Le Scan 3D 30 octobre 2014

Transcription

1 Le Scan 3D 30 octobre 2014

2 Institut Automobile du Mans Equipe : 4 personnes 5 axes stratégiques : Développer et animer un réseau dynamique de la filière Développer un système d information sur l économie et les technologies Stimuler et faire concrétiser des alliances industrielles Développer des moyens mutualisés Accompagner l évolution des performances internes des entreprises

3 Institut Automobile du Mans Axe Mutualisation Plateforme Régionale d Innovation CISNA Idée Prototype

4 Scanner? 2D : Appareil analysant des objets en 2 dimensions Recueillir informations sur les formes, sur l'apparence 3D : Appareil analysant des objets en 3 dimensions Recueillir informations sur la forme, sur l'apparence (couleur, texture, )

5 Utilité Scanner 2D : Reproduire un document papier à l identique Archiver numériquement un document

6 Utilité Scanner 3D : Contrôle dimensionnel Détecter des défauts Redessiner une pièce Reproduire une pièce Pièces de formes complexes

7 Technologies de scanner 3D Scanners : Principe : Emission d un rayonnement Détection de la réflexion Eléments de sortie : Ensemble de points Sources de rayonnement : Lumière (Structurée, Laser, LED, ) Rayon X Récepteur Emetteur OBJET Technologies : Temps de vol Décalage de phase Triangulation Photogrammétrie Vidéogrammétrie Tomographie à plusieurs millions de points

8 Scanner par temps de vol Principe : Mesure du temps : Trajet aller-retour lumière Donnée connue : Vitesse de la lumière Calcul : Distance objet / scanner Mesure : Point par point Rotation d un système de miroir : scanner la pièce entièrement MIROIR PIVOTANT t aller LASER t retour OBJET Avantages / Limitations : Précision mesure : 6 50mm (Précision Mesure temps de vol) Lumière : 1mm / 3, s Portée : + 300m Moyen à déplacer pour avoir zone complète Applications : Bâtiment, topologie de terrain

9 Scanner par décalage de phase Principe : Emission : Rayon laser à fréquence donnée Réflexion : Rayon sur l objet Décalage de phase : Rayon émis / reçu = f(temps de vol, Fréquence) Calcul distance objet / scanner MIROIR PIVOTANT Phase aller LASER Phase retour OBJET Avantages / Limitations : Précision mesure : < 1mm Portée importante : < 50m Moyen à déplacer pour avoir zone complète Applications : Bâtiment, topologie de terrain

10 Scanner par triangulation Principe : Calcul trigonométrique Distance objet calculée à partir de : Donnée connue : Distance Emetteur / Capteur Donnée connue : Angle de la lumière émise Position du point lumineux sur le capteur Objet TRIANGULATION Variantes : Laser Projection de franges Avantages / Limitations : Précision mesure : < 0,1mm Portée : < 1m Temps de mise en œuvre : Important Emetteur Capteur

11 Scanner laser manuel Principe de triangulation : Projection d une ligne laser sur un objet Mesure via un capteur : Distance objet (Système coordonnées local) Position du scanner par : Points de repères caractéristiques sur la surface en cours de numérisation Repérage externe (multi caméra, infra rouge) Avantages / Limitations : Précision mesure : < 0,1mm Portée pièce scan : qqes cm Portée scan caméras : qqes mètres Cas repérage externe : scanner doit toujours être visible des caméras

12 «Scanner» en mode photogrammétrie Principe : Points codés et barres étalonnées Photos sous différents points de vue Recalage des images avec les points codés Récupération de la position 3D des pastilles posées sur la pièce Avantages / Limitations : Précision mesure : < 0,05mm Portée : < 5m

13 «Scanner» en mode videogrammétrie Principe : Vidéos sous différents points de vue Objet ou fond fixe sur la zone de mesure pour repérage Recalage des images Avantages / Limitations : Précision mesure : < 0,1mm Portée : < 80 cm Encombrement : Faible Couleur

14 Tomographie Principe : Emission de rayons X Absorption des rayons par l objet Capture des nuances de gris sur le récepteur Avantages / Limitations : Précision mesure : ±4.5μm + L/80 Portée : < 30cm Analyse possible : intérieur matière Matériaux analysables : plastique, céramique, composites, magnésium, aluminium (100mm max) et acier (10mm max)

15 Exploitation des données Format de fichiers Comparaison / théorique (Nuances de couleurs) Réagencement du nuage pour uniformiser la répartition Lissage? / Suppression des aberrations Création de fichiers au format STL (Triangles) exploitables pour : Logiciel de CAO Imprimante 3D Création de surfaces à partir de : Logiciels spécialisés : GEOMAGIC, POLYWORKS (semi-automatisé) Fichier STL et logiciel CAO classique (manuel) Travail le plus long

16 Comparatifs technologies