Foire aux questions

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, ce n’est pas uniquement la taille de la pièce qui détermine la durée d’intervention. En effet, cette dernière dépend autant de la taille, que de la complexité géométrique de la pièce et de la résolution souhaitée. Ces trois paramètres vont déterminer la stratégie de mesure à mettre en place pour l’acquisition des données 3D. Ainsi, scanner en très haute résolution une petite pièce couverte de détails complexes peut-il s’avérer plus long que scanner une grosse pièce de forme simple. C’est pourquoi des photos des objets à traiter sont toujours demandées avant l’établissement d’un devis.

À l’arrivée sur le site d’intervention, les différents éléments du système de mesure sont mis en place et assemblés. Le capteur 3D est monté sur son support, relié à un ordinateur et branché sur le courant électrique (220V). Mis sous tension, le système impose au premier démarrage une temporisation d’une vingtaine de minutes pour sa stabilisation thermique. Durant ce laps de temps, la pièce à mesurer est préparée : elle peut, par exemple, être nettoyée, matifiée ou montée dans un support, en fonction des besoins et des conditions. Des cibles de références sont alors posées dans l’environnement de mesure. Une fois stabilisé thermiquement, le capteur est configuré dans le volume de mesure souhaité, puis calibré. Cette dernière opération se réalise en quelques minutes.
À l’issue de cette phase préparatoire, la mesure peut commencer. Le capteur est placé face à la surface de la pièce et autant de prises de vues que nécessaire sont capturées pour réaliser le relevé 3D complet des éléments à mesurer. L’acquisition des données est terminée lorsque tous les éléments que l’on souhaite reconstruire en 3D et/ou contrôler ont été relevés. À ce stade, la disponibilité de la pièce n’est plus nécessaire et la digitalisation 3D d’un nouvel objet peut démarrer.
Enfin, et sans que cela nécessite la présence de la pièce mesurée, les données brutes issues de la phase d’acquisition sont post-traitées de manière logicielle pour produire un fichier 3D maillé de la surface de l’objet digitalisé. Les différents points de contrôle sont ensuite construits et confrontés à ces données 3D pour produire le rapport d’inspection.

Afin d’optimiser la digitalisation, les pièces extrêmement brillantes, les pièces polies et les pièces translucides doivent être préparées avec l’application d’un produit matificateur blanc. Cette matification permet au système de mesure optique de voir correctement le réseau de franges projeté à la surface de l’objet et d’assurer un meilleur relevé de sa forme. Le produit utilisé, du dioxyde de titane, est complètement inerte, et n’interagit pas avec la matière sur laquelle il est déposé. Ce matifiant se retire entièrement et simplement par un léger nettoyage au chiffon, sous un filet d’eau ou dans un bac à ultra-son.

Les données post-traitées issues des mesures des appareils TRITOP et ATOS sont exportés dans des formats standards ASCII. Les relevés point à point issus de TRITOP sont exportables en txt, CSV, …, Les relevés plein champs provenant d’ATOS sont exportables sous la forme de fichier maillés STL ou PLY. Les éléments géométriques construits dans les gammes de contrôle sont exportables en IGES ou STEP. Les rapports de contrôles sont exportables en PDF, CSV,…

Tous ces fichiers et formats de fichiers sont standards et par conséquent s’ouvrent sans aucune difficulté avec tous les logiciels de visualisation 3D, d’analyse ou de métrologie du marché. Le logiciel libre GOM Inspect accompagnera systématiquement la restitution des données et permettra un accès total et libre aux données 3D et aux contrôles effectués.

Pour les besoin de rétro-conception, de modélisation ou pour les quelques machines d’impression 3D qui nécessitent un format surfacique type SURF, STEP ou NURBS, une étape de Reconstruction De Surface (R.D.S.) est nécessaire, les surfaces n’étant pas calculées dans des fichiers maillés comme le STL ou le PLY.

Les cibles, ou points de référence, ne sont pas obligatoires pour assurer le fonctionnement des scanners ATOS. Le système de mesure peut travailler par reconnaissance de formes et associer les prises de vues entre elles dans le référentiel 3D de mesure par la recherche mathématique de zones géométriques homologues communes. La majorité des pièces peuvent donc être mesurées sans cible, exception faite de celles présentant un axe de symétrie ou une variation géométrique insuffisante. Dans ces cas-là, l’algorithme de reconnaissance de forme ne parvient pas à recaler les prises de vue et les points de référence sont nécessaires.

En l’absence de cible, l’erreur de recalage des prises de vues entre elles sera légèrement supérieure à celle commise lors d’un recalage par points de référence communs. L’incertitude de mesure globale du moyen de mesure sera alors plus proche des +/-30 µm que des +/- 15 µm habituels.

La majorité des machines d’usinage ou d’impression 3D peuvent travailler directement à partir des nuages de points et savent, par conséquent, exploiter nativement le format STL.
Pour les besoin de rétro-conception, de modélisation ou pour les quelques machines d’impression 3D qui nécessitent un format surfacique type SURF, STEP ou NURBS, une étape de Reconstruction De Surface (R.D.S.) est nécessaire, les surfaces n’étant pas calculées dans des fichiers maillés comme le STL ou le PLY.

La calibration a pour objectif de minimiser et de contrôler l’incertitude de mesure. Mise en place en amont de la mesure, la procédure de calibration, permet de déterminer les caractéristiques intrinsèques (la configuration géométrique du capteur) et extrinsèques (les distorsions optiques des objectifs) du système et de corriger ainsi les déformations induites par le scanner. ATOS est un capteur 3D stéréoscopique. Cette dernière propriété lui permet de monitorer la calibration du système en temps réel : à chaque instant de la mesure, l’état et l’évolution de la calibration du scanner sont contrôlés, assurant une traçabilité sans faille de la qualité de la mesure.

Chaque appareil est également certifié selon la norme international VDI/VDE 2634, garantissant les capacités métrologiques du système de mesure 3D optique.

ATOS et TRITOP sont certifiés comme appareils de mesure optique 3D en répondant aux exigences normatives du standard international VDI/VDE 2634. Cette norme internationale définie les capacités minimales métrologiques que ces systèmes de mesures 3D sans contact doivent respecter pour pouvoir être qualifiés. Les étalons utilisés pour ces tests sont eux-mêmes certifiés PTB et DKD (équivalents respectifs allemands au BNM et au COFRAC français), et raccrochés aux étalons nationaux.

Les données obtenues par les systèmes 3D ATOS et TRITOP sont traçables sur toute la chaine de mesure. D’amont en aval de la mesure, les étalons sont certifiés PTB et DKD, les systèmes de mesure sont certifiés selon la norme internationale VDI/VDE 2634, les systèmes sont calibrés et les informations de la calibration sont stockées localement et conservées avec les données de mesure. Le logiciel d’inspection du système, GOM Inspect, est également certifié classe 1 (la meilleure) par le NIST (équivalent américain au LNE français) et le PTB pour la justesse de ses algorithmes. La chaine de traçabilité des mesures et résultats obtenus est continue, et assure alors, sans faille, la validité des analyses.

L’ensemble de la surface d’une pièce est digitalisée par des prises de vues successives de toutes ses parties visibles. Le scanner projette sur l’objet un réseau de franges lumineuses en battement phase sinusoïdal hétérodynamique observé par deux caméras stéréoscopiques calibrées. Les algorithmes de photogrammétrie déterminent alors, pour chaque pixel des caméras, les coordonnées 3D des points, constituant un nuage de points dense qui décrit la forme exacte de la pièce. Chaque nouvelle capture du scanner est replacée dans le référentiel 3D de mesure commun, reconstruisant ainsi, vue après vue, l’objet en 3D. La technologie de référencement dynamique dans l'espace par reconnaissance de cibles permet, à tout moment de la mesure, de pouvoir déplacer le capteur ou la pièce. Ainsi aucune zone visible de l’objet n’est inaccessible aux objectifs et au projecteur du système.