Une nouvelle méthode basée sur une caméra pour mesurer les déformations des bâtiments peut détecter de petits déplacements à une distance de 10 mètres. La méthode pourrait être utile pour détecter en continu les déformations rapides dans les immeubles de grande hauteur, ponts et autres grandes structures dans le but d'adapter ces structures aux forces extérieures.

« Notre nouvelle approche pour détecter les déformations des bâtiments pourrait être utilisée pour surveiller en continu les mouvements. Pour les ponts, les déformations mesurées pourraient être utilisées pour contrer des charges externes telles qu'un camion traversant le pont, augmentant ainsi la durée de vie du pont, " a déclaré Flavio Guerra de l'Université de Stuttgart, un membre de l'équipe de recherche. "Parce qu'il fonctionne en temps réel, il pourrait être utilisé pour déclencher une alerte dès que de nouvelles déformations, pouvant conduire à des fissures, étaient détectées. »

Des chercheurs dirigés par Tobias Haist décrivent la nouvelle technique dans le journal The Optical Society (OSA) Optique appliquée . La recherche a été menée dans le cadre d'un projet qui vise à développer la technologie nécessaire pour créer des bâtiments qui s'adaptent aux conditions environnementales telles que la lumière du soleil, température de l'air, vent et tremblements de terre.

"Un jour, nous pourrions avoir des bâtiments légers qui changent de forme en réponse à des forces de vent complexes et peuvent rester immobiles pendant un tremblement de terre, " a déclaré Guerra. " Ce type d'adaptation nécessite une mesure extrêmement précise de la déformation du bâtiment afin que l'état actuel du bâtiment soit estimé et que la direction dans laquelle il se déplacera puisse être prédite. "

Une méthode basée sur la vision

La nouvelle méthode consiste à fixer une caméra sur un trépied à une petite distance de l'avant du bâtiment et à fixer de petits émetteurs de lumière au bâtiment. La caméra détecte alors si les sources lumineuses se déplacent les unes par rapport aux autres. Un hologramme généré par ordinateur est utilisé pour créer plusieurs copies de chaque image de source lumineuse sur le capteur d'image. La moyenne du mouvement des multiples copies du spot laser permet de réduire les erreurs de mesure, comme le bruit, produisant des incertitudes de mesure inférieures au centième de pixel. L'utilisation de plusieurs caméras améliorerait encore cette précision et permettrait d'utiliser la technique sur de très grandes structures.

Bien que les capteurs à fibre optique puissent être utilisés pour la surveillance de la santé structurelle, ils doivent être installés lors de la construction du bâtiment. Le nouveau système basé sur une caméra peut être fixé après la construction et utilise du matériel moins coûteux que les systèmes à fibre optique.

"L'approche de mesure multi-points que nous avons utilisée est basée sur une méthode relativement simple développée pour le contrôle des machines de mesure de coordonnées, " dit Guerra. " Cependant, nous avons appliqué la méthode multipoint pour la première fois sur de grands objets à l'extérieur dans des conditions environnementales changeantes en temps réel."

Les chercheurs soulignent que la plupart des systèmes d'inspection par caméra éclairent l'objet - un bâtiment dans ce cas - puis l'imagent avec une caméra. Ils ont adopté une approche différente en fixant des émetteurs de lumière au bâtiment et en dirigeant la lumière directement vers la caméra. Cette configuration permet des mesures plus rapides et plus précises car la caméra reçoit plus de lumière.

Suivi d'un prototype de structure adaptative

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle méthode pour surveiller de très petits mouvements d'un prototype de cadre de bâtiment adaptatif de 9 mètres de haut. Leurs mesures correspondaient bien aux données du vibromètre et du capteur de jauge de contrainte obtenues pour le prototype.

Prochain, les chercheurs prévoient d'utiliser le système pour mesurer le mouvement dans de vrais bâtiments. Ils prévoient également de rendre le logiciel plus robuste et redondant afin qu'il soit fiable pour une mesure continue 24 heures sur 24.