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TP d’introduction à la rétro-conception
MobileScan 3D / Geomagic Studio 10.0 / CATIA V5
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 1
Rétro-conception
d’une aube de turbine
HUsebastien.thibaud@univ-fcomte.fr U
HUhttp://sebastien.thibaud.free.fr U
TP d’introduction à la rétro-conception
MobileScan 3D / Geomagic Studio 10.0 / CATIA V5
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 2
1 0BOBJECTIFS
Les objectifs de ce TP sont de présenter une méthode de digitalisation de composants
ainsi que l’utilisation des outils de rétro-conception. Pour appréhender les problèmes
associés à la digitalisation de composants et à leurs reconstructions, on propose l’étude
d’une aube de turbine.
Ce type de pièces possède des caractéristiques pouvant amener des difficultés tant du
point de vue digitalisation que de celui de la reconstruction : pièces réfléchissantes,
surfaces gauches avec de faibles raccordements (bords d’attaque et de fuite).
L’étudiant sera amené à prendre des décisions sur la mise en œuvre d’une stratégie
efficace de digitalisation, i.e. comment réaliser un minimum d’essais pour récupérer
l’intégralité de la géométrie désirée.
On procédera alors à un traitement des divers nuages de points et à un assemblage de
ceux-ci pour obtenir le composant, i.e. un nuage de points unique regroupant l’ensemble
des digitalisations.
Une fois ce traitement effectué, on passera alors à une phase de maillage
(polygonisation) du nuage de points qui est la première étape avant la reconception CAO
de la pièce. Celle-ci permettra de créer un solide saint et fermé pouvant prétendre soit
à une étape de prototypage rapide, soit à la phase terminale de reconstruction CAO.
2 MISE EN ŒUVRE DES DIGITALISATIONS A L’AIDE DU MOBILESCAN3D
2.1 2BPrésentation de la pièce à digitaliser : une aube
Une entreprise de la région vous demande de digitaliser une aube de turbine forgée afin
d’être en possession d’une maquette numérique 3D. Pour cela, vous disposez de la pièce
après forgeage et usinage (figure 1).
Cette pièce possède des caractéristiques géométriques très intéressantes notamment
dans le but de contrôler les formes associées au comportement mécanique (résistance
mais surtout du point de vue de l’écoulement des fluides).Les aubages sont souvent
inspectés et qualifiés par utilisation de systèmes de digitalisation tels que ceux
présentés dans le cadre de ce TP.
On tentera alors de digitaliser les surfaces gauches de l’aube en elle-même ainsi que les
bords d’attaque et de fuite qui ont une forte importance sur le comportement en termes
d’écoulement. Il sera donc, peut être, nécessaire d’adopter une stratégie particulière
pour la numérisation d’une aube.
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Figure 1. L’aube de turbine à digitaliser
2.2 3BMise en place du système de digitalisation
En vous aidant du guide de Mise en œuvre de digitalisation à l’aide du système
Steintek MobileScan via Geomagic Studio/Qualify , prendre connaissance du système
MobileScan3D et de son utilisation. Vous devez disposer de 4 valises (3 noires et une
bleue) ainsi que d’un trépied. L’enseignant vous présentera alors le branchement du
système et de sa mise en place. Une fois que vous vous êtes assuré du branchement de
tous les périphériques câblés au système MobileScan ainsi que de sa liaison avec le PC
d’acquisition, brancher le transformateur 19V et allumer le système (figure 2).
Figure 2. Mise en route du MobileScan3D
2.3 4BDigitalisation sans utilisation du plateau tournant
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Pour apprendre à se servir du système MobileScan3D en relation avec Geomagic, on va
tout d’abord mettre en œuvre des digitalisations sans utilisation du plateau tournant.
Opération Explications
Démarrer Geomagic Studio en
cliquant sur l’icône correspondant
Geomagic Studio est l’outil permettant de piloter
le système de digitalisation et qui permettra la
fusion des nuages de points, leurs traitements et
la phase de maillage voire de reconstruction
surfaciques (NURBS)
Dans Geomagic Studio, cliquer sur
l’icône correspondant au pilotage
du MobileScan
Sélectionner le capteur LS100HM On choisit ici le capteur et son mode de
fonctionnement. Le capteur LS100 correspond à la
taille du patch et HM à la résolution (Moyenne).
Pour plus, de détails voir le manuel de mise en
œuvre.
Le MobileScan3D s’initialise Le système vient prendre ses origines
Une fois l’initialisation effectuée,
sélectionner la case Scan
Cette case permet d’afficher la fenêtre associée
à la définition et à la mise en œuvre de
digitalisations
Décocher la case Motors Cette case permet de désactiver temporairement
l’asservissement des moteurs du MobileScan (Axe
B et C). Cette opération est très utile pour
permettre à l’utilisateur de définir les positions
initiales et finales de digitalisation(s).
En positionnant, manuellement, les
axes B et C du MobileScan, définir
grâce aux deux points lumineux, la
ligne de début de digitalisation
Les deux points lumineux situés définissent les
deux points extrêmes d’une ligne de digitalisation.
Ils ne sont que des indicateurs, la longueur d’onde
du laser utilisé est invisible à l’œil nu.
Une fois ces deux points
positionnés, cliquer sur l’icône
GetPos situé dans la colonne
Position-Start
Les codeurs des axes B et C transmettent alors
leur position à Geomagic et celui-ci est donc
informé de la position initiale de digitalisation
Positionner les deux points On définit ici la position finale de digitalisation
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lumineux vers la position finale et
cliquer sur l’icône GetPos situé
dans la colonne Position-End
Dans la colonne Increment, définir
une vitesse de balayage de 0,6°/s dans la case Speed
Selon le capteur utilisé, on va définir une vitesse
de balayage des axes rotatifs plus ou moins
importante. Dans le cas du capteur, cette vitesse
est de 0,6°/s
Cliquer sur la case Video Cette case permet d’afficher ce que voit la
caméra. Attention : les vues sont inversées (voir explication dans le manuel de mise en œuvre)
Déplacer les deux points lumineux
dans la zone à digitaliser, on voit
apparaître un contour de la pièce à
digitaliser (N&B)
On va positionner le système laser dans la zone à
digitaliser pour régler l’intensité/puissance du
faisceau pour éviter un effet d’halo lumineux
néfaste à la mesure
Dans la section Sensor, cliquer sur
l’icône Adjust Geomagic règle l’intensité du faisceau laser pour
optimiser la mesure en fonction de la surface
digitalisée
Cliquer sur l’onglet Motors pour
que l’asservissement du système
soit de nouveau sous le contrôle du
logiciel
La définition manuelle de la zone de balayages
ainsi que les paramètres lumineux sont réglés
Cliquer dans la case numérique
associée à l’axe A de la position
initiale : Start->Axe A et taper
sur la touche Entrée
Cette opération permet lorsque les moteurs sont
sous contrôle du logiciel de positionner
automatiquement le MobileScan en position initiale
ou finale (en cliquant dans une des cases
numériques associées à n’importe quel axe en
position initiale ou finale)
Dans la section Scan, entrer un
nom à votre digitalisation par
exemple Aube1- et faire Add
On définit ici une opération de digitalisation entre
la position initiale et finale. Lorsque l’on rentre un
nom à chaque ajout, le nom est itéré d’une unité.
Dans cet exemple le scan s’appellera Aube1-1
Cocher la case Autoclose Video et
décocher la case Realtime
Ces deux options permettent de fermer la fenêtre
de visualisation (vidéo) et de désactiver la
visualisation en temps réel de la digitalisation dans
la fenêtre Geomagic
Sélectionner l’opération de
digitalisation Aube1-1 et cliquer
sur l’icône Scan
On lance ici l’opération de digitalisation. On peut
alors voir l’évolution de celle-ci en suivant les
points lumineux
Le nuage de points apparaît dans la
fenêtre graphique de Geomagic
La digitalisation est terminée
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2.4 Questions associées à cette digitalisation
Q1. Est-ce que le nuage de points obtenu est correct ? Quels sont vos critères ?
Q2. Expliquer le(s) phénomène(s) résultant(s) de cette mauvaise digitalisation.
Q3. Proposer une (des) solution(s) pour une meilleure digitalisation et l’ (les) appliquer à
l’aube. Refaire alors la digitalisation.
2.5 Digitalisation avec utilisation du plateau tournant
On peut vite se rendre compte du temps nécessaire et du processus répétitif à mettre
en œuvre pour obtenir plusieurs nuages de points associés à la digitalisation complète de
l’aube. Le système MobileScan3D disponible possède un plateau tournant qui peut être
utilisé pour mettre en œuvre ces digitalisations.
On va pour cela définir une zone de digitalisation ainsi qu’une répétition circulaire de
celle-ci grâce à l’asservissement de l’axe A, i.e. la position angulaire du plateau tournant.
Opération Explications
Dans Geomagic Studio, cliquer sur
l’icône correspondant au pilotage
du MobileScan
Faire Close et cliquer de nouveau
sur l’icône
On choisit ici le capteur et son mode de
fonctionnement. Le capteur LS100 correspond à la
taille du patch et HM à la résolution (Moyenne).
Pour plus, de détails voir le manuel de mise en
œuvre.
Sélectionner le capteur LS100HM
DT200
On sélectionne ici le même capteur que
précédemment mais avec prise en compte du
plateau tournant (DT200)
Sélectionner la case Alignement Pour pouvoir effectuer des digitalisations en
utilisant le plateau tournant, il est nécessaire de
définir la position de l’axe de celui-ci (Axe A) par
rapport au MobileScan. On va donc mettre en
œuvre une calibration de celui-ci dans Geomagic.
Prendre la sphère étalon associée
au capteur LS100, i.e. la sphère de
∅12,024 mm
Pour définir l’axe du plateau tournant, on va
utiliser une sphère étalon de diamètre connu que
le système va digitaliser pour différentes position
angulaires. Par mesures, il définira la position de
l’axe du plateau.
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Placer la sphère étalon sur le
plateau tournant entre l’axe
approximatif de celui-ci et le
MobileScan
Pour une meilleure compréhension du principe de
mesure et de l’opération de calibration, se référer
au document de mise en œuvre.
Désactiver l’asservissement des
moteurs en décochant la case
Motors et cocher la case Vidéo
On libère les moteurs du MobileScan pour un
positionnement manuel de celui-ci sur la sphère
Positionner les deux points
lumineux de telle manière à
deviner le contour de la sphère au
centre de la fenêtre vidéo
(Déplacer si nécessaire le trépied
et/ou le plateau tournant)
On positionne la ligne optique de telle manière que
la sphère soit dans son champ de digitalisation.
Attention, la fenêtre Video est inversée, voir la description dans le manuel de mise en œuvre.
Une fois la silhouette de la sphère
positionnée au centre de la
fenêtre, passer dans le mode Scan
et ajuster la sensibilité du laser
(Adjust)
Pour une meilleure digitalisation, on ajuste la
sensibilité du laser pour éviter le phénomène de
halo lumineux
Revenir dans la fenêtre
Alignement et cliquer sur les
icônes Set A-Axis Zero et Set B-Axis Zero
On initialise les codeurs de l’axe du plateau rotatif
et l’axe vertical du MobileScan3D
Cliquer sur l’icône A-Axis Adjustement
On passe ici dans la phase de positionnement de
l’axe du plateau rotatif par rapport à l’axe vertical
du MobileScan3D
Cliquer sur l’icône Settings On définit les paramètres de pré-calibration
Définir le rayon de la sphère
étalon, i.e. dans le cas de l’étalon
associé au capteur LS100 un rayon
de 5,012 mm
Geomagic a besoin du rayon de la sphère pour
pouvoir calibrer les positions de son centre
Définir de manière approximative,
la position du centre de la sphère
par rapport à l’axe du plateau
rotatif
Le système va recaler et définir plus précisément
la position de la sphère par rapport à l’axe du
plateau rotatif
Définir la position angulaire
minimale autour de l’axe A soit une
valeur de -45°
On définit la position angulaire minimale
Définir la position angulaire
minimale autour de l’axe A soit une
valeur de +45°
On définit la position angulaire maximale
Définir un incrément angulaire de
+45°
Le capteur va donc prendre 3 positions : 0°, -45°
et 45° pour pré-positionner l’axe du plateau
rotatif par rapport à l’axe vertical du MobileScan
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Définir une vitesse égale à 0.6
Cocher la case Auto Britghtness
et cliquer sur OK
Cocher la case Autoclose Video et
décocher la case Realtime
Ces deux options permettent de fermer la fenêtre
de visualisation (vidéo) et de désactiver la
visualisation en temps réel de la digitalisation dans
la fenêtre Geomagic
Décocher la case Auto et cliquer
sur l’icône Start
On lance la pré-calibration
Si la pré-calibration a réussi, une
fenêtre vous indique de son succès
ainsi que de la modification des
paramètres associée
Cliquer de nouveau sur Settings et
définir une position angulaire
minimale et maximale
respectivement de -135° et 135°
en conservant un incrément
angulaire de +45°
Une fois ces modifications
effectuées, clique sur OK
Cocher à présent la case Auto et
faire Start
La calibration automatique est alors lancée avec
pour paramètres initiaux la pré-calibration.
Attention, ce traitement peut être long selon le
capteur et la station de travail utilisés
Une fenêtre indique que la
calibration de l’axe A est
effectuée
Si le plateau tournant ou le Mobilescan sont
déplacés, il sera nécessaire de recalibrer l’axe A
Revenir à la fenêtre Scan
Définir la première digitalisation
comme présentée pour une
digitalisation sans utilisation du
plateau tournant et nommer celle-
ci Digit1- et faire Add
On définit la première digitalisation, i.e. le
premier nuage de points pour la position angulaire
initiale
Cliquer sur la définition Digit1-1
puis sur l’icône Duplic.
On va définir l’ensemble des positions angulaires
que doit occuper le plateau tournant afin de
digitaliser la pièce
Définir l’Axe A avec un incrément
angulaire de 45° pour une position
initiale de 0° et une position finale
de 359°. Faire OK
On définit donc ici l’axe du plateau tournant, les
positions angulaires limites, et l’incrément
angulaire, i.e. le nombre de digitalisations et leurs
positions
Sélectionner l’ensemble des
digitalisations ainsi définies
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Cliquer sur l’icône Scan
Le MobileScan effectue alors
l’ensemble des digitalisations.
Celles-ci apparaissent alors dans la
fenêtre graphique de Geomagic
3 TRAITEMENTS DES NUAGES DE POINTS AVEC GEOMAGIC STUDIO
3.1 Traitements des nuages de points associés au système de fixation de l’aube
Etape préliminaire : Enregistrer le fichier DigitAube.zip via Windchill (ou le réseau
local) sur son répertoire local. Dézipper ce fichier dans un répertoire.
Fichiers : Attache1.wrp Ŕ Attache2.wrp
3.1.1 Recalage de modèles cohérents
Cliquer sur Fichier->Ouvrir ou cliquer sur
l’icône Ouvrir un fichier
Si nécessaire, utiliser la boîte de dialogue
Ouverture de fichier pour naviguer
jusqu’au dossier où se trouve le fichier.
Sélectionner le fichier Attache1.wrp et
cliquer sur Ouvrir. Les nuages de points
associés à ce fichier apparaissent dans la
fenêtre graphique.
Pour pouvoir faire pivoter rapidement cet
objet, passer à l’onglet d’affichage à
gauche de l’écran et régler la valeur %
Affichage dynamique – Points à 25%
Avec ce réglage, seulement 25% des
données seront affichées pendant la
rotation, avec pour effet
d’augmenter la vitesse du rendu
Dans l’arborescence, on remarque la
présence des 20 nuages de points
structurés distincts. Ces nuages ont été
obtenus par utilisation du MobileScan3D
avec le plateau tournant
Lorsque l’on est en présence de
nuages structurés, les points voisins
sont ordonnés et reliés par une
notion de connectivités (définition
d’une normale)
Pour s’assurer du bon respect de la
superposition de ces nuages (qui en
principe sont parfaitement positionnés),
faire un enregistrement global. Pour cela
sélectionner l’ensemble des nuages de
points en maintenant la touche Shift ou
Ctrl du clavier. Puis cliquer sur l’icône
Enregistrement global
L’enregistrement global consiste à
déplacer les nuages de points les uns
par rapport aux autres. Lorsque
l’algorithme converge, ceci permet
d’améliorer et d’éviter les éventuelles
déviations associées aux
digitalisations.
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Cliquer sur l’icône Analyse. Définir les
paramètres suivants :
Affichage de Tous les objets
Densité : Plein
Cliquer sur Calculer
Une fois le calcul effectué, régler
l’isovaleur positifs Max sur 0.3mm
On peut alors voir une isorépartition des
erreurs de positionnement des différents
nuages de points.
Revenir au menu de Recalage en cliquant
sur l’icône correspondant. Définir les
paramètres suivants :
Tolérance : 0 mm (Seuil de convergence
de l’algorithme)
Itération max : 100
Taille d’échantillon : 1000
Cocher la case contrôle de glissement
Cliquer sur Appliquer puis OK
Revenir à l’arborescence et sélectionner
l’ensemble des nuages structurés
Cliquer bouton droit sur l’arborescence et
sélectionner la commande Créer un
groupe. Cliquer alors bouton droit sur ce
groupe et sélectionner la commande
Renommer. Donner alors le nom Attache1
Les nuages sont alors regroupés sous
l’intitulé Attache1. En développant le
groupe, on peut voir apparaître
l’ensemble des nuages.
Sélectionner ce groupe et cliquer sur
Fichier->Fusionner les points.
Définir les paramètres suivants :
Nom : Attache1
Ne pas supprimer le chevauchement
Conserver les normales
Ne pas créer de grappes
Ne pas conserver les données d’origine
Cliquer sur OK
On fusionne l’ensemble des nuages de
points en une seule entité.
Initialement les nuages étaient
ordonnés, l’opération de fusion
transforme le nuage fusionné en une
entité désordonnée.
L’icône placé à côté du nuage fait
apparaître indique cette notion
Enregistrer les modifications en
sélectionnant la commande Fichier ->
Enregistrer. Répondre Oui à la question
Voulez-vous le remplacer ?
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3.1.2 Recalage de modèles incohérents
Cliquer sur Fichier->Ouvrir ou cliquer sur
l’icône Ouvrir un fichier
Si nécessaire, utiliser la boîte de dialogue
Ouverture de fichier pour naviguer
jusqu’au dossier où se trouve le fichier.
Sélectionner le fichier Attache2.wrp et
cliquer sur Ouvrir. Ce fichier est
constitué de 3 groupes distincts non
superposés.
Masquer le Groupe 3 en cliquant bouton
droit->Masquer
On recale pour l’instant les deux
premiers groupes
Sélectionner les Groupes 1 et 2
Cliquer sur l’icône de Recalage manuel.
Définir le Groupe 1 comme étant
l’ensemble dit corrigé et le Groupe 2
comme celui Flottant
On recale les deux groupes en
considérant que le Groupe 1 est fixe
et que le Groupe 2 est flottant
Sélectionner un mode de Recalage par n-
points.
Définir alors (approximativement) n-
points communs (9 maxi) entre les deux
ensembles
La vue Bas montre au fur et à mesure le
recalage approché. Dans le cas d’une
mauvaise définition, cliquer sur Effacer.
Si la définition est correcte, cliquer sur
Enregistrement.
Sélectionner la case Ajouter au groupe
et définir le Groupe 1.
Cliquer sur OK.
Faire, à présent, un recalage manuel
entre le nouveau Groupe 1 et le Groupe
3. De la même manière que
précédemment, inclure ce recalage dans
le Groupe 1
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Effectuer un Recalage global du Groupe
1.
Définir les paramètres de contrôle
suivants :
Tolérance : 0 mm
Itération max : 100
Taille d’échantillon : 2000
Prise en compte du Contrôle de
Glissement
Cliquer alors bouton droit sur le Groupe 1
et sélectionner la commande Renommer.
Donner alors le nom Attache2
Sélectionner ce groupe et cliquer sur
Fichier->Fusionner les points.
Définir les paramètres suivants :
Nom : Attache2
Ne pas supprimer le chevauchement
Conserver les normales
Ne pas créer de grappes
Ne pas conserver les données d’origine
Cliquer sur OK
On fusionne l’ensemble des nuages de
points en une seule entité.
Initialement les nuages étaient
ordonnés, l’opération de fusion
transforme le nuage fusionné en une
entité désordonnée.
L’icône placé à côté du nuage fait
apparaître indique cette notion
Enregistrer les modifications en
sélectionnant la commande Fichier ->
Enregistrer. Répondre Oui à la question
Voulez-vous le remplacer ?
3.1.3 Recalage et fusion des différents nuages
Précédemment, on s’est attaché à recaler les nuages de points d’un fichier de
digitalisation. Mais comment recaler un ensemble de fichiers provenant (ou non) soit de
plusieurs digitalisations, soit de divers systèmes de digitalisations ?
Pour cela, on importe plusieurs fichiers (pouvant être de formats différents) puis on
traite les différents nuages de points.
Fichiers : Attache1.wrp Ŕ Attache2.wrp
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Cliquer sur Fichier->Nouveau ou cliquer
sur l’icône Nouveau
Supprimer le nuage vide Objet 1 créé par
défaut. Cliquer Bouton Droit->
Supprimer
Cliquer sur Fichier->Importer et
sélectionner les fichiers Attache1.wrp
et Attache2.wrp
Cliquer sur l’icône de Recalage manuel.
Définir Attache1 comme étant l’ensemble
dit corrigé et Attache2 comme celui
Flottant
Sélectionner un mode de Recalage par n-
points.
Définir alors (approximativement) n-
points communs (9 maxi) entre les deux
ensembles
La vue Bas montre au fur et à mesure le
recalage approché. Dans le cas d’une
mauvaise définition, cliquer sur Effacer.
Si la définition est correcte, cliquer sur
Enregistrement.
Sélectionner la case Ajouter au groupe
et définir Attache.
Cliquer sur OK.
Effectuer un Recalage global du Groupe
Attache.
Définir les paramètres de contrôle
suivants :
Tolérance : 0 mm
Itération max : 100
Taille d’échantillon : 1000
Prise en compte du Contrôle de
Glissement
Cliquer sur Appliquer puis sur OK
Cliquer sur Fichier->Enregistrer sous et
définir le nouveau fichier par
Attache.wrp
Sélectionner le groupe Attache puis
cliquer sur Points->Fusionner les objets
points
Définir le nom Attache et cliquer sur OK
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Enregistrer les modifications en
sélectionnant la commande Fichier ->
Enregistrer. Répondre Oui à la question
Voulez-vous le remplacer ?
3.2 Recalage et fusion des nuages de points associés à la voilure de l’aube
Fichiers : Aubage1.wrp Ŕ Aubage2.wrp Ŕ Aubage3.wrp
Cliquer sur Fichier->Nouveau ou cliquer
sur l’icône Nouveau
Supprimer le nuage vide Objet 1 créé par
défaut. Cliquer Bouton Droit->
Supprimer
Cliquer sur Fichier->Importer et
sélectionner les fichiers Aubage1.wrp,
Aubage2.wrp et Aubage3.wrp
Cacher le nuage Aubage3 (Clic-Droit-
>Masquer)
Cliquer sur l’icône de Recalage manuel.
Définir Aubage1 comme étant l’ensemble
dit corrigé et Aubage2 comme celui
Flottant
Sélectionner un mode de Recalage par n-
points.
Définir alors (approximativement) n-
points communs (9 maxi) entre les deux
ensembles
La vue Bas montre au fur et à mesure le
recalage approché. Dans le cas d’une
mauvaise définition, cliquer sur Effacer.
Si la définition est correcte, cliquer sur
Enregistrement.
Sélectionner la case Ajouter au groupe
et définir Aubage1.
Cliquer sur OK.
Afficher de nouveau le nuage Aubage3 en
cliquant Bouton-Droit->Afficher
Effectuer un Recalage manuel par n-
points entre le groupe Aubage1 et le
nuage Aubage3. Définir le groupe Aubage
Cliquer sur Fichier->Enregistrer sous et
définir le nouveau fichier par Aubage.wrp
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Effectuer un Enregistrement global du
groupe Aubage
Sélectionner le groupe Aubage puis
cliquer sur Points->Fusionner les objets
points
Définir le nom Attache et cliquer sur OK
Cliquer sur Fichier->Enregistrer ou sur
l’icône Enregistrer
3.3 Recalage et fusion des nuages associés à la voilure et à la fixation
Dans cette partie, on recale et on fusionne les deux nuages obtenus précédemment. Par
la suite, on traitera ce nuage unique (nettoyage, échantillonnage, réduction du bruit)
pour le préparer à la phase de maillage.
Fichiers : Aubage.wrp Ŕ Attache.wrp
Cliquer sur Fichier->Nouveau ou cliquer
sur l’icône Nouveau
Supprimer le nuage vide Objet 1 créé par
défaut. Cliquer Bouton Droit->
Supprimer
Cliquer sur Fichier->Importer et
sélectionner les fichiers Aubage.wrp et
Attache.wrp
Sélectionner le nuage Attache et cliquer
sur Points->Echantillonnage uniforme ou
sur l’icône Echantillonnage uniforme.
Définir un espacement par cible de
500000 points et ajuster la priorité de
Courbure au maximum.
Cliquer sur OK
On diminue le nombre de points
définissant la fixation de l’aube tout
en gardant des contraintes associées
à la courbure
Sélectionner le nuage Aubage et cliquer
sur Points->Echantillonnage uniforme ou
sur .l’icône Echantillonnage uniforme.
Définir un espacement par cible de
600000 points et ajuster la priorité de
Courbure au maximum.
Cliquer sur OK
Cliquer sur Fichier->Enregistrer sous et
sauvegarder le fichier en Aube.wrp
Effectuer un recalage manuel par n-
points et renommer le groupe en Aube
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Effectuer un Enregistrement global des
deux nuages
Sélectionner la vue de Gauche (Axe z
descendant par rapport à l’aube)
Passer en Mode faces arrière
Utiliser le mode de sélection Outil
Rectangle
Masquer l’affichage du nuage Attache
Sélectionner alors le nuage associé à la
fixation et le supprimer
Question : On peut voir sur la figure ci-dessus, un décalage assez important entre les
deux nuages de points. D’où peut venir ce décalage ?
3.4 Traitements du nuage de points associés à l’aube complète
Les nuages étant fusionnés et recalés en une seule entité, on va maintenant pouvoir
traiter, à proprement parlé, l’unique nuage. Les opérations de traitements de celui-ci se
déroulent généralement selon le processus suivant :
Recherche et élimination des points déconnectés du nuage,
Recherche et élimination des aberrations (points séparés d’une distance donnée
par rapports aux autres) associées au nuage,
Réduction du bruit associé aux erreurs de digitalisation
Echantillonnage du nuage, i.e. réduction du nombre de points tout en gardant
l’aspect de la géométrie
Fichier : AubeAssemblee.wrp
Si ce n’est pas le cas, Ouvrir le fichier
AubeAssemblee.wrp à l’aide de la
commande Fichier->Ouvrir ou de l’icône
Ouvrir
Cliquer sur Modifier->Sélectionner-> les
composants déconnectés ou sur l’icône
Sélectionner les déconnectés
Définir un niveau de séparation Moyen
pour une taille de 5.0
Faire OK
Dans le cas où des points sont
sélectionnés, supprimer la sélection
TP d’introduction à la rétro-conception
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Cliquer sur Modifier->Sélectionner->
Abberations ou sur l’icône Sélectionner
les abberations .
Définir une sensibilité de 66% puis de
85%. Noter l’évolution.
Cliquer sur OK
Supprimer la sélection avec la touche
Suppr
Cliquer sur Points->Réduire le bruit ou
sur l’icône Réduire le bruit
Choisir les paramètres suivants :
Surfaces à structure libre
Niveau de lissage Moyen
2 itérations
Limite d’écart : Par défaut
Faire Appliquer puis OK
Faire Sélectionner les abberations avec
une sensibilité de 85%
Cliquer sur OK puis supprimer
Cliquer sur Points->Echantillonnage
uniforme ou sur l’icône Echantillonnage
uniforme
Définir un espacement par cible de
500000 points
Enregistrer les modifications dans un
nouveau fichier en sélectionnant la
commande Fichier -> Enregistrer Sous
Appeler le nouveau fichier Aube.wrp
4 MAILLAGE DU NUAGE DE POINTS ET TRAITEMENTS DU MAILLAGE
4.1 Principe de la phase de maillage
Les opérations précédentes ont été menées directement sur le(s) nuage(s) de points.
Maintenant que celui-ci est nettoyé et échantillonné, on passe à la phase de maillage qui
consiste à mettre en place une phase de polygonisation du nuage (triangles). Ce type de
maillage est souvent associé au format STL.
Une fois le maillage effectué et traité, on pourra alors reconstruire des entités
géométriques (courbes) pour passer à la phase de création de surfaces.
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Si ce n’est pas le cas, Ouvrir le fichier
Aube.wrp à l’aide de la commande
Fichier->Ouvrir ou de l’icône Ouvrir
Passer en mode Maillage (Wrap)
Sélectionner un type de maillage surface
et cocher la case Options avancées
Définir une réduction de bruit
automatique
Cliquer sur OK
Le maillage est alors défini :
Les courbes rouges représentent les
bords libres
Les surfaces bleues donnent
l’orientation des normales sortantes du
maillage (surface extérieure)
Les surfaces jaunes sont définies
comme représentants des surfaces
intérieures
Définir une section par un plan en cliquant
sur l’icône Section par un plan
Définir un plan par 3 points
Sélectionner les 3 points comme précisés
sur la figure ci-contre (attention à ne pas
sélectionner la zone des congés) et faire
Aligner
Définir une position de +/-145mm (selon
l’orientation du plan)
Décocher la case Créer une frontière et
cliquer sur l’icône Intersection du plan
Selon l’orientation du plan, une partie du
maillage est sélectionné (Sélection
rouge).
Définir la partie haute de l’aube (si
nécessaire cliquer sur l’icône Inverser la
sélection) et faire Supprimer la
sélection.
Cliquer ensuite sur l’icône Fermer
l’intersection et cliquer OK
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Passer en mode Vue de gauche
Sélectionner le nuage de points associé à
l’aube avec l’outil Rectangle mais en ne
considérant que les deux premières
parties de la fixation
Intervertir la sélection en cliquant sur
Modifier->Inverser la sélection
Faire Affichage->Sélectionné seulement
Faire pivoter la pièce de manière à voir sa
surface interne et faire un zoom sur la
surface plane non fermée du système de
fixation comme décrit sur la figure
suivante et cliquer sur Polygones->
Remplir les trous ou sur l’icône Remplir
les trous
Sélectionner l’icône Remplissage partiel
Cliquer alors le contour du trou en
définissant le point de départ, le point
final et cliquer sur le contour à fermer
(contour vert). Appliquer cette stratégie
pour les quatre profils donnés sur la
figure suivante
Sélectionner alors l’icône de Remplir, et
décocher la case Remplissage basé sur la
courbure et cliquer sur le contour à
fermer
Faire OK
Cliquer sur l’onglet Primitives et cocher la
case Arêtes. On peut voir les zones pour
lesquelles le maillage est mal défini
Sélectionner avec l’outil Pinceau en mode
face avant et Sélectionner les visibles,
les zones à supprimer.
Faire Suppr une fois les zones définies
Utiliser la fonction Remplir les trous
Faire les mêmes opérations pour les
autres trous à boucher sauf les zones
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proches des alésages
Cliquer sur Polygones-> Papier de verre
ou l’icône Papier de verre.
Sélectionner l’opération Relâcher et
définir une Force Moyenne
Se placer en dessous du système de
fixation et appliquer le ponçage comme
lors de l’utilisation du papier de verre
pour rendre plus lisse les surfaces planes.
Si le ponçage est satisfaisant, cliquer sur
OK
Cliquer sur Outils->Alignement-> Vers
le plan
Sélectionner 3 points comme proposés
sur la figure ci-contre
Définir l’orientation Perpendiculaire à
l’Axe z.
Utiliser la case à cocher Retourner (si
nécessaire) pour que l’aube soit orientée
selon l’axe des z positifs
Cliquer sur OK
Cliquer sur Outils->Alignement-> Vers
le plan
Sélectionner 3 points comme proposés
sur la figure ci-contre
Définir l’orientation Perpendiculaire à
l’Axe x.
Utiliser la case à cocher Retourner (si
nécessaire) pour que la concavité de la
voilure soit orientée selon l’axe des x
négatifs
Cliquer sur OK
L’étape suivante consiste à créer des
références (plans, points, axes) pour
permettre de créer les axes des trous les
alésages.
Il sera alors nécessaire de définir des
points (appartenant à l’axe des alésages)
et des plans qui donneront lieu à la
définition des axes
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Cliquer sur Outils->Références-> Créer
des références ou sur l’icône Créer des
références
Choisir une référence du type Axe et une
méthode de type Meilleur ajustement
(Best fit) sur un cylindre.
Définir le nom Axe1 et la référence A
Sélectionner à l’aide de l’outil Pinceau, une
couronne pour chaque alésage inférieur
comme proposée sur la figure ci-contre
(affiner la sélection si nécessaire)
Cliquer sur Appliquer
Vérifier que l’axe obtenu est
correctement positionné.
Si c’est le cas, faire suivant
Définir une référence de type Axe par
une méthode de type Meilleur ajustement
sur cylindre
Définir le nom Axe2 et la référence B
Appliquer alors la même méthode de
sélection pour les alésages supérieurs.
Faire Appliquer puis suivant.
Cliquer sur OK
A l’aide de l’outil Ellipse et en
sélectionnant les modes Face arrière et
Sélectionner à travers, définir une zone
circulaire autour des deux axes des
alésages
Une fois la sélection correctement
effectuée, faire Suppr
Cette opération permet de supprimer les
alésages obtenus par digitalisation
Cliquer sur Remplir les trous
Remplir les trous en prenant garde de ne
pas utiliser l’algorithme de remplissage
basé sur la courbure dans les zones planes
Le domaine ne doit plus posséder des
trous et doit maintenant être fermé. Pour
vérifier cette affirmation, cliquer sur
Analyse-> Calculer le volume
Si le volume est non nul alors le volume
est fermé. Dans le cas contraire, il reste
des trous.
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Créer deux références de type plan par
un point et un axe
Pour cela sélectionner (dans les deux cas)
un point de la surface plane associée à la
fixation (voir figure ci-contre) et les
axes des alésages définis précédemment
Ensuite créer des points par intersection
(Point 3 et Point 4) entre ces axes et les
plans nouvellement créés
Ces points vont définir les positions des
alésages à créer
On va redéfinir les alésages de ø10mm en
définissant la frontière de ceux-ci puis
en extrudant le profil
Cliquer sur Frontières->Créer / Ajuster
un trou
Choisir Créer un trou
Définir un Rayon de 5mm et cocher la
case Ajuster la normale
Cliquer sur le Point 3, la frontière du
cercle apparaît ainsi que la normale
(régler la taille du vecteur si nécessaire à
5 mm). Si la définition est correcte,
cliquer sur Exécuter
Faire la même opération avec le point 4
Une fois ces deux opérations effectuées,
cliquer sur OK
Cliquer sur Frontières-> Extraire la
frontière
Sélectionner la fonction A travers
Cliquer sur un des profils circulaires.
Définir (si nécessaire) l’axe de référence
associé
Cliquer sur Exécuter
Les trois alésages associés à ce profil
sont créés.
Faire de même avec l’autre profil
circulaire pour créer les 3 autres
alésages.
Cliquer sur OK
Vérifier que le volume est fermé
Enregistrer sous AubeTrous.wrp
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5 RETROCONCEPTION SURFACIQUE Ŕ DETECTION DES CONTOURS ET SURFACES AVEC
FASHION
Le maillage étant maintenant traité, il est possible (lorsque c’est nécessaire) à la phase
surfacique. Dans certains logiciels de CAO (CATIA V5, Pro-engineer), il est possible de
faire cette opération directement à partir du maillage au format STL. On peut voir
cette opération dans le TP associé à la rétroconception directe avec le module Quick
Surface Reconstruction.
Dans le cadre du logiciel Geomagic Studio, il existe deux modules permettant de
reconstruire les surfaces. Le premier est appelé SHAPE. Il est basé sur l’identification
de courbes frontières sur lesquels vont s’appuyer des surfaces NURBS (Non Uniform
Rational B-Spline). Il est possible d’appliquer en mode automatique ce module, mais pour
une maitrise complète du processus, il est conseillé de suivre les étapes les unes après
les autres. Ceci implique un temps de traitements long et souvent fastidieux.
Le seconde module (si disponible) est dénommé FASHION. Il fait son apparition dans la
version 10 de Geomagic Studio. Le principe est initialement le même que SHAPE en
terme d’identification des courbes d’appuis des surfaces mais le module FASHION
permet d’extraire l’architecture de conception, i.e. les types de surfaces (primitives,
extrusions, surfaces de révolution, surfaces gauches). Les entités ainsi identifiées et
créées seront très facilement utilisables et modifiables dans un logiciel de CAO, ce qui
ne sera pas forcément le cas des surfaces créées par le module SHAPE.
Le module FASHION étant disponible dans la version de Geomagic Studio utilisée, on
présente la démarche associée à l’aube.
Si ce n’est pas le cas, Ouvrir le fichier
AubeTrous.wrp à l’aide de la commande
Fichier->Ouvrir ou de l’icône Ouvrir
Passer en mode Surfaces et cacher (si
nécessaire) les entités de références
(plans, axes, points)
Dans la fenêtre qui apparaît, cliquer sur
l’icône associé au mode Fashion et
vérifier que la case Créer une nouvelle disposition de patchs est cochée.
Faire OK
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Cliquer sur l’icône de détection de
contours. Répondre OUI à la question
associée à la détection de contours.
Garder les paramètres par défauts
proposés pour la détection des régions et
cliquer sur l’icône Calculer les régions
Après calcul, la géométrie de l’aube est
délimitée par des contours rouges et
propose un certain nombre de régions. A
l’aide des outils de sélection (lasso,
pinceau, …), corriger, modifier ou effacer
(Ctrl+Sélection) les zones proposées
jusqu’à obtenir une approximation
correcte des régions à identifier. Dans
certains cas, il est possible d’utiliser les
icônes de suppression des iles ou petites
régions
CONSEIL PRATIQUE : Cette opération
est la plus importante pour une définition
correcte des surfaces à identifier. Il est
donc fortement conseillé de prendre son
temps et de vérifier toutes les zones de
la géométrie.
Une fois, la prédéfinition des contours
effectuée, cliquer sur l’icône Extraire
Le logiciel calcul alors les contours à
l’aide de courbes Splines.
Dans le cas où les contours créés peuvent
être simplifiés (contraction ou
suppression d’une courbe), cliquer sur
Contracter puis sur la courbe associée.
Dans le cas où les contours ne sont pas
convenables, cliquer sur Supprimer et
recommencer la sélection des régions
Si les contours sont convenables faire OK
Sauvegarder le résultat en
AubeFashion.wrp
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Cliquer sur l’icône d’Extraction des
surfaces non équipées (Module Fashion)
Plusieurs sous-menus sont disponibles. En
premier lieu, classifier les surfaces à
l’aide de l’icône de Classification
La géométrie est séparée en régions
(rosées donc non classifiées). Cliquer sur
l’icône de classification automatique
Le logiciel identifie alors le type de
surfaces et leur affecte une couleur
(vert pour les surfaces planes, jaunes
pour les cylindres et/ou violet pour les
surfaces de révolutions, orange pour des
surfaces extrudées)
Il est possible de classifier manuellement
les régions. Pour cela, cliquer sur la (les)
région(s) à considérer (appuyer en même
temps sur la touche Ctrl pour une
classification multiple) puis sur le type de
surface associée. Dans le cas des trous,
vérifier que ceux-ci sont classifiés en
tant que cylindres (jaunes). Si ce n’est
pas le cas (violet), sélectionnés ceux-ci et
affecter une surface cylindrique
Cliquer ensuite sur l’icône d’ajustement
des primaires et définir dans le panneau
d’ajustement communs, une tolérance de
0,1mm
Cliquer sur l’icône Ajuster tout : Le
logiciel ajuste alors les surfaces
associées (le temps de calculs est
fortement lié à la tolérance imposée, au
nombre de régions et de la station de
travail utilisés)
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Sélectionner à présent, l’icône de
Création des objets
Il est alors possible de créer plusieurs
entités (surfaces non équipées, équipées
ou les courbes de profils)
Sélectionner en premier lieu la case
Primaires non équipées et cliquer sur
l’icône Créer. Cette création est associée
aux surfaces identifiées précédemment.
Ensuite cocher la case Courbes de profil
et faire Créer. Cette opération consiste
en la création des profils de
constructions de certaines surfaces
(extrusion : profil et guide, surface de
révolution : profil et axe). Cette dernière
création permet notamment de créer les
surfaces avec un logiciel de CAO et
surtout peut permettre de repérer la
pièce (l’axe de symétrie d’une surface de
révolution peut être choisi comme un des
axes du repère de la pièce, voir TP Enjoliveur). Cliquer alors sur l’icône OK
Des nouvelles entités associées à ces
deux créations ont fait leur apparition
dans l’arborescence.
Il est alors possible de les exporter
indépendamment dans un format
d’échange (IGES, STEP, VDA, SAT, …)
Pour cela cliquer avec le bouton droit de
la souris sur l’entité associée aux
primaires et faire Enregistrer… et
définir un format IGES et définir un nom
associé (par ex : AubeSurfaces.iges)
faire de même avec les courbes profils.
Les entités sont prêtes pour une
utilisation dans un logiciel de CAO.
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