Le dtlm : feature de haut niveau

Les logiciels de cao proposent de nouveaux éléments de construction, les features, élaborés à partir de surfaces ou volumes géométriques, que le concepteur utilise dans la construction de son mécanisme. Bien souvent, ces features, dont il n’existe pas de définition universelle, ne sont utilisés que dans la création des pièces du mécanisme. L’origine historique de ces features est le monde de la fabrication industrielle. Ce sont alors des features d’usinage1_{. Les travaux}

concernant les features sont une des clés de la recherche en cao des années à venir. Deux grands

(a) Liaison complète par clavette. (b) Liaison complète par cannelures.

(c) Liaison rotule par roulement à billes radial. (d) Liaison linéaire annulaire par roulement à billes radial.

axes se développent actuellement [GR01], complémentaires, qui sont la modélisation à base de features et la reconnaissance de features2. Les features pourraient être amenés à sortir de ce strict cadre de la fao et devenir un élément incontournable de la conception.

Les features sont généralement constitués de couches d’informations qui se superposent à une représentation solide 3D (BRep, CSG,. . . ). Cet ajout de sens à l’objet permet de le ma- nipuler dans un contexte de conception. Il est fondamental pour le concepteur que le feature symbolise, sans aucune ambiguïté, le rôle pour lequel il a été choisi. Il peut cependant entraîner des problèmes d’intégrité lorsque, par combinaison de features, les géométries et les intentions fonctionnelles interfèrent entre elles [CH00]. Les auteurs reprennent et développent le concept d’intentions du concepteur orienté features3 _{en trois points : intentions fonctionnelles théoriques,}

relationnelles et morphologiques. Les intentions fonctionnelles théoriques matérialisent les com- portements mécaniques, les flux d’énergies, et plus généralement tous les concepts physiques susceptibles d’être mis en œuvre dans le système. Elles se traduisent par des formes de pièces en relations étroites avec le comportement attendu. Les intentions fonctionnelles relationnelles traduisent les relations géométriques et spatiales entre les différents features. Il peut s’agir de positionnements relatifs, d’orientations qui sont, ou non, dépendants des applications. Enfin les intentions morphologiques différencient les membres au sein d’une même famille de features. Toutes ces informations témoignent de la multitude de données que peut contenir un feature. Il en vient même des problèmes d’interprétation voire de reconnaissance de features par les corps de métiers dans le cadre d’ingénierie concourante [JG00]. Le fabricant ne reconnaît pas les mêmes features que le concepteur parce que l’utilisation qu’il en fera est différente. L’un des objectif visé dans [Tse99] est justement, par une approche modulaire, de pouvoir simplifier les mécanismes de reconnaissance de features simples (de fabrication) dans les features complexes (de conception). Ces travaux partent du constat que le travail du concepteur est facilité s’il utilise des features de haut niveau sans se soucier de leur contenu. Le lien entre les concepteurs et les fabricants n’est pas encore parfait, mais les features peuvent constituer un élément de réponse à ce problème dual.

Contrairement à [Ama98], nous pensons que le feature est apte à colporter des intentions de

conception, et cela indépendamment du degré de définition géométrique. Nous nous démarquons

du contexte actuel qui restreint la conception par features à la seule élaboration de pièces, et nous pensons que les dtlm sont des features de haut niveau qui sont associés à la fonction « liaison mécanique». Le terme « haut niveau» mérite une explication : il s’agit en fait du niveau d’intégration du feature. Il regroupe toutes les connaissances évoluées sous-tendues par le concept de liaison mécanique, et une géométrie complexe puisque basée sur un assemblage de volumes de matière (il est délicat de mentionner ici le mot pièces puisque certaines parties ne sont que des fragments de pièces).

Ce type de feature se démarque des features « traditionnels » par sa complexité. L’amélio- ration des conceptions basées-feature est concernée au premier chef. Ce problème soulevé par de nombreux travaux dont [CH95] se traduit par une modification de la topologie des pièces à la suite des modifications de features. Ces inconvénients sont principalement dus au manque d’explicitation des intentions du concepteur lors de l’introduction de features de bas niveau. Ils sont exacerbés par la fonctionnalité plurivalente que peuvent présenter des éléments géomé- triques trop simples. Les risques sont limités lorsqu’on utilise des features de plus haut niveau, car présentant moins d’ambiguïté dans l’interprétation.

2. Respectivement “feature-based design” et “feature recognition”.

3. Traduction (heureuse?) de “Feature-based designer’s intents”, soit l’intention du concepteur manipulant des features.

L’utilisation de features simples peut servir de base à des assemblages plus complexes. C’est alors un moyen de diminuer le nombre de features disponibles pour le concepteur et de ce fait, de simplifier la gestion des bases de données. Mais une telle affirmation peut sembler optimiste, compte tenu du nombre de combinaisons que représente l’assemblage des nombreuses formes de base. De plus, on constate régulièrement que de nombreuses combinaisons sont irréalisables, ou ne présentent pas d’intérêt particulier, ce qui diminue sensiblement le nombre de combinaisons nécessaires. Des outils permettant de concevoir des features de haut niveau sont envisageables, mais ils sont pour l’instant hors de notre propos.

Les dtlm que nous présentons doivent être considérés comme des features-utilisateur4_.

C. Hoffmann reconnaît aux features-utilisateur des caractéristiques intéressantes [HJ98]. L’agré- gation, en composants complexes, de features simples augmente l’indépendance fonctionnelle de ces features entre-eux. Malheureusement, les logiciels commerciaux ne proposent pas encore de mécanismes sophistiqués de construction et de manipulation de features-utilisateur. Ils sont généralement basés sur une conception paramétrée des géométries qui, par le biais de méca- nisme d’historique de construction, permettent d’instancier des variantes de classes prédéfinies. La méthode est fragile et conduit parfois à des aberrations.

La vision qu’a le concepteur des dtlm est une vision de spécialiste. Il emploie ces features pour leur fonction de liaison. Il ne se préoccupe pas des features de plus bas niveau compris dans le dtlm formé par les surfaces fonctionnelles. L’emploi de ces surfaces fonctionnelles en cao a été traité dans de nombreux travaux et a souvent mené à une complexité importante, notamment dans sa représentation (souvent à base de graphes) et dans sa prise en compte pour la réalisation des liaisons [Con96]. Cette aptitude à masquer une partie de l’information est donc intéressante : elle simplifie la vision instantanée du dtlm tout en autorisant une lecture pluridisciplinaire (les features d’usinage sont bien présents dans le dtlm !). En situant le dtlm à un niveau supérieur de compréhension et de définition, nous proposons un ensemble cohérent d’éléments mécaniques qui satisfait entièrement à la fonction de liaison assignée. Sa représentation graphique fait apparaître des composants mécaniques ou des formes qui suggèrent au concepteur la fonction qu’il remplit. Le dtlm intègre des composants standards tels que des roulements, des clavettes, ou bien des formes paramétrées, souvent normalisées, comme des cannelures, des lamages, etc. qui sont autant d’indices d’identification pour le spécialiste.