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

6

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

50 100 150 200 250 300

50

100

150

20010

15

20

25

30

35

40

50 100 150 200 250 300

50

100

150

2005

10

15

20

25

50 100 150 200 250 300

50

100

150

200

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

50 100 150 200 250 300

50

100

150

20044

46

48

50

52

54

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 : jean.dumoulin@ifsttar.fr

Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps