
Une technologie de capteurs utilise une ombre projetée pour détecter la position précise d’un objet L’organisme de recherche suisse CSEM (Centre suisse d'électronique et de microtechnique) a décerné en ce mois de février 2024 son prix de l’innovation à Eric Grenet et Edoardo Franzi pour leur solution SpaceCoder, une technologie qui combine la lumière, un principe d’ombres portées et des capteurs optiques pour fournir des mesures de position de très grande précision d’un objet éclairé. En d'autres termes, SpaceCoder met à profit des algorithmes spécifiques et un capteur optique qui enregistre la lumière passant à travers un masque d'ombre fabriqué sur mesure. « Notre technolgie de capteur évolue ici au niveau nanométrique avec des mesures de l’ordre d’un millième de millième de millimètre, précise Andrea Dunbar, Business Developer Data et AI au CSEM. A l’heure actuelle, ce capteur est à peine plus gros qu’un morceau de sucre sans avoir à recourir à des composants onéreux tels que des lentilles optiques. » Le principe sous-jacent de la mesure est le suivant. Une source de lumière projette l'ombre d'un motif dessiné sur mesure sur un capteur de vision, et le traitement de l'image de l'ombre évalue la position 3D de la source de lumière par rapport au capteur. La mise en œuvre de base se compose de trois parties : une source d'éclairage ponctuelle (LED ou laser), un capteur d'image (imageur Cmos), et une échelle transparente avec un marquage spécifique (réticule en verre avec photolithographie au chrome) fixé à une distance donnée du capteur. La lumière émise projette l'ombre du motif sur le capteur et le motif capturé par l'imageur est traité pour extraire la position 3D de la source lumineuse. La technologie SpaceCoder a été mise en œuvre pour différents types de mesures - angulaires, rotatives, linéaires et jusqu'à 6 degrés de liberté - ainsi que dans différents domaines tels que l'industrie de précision (sondes), le spatial et l'automobile (encodeurs), le médical (microchirurgie 6D) et la géolocalisation (suivi du soleil). Au-delà de ses performances métrologiques, ce capteur plat et compact (pas de lentille) peut fonctionner avec n'importe quelle longueur d'onde, de l'ultraviolet jusqu’à l’infrarouge. Par exemple, dans le domaine médical, il est possible avec cette approche de mesurer extrémement précisément la position du genou d’un patient avant une opération – un atout non négligeable, selon le CSEM, en cas de pose d’une articulation artificielle. À l’avenir, cette technologie pourrait également être utilisée pour les interventions mini-invasives, en intégrant en temps réel et en trois dimensions la position d'instruments robotisés pour in fine améliorer la précision de l’acte chirurgical.

Une technologie de capteurs utilise une ombre projetée pour détecter la position précise d’un objet

L’organisme de recherche suisse CSEM (Centre suisse d'électronique et de microtechnique) a décerné en ce mois de février 2024 son prix de l’innovation à Eric Grenet et Edoardo Franzi pour leur solution SpaceCoder, une technologie qui combine la lumière, un principe d’ombres portées et des capteurs optiques pour fournir des mesures de position de très grande précision d’un objet éclairé. En d'autres termes, SpaceCoder met à profit des algorithmes spécifiques et un capteur optique qui enregistre la lumière passant à travers un masque d'ombre fabriqué sur mesure.

« Notre technolgie de capteur évolue ici au niveau nanométrique avec des mesures de l’ordre d’un millième de millième de millimètre, précise Andrea Dunbar, Business Developer Data et AI au CSEM. A l’heure actuelle, ce capteur est à peine plus gros qu’un morceau de sucre sans avoir à recourir à des composants onéreux tels que des lentilles optiques. »

Le principe sous-jacent de la mesure est le suivant. Une source de lumière projette l'ombre d'un motif dessiné sur mesure sur un capteur de vision, et le traitement de l'image de l'ombre évalue la position 3D de la source de lumière par rapport au capteur. La mise en œuvre de base se compose de trois parties : une source d'éclairage ponctuelle (LED ou laser), un capteur d'image (imageur Cmos), et une échelle transparente avec un marquage spécifique (réticule en verre avec photolithographie au chrome) fixé à une distance donnée du capteur. La lumière émise projette l'ombre du motif sur le capteur et le motif capturé par l'imageur est traité pour extraire la position 3D de la source lumineuse.

La technologie SpaceCoder a été mise en œuvre pour différents types de mesures - angulaires, rotatives, linéaires et jusqu'à 6 degrés de liberté - ainsi que dans différents domaines tels que l'industrie de précision (sondes), le spatial et l'automobile (encodeurs), le médical (microchirurgie 6D) et la géolocalisation (suivi du soleil). Au-delà de ses performances métrologiques, ce capteur plat et compact (pas de lentille) peut fonctionner avec n'importe quelle longueur d'onde, de l'ultraviolet jusqu’à l’infrarouge.

Par exemple, dans le domaine médical, il est possible avec cette approche de mesurer extrémement précisément la position du genou d’un patient avant une opération – un atout non négligeable, selon le CSEM, en cas de pose d’une articulation artificielle. À l’avenir, cette technologie pourrait également être utilisée pour les interventions mini-invasives, en intégrant en temps réel et en trois dimensions la position d'instruments robotisés pour in fine améliorer la précision de l’acte chirurgical.