égal à 35’’.
Dans la pratique l'acuité visuelle maximale Am d'un observateur est définie comme
étant égale à l'inverse du plus petit angle a exprimé en minutes sous lequel est perçu le
plus petit détail discernable d'une image.
Am = 1/a
La lecture d'une mire à haut contraste constituée de lettres noires sur fond blanc
permet d'apprécier l'acuité réelle Ac . Celle – ci est par convention égale à 10/10 lorsque
sont perçus correctement des caractères de 7,3 mm de haut à une distance de 5 mètres.
L'angle a correspondant est alors égal à 5’ et l'acuité égale à :
Ac = 1/5 = 0,25
A une distance d'observation courante et égale à 0,3 mètre cet angle de 5’
correspondrait à un défaut dont la plus grande des dimensions serait égale à 0,44 mm
environ.
Dans la réalité, une très bonne vue ou une très bonne correction visuelle permet
d'atteindre une acuité comprise entre 0,2 et 1, cette dernière valeur correspondant à un
angle de 1'. Pour une même distance d'observation de 0,3 mètre, un angle de 1'
correspond à une image de défaut dont la plus grande dimension serait égale à 0,1 mm
environ.
Toutefois, l'expérience a montré qu'un défaut ponctuel ayant cette valeur pour
dimension ne serait pas perçu même dans les meilleurs conditions d'observation alors que
des traits fins de largeur égale ou inférieure à 0,1 mm mais de longueur égale à plusieurs
millimètres seraient décelés. Ceci résulte du fait que le cerveau par lequel passent toutes
les informations reconstitue mieux un alignement de points qu'un point isolé. En fait il
semble que l’œil soit plus sensible à la forme du contour d'une image qu'à la surface de
celle – ci ; la forme d'un défaut revêt donc une grande importance dans sa perception.
Le contraste
Le contraste Ci influence considérablement la perception des images. Toutefois et
comme pour l'acuité visuelle, les performances de I’œil sont à considérer et l'on définira
pour celui – ci un seuil différentiel minimal de luminance.
Si un observateur regarde deux plages contiguës d'un objet éclairées par une même
lumière et caractérisées par des luminances L voisines ( ou encore réémettant par unité du
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surface des flux lumineux voisins ) « L » et « L + dL », le seuil différentiel minimal de
luminance correspondra à la plus petite valeur de « dL » à partir de laquelle l'observateur
percevra une différence de luminance entre les deux plages. Dans la pratique, lors de
l'examen d'un objet, le contraste d'un détail ( d'un défaut par exemple ) Ci est donné par
l'expression :
où L0 = luminance du détail observé et Lf = luminance du fond.
Dans la réalité, l'environnement n'est pas complètement sombre et présente une
luminance propre Lv appelée luminance de voile qui conduit à une nouvelle expression du
contraste telle que:
La présence d'un tel environnement réduit donc le contraste du détail.
La détection de ce dernier ne pourra donc être assurée que si les deux conditions ci
– après sont réunies :
la dimension maximale d'un détail de forme donnée est supérieure au égale à la
dimension correspondant à l'acuité visuelle de I’œil.
le contraste du détail est supérieur au seuil différentiel minimal de luminance de I’œil
qui serait mesuré dans les mêmes conditions d'observation.
Enfin, il convient d'ajouter qu'acuité visuelle et contraste sont interdépendants et
indissociables lors d'une observation. La courbe de la figure ci – après rend compte de la
variation de l'acuité visuelle en vision fovéale lorsque le contraste varie et pour une
luminance de 500 candelas par mètre carré ( cd/m2 ).
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Par ailleurs, la luminance de l'image observée, c'est – à – dire la valeur du flux
lumineux par unité de surface qu’elle émet par réflexion va avoir une influence importante
sur la capacité de l'œil à discerner des détails fins puisque selon le niveau de luminance ce
sont les cônes ou les bâtonnets de la rétine qui transmettent les perceptions au cerveau.
Des tests ont montré qu'il convenait lors des examens visuels d'utiliser des luminances
comprises entre 10 et 400 candelas par mètre carré, la valeur de 100 cd/m2 constituant un
bon compromis.
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