Bras hydraulique modifié à l’aide des scanners 3D Artec Leo + Ray II pour des travaux d’excavation à longue distance

Artec Leo et Ray II dans l’atelier du client. Avec l’aimable autorisation de 4C Creative CAD CAM Consultants

Au cœur de chaque projet de construction à travers le monde, quelques engins se chargent de tous les gros travaux. Des excavatrices aux tracteurs en passant par les grues, ces machines doivent être sûres, efficaces et adaptées à leur usage, ce dernier pouvant dépendre largement du projet en cours.

Il est souvent possible de changer les outils montés sur l’extrémité de leurs bras robotiques, ce qui rend les équipements industriels relativement adaptables. Cependant, dans certains cas, lorsque des obstacles, la garde au sol ou des risques environnementaux l’exigent, des modifications plus importantes sont nécessaires.

C’est là qu’intervient 4C Creative CAD CAM Consultants. Depuis les 6-7 dernières années, l’Ambassadeur d’Artec propose ses services à une entreprise d’excavation aux Pays-Bas. Le dernier projet de modification de 4C l’a amené à numériser un véhicule de 10 mètres équipé d’une cabine aux composants internes complexes, d’un système de filtration de l’air et d’une flèche montée sur une plate-forme rotative équipée de chenilles Caterpillar.

Artec Leo avec un scan 3D à l'écran des chenilles Caterpillar du véhicule. Avec l’aimable autorisation de 4C

En général, une modélisation manuelle lente et méthodique est nécessaire pour obtenir les données CAO d’une structure aussi grande et complexe. En intégrant le scan 3D à l’équation, 4C a réussi à capturer l’équipement dans son état actuel afin de le mesurer ultérieurement. Mieux encore, l’association de l’Artec Leo et de l’Artec Ray II a permis de conserver à la fois l’échelle et la précision, offrant ainsi le meilleur des deux mondes.

Leo et Ray II : une combinaison idéale

Avec son écran, sa batterie et son processeur intégrés, Leo est largement capable de capturer seul des objets de grande taille. Dans ce cas précis, Ray II a été utilisé pour compléter les capacités de scan polyvalent de l’appareil grâce à une capture de données à longue portée. Fixé en hauteur au-dessus du reste du véhicule, le bras robotisé était particulièrement difficile à atteindre avec Leo, mais pas pour Ray II.

Une autre difficulté consistait à capturer la partie inférieure. Pesant plusieurs tonnes, l’équipement se trouvait à seulement 80 cm du sol, il était donc dangereux de le scanner par en dessous. La solution idéale a consisté à retirer le trépied de Ray II et de le positionner à même le sol. Il a ainsi été possible de capturer rapidement et facilement le dessous du véhicule sous tous les angles, sans prendre de risques inutiles.

Artec Ray II à côté du bras hydraulique du client. Avec l’aimable autorisation de 4C Creative CAD CAM Consultants

Afin de répondre aux exigences du client, 4C a également été sollicité pour capturer les escaliers de la machine. C'est là que Leo et Ray II se sont vraiment illustrés, comme l’explique Rogier Rappard, copropriétaire de l’entreprise.

« Le client souhaitait prolonger les escaliers du véhicule, explique M. Rappard. Tout l’enjeu résidait dans la capture de la géométrie des marches et des rambardes, car il était facile de perdre le suivi. Avec Leo, cela aurait également impliqué d’aligner un grand nombre de scans. Nous avons donc préféré capturer les données avec Ray II depuis le côté. Ensuite, nous avons utilisé Leo pour nous focaliser sur le scan des parties les plus importantes avec une résolution et une précision élevées. »

Fusion de différents jeux de données en un seul clic

Dans le scan 3D, la puissance réside dans le logiciel. C’est particulièrement vrai pour Artec Studio, qui dispose d’une fonctionnalité unique : la fusion intelligente. Non seulement il combine les nuages de points issus de scans 3D à longue et courte distance, mais il utilise également les données à la plus haute résolution disponible pour obtenir des résultats optimaux.

Ceux qui souhaitent contrôler entièrement le traitement des données peuvent également aligner eux-mêmes les scans. 4C a aligné ses scans en fonction de caractéristiques géométriques et les a fusionnés à l’aide de l’algorithme de fusion parfaite du logiciel. En comparaison avec d’autres workflows basés sur des cibles, M. Rappard affirme que cette méthode est « beaucoup plus efficace et moins chronophage », tout en offrant un niveau de précision exceptionnel.

La décimation des scans s’est avérée très utile dans le cadre de ce projet. La capture de l’ensemble du véhicule à l’aide d’un scan 3D à lumière structurée aurait donné lieu à un fichier énorme contenant environ 50 Go d’informations. La décimation du modèle final afin de supprimer les polygones inutiles a permis de réduire ce chiffre à seulement 300 Mo, ce qui a grandement facilité son exportation vers un logiciel tiers pour modification.

La capacité d’Artec Studio à partager des maillages entièrement formés se prête également au partage intuitif de fichiers. Le zoom sur les nuages de points peut entraîner une distorsion qui les rend difficiles à mesurer. Cependant, les nuages de points Ray II peuvent être envoyés directement sous forme de fichiers OBJ et STL texturés, polis et prêts à l’emploi. Avec ces maillages, il est facile d’utiliser des primitives CAO pour effectuer des mesures perpendiculaires.

Selon M. Rappard, les outils intégrés d’Artec Studio donnent laissent également entrevoir toute une gamme d’applications, notamment l’extraction de caractéristiques pour la référence de conception. Dans ce projet particulier, les données collectées se sont avérées essentielles pour l’analyse de la résistance, réalisée à l’aide de simulations conçues pour garantir la durabilité des modifications.

Une technologie qui impressionne les utilisateurs

De la criminalistique à l’industrie de la défense, 4C ne cesse de trouver de nouvelles applications pour Leo et Ray II, une proposition unique dans le domaine du scan 3D. Aucune autre solution ne combine aussi harmonieusement le LiDAR et les scans 3D à lumière structurée portables, et les nouveaux utilisateurs sont souvent impressionnés par les résultats.

« Chaque fois que je rends visite à des clients, Artec Studio me permet de démontrer très facilement la précision de l’alignement. Il suffit de trouver une géométrie similaire entre deux scans et de les aligner » conclut M. Rappard. « Ils demandent toujours : « Est-il possible de combiner des scans ? Comment ça marche ? » Quand je leur montre à quel point c’est simple, ils sont toujours impressionnés par les possibilités offertes par cette technologie. »

Modèle 3D de chenilles Caterpillar capturé avec Artec Leo dans Artec Studio. Avec l’aimable autorisation de 4C

La polyvalence de cette technologie, qui permet de numériser des objets de grande taille dans n’importe quel environnement, présente également des avantages concrets. Dans le cadre d’un autre projet, 4C a été chargé de capturer les machines d’une usine. Sans le scan 3D, il aurait fallu arrêter la production pendant 2 à 3 jours afin de pouvoir mesurer les surfaces. Leo a réduit le temps d’arrêt global à seulement deux heures, et l’ajout de Ray II simplifie la mise à l’échelle de cette approche.

Leo et Ray II peuvent souvent être déployés seuls. Dans le cas de ce véhicule, Leo a pu numériser l’ensemble de la structure en haute résolution. Ray II capture lui aussi facilement les objets de grande taille. Mais ensemble, ils ont permis de générer un modèle 3D léger et précis là où cela compte. Avec une telle polyvalence, il n’est pas surprenant que cette technologie connaisse un tel essor dans l’industrie et dans d'autres domaines.