MEC3510 A2013 Bloc0452 Retroingenierie

7/24/2019 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


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Nuage de points issu de la digitalisation Dfinition de facettes triangulaires

Cration des surfaces NURBS Reconstruction finalise


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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


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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



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MMT


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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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MMT


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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.



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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



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Palpeur pizolectrique

La cellule pizolectriquegnre une tensionproportionnelle la forceengendre par la flexion du

stylet



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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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MMT


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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


Vitesse 19200 rel1 points/seconde

Largeur du faisceau 15mm

Profondeur du champ de vue15mmPrcision2 8m (1sphre fit)


Laser Classe 2

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Scanner laser


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Mtris XC50,Scanner en croix

Poids 510g


Vitesse 3x6400 rel1points/seconde

Largeur du champ de vue 3x50mmProfondeur du champ de vue 3x50mm

Prcision2 15m (1sphre fit)


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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Scanner laser


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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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Cours MEC3510

lments de CFAO C.E. Aubin, . Wagnac, F.Salako, D. Pri-Curnier

Technique de Moir


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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


Inspeck 3D Capturor

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Scanner Moir


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Cours MEC3510


Scanner Moir


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Cours MEC3510



MMT


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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


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



3 camras

Repre

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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510



MMT


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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


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


Mthodes dimagerie et desegmentation

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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510


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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Cours MEC3510 lments de CFAO

C.E. Aubin, . Wagnac, F.Salako, D. Pri-Curnier

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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C.E. Aubin, . Wagnac, F.Salako, D. Pri-Curnier84

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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Documents

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