Conception à rebours : l’ingénierie inverse

Aujourd’hui, la conception de produits est essentiellement un travail numérique. La conception sans support papier a déjà fait couler beaucoup d’encre, les auteurs et les analystes en parlent depuis des années. Cependant, si le test, la vérification et la validation des conceptions sont numériques, les pièces et prototypes physiques restent une réalité pour la plupart des industriels.

Par conséquent, la capture des données des objets physiques et l’introduction de celles-ci dans le modèle numérique représentent souvent une partie essentielle du cycle de conception.  Avec l’utilisation accrue des systèmes de CAO 3D, l’ingénierie inverse est devenue un outil pratique permettant de créer le modèle virtuel en 3D d’une pièce physique, qui peut alors être utilisé dans une application de CAO 3D, de FAO ou d’IAO.

Les fabricants sont plus nombreux à ajouter l’ingénierie inverse à leur processus de développement de produits, notamment grâce à la chute des prix des scanners et d’autres outils matériels utilisés pour entrer des données. Parallèlement, ce type de matériel est devenu plus petit et plus facile à utiliser. Le logiciel est lui aussi plus facile à utiliser et le processus de conversion et de gestion des données numérisées s’est simplifié.

Le processus d’ingénierie inverse requiert l’utilisation conjointe du matériel et du logiciel. Le matériel permet de mesurer l’objet et le logiciel reconstruit celui-ci sous la forme d’un modèle 3D. L’objet physique peut être mesuré à l’aide de technologie de numérisation 3D, comme les machines à mesurer tridimensionnelles (CMM), les scanners laser, les scanners à lumière structurée ou les tomodensitomètres.

Examinons de plus près quelques avancées réalisées dans la technologie d’ingénierie inverse, des scanners laser 3D au logiciel utilisé pour convertir les données numérisées.

Progrès de la numérisation

Les ingénieurs sont de plus en plus nombreux à utiliser le scanner laser pour créer des prototypes de nouveaux produits et garantir ainsi la conformité avec les conceptions CAO d’origine. Même lorsqu’ils sont produits à l’aide des méthodes les plus récentes et les plus précises, les prototypes doivent souvent être mesurés et vérifiés par rapport aux conceptions CAO pour offrir aux clients une exactitude garantie. Les scanners laser facilitent la capture des données 3D à partir des objets physiques.

Les nouveaux scanners vidéo laser 3D capturent une image 3D dans chaque cadre, puis combinent le tout automatiquement dans un maillage unique. Le processus de numérisation permet à l’utilisateur de tourner autour de l’objet, avec une vidéo à 360 degrés en continu. Avec une vitesse de mesure allant jusqu’à 500 000 points par seconde, les scanners vidéo sont plus rapides que les scanners laser et peuvent balayer des objets mobiles et immobiles. Facilement transportables, ces instruments ont différentes applications : le sport, la médecine, l’infographie, l’architecture, le prototypage et la fabrication.

Les scanners classiques nécessitaient généralement plusieurs réglages, des trépieds fixes, des bras mécaniques ou des dispositifs de positionnement externes pour viser et reviser les surfaces ciblées. Les nouveaux scanners portatifs peuvent numériser les surfaces en 3D en temps réel et capturer les informations surfaciques en couleurs 24 bits, pour donner une image complète de l’objet et pas seulement la géométrie.

Ces modèles portatifs sont parfaits pour scanner les objets dans des espaces exigus. Ils capturent les données dans un modèle de référence unique de sorte que les utilisateurs ne doivent pas passer du temps ou risquer des erreurs lors du post-traitement pour assembler plusieurs scans en un seul. Les données 3D en couleur permettent des modèles de concepts et une visualisation plus réalistes et plus précis, et conviennent parfaitement à la conception de produits et à l’ingénierie inverse.

Du côté des logiciels

Différentes améliorations apportées aux logiciels ont également accéléré et facilité l’ingénierie inverse.  Le balayage d’un objet physique produit un nuage de points de données d’une taille gigantesque. Avec les versions précédentes des logiciels d’ingénierie inverse ou de traitement des nuages de points, les utilisateurs devaient reconstituer la surface à travers ces nuages de points tout en procédant continuellement à des réglages de précision et d’ajustement. Le résultat était un modèle purement géométrique dépourvu de fonctions, de paramètres ou d’informations.

Aujourd’hui, le logiciel d’ingénierie inverse est facile à utiliser et abordable. Il est étroitement intégré aux programmes de CAO et les ingénieurs peuvent ainsi accéder aux fonctions les plus importantes via leur logiciel de CAO. Les utilisateurs peuvent scanner les objets et importer les données scannées dans le logiciel d’ingénierie inverse. Le logiciel traite les données 3D du nuage de points et les convertit en un modèle, un modèle CAO neutre de surface ou un maillage que vous pouvez soumettre à une simulation numérique.

Toutefois, ces modèles ne contiennent pas les informations ou l’intention de conception nécessaires pour effectuer les modifications et les améliorations souhaitées en vue d’une optimisation plus poussée. L’adoption plus large d’outils de modélisation directe pourrait changer la situation. Les fonctionnalités de modélisation directe permettent aux concepteurs de manipuler directement la géométrie du modèle sans tenir compte de l’historique, ce qui facilite considérablement la manipulation et l’ajustement des modèles de surfaces créés à partir des données scannées.

Image de Paolo Tonon

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