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Proposition pour la prise en compte des déformations métiers dans un système de CAO

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Academic year: 2021

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Submitted on 20 Apr 2010

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métiers dans un système de CAO

Ciuciu Ioana

To cite this version:

Ciuciu Ioana. Proposition pour la prise en compte des déformations métiers dans un système de CAO.

Informatique [cs]. Université de Reims - Champagne Ardenne, 2009. Français. �tel-00474568�

(2)

présentéepar

Ioana Georgiana CIUCIU

pourobtenir letitrede

DOCTEUR

de l' Université de Reims Champagne-Ardenne

Spécialité :Informatique

Proposition pour la prise en compte des déformations métiers dans un système

de CAO

Datede soutenance:5 Novembre2009

Composition du jury :

SebtiFOUFOU Professeuràl'UniversitédeBourgogne,Dijon Rapporteur

BezhadSHARIAT Professeuràl'UniversitéClaudeBernardLyon1 Rapporteur

LionelROUCOULES ProfesseuràArtset MétiersParisTech-CERd'Aix-en-Provence Examinateur

YvonGARDAN Professeuràl'UniversitédeReims(IFTS) Directeur dethèse

EstellePERRIN MaîtredeConférencesHDR àl'UniversitédeReims (IFTS) Directricedethèse

ThèsepréparéeauseinduERTGaspard Monge(CReSTIC)

IFTS- InstitutdeFormationTechniqueSupérieurede Charleville-Mézières

(3)

Ici, jevoudrais adressertoutemareconnaissanceàtousceuxquiont contribué àl'aboutisse-

ment de mestravaux.

Je commence, naturellement, par remercier mes deux directeurs de thèse, Estelle Perrin et

Yvon Gardan,de m'avoiraccueillie dansleur équipe.Je leur remercie pour leur conance, pour

leur présence etpour tout ce que jáiappris chaque jour en travaillant à leur cotés.Je leur suis

reconnaissante pour toutce qu'ilsm'ont transmis, tant sur leplanprofessionnel quesurle plan

humain.

Ensuite, je tiens à remercier mes rapporteurs, Monsieur le Professeur Bezhad Shariat de

l'Université de Lyon1 et Monsieur Sebti Foufou, Maître de Conférences HDRà l'Université de

Bourgogne,qui m'ontfait l'honneurd'évaluer montravail.Je leurremercie pour letemps qu'ils

ontconsacré pour liremonmanuscrit etpour leurs commentaires.

Je suis également reconnaissante à Monsieurle Professeur Lionel Roucoules, de l'ENSAM -

CER d'Aix-en-Provence d'avoir accepté d'être membrede mon jury etd'avoir pris le temps de

jugermontravail.

Mes travaux de recherche se sont déroulés dans le cadre du projet DIJA de lÉRT Gaspard

Monge.Jeremercietousmescollèguespourleursidées quiontapportéunplusàmontravail.La

collaborationavecDINCCSaétéprésenteauquotidiendansmestravaux.JeremercieFred,Mike

etNico pour leur aide et leur disponibilité. Je remercie tous les membres de notre équipe pour

la bonne ambiance queje n'ai connu nul partailleurs. Je remercie également tous les membres

de l'administrationde l'IFTS pour leur présenceetleurserviabilité au quotidien.

Je tiens à remercierle Conseil GénéraldesArdennes pour avoir nancémathèse.

Une penséedereconnaissanceàtousceuxquej'aiconnudèsmespremiers joursàCharleville

et dont l'amitié et la camaraderie ont fait plus supportable mes jours à l'etranger : Etienne,

Julien, Mael, Fred H., Nico, Mike, Fred, Eric, Cosmin, Philippe, Siham, Anouar, Slah, Walid,

(4)

Mohand, Fadhila, Wafaa, Véronique, Caroline, Tahar, Laurent, Omar, Ben, Romain, Audrey,

Seb,Marius,Reli ettout lesautres.

Je voudraismaintenant remerciertrèssincèrementtousceuxquisontallésaudelàdeslimites

de lacamaraderieetqui m'onfait partager leuramitié etleur gentillesse pendantces années.

Ma première pensée est pour Estelle, qui est pour moi un modèle de vie avec Fred et leurs

enfants. Je te remercie pour ta conance et pour que chaque fois que je suis près de toi je me

sens une meilleure personne. Tout comme M. Gardan, qui a su bienm'accueillir passeulement

dans sonéquipe mais aussi danssa famille. Je lui remercie pour sa gentillesse et sagénérosité.

Je remercie également Madame Gardan, Marion et Julien. Vous avez toute mon admiration et

monrespect.

MerciàNico,Fred,Alex,MikeetRomainpourleurbonhumouretleurgentillesse.Mercipour

lessoiréespizza-bière-foot,etpourm'avoiraccueilliedansvosfamilles.MerciégalementàElodie,

RacheletMélanie pour leurhospitalité.Quel bonheurdepasserdessoiréesen compagniede vos

enfants!Mike,ton amitiéetta gaietém'ont apportée moiaussiautant debonheur.J'espèreque

tu visaumieux ton expériencecanadienne.

Un grand merci à Ben et Audrey pour m'avoir toujours traitée comme un membre de leur

famille. Je n'oublierai jamais les bonsplats ardennais. Merci au papa de Benpour le délicieux

jambon ardennais. Je n'oublie pas bien entendu Romain, Boubounne et leurs amis, ni les mé-

morables soirées quej'ai passéesenleur compagnie. Merci àSeb pour sagentillesse etpour son

aideavec LaTex (etpasseulement).

Merci à Eric pour son amitié, pour son bon humour et pour sa générosité. Avec Cosmin et

Nick, vousm'avez rendules joursàCharleville plus ensoléyés ques'ilyavaitdu soleil.Et iln'y

en aeutpastrès souvent. Mercià Cos pour avoirsonné sisouvent à maportecestroisans..

Je remercie à mes étudiants qui m'ont souvent aidé à me déconnecter de mes travaux de

recherche pour mieuxypouvoirretourner;jeleurremercie aussipour avoirdonnédusensàmes

eortspour leurs transmettremes enseignements.

A la n,je remercie mes parents qui ont toujours tout fait pour me permettre de faire des

études dans les meilleures des conditions. Je voussuis reconnaissante de m'avoir encouragée et

soutenued'aller plusloin dansmes études.Merci pour laliberté etpour lesens de l'absoluque

vousm'avez insuéedèspetite.Je suishonoréed'êtrevotrelle.Cemanuscritvousestbiensûr

dédié.

(5)

Mercipourm'avoirrenduevisitependantmathèse,jegarderaitoujoursunbeausouvenirde ces

jours. merci également à Cos pour sacontribution (majeure). Je remercie Lumi pour sescoups

de ls des mercredis après-midi, pour ses encouragements et pour ses péripéties de la jungle

amazonienne. Merci d'être venue pour ma soutenance de si loin, je suis ère de t'avoir comme

cousine. Je n'oublie pas Mish, qui m'a oert sonamitié etson support inconditionnel pendant

ces années de thèse. Merci à Ursu qui a su, à sa manière, être à mes cotés dèsle début de ma

thèse.

Unepenséeémueàmaprofesseure,doamnadiriginta,poursondévouementetsonamour.

Une pensée à mes grands parents qui ne sont plus.. mais qui seront toujours présents pour

moi.

Avant de nir,je dois uneréponse àCosmin, aussichirée quesonarmation :EU.

Merci à tous!

(6)

Remerciements i

Liste des tableaux vii

Table des gures viii

Introduction 1

1 Etude bibliographique: préliminairespourla dénitiond'unsystème deCAO

basé sur les déformations 5

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Modèle interne etutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.1 Classicationdes modèles dereprésentation desurfaces déformables . . . 7

1.2.2 Techniques demodélisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.3 Etatde l'artdestechniques dedéformation de surfaces . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.3.1 Techniques dedéformation basées surdespropriétés physiquesdesobjets 22 1.3.2 La déformationde formeslibres (Free Form Deformation (FFD)) . . . . . 23

1.3.3 Déformations soumisesàdescontraintes dedéplacement . . . . . . . . . . 25

1.3.4 Fonctionsdecay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.3.5 FFDavec Surfaces deSubdivision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

1.3.6 Déformations soumisesàdescontraintes géométriques . . . . . . . . . . . 29

1.4 Outils virtuelsde déformation desurfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.4.1 Techniques d'interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.4.2 Outils dedéformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.5 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2 Contexte : le projet DIJA 38 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.2 Laphilosophie DIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

(7)

2.2.1 L'approche synthétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.2.2 Elémentsde dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.3 L'architecture dusystèmeDIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.3.1 Niveauxd'abstraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.3.2 Approche modulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.3.3 Utilitéde l'architecture systèmedansles déformations . . . . . . . . . . . 48

2.4 Modélisation par déformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.4.1 L'aspectmétier del'approche synthétique . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.4.2 Processusde déformation 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.4.3 Outils DIJAorientésmétier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.5 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3 Proposition pour la réalisation des outils de déformation 3D pour la CAO dans un contexte orienté métier 60 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

3.2 Intégration desfonctionsdecay dansles règlesmétier . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.2.1 Dénition desoutils3Dà l'aidedesfonctionsdecay . . . . . . . . . . . . . 61

3.2.2 Un exemplede processusde déformation 3D. . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.2.3 Application desoutilsde déformation DIJA3D . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.3 Un exemplede ranement de déformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.4 Une proposition pour l'intégration de la contrainte volumique avec les déforma- tions DIJA3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.4.1 Etatdel'artdestechniquesdedéformationdeformeslibresaveccontrainte volumique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.4.2 Intégration d'unecontrainte volumique avec les outils 3Dde déformation DIJAselon laméthoded'AubertetBechmann . . . . . . . . . . . . . . . 87

3.4.3 Proposition d'une méthode pour l'intégration de la contrainte volumique avec lesoutilsde déformation 3DDIJA.Application pour lamodélisation de aconsde parfumetde récipients cosmétiques . . . . . . . . . . . . . . 91

3.5 Intégration d'autres contraintes avec les déformations DIJA. Application pour l'insertion d'unplumier pour une tablettearrière de voiture . . . . . . . . . . . . 94

(8)

4 Mise en ÷uvre informatique d'un modeleur de surfaces discrètes 97

4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.2 Contexte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.2.1 DIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.2.2 Choixtechniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.2.3 Limitesdumodeleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.3 Aspects liésàl'implémentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.3.1 Modèleinterne dereprésentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

4.3.2 Représentation interne desoutilsde déformation . . . . . . . . . . . . . . 102

4.3.3 Implémentation de déformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.4 Interface graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

4.4.1 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

4.4.2 Introductionà VTK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

4.4.3 Moduledevisualisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

4.5 Synthèse del'implémentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

4.6 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Conclusion et Perspectives 121

A Eléments de géométrie discrète 127

B Fonctionnalités complémentaires DIJA 132

(9)

3.1 Méthodesde FFDavec contraintevolumique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

(10)

1.1 Diérentes représentations géométriquesdessurfacesdéformables [MDA01]. . . . 8

1.2 Une surface de Bézier [Geo08 ]. La forme de la surface est modiée en déplacant

les pointsde contrôle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3 Superquadriques [Bar81 ]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.4 Exemple de subdivision de surface. Plusieurs niveaux successifs de ranement

(subdivision) [RB04]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.5 Typesde p-cellules [OMV01 ]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.6 Dualitémaillagessimplexes-triangulations[Toh03]:(a)Maillagetriangulaired'un

tore;(b)Lemaillagesimplexedualdumaillage(a);(c)Unmaillagedualtriangu-

lairedu maillage simplexe (b); les maillages (a) et(c) sont totalement diérents

même s'ils partagent lamême connectivité;(d)latriangulation du maillage sim-

plexe(b);ce maillagen'apaslamême connectivité que (a)et(c). . . . . . . . . 15

1.7 Discrétisation d'uneentité continue en unsystèmemasse-ressort. . . . . . . . . . 16

1.8 Une portion d'unsystèmemasse-ressort [GM97]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.9 Force d'interaction de type Lenard-Jones entre deux particulesen fonction de la

distance

d

qui lessépare. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.10 (a) Eléments de base du modèle (blobbs); liaison s'étirant et se rompant entre

deuxatomes;(b)Imagegénérée utilisant desexposants quadriques[Bli82 ].. . . . 22

1.11 (a)Primitive pliéetorsadée;(b)Primitivepliée torsadéeelée;(c)Modèled'une

chaise composéede sixprimitivesavec septopérationsde pliage [Bar84 ]. . . . . . 23

1.12 Le hyper patch de base de la FFD [HHK92]; les vecteurs

s

,

t

et

u

dénissent le

systèmede coordonnées local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.13 FFDavec unvolume de Bézier[Dub ]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.14 Patches de contrôle avec une topologie généralisée [Coq90]. . . . . . . . . . . . . 24

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