Comment PISÉO transforme un montage de laboratoire en équipement industriel fiable pour le contrôle non destructif

Dans l’industrie des semi-conducteurs et de la photonique intégrée, la performance finale d’un composant dépend directement de la qualité du matériau utilisé. Lorsqu’un défaut cristallin est détecté trop tard, après des étapes de fabrication coûteuses, les pertes industrielles deviennent irrécupérables.

Identifier ces défauts en amont constitue donc un enjeu stratégique majeur. Encore faut-il disposer d’un système de mesure capable de dépasser le cadre expérimental pour devenir un outil fiable, reproductible et exploitable en environnement industriel.

C’est précisément sur ce point critique, le passage de la preuve scientifique à l’équipement industriel, que PISÉO apporte sa valeur.

Une métrologie basée sur la réflectométrie non linéaire

La solution repose sur une technique avancée de réflectométrie non linéaire exploitant la génération de seconde harmonique (GSH).

Le matériau est illuminé avec un laser femtoseconde infrarouge tandis que la réponse optique générée au double de la fréquence fondamentale est analysée. Les variations observées, combinées à l’analyse des états de polarisation, révèlent des signatures directement liées à l’organisation cristalline.

Contrairement aux approches optiques conventionnelles, cette méthode permet de détecter des défauts structuraux invisibles tout en conservant un caractère totalement non destructif.

PISÉO, partenaire d’industrialisation des technologies photoniques

Transformer une innovation scientifique en avantage industriel durable exige bien plus qu’une expertise optique. Cela nécessite une maîtrise conjointe de l’optique, de la mécanique de précision et de l’ingénierie système.

C’est précisément le rôle que PISÉO assume auprès de ses partenaires industriels : concevoir, sécuriser et industrialiser des systèmes optiques complexes capables de fonctionner de manière fiable dans des environnements exigeants.

Choisir PISÉO, c’est s’appuyer sur un partenaire capable de transformer une technologie issue du laboratoire en équipement industriel opérationnel, robuste et durable.

The post Banc de métrologie optique non-linéaire appeared first on PISÉO.

Conception et ingénierie optique

Le développement d’IHM qui intègrent des fonctions lumineuses à base de LED requiert un travail d’ingénierie optique très élaboré. Ces IHM sont souvent embarquées dans des dispositifs présentant des formes complexes et dans le même temps doivent répondre à des objectifs d’ergonomie visuelle importants. Dans le cas de ce Client, la forme des pictogrammes et l’encombrement limité ont représenté un véritable challenge. En mobilisant leurs connaissances étendues des technologies et des systèmes optiques, leur créativité et leurs moyens de simulation tels que le logiciel LightTools, ils ont su définir une solution technique optimale.

Guide de lumière d’un IHM

Pour répondre au besoin du Client, les ingénieurs en optique de PISEO ont conçu plusieurs guides de lumière originaux et optimisés. Prenant en compte les contraintes mécanique du système, ils possèdent des géométries très élaborées qui permettent de maximiser le flux entrant des LED dans les guides optiques et de contrôler précisément l’extraction de lumière. Grâce à ces géométries spécifiques, les IHM du Client ne présentent pas de points chauds ni de fuites de lumière. Les solutions de guide de lumière développées par PISÉO permettent également l’obtention contrastes forts et des mélanges de couleur homogènes.

Validation de la qualité d’affichage sur un prototype

Un prototype a été réalisé par le client à partir des données fournies par PISÉO. Ses performances ont été caractérisées au sein de notre laboratoire de photométrie afin de vérifier que la qualité d’affichage correspondait bien aux simulations effectuées lors de la conception. Des mesures de luminance et des cartographies de ces dernières ont été réalisées avec un vidéo-luminancemètre de haute résolution. Ces essais ont permis de valider les travaux effectués par les ingénieurs en optique de PISÉO.

Les conclusions de ce projet mettent en lumière l’impact significatif de l’ingénierie optique associée à des méthodes de simulation de pointe et à des essais de photométrie rigoureux. Tout comme notre client satisfait, optez pour l’excellence en faisant appel à l’expertise inégalée des ingénieurs de PISÉO pour la conception d’IHM offrant une qualité d’affichage exceptionnelle.

The post IHM à haute qualité d’affichage appeared first on PISÉO.

Assemblage et validation

Le banc de caractérisation a été intégralement assemblé au sein du laboratoire optique de PISÉO. De nombreux tests électro-optique ont été réalisés de manière rigoureuse pour vérifier la reproductibilité et la répétabilité des mesures (R&R). Des calculs d’incertitudes ont également été effectués pour apprécier la précision atteinte par les mesures. Les résultats de ces travaux ont ainsi permis la recette du banc en laboratoire.

Comme les clients de PISÉO, faites confiance à ses experts pour le développement et la fabrication de bancs de caractérisation optique complexes et ultra-précis.

The post Banc de caractérisation pour capteur d’imagerie appeared first on PISÉO.

Source LASER VCSEL pour test électro optique

Les bancs de test électro-optique pour capteur d’imagerie utilisent habituellement des LED.

Dans le cas de notre client, les exigences de fréquence de fonctionnement étaient telles que seules des sources de type diode LASER, notamment les VCSEL, avaient la dynamique temporelle nécessaire pour y répondre.

Grâce à leur partenaire Yole Group, les experts PISÉO ont rapidement pu identifier des fournisseurs de « die » de VCSEL aux Etats-Unis et en Asie susceptibles de répondre aux besoins. Le composant retenu a ensuite été assemblé avec des techniques de micro-électronique chez notre partenaire Serma Microelectronics. Il a ensuite été testé de manière intensive par nos soins dans notre laboratoire optique.

Enfin, ces composants étant généralement utilisés pour des liaisons de télécommunication par fibre optique, notre choix pour les piloter s’est rapidement porté vers un driver de type télécom.

Conception et ingénierie optique

Les sources LASER, utilisées pour leur réponse dynamique temporelle, ont des profils d’émission très particuliers nécessitant de concevoir un système optique spécifique pour répondre aux besoins de l’application. Aussi, les ingénieurs de PISÉO spécialisés en conception et ingénierie optique ont défini un système très précis à plusieurs étages permettant de créer un éclairement maitrisé du point de vue des caractéristiques spatiales et d’incidence.

Pour cela, ils ont d’abord caractérisé le faisceau de la source au moyen d’un beam-profiler dans le laboratoire optique de PISÉO.

A partir des résultats de mesure ils ont ensuite spécifié un système intégrant une géométrie optique et des matériaux permettant d’atteindre les objectifs recherchés. Outre leurs connaissances propres en conception optique, nos ingénieurs ont utilisé le logiciel Zemax Optics Studio pour réaliser ces travaux.

Réalisation et validation des modules en plusieurs exemplaires

Plusieurs modules de test électro-optique ont ainsi été assemblés en salle blanche puis calibrés et testés au sein du laboratoire optique de PISÉO selon un protocole et un plan de test rigoureux. De nombreux essais de R&R, de fiabilité et de durée de vie ont été menés permettant, en accord avec le client, de valider totalement la conception et la fabrication des modules.

Comme les clients de PISÉO, faites confiance à ses experts pour le développement et la fabrication de bancs de test optique complexes, innovants et robustes.

The post Module de test électro-optique appeared first on PISÉO.

Les bancs de test sont des outils essentiels pour mesurer les performances optiques des dispositifs médicaux tels que les systèmes d’illumination utilisés notamment dans les applications médicales, plus précisément de chirurgie.

Après avoir développé un projecteur de lumière intégré à un robot chirurgical de type endoscope, le Client a souhaité pouvoir mesurer l’éclairement relatif délivré par ce projecteur lors de sa fabrication. Un banc de mesure optique spécifique a ainsi été conçu et réalisé à cet effet par PISÉO.

Pour répondre aux besoins du Client, le banc de test a été conçu pour gérer la pluralité des profils d’éclairement produits par le projecteur, qui utilise des sources de lumière de type LED qui ont des angles de lobe d’émission variés, mais aussi des sources de lumière de type laser dont le faisceau est collimaté. L’ensemble des longueurs d’onde émises par ces différentes sources de lumière, dont le spectre s’étend entre 400 nm et 850 nm a donc dû être pris en compte pour concevoir et réaliser ce banc de test.

Calibration géométrique et radiométrique du banc

L’objectif de la caméra utilisée sur ce banc générant de la distorsion et de la courbure de champ, il a été nécessaire de réaliser dans un premier temps un étalonnage géométrique pour corriger les aberrations optiques de ce dernier.

Pour cela, une mire à damier a été utilisée qui a permis de caractériser l’aberration optique du système et de calculer les coefficients de correction à utiliser par les algorithmes de traitement des images capturées.  Cette calibration géométrique ainsi effectuée permet de dresser une cartographie d’éclairement répondant à la précision requise par le Client.

Dans un second temps, un étalonnage radiométrique a été effectué afin de prendre en compte les caractéristiques de diffusion de l’écran dépoli intégré au banc de mesure, la transmission optique de l’objectif, son vignettage, la sensibilité, ainsi que la réponse spectrale du capteur de la caméra.

Pour cela les appareils de mesure du laboratoire de PISÉO étalonnés sous accréditation ISO-17025, et plus particulièrement le spectroradiomètre CAS140D, ont été utilisés pour établir une cartographie d’éclairement de référence.

Des images de l’écran dépoli ont ensuite été acquises par la caméra du banc, avec des temps d’intégration différents pour pouvoir traiter des profils d’éclairement dont les variations seraient supérieures à la dynamique de la caméra. Ces images ont été traitées par un algorithme de traitement d’image développé par les experts de PISÉO. Il permet de calculer les coefficients de correction radiométrique spécifiques au banc de mesure, en comparant la cartographie d’éclairement calculée à la cartographie de référence mesurée.

Cet étalonnage radiométrique a été validé pour toutes les longueurs d’onde du spectre lumineux utilisé, englobant le domaine visible et proche infrarouge, entre 400 nm et 850 nm.

Validation du banc de test

Une fois le banc de mesures assemblé, les ingénieurs de PISÉO ont effectué une série de tests pour en vérifier les performances.

Les procédures décrivant les étalonnages géométrique et radiométrique ont été déroulées. Les vérifications ont porté sur les calculs des profils d’éclairement produits par une source de lumière diffuse et par une source de lumière collimatée qui ont été comparés aux profils mesurés par les appareils de mesure du laboratoire de PISÉO. La différence constatée étant inférieure à la précision requise par le Client, le banc de mesure a été validé.

A l’issue de ces tests, les calibrations géométriques et radiométriques ont été enregistrées dans le banc de mesure. Une gestion par numéro de série a été mise en place pour gérer les différents exemplaires du banc de mesure. Un mode d’emploi, un dossier de fabrication ainsi qu’un rapport technique rassemblant tous les résultats des tests effectués sur le banc ont été constitués pour permettre au Client de comprendre les performances de son dispositif.

The post Banc de test pour endoscope appeared first on PISÉO.

De nombreuses applications utilisent désormais les VCSEL : radars automobiles, reconnaissance faciale… Très utilisés dans l’industrie automobile et les smartphones, sa fabrication et son intégration dans les systèmes nécessitent des compétences particulières, maîtrisées par PISÉO.

Les VCSEL, c’est quoi ?

Les VCSEL sont des diodes laser à semi-conducteur émettant un rayon lumineux perpendiculaire à sa surface. Concrètement, ce sont des empilements verticaux de matériaux semi-conducteurs formant des cavités de résonance au sein desquelles se crée une émission de lumière de type laser dès qu’un faible courant les traverse.

En fonction des matériaux semi-conducteurs utilisés dans le produit, les VCSEL peuvent émettre sur un spectre électromagnétique englobant les ultraviolets, le visible et l’infrarouge. La plupart de ses applications se situent cependant dans les ultraviolets et l’infrarouge.

Quelle utilisation pour les VCSEL aujourd’hui ?

Le marché des VCSEL est actuellement en plein développement. Selon Yole Développement ( rapport « VCSELs Technology and Market Trends 2021 »), les prévisions de croissance du marché entre 2018 et 2024 sont de 35%. Celui-ci connaît actuellement des changements technologiques majeurs, ainsi qu’un nouvel équilibre entre les fabricants. La taille du marché devrait atteindre 2,4 milliards de dollars en 2023.

Après environ 40 ans de développement de la technologie, les VCSEL sont désormais utilisées dans de nombreuses applications, y compris dans des produits très grand public.

En grand public

Les VCSEL sont beaucoup utilisés dans la télémétrie laser. Le temps entre l’émission de la lumière et son retour de la part de l’objet permet de déterminer une distance.

• secteur automobile : LIDAR, radar, surveillance du conducteur, conduite autonome…
• industrie du smartphone : autofocus, reconnaissance faciale…

Dans l’industrie de pointe

• transmission de données par fibre optique
• secteur médical : neurostimulation et la tomographie de cohérence optique (OCT), mesure du flux sanguin, ophtalmologie…
• secteur industriel : système de transmission des données, chauffage industriel, sécurité par surveillance vidéo…

The post Les VCSEL, une technologie de pointe appeared first on PISÉO.

À la demande de leur Client, les experts de PISÉO ont réalisé un travail de réduction des coûts en modifiant l’architecture du module et en adaptant les microlentilles de l’objectif de la caméra. L’objectif étant de revoir la conception du système d’illumination et d’imagerie afin de baisser les coûts.

Calcul et simulation optique d’un module caméra

• Définition de l’architecture optique d’illumination et d’imagerie
• Recherche et spécification de composants
• Calcul et simulation des performances
• Optimisation spectrale
• Design de micro-lentilles
• Costing
• Accompagnement du client pour le développement et l’industrialisation de son produit en Asie.

The post Redesign to cost d’un module caméra appeared first on PISÉO.

DONECLE, société française, possède une solide expertise dans les processus de maintenance aéronautique, la robotique des drones, l’automatisation et les algorithmes « deep learning » de vision par ordinateur.

Cette société a donc saisi cette opportunité de révolutionner la façon dont les inspections sont effectuées depuis les 40 dernières années.

C’est pour ce projet ambitieux que DONECLE s’est tourné vers les experts de PISÉO afin d’être accompagné sur la conception de l’illuminateur de caméra d’inspection embarquée.

Les systèmes de vision industrielle sont de plus en plus répandus. En effet, on trouve aisément dans le commerce des caméras et des objectifs prêts à l’emploi.

Néanmoins, les logiciels de traitement des images capturées, même très élaborés, ne parviennent pas toujours à discriminer suffisamment les scènes. Cela est souvent dû à un éclairement mal adapté.

Les problèmes de vignettage des objectifs, de colorimétrie et d’uniformité de scène peuvent être compensés par un éclairage LED bien étudié.

PISÉO a donc accompagné cette société dans la conception de son système d’illumination.

L’objectif était de permettre de compenser le vignettage dû à l’objectif de la caméra et ainsi la performance globale du système d’inspection.

Grâce à ce produit, DONECLE devient ainsi rapidement le leader mondial de l’inspection visuelle automatisée des avions basée sur la technologie des drones. La société offre une solution unique combinant un drone 100% automatisé avec des algorithmes d’analyse d’image avancés pour la détection des dommages sur la surface extérieure des avions.

L’illuminateur développé avec PISÉO lui permet de garantir une qualité d’image homogène indépendamment des conditions lumineuses extérieures.

Etude du système d’illumination de la caméra embarquée

·  Recherche de composants LED adaptés.

·  Conception optique de plusieurs solutions.

·  Comparaisons des performances par simulation avec le logiciel Light Tools

·  Prototypage de la solution retenue.

·  Caractérisation performances optiques du prototype dans le laboratoire de PISÉO.

The post Illuminateur pour caméra d’inspection embarquée appeared first on PISÉO.