mec3510 a2013 bloc0452 retroingenierie
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Cours MEC3510 lments de CFAO C.E. Aubin, . Wagnac, F.Salako, D. Pri-Curnier
Rtro-Ingnierie
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Objectifs de la rtro-ingnierie
Comprendre le fonctionnement dun objet Fabriquer une copie de cet objet
Crer un nouvel objet
Analyser un objet
Principe de la rtro-ingnierie
Acquisition de la gomtrie et reprsentation numrique(modlisation gomtrique) dun produit en vue de faire des
oprations de design Dtermination de la rponse du systme en fonction des
variations des signaux en entre
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Processus de rtro-ingnierie
Modle/ Piceoriginale
3. Cration de surfaces 4. Modle surfacique 5. Modle solide
1. Digitalisation : Acquisition depoints 3D la surface de la pice
(MMT, Camra laser, etc.)
2. Cration de courbes-
guides
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Nuage de points issu de la digitalisation Dfinition des courbes
Cration des surfaces Reconstruction finalise
Tir de: www.kreon3d.com
Processus de rtro-ingnierie
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Nuage de points issu de la digitalisation Dfinition de facettes triangulaires
Cration des surfaces NURBS Reconstruction finalise
Processus de rtro-ingnierie
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Rtro-ingnierie de trois B-29 capturs aprs un atterrissageforc en URSS, fin des annes 1940
Boeing B-29 Superfortress Tupolev Tu-4
Histoire de la rtro-ingnierie
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_B-29_Superfortresshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-4http://fr.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-4http://fr.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-4http://fr.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-4http://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_B-29_Superfortresshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_B-29_Superfortresshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_B-29_Superfortress -
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Quand utiliser la rtro-ingnierie ?
La conception originale nest pas supporte par unedocumentation suffisante ou adquate.
Le modle original de CAO n'est pas suffisant pour soutenir
des modifications et/ou les procds de fabricationcourante.
Le fabricant original n'existe plus ou ne fabrique plus leproduit, mais il y a des besoins pour le produit.
Composants uss ou casss pour lesquels il n'y a aucune
source d'approvisionnement.
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Outil de veille technologique
tude des produits concurrents,
comprhension des mthodes utilises par le concurrent,
recherche des fournisseurs,
dtermination des composants utiliss, estimation du cot de revient partir de tout ou partie des
informations prcdentes,
dceler de potentielles violations de brevets commises par
un concurrent ou viter.
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Design industriel de produits
Animation, films Archologie
Architecture
Jeux vidos
ducation
Mdical
Multimdia & Design Web Prototypage rapide
Recherche
Applications de la rtro-ingnierie
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Machine mesurer
tridimensionnelle (MMT)
Une MMT est constitue:
d'une table sur laquelle la piceest immobilised'un palpeurde trois liaisons glissires
permettant de positionner lepalpeur en tout point de l'espace
tir de www.wikipedia.com
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Principaux quipements
Commande numrique et joystick manuelEchelle de rsolution 0,5m
Support anti-vibration passifsGlissires axes Y et Z en aluminiumTable et glissire axe X en granitPaliers air sur tous les axes
Prcision A partir de 2,0mVitesse A partir de 52m/min
Acclration A partir de 9360m/min2
Tailles X: 500 3300mm
Y: 400 2000mm
Z: 400 1500mm
MMT C3 pour applications
gnrales
Machine mesurer
tridimensionnelle (MMT)
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Machine mesurer
tridimensionnelle (MMT)Principaux quipements
Table et glissires axe X en granitGlissires Y et Z en cramique
Paliers air haut rendementEntrainement friction zro hystrsisSystmes de palpeur: digital, analogue ou laserScanning continu ou par point
Volume de travail De 800x700x600mm 5000x2500x2000mm
Prcision volumtrique A partir de 1,6mRptabilit A partir de 1,5m
Vitesse A partir de 50 m/min
Acclration A partir de 6800 m/min
Temprature ambiante de travail 20C +/- 2C
MMT a pont haute
prcision
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Principaux quipements
Systme de compensation thermiqueEchelle de rsolution 0,5mStructure acier ou aluminium au choixPaliers air sur tous les axes
MMT a portique
grande chelle
Prcision A partir de 5,0m
Vitesse A partir de 40 m/minAcclration A partir de 5400 m/min2
Taille X:2500 12000mm
Y 1500 3500mm
Z 1000 2500mm
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Machine mesurer
tridimensionnelle (MMT)
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Bras articuls
portable
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Microscribe Kallisto
Bras articuls
portable
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Bras robot MMT
Capacit explorer les cavits
internes des pices, comme lesstructures de vhicules
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Ttes motorises
Rorientation
automatise etrptable despalpeurs
Vido: RetroIngenierie_TeteMotoriseeMMT1
Vido: RetroIngenierie_TeteMotoriseeMMT2
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Palpeurs
Palpeur 1D: rptabilitde 10 nm. Palpeurs 3D:rsolutions de 100 nm etrptabilit de 300 nm.
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Palpeurs
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Palpeur dclenchementoptique pour l'inspection de
matriaux souples
Palpeur rsistifou cinmatique
Palpeur jaugede contrainte
Palpeurs dclenchement par contact
Palpeurpizolectrique
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Palpeur rsistif ou cinmatique
Un courant lectrique circule travers les points de contact de lquipage mobilesolidaire du stylet.Le dplacement du stylet lorsquil touche la pice provoque une diminution de la
surface de contact, et donc une attnuation du courant lectrique.
Palpeurs dclenchement par contact
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Palpeur jauge de contrainte
Mesure de la force subie par le stylet
lorsque la bille entre en contact avecla pice.
Trois jauges de contraintesensible en +/- X, Y , Z
Plus une jauge pour compensation detemprature
Palpeurs dclenchement par contact
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Palpeur pizolectrique
La cellule pizolectriquegnre une tensionproportionnelle la forceengendre par la flexion du
stylet
Palpeurs dclenchement par contact
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Palpeurs mesurant (scanning)
Prise de points en continu.Mesure du dplacement des axes de lamachine associe celle de la dflexiondu palpeur pour localiser la surface.
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Mthodes par
projection de
lumire structure
Une ou plusieurscamerasUn laser
Projection du faisceau laser = ligne, grille, matrice de pointMesure 3D = analyse de limage des courbes formes parlintersection de la ligne et de lobjet
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Scanner laser
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Technique de triangulation
Loi des triangles
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Scanner laser
Le LASER forme uneligne la plus fine et nettepossible afin de suivre
les variations de hauteurde la surface analyser.
Moins prcis que les palpeurs mesurants ou dclenchement.
Sensibles aux qualits optiques des surfaces mesures, et inadapts lamesure dans les zones dombre.Acquisition rapide de plusieurs milliers de points par seconde avec uneprcision du centime au dixime de millimtre.
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Scanner laser
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Poids 290g
Dimensions 110x160x68mm
Vitessse 19200 rel1 points/seconde
Largeur du faisceau 50mm
Profondeur du champ de vue 65mmPrcision2 15m (1sphre fit)
Distance de scurit 70mm
Laser Classe 2
Mtris LC50, Numrisation 3D
grande vitesse
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Scanner laser
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Mtris LC15, Numrisation
haute dfinition
Poids 302g
Dimensions 103x99x63mm
Vitesse 19200 rel1 points/seconde
Largeur du faisceau 15mm
Profondeur du champ de vue15mmPrcision2 8m (1sphre fit)
Distance de scurit 65mm
Laser Classe 2
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Scanner laser
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Mtris XC50,Scanner en croix
Poids 510g
Dimensions 148x86x136mm
Vitesse 3x6400 rel1points/seconde
Largeur du champ de vue 3x50mmProfondeur du champ de vue 3x50mm
Prcision2 15m (1sphre fit)
Distance de scurit 70mm
Laser Classe 3R
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Scanner laser
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Scanner laser (non port par
bras articul, portable)
Problmatique: Le scanner nest plus port par un bras articul. Il faut portant
trouver un moyen de connaitre sa position et son orientation dans un repre fixe
afin de pouvoir recaler les acquisitions ralises au cours du temps.
Handy-Scan: Utilisation de pastillesFast-Scan: metteur-Rcepteur lectromagntiqueB-Scan Artec: Algorithme de reconnaissance de forme.
http://www.creaform3d.com/fr/handyscan3d/default.aspx -
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Craform
http://www.creaform3d.com/
Vido: RetroIngenierie_Handyscan_AcquisitionVido: RetroIngnirie_Handyscan_ScanCasque
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Scanner laser
http://www.creaform3d.com/fr/handyscan3d/default.aspx -
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FastSCAN (Polhemus)http://www.polhemus.com/
Vido: RetroIngenierie_FastScan_Acquisition
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Scanner laser
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FastSCAN (Polhemus)http://www.polhemus.com/
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Scanner laser
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FastSCAN (Polhemus)http://www.polhemus.com/
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Scanner laser
http://www.rodin4d.com/ -
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Rodin 4D
http://www.rodin4d.com/fr
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Scanner laser
http://www.rodin4d.com/ -
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Inspeck 3D Capturor
phase profondeur
Modle 3D
Scanner Moir
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Technique de Moir
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Deux rseaux forms de traits quidistantsalternativement opaques et transparents se superposent Mesure relative de
distance
Le rseau plac sur la surface courbe a analyser est illumin sous un angledincidence 1, et vu sous un angle 2.
Le point P0 du rseau est projet au point P1 sur la surface, lequel est vu surle rseau au point P2.
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Scanner Moir
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Inspeck 3D Capturor
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Scanner Moir
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Scanner Moir
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Mthodes stromtriques
Calibration: matrice de
transformation des points 3Den points 2D
Rsolution de Mi.X Ui = 0X point de lobjetMi matrice de calibration de la camra iUi coordonnees images de X
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Systme 3D optique
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Systme 3D optique
K400
Volume de
mesure6 m
Prcision point
unique*Jusqu60 m
Prcision
volumtrique*Jusqu 90 m
Plage de
temprature15-40C
K500 11 m Jusqu 60 m Jusqu 90 m 15-40C
K600 17 m Jusqu 60 m Jusqu 90 m 15-40C
K610 17 m Jusqu 40 m Jusqu 60 m 15-40C
3 camras
Repre
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One system for static and dynamic measurementsMeasure up to 1000HzMeasurement volume from 4,5 to 136 mStandalone operation with motion analysis package
Unique capability to measure multiple 3D targets
3D animation enablesto replay recordedmotions in detailScripting enables
automation ofmeasurements andprocessing
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Systme 3D optique
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Systme
Pontos
PONTOS est un produit utilisant la technologie prouve deGOM, base sur l'utilisation de 2 camras numriques. Ilpermet d'obtenir, dynamiquement, la position prcise d'unnombre illimit de points mesurs pour faire de la simulation,
des analyses vibratoires ou des mesures de mouvementsrelatifs. On peut dfinir et valuer dynamiquement ladformation d'un objet, les mouvements d'une structurerigide ou la manire dont un objet se conduit sous charge.
Systme 3D optique
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Systmes dacquisition
MMT
Bras articulsPalpeursScanners lasersSystmes optiquesSystmes radar
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Laser Radar
Effet Doppler
Radar = systme qui utilise les ondes radio pour dtecter et dterminer ladistance et/ou la vitesse d'objets.L'effet Doppler = dcalage de frquence d'une onde entre la mesure l'mission et la mesure la rception lorsque la distance entre l'metteur et lercepteur varie au cours du temps.
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Caractristiques
Sans contact: pas de cibles
photogramtriques, de rflecteur ou depalpeurDistance de mesurejusqu60 mPossibilit de mesurer autour etderrire les pices laidede mirroirs
Technologie radar laser breveteFlexible: utilise les logiciels standardsde mesure, base CAO, du commerce
Vitesse Jusqu' 1000 pts/s
Gamme MV224: 1m 24m
MV260: 1m 60m
Champ de vue Azimuth: 360
Elvation: +/- 45
Prcisision 3D 16m 1m
102m 10m
240m 24m
Laser Classe 1
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Laser Radar
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Cours MEC3510
lments de CFAO C.E. Aubin, . Wagnac, F.Salako, D. Pri-Curnier
Mthodes dimagerie et desegmentation
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Les rayons X traversentplus ou moins le sujet oulobjet selon les coefficientsd'absorption des tissus oumatriaux et selon leurniveau d'nergie.
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Radiographie
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Radiographie
Rayons X = ondeslectromagntiques, de
longueur d'onde del'ordre de l'Angstrm(10-10m), et dotesd'une grande nergie.
Cathode= mission des lectronsAnode= source de productiondes rayons X
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Dtecteur couplage de charge (CCD) = Composant lectroniquephotosensible servant convertir le rayonnement lectromagntique(photons lumineux ) qu'il reoit en paires lectron-trou par effetphotolectrique dans le substrat semi-conducteur, et collecter leslectrons dans le puits de potentiel maintenu chaque photosite en un
signal lectrique analogique.
Matrices de silicium, 340x280pixels, 4000x4000 pixels.Pixels de 6 40m
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Radiographie
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Radiographie
Appareil de radiographie conventionnelle de type
table tlcommande avec sa console de commande
Radiographies
Modle gomtrique
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Table_telecommandee_et_console_3I4.jpg -
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Tomodensitomtrie
Principe = fournit dans un plan de coupe la distribution de ladensit des tissus humains, dduite de lattnuation du faisceau
de rayons X due a la traverse dun corps absorbant.
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L'metteur de rayons X
effectue une rotation autourdu patient en mme temps queles rcepteurs situs en face.
Godfrey Hounsfield
Invent dans les annes 1970 par Hounsfield et Cormack.
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Tomodensitomtrie
1regnration: Translation - Rotation un seul dtecteur
2nde
gnration: Translation - Rotation multi-dtecteurs3imegnration: Rotation du tube et des dtecteurs4imegnration: Rotation du tube - dtecteurs fixes
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Vido: RetroIngenierie_CT_Camera
Vido: RetroIngenierie_CT_AcqRec
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Tomodensitomtrie
Canyon CT scanner images
http://road.cc/content/image/52187-canyon-ct-scanner-2 -
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Imagerie par Rsonance
Magntique nuclaire
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Le noyau dhydrogne est constitu dune particule
charge positivement, leproton, qui en tournantautour de lui-mme, induit un moment magntiquelmentaire microscopique reprsent par unvecteur daimantation , appel le spindu proton.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Antenne_neuro-vasculaire_IRM.JPGhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Atenne_surfacique_IRM.JPGhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Brain_chrischan_300.gif -
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Une image est souvent compose dobjets, cellules, surfaces.La segmentation consiste extraire les attributs caractrisant ces entits.
Approche contour : les frontires entre les entits peuvent trematrialises par un contour.
Approche rgion : les entits sont reprsentes par des zones homognes de limage (couleur, niveaux de gris, textures)
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Segmentation dimages
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Mthodes de reconstruction
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Modlisation gomtrique par polygones/polydres
Cube connecteur
Segmentation des contours Empilement
Assemblage
Lalgorithme du cube connecteur se base sur les pixels delimage pour former une matrice de cubes entre 2 tranches
successives. Pour chaque cube, il dtermine la position desnuds par rapport aux contours prcdemment identifis.
Des lments gomtriques (facettes triangulaires) sontensuite gnrs la frontire permettant dobtenir
lenveloppe externe de la structure anatomique.
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Exemple avec le
logiciel CFAO Catia
Visualisation surfacique de ces triangles,
ce nest pas une surface mais unensemble de facettes triangulaires.
Importation du fichier STL contenant un
nuage de points relis par des triangles.
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Reconstruction 1:
- Crer des Sections Planes dans latelier Digitized Shape Editor- Crer des Courbes sur Scan dans latelier Quick Surface Reconstruction- Crer des Surfaces Multisections dans latelier Quick Surface Reconstruction
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Reconstruction 1:
- Crer des Sections Planes dans latelier Digitized Shape Editor
- Crer des Courbes sur Scan dans latelier Quick Surface Reconstruction- Crer des Surfaces Multisections dans latelier Quick Surface Reconstruction
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Reconstruction 2:
- Activer des points avec la brosse dans latelier Digitized Shape Editor
- Crer des surfaces PowerFit dans latelier Quick Surface Reconstruction- Ractiver tous les points de la sourie- Activer une autre slection avec la trappe dans latelier Digitized Shape Editor- Crer des surfaces Canoniques dans latelier Quick Surface Reconstruction
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Reconstruction 2:
Aprs plusieurs activations de nuage partiel de points et cration de surfacesPowerFit ou Canonique, il faut tirer toutes les surfaces avant de commencerles oprations boolennes sur ces surfaces.
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Vido: RetroIngenierie_ReconstructionCatia_01
Vido: RetroIngenierie_ReconstructionCatia_02
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Catia
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Exemples dapplication
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Inspection des portes de voitures
Tir de: www.innovmetric.com
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coulements dair, Nascar
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Falcon 20
3D Photogrammetry
3D Scanning
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Black Hawk Helicopter
3D Photogrammetry 3D Scanning
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Exercices
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Ex. 1
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Vous devez faire la rtro-ingnierie dun appareil photo numrique pour enfant. La
coque externe de cet appareil est en plastique souple pour assurer la prvention deschocs et offre une prise 2 mains antidrapante, ainsi quune vise 2 yeux.
1) Quel(s) outil(s) allez-vous utiliser pour digitaliser la coque de ce produit ? Justifiezvotre rponse.
2) Aprs avoir dmont lappareil, quelle(s) technique(s) allez-vous utiliser pour
digitaliser le mcanisme intrieur avec une prcision de 2 mm ? Justifiez votrerponse.
Ex. 1
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Vous devez faire la rtro-ingnierie dun appareil photo numrique pour enfant. Lacoque externe de cet appareil est en plastique souple pour assurer la prvention deschocs et offre une prise 2 mains antidrapante, ainsi quune vise 2 yeux.
3) Considrons que cet appareil photo nest pas dmontable. Quelle(s) technique(s)allez-vous utiliser pour digitaliser les pices intrieures qui le composent ? Justifiezvotre rponse.
4) Vous reconstruisez la coque externe de cet appareil photo dans CATIA laide desurfaces canoniques. Comment pouvez-vous vrifier la qualit de votrereconstruction par rapport au nuage de points initial ? Justifiez votre rponse.
Suite
Ex. 2
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Pour effectuer la maquette numrique dunbobsleigh, vous faite la rtro-ingnierie delintrieurde la coque du bobsleigh utilis par lquipeCanadienne en 2006.
a) Quel matriel utiliseriez-vous pour faire la digitalisation de lintrieurde la coquedu Bobsleigh ? Justifiez votre rponse et dcrivez le fonctionnement de ce matriel.
b) Dcrivez les tapes principales de reconstruction de surfaces dans Catia partir dunuage de points obtenus de la digitalisation de lintrieurde la coque du bobsleigh.
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