rétro-conception - freesebastien.thibaud.free.fr/_logiciels/geomagic/pdf/tp... · 2008. 8. 12. ·...

TP d’introduction à la rétro-conception

MobileScan 3D / Geomagic Studio 10.0 / CATIA V5

Sébastien Thibaud Ŕ [email protected] 1

Rétro-conception

d’une aube de turbine

[email protected] U

HUhttp://sebastien.thibaud.free.fr U

mailto:[email protected]

http://sebastien.thibaud.free.fr/




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.




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




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




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




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.




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




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




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.




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 ?




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




Effectuer un Recalage global du Groupe

1.

Définir les paramètres de contrôle

suivants :

Tolérance : 0 mm



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





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




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


Définir Attache1 comme étant l’ensemble

dit corrigé et Attache2 comme celui

Flottant


points.



ensembles





Enregistrement.


et définir Attache.

Cliquer sur OK.

Effectuer un Recalage global du Groupe

Attache.

Définir les paramètres de contrôle

suivants :

Tolérance : 0 mm



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








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





Supprimer


sélectionner les fichiers Aubage1.wrp,

Aubage2.wrp et Aubage3.wrp

Cacher le nuage Aubage3 (Clic-Droit-

>Masquer)


Définir Aubage1 comme étant l’ensemble

dit corrigé et Aubage2 comme celui

Flottant


points.



ensembles





Enregistrement.


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


définir le nouveau fichier par Aubage.wrp




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





Supprimer


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.


600000 points et ajuster la priorité de

Courbure au maximum.

Cliquer sur OK


sauvegarder le fichier en Aube.wrp

Effectuer un recalage manuel par n-

points et renommer le groupe en Aube




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




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


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.





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




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




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




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.




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




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.


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




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




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)




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.

rétro-conception - freesebastien.thibaud.free.fr/_logiciels/geomagic/pdf/tp... · 2008. 8. 12. ·...

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