Les outils de la modélisation géométrique

La documentation par modélisation géométrique concerne plusieurs corps de métiers dans une diversité toujours plus grande, au point que je n’espère par ici atteindre une forme d’exhaustivité. La modélisation géométrique représente en 2D ou en 3D, mais surtout se distingue par deux types que j’appellerai modélisation directes, c’est à dire les activités de dessin et de conception) et indirectes, par capture de forme instru-mentée, c’est à dire les activité de photographie, de numérisation par laser, etc.

Modélisation par le dessin

Par dessin, j’entends les activités de création de forme plus ou moins réaliste. Cela inclut les modélisations la création d’images numériques (en 2D ou en 3D), mais la conception de pièces ou de systèmes en 2D ou en 3D (modélisation 3D, modélisation architecturale, création de schémas, etc.)

Les outils Je me cantonnerai à évoquer ici les outils principaux de mon point de vue, mis en œuvre dans la production documentaire patri-moniale. Des logiciels de conception électronique ou électrotechnique

(comme KiCad ou Gmsh), ou des logiciels de conception moléculaire (tels que RasMol), bien que relevant du même mouvement général en sont écartés.

En 2 ou 3 dimensions, pour la conception mécanique, j’ai retenu CA-TIA (présenté dans le tableau 5.1). NX, AutoCAD et PTC Creo présentent des fonctions proches, ce sont tous des logiciels bien intégrés dans les chaînes CAO/CFAO. Il existe également des outils Open Source (FreeCAD et Libre CAD), qui semblent moins utilisés dans l’industrie. Dans une même idée, Revit, ArchiCAD et SketchUp sont (globalement) comparables, en tant qu’outils de dessin pour l’architecture, je ne présente ici que Revit dans le tableau 5.2. Blender et 3ds Max sont des purs modeleurs 3D, c’est à dire qu’ils produisent des formes et des environnements tridimension-nels éclairés et texturés. Le tableau 5.3 détaille 3ds Max. En 2 dimensions seulement, les logiciels d’édition d’images (Photoshop, Gimp, ...) sont également couramment utilisés.

Capture de la forme

D’autres techniques de modélisation de la forme ont recours à des capteurs. La photographie numérique, ou la télémétrie laser en sont les formes les plus courantes (pour référence à ce sujet, les travaux du consortium 3D cf. [VBC+17], d’Heinrich Schwenke [SWK99], ou l’approche comparative de Mark Chan et al. [CDGL05]). À leur issue, des points co-lorés (en matrices ou en nuages), que l’on pourra ensuite positionner en trois dimensions, mailler, filtrer... pour obtenir la forme finale (entre autres les travaux de Witold Niewiem [Nie18], ou d’Eloi Gattet [Mer]). Me-shlab, par exemple, est un « mailleur », c’est à dire qu’il transforme les nuages de points en groupe de facettes jointes les unes aux autres et permet ainsi de produire des formes aux contours fermés. CloudCom-pare est un autre exemple d’outil permettant de manipuler des points en trois dimensions. Outil modulaire, il permet la réalisation de compa-raison, de décimations, de filtrages, de maillages, etc. et le tableau 5.5 le présente. D’autres logiciels permettent l’assemblage de photographies, en 2 dimensions, pour produire un modèle tridimensionnel, COLMAP ou Agiso� Photoscan, par exemple.

Les formats

En 2 dimensions on rencontre des JPEG2000, le PNG ou le GIF se diffé-rentiant par les techniques d’encodage et de compression de l’informa-tion. Des pixels (des points colorés) composent l’image. En 3 dimension,

on retrouve le PTS, le Collada, le STL, le PLY ou encore l’E57 en l’équivalent de ces format. L’unité de base reste le point repéré en trois dimensions, auquel on peut également attribuer une couleur. Cependant, ces formats permettent également de relier ces points entre eux pour former des facettes auxquelles peuvent être attribuées des vecteurs normaux et une couleur. La représentation des formes complexes passe parfois par l’emploi de B-Splines, parfois généralisées en NURBS, c’est à dire des com-binaisons linéaires de courbes polynomiales. Différents outils mènent à différents formats de fichiers (3DM, CATPart, OpenCascade,...), stan-dardisés dans des formats d’échange standard, tels que STEP, IFC, IGES ou JT. Parfois ouverts, ces formats largement utilisés dans l’industrie manufacturière, manipulent également d’autres informations que leur modélisations géométrique (structure du produit, liaisons entre pièces, informations d’usinage, etc.). Certains formats ont été spécialement développés pour l’affichage des fichiers 3D sur le web, tels que X3D.

Table 5.1 – Fiche d’identité de CATIA CATIA

Date de création Editeur

1977 : CATI Dassault Aviation en 1977 1981 : CATIA Dassault Systèmes (1981) 1998 : CATIA V5

2008 : CATIA V6

Activités Formats de fichiers

Modélisation directe Pour CATIA V5 Modélisation paramétrique .catpart Modélisation 3D filaire .catproduct Modélisation 3D surfacique .catdrawing Modélisation 3D volumique IGES

Simulation STEP

Modélisation 2D .dxf

Asseblage virtuel de pièces .dwg .stl .wrl

Table 5.2 – Fiche d’identité de Revit Revit

Date de création Editeur

1997 : Revit Charles Rivers So�ware Août 2000 : Revit V2 Revit Technology Corp. Janv 2002 : Revit V4.1

2002 : Revit Autodesk

2018 : Revit 2018 2019 : Revit 2019

Activités Formats de fichiers

Modélisation mécanique Pour Revit 2019 Modélisation électrique .rvt (projet) Modélisation de plomberie .rfa (famille)

Modélisation 3D volumique .r� (gabarit de famille) .rte (gabarit de projet) .dwg

.dxf .dgn .png

Table 5.3 – Fiche d’identité de 3ds Max Autodesk 3ds Max

Date de création Editeur

1988 : 3D Studio Prototype Yost Group

1992 :3D Studio V2 Autodesk 1996 : 3D Studio MAX 1.0 2000 : Discreet 3dsmax 4 2005 : Autodesk 3ds Max 8 2007 : Autodesk 3ds Max 2008 2018 : Autodesk 3ds Max 2019 2019 : Autodesk 3ds Max 2020

Activités Formats de fichiers

Modélisation de surface complexes Pour 3dsmax 2018 .�x .sat .prt .step .jt IGES .rvt .catproduct .catpart

Table 5.4 – Fiche d’identité de Meshlab Meshlab

Date de création Editeur

2005 : Meshlab ISTI, CNR

Activités Formats de fichiers

Alignement de maillages .ply

Remaillage .stl

Nettoyage de maillages .obj Colorisation et analyse de maillages .3ds .dae .ptx .vrml .dxf .x3d .u3d .xyz

Table 5.5 – Fiche d’identité de CloudCompare CloudCompare

Date de création Editeur

2004 : CloudCompare EDF R& D 2007 : CloudCompareV2 3D Studio V2

2009 : CloudCompare V2.1 2019 : CloudCompare V2.10

Activités Formats de fichiers

Maillage d’un nuage de points Pour CATIA 2019 Nettoyage de nuage de points .bin

Calcul de distances ASCII

Calcul de volumes .las

Intégration de données capteurs .e57

Segmentation de nuages .ptx .fls .ply .obj .stl .�x .dxf