Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 1
Rétro-conception d’une aube de turbine
HUsebastien.thibaud@univ-fcomte.frU
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Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 2 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.
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 3 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 4 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 5 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 6 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.
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 7 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 8 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 9 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.
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 10 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 ?
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 11 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 12 Effectuer un Recalage global du Groupe
1.
Définir les paramètres de contrôle suivants :
Tolérance : 0 mm Itération max : 100 Taille d’échantillon : 2000
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
Enregistrer les modifications en sélectionnant la commande Fichier ->
Enregistrer. Répondre Oui à la question Voulez-vous le remplacer ?
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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 13 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
Cliquer sur l’icône de Recalage manuel.
Définir Attache1 comme étant l’ensemble dit corrigé et Attache2 comme celui 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 Attache.
Cliquer sur OK.
Effectuer un Recalage global du Groupe Attache.
Définir les paramètres de contrôle suivants :
Tolérance : 0 mm Itération max : 100 Taille d’échantillon : 1000
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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 14 Enregistrer les modifications en
sélectionnant la commande Fichier ->
Enregistrer. Répondre Oui à la question Voulez-vous le remplacer ?
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
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 Aubage1.wrp, Aubage2.wrp et Aubage3.wrp
Cacher le nuage Aubage3 (Clic-Droit-
>Masquer)
Cliquer sur l’icône de Recalage manuel.
Définir Aubage1 comme étant l’ensemble dit corrigé et Aubage2 comme celui 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 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 Cliquer sur Fichier->Enregistrer sous et définir le nouveau fichier par Aubage.wrp
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 15 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
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 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.
Définir un espacement par cible de 600000 points et ajuster la priorité de Courbure au maximum.
Cliquer sur OK
Cliquer sur Fichier->Enregistrer sous et sauvegarder le fichier en Aube.wrp Effectuer un recalage manuel par n- points et renommer le groupe en Aube
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 16 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 17 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
Définir un espacement par cible de 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.
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 18 Si ce n’est pas le cas, Ouvrir le fichier
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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 19 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 20 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 21 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.
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 22 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 23 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.
Si ce n’est pas le cas, Ouvrir le fichier 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 24 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
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 25 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)
Sébastien Thibaud Ŕ sebastien.thibaud@univ-fcomte.fr 26 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.
