Brevet FR2827057A1 — publié le 20030110

La présente invention concerne un procédé de simulation d'aspect d'un assemblage de pièces. L'invention s'applique plus particulièrement aux assemblages de pièces en matière plastique, bien que cette indication ne présente aucun caractère limitatif. Dans le domaine des pièces de carrosserie automobile, il est connu de recourir aux simulations d'aspect pour des pièces virtuelles, c'est-à-dire des pièces qui n'ont pas encore d'existence réelle mais dont les caractéristiques géométriques et structurelles sont définies. On peut ainsi, avant même la réalisation effective des pièces, obtenir une impression d'ensemble de la carrosserie, en juxtaposant virtuellement les pièces et en tenant compte des jeux prédéfinis laissés entre deux pièces adjacentes. Si ces rendus visuels, obtenus par coloriage, simulation de texture et autres effets optiques tenant compte d'un éclairage sous un angle particulier permettent de visualiser l'assemblage de pièces obtenues, ils ne semblent toutefois pas être utilisés pour anticiper les déformations que subira l'assemblage lorsqu'il sera soumis à une contrainte, ce qui est pourtant le cas des pièces de carrosserie d'un véhicule automobile. En effet, dans l'application particulière des pièces de carrosserie de véhicules automobile, de simples variations de la température extérieure peuvent faire subir aux pièces de carrosserie des dilatations relativement importantes, surtout si ces pièces de carrosserie sont réalisées en matière plastique, ainsi que des forces exercées par la variation de position des appuis et butées desdites pièces sur leur structure d'accueil sur le véhicule, ou des actions d'enfoncement de la surfaces desdites pièces, dues par exemple à l'appui d'un pouce ou d'une paume de main ("cloquage"). Des contraintes aérodynamiques dues à l'écoulement de l'air sur le véhicule peuvent également entraîner des déformations non négligeables de certaines pièces de carrosserie. Pour faire face à cette situation et éviter que de telles déformations n'entraînent l'apparition de jeux trop importants entre des pièces de carrosserie adjacentes, t'homme du métier adopte comme solution de modéliser numériquement l'assemblage de pièces et de calculer ses déformations dans les différentes hypothèses de contraintes précitées. Sur le modèle déformé, l'homme du métier détermine des plans de coupe dans lesquels il mesure l'amplitude du jeu entre deux pièces adjacentes. Les plans de coupe sont de préférence choisis de manière à mettre en évidence les jeux de plus grande amplitude. Le critère qu'utilise l'homme du métier pour assurer une certaine esthétique de l'assemblage de pièces est alors que les jeux mesurés entre deux pièces adjacentes dans les plans de coupe soient inférieurs à une valeur prédéterminée, ce qui, en principe, devrait garantir que le jeu entre les deux pièces est partout inférieur à cette valeur prédéterminée. Les inventeurs à la base de la présente invention ont réalisé que ce critère des jeux mesurés dans certains plans de coupe de l'assemblage n'est pas toujours le plus pertinent pour décider si l'apparition d'un jeu important entre deux pièces nuit à l'esthétique d'ensemble de l'assemblage. Selon la présente invention, ce critère peut être avantageusement remplacé par un critère global véritablement esthétique. La présente invention a pour objet un procédé de simulation d'aspect d'un assemblage de pièces constituées par des portions de surface, par calcul des propriétés d'aspect de chaque portion de surface visible sous un angle de vue prédéfini et sous un éclairage prédéfini, à partir d'un fichier de données définissant l'agencement relatif des pièces dans l'assemblage et la géométrie de chacune des pièces, l'assemblage étant défini par un fichier de données initial définissant l'agencement relatif théorique des pièces dans l'assemblage et la géométrie théorique de chacune des pièces, considérée isolément et hors contrainte, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer, à partir du fichier de données initial, un fichier de données final définissant l'agencement et la géométrie des pièces compte tenu des liaisons mécaniques existant entre lesdites pièces et lorsque ledit assemblage est soumis à une contrainte prédéterminée, le calcul des propriétés d'aspect étant effectué à partir du fichier de données final. En d'autres termes, l'invention consiste à simuler l'aspect de l'assemblage après déformation de façon à offrir une vision d'ensemble de l'assemblage déformé et permettre ainsi de déterminer si les jeux apparaissant du fait de cette déformation sont ou non acceptables. Grâce à l'invention, on peut s'apercevoir que certaines mesures locales de jeux apparemment inacceptables car dépassant la valeur prédéterminée sont finalement admissibles car elles se fondent dans un ensemble. Dans un mode de réalisation préféré, le calcul du fichier de données final met en oeuvre la méthode des éléments finis sur un maillage déterminé à partir du fichier de données initial. Dans cette hypothèse, le fichier de données final peut être un fichier de points issus du maillage obtenu après mise en oeuvre de la méthode des éléments finis. Par exemple, les points issus du maillage sont les sommets des mailles du maillage. Le fait de fournir une représentation virtuelle de l'assemblage déformé n'interdit pas de fournir, comme cela est connu, une représentation virtuelle du même assemblage avant déformation. A cet effet, le procédé selon l'invention comprend une première étape de calcul consistant à calculer les propriétés d'aspect de chaque portion de surface visible sous un angle de vue prédéfini et sous un éclairage prédéfini à partir des données fournies par le fichier de données initial. Afin de faciliter la compréhension de l'invention, on va maintenant en décrire un exemple à partir des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un organigramme représentant les différentes étape d'un procédé selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une représentation d'un maillage d'un assemblage de pièces selon l'invention, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 représentant le maillage après simulation de déformation, - la figure 4 est une représentation virtuelle de l'assemblage après calcul des propriétés d'aspect de chaque portion de surface visible des pièces, l'assemblage étant non déformé, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 représentant l'assemblage déformé. Dans le mode de réalisation décrit, le procédé comprend six étapes 1,2, 3,4, 5,6 de calcul, au sens large de ce terme, c'est-à-dire des étapes de définitions de surfaces, de détermination de points, de détermination de maillage et de calcul de déformation proprement dit. Le procédé comporte également deux étapes d'affichage 7 et 8. Toutes ces étapes sont mises en oeuvre pour déterminer l'aspect d'un assemblage de pièces représenté à la figure 4. Il s'agit d'un ensemble comprenant une aile avant gauche 9, une extrémité latérale de pare-chocs 10, un bloc optique 11 et un capot de véhicule automobile 12. Cet assemblage est tout d'abord défini par un fichier de données initial 13 qui contient la définition géométrique théorique de chacune des pièces ainsi que leur positionnement relatif les unes par rapport aux autres. Un tel fichier de données peut être obtenu à partir d'un outil de conception assisté par ordinateur dans lequel on définit les pièces par leurs cotes, ces pièces étant libres de toute contrainte. En d'autres termes, la géométrie des pièces telle qu'enregistrée dans le fichier de données initial 13 est une géométrie idéale qui ne reflète pas nécessairement le comportement des pièces en situation réelle. Les positionnements des pièces les unes par rapport aux autres tiennent compte uniquement de cette géométrie idéale. Les liaisons entre pièces sont pris en considération dans ce fichier sous forme de ponts de matière, qui sont également définis par leur géométrie. A partir de ce fichier de données, on détermine à l'étape 1 les différentes surfaces constituant les pièces, en utilisant un outils de production de surfaces à partir d'un relevé de points issu du fichier de données initial. Classiquement, ces surfaces sont du type"nurbs". Une fois ces surfaces définies, les propriétés d'aspect desdites surfaces peuvent être déterminées par calcul à l'étape 2 en indiquant leur coloris et la texture souhaitée pour chaque surface. Un point et un type d'éclairage, un angle de vue et une distance de vue sont alors fixés, en conformité avec un cahier des charges pré-établi, par exemple. On obtient ainsi une simulation d'aspect théorique de l'assemblage, visible à la figure 4, qui tient compte de la géométrie théorique de chacune des pièces constituant l'assemblage. Une représentation en est donnée lors de l'étape 7 d'affichage sur un écran d'ordinateur. Cette première étape 2 de simulation d'aspect appartient à l'état de la technique et peut n'être mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention qu'à titre optionnel. Conformément à l'invention, on détermine à l'étape 3, à partir des surfaces nurbs définies lors de l'étape 1 de définition de surface, un maillage couvrant l'ensemble des surfaces des pièces. Ce maillage, dont un exemple est fourni par la figure 2, est déterminé dans un but de calcul mécanique de contrainte, la taille des mailles étant par conséquent resserrée dans les régions présumées de concentration de contraintes. Le maillage tient également compte des ponts de matière matérialisant les fixations qui relient matériellement les pièces entre elles, ainsi que des réactions du support, dont la position est modifiée pour le représenter dans son état au maximum de ses tolérances de fabrication et d'assemblage. L'état de la technique propose des outils de maillage, également désigné mailleurs, parmi lesquels l'homme du métier saura choisir le plus approprié pour l'application envisagée. Dans une variante non représentée, le maillage des pièces est réalisé directement à partir du fichier initial de données, sans utilisation de la définition des surfaces nurbs. Une fois le maillage déterminé, un calcul classique par éléments finis de déformation sous contrainte est réalisé à l'étape 4. La contrainte simulée est celle résultant de la pression d'un doigt 15. On obtient alors le maillage de la figure 3. Lors de l'étape 5 suivante, on effectue une opération inverse à celle de l'étape 3. En effet, c'est à partir du maillage déformé de la figure 4, issu du calcul de déformation sous contrainte que l'on va reconstituer les surfaces nurbs des pièces déformées. A cet effet, on détermine un fichier de points, ce qui fournit un fichier de données final 14, par exemple en retenant les sommets Si, j des mailles issues du calcul de déformation. Dans un second temps, on génère des surfaces nurbs à partir d'un fichier de points 14. De préférence, on choisira un outil de production de surfaces nurbs apte à générer des continuités de surface. Il est intéressant de noter que le fichier de sommets de mailles, qui est utilisé dans l'exemple décrit pour reconstituer le fichier de surfaces, était parfois généré comme fichier intermédiaire par l'outil de calcul de déformation par éléments finis mais était purement et simplement détruit car non utilisé. Conformément à l'invention, la génération du fichier de données final 14, qui consiste ici en la génération de surfaces à partir du maillage déformé, permet de calculer les propriétés d'aspect des pièces déformées, afin d'en fournir une représentation graphique et de visualiser les éventuels défauts de raccordement apparaissant entre les pièces adjacentes. Cette représentation est celle de la figure 5, sur laquelle on voit que des jeux de raccordement apparaissent entre le bloc optique et le pare-chocs d'une part, l'aile d'autre part. Cette représentation permet au spécialiste de décider si un tel décalage, considéré dans son environnement esthétique, est acceptable en termes de qualité. A titre d'illustration, les inventeurs de la présente invention proposent, comme outil utilisables par l'homme du métier pour mettre en oeuvre les étapes précédemment décrites : pour constituer un fichier de données initial : les logiciels CATIA (éditeur : Dassault Systems), EUCLID (éditeur : Matra Datavision), CADDS (éditeur : Computervision), ALIAS (éditeur : Alias Wavefront), ProEngineer et PMTC (éditeur : Parametrical Technology), IDEAS (éditeur : SDRC), pour définir des surfaces nurbs à partir du fichier initial de données : ALIAS (éditeur : Alias Wavefront) via son module EVALVIEWER, pour déterminer un maillage : CATIA (éditeur : Dassault Systems), IDEAS (éditeur : SDRC), pour calculer des déformations par éléments finis sur un maillage : CATIA (éditeur : Dassault Systems), ABAQUS (éditeur : Abaqus), IDEAS (éditeur : SDRC), pour calculer des propriétés d'aspect de surfaces nurbs : ALIAS (éditeur : Alias Wavefront). On comprend que l'invention procure à l'homme du métier un moyen plus global de décider si des déformations de pièces engendrent des apparitions de jeux ou des déformations esthétiquement inadmissibles. C'est par cette approche globale virtuelle que, selon l'invention, l'homme du métier est plus à même de se forger une opinion quant à l'acceptabilité des déformation de pièces que par des mesures de distances prises sur certains plans de coupe. L'exemple décrit ci-dessus ne présente bien entendu aucun caractère limitatif, la portée de l'invention étant définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de simulation d'aspect d'un assemblage de pièces constituées par des portions de surfaces, par calcul des propriétés d'aspect de chaque portion de surface visible sous un angle de vue prédéfini et sous un éclairage prédéfini, à partir d'un fichier de données définissant l'agencement relatif des pièces dans l'assemblage et la géométrie de chacune des pièces, l'assemblage étant caractérisé par un fichier de données initial définissant l'agencement relatif théorique des pièces dans l'assemblage et la géométrie théorique de chacune des pièces, considérée isolément et hors contraintes, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer (1,3, 4,5), à partir du fichier de données initial (13), un fichier de données final (14) définissant l'agencement et la géométrie des pièces compte-tenu des liaisons mécaniques existant entre lesdites pièces (9,10, 11,12) et lorsque ledit assemblage est soumis à une contrainte prédéfinie, le calcul (6) de propriétés d'aspect étant effectué à partir du fichier de données final (14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul du fichier de données final met en oeuvre la méthode (4) des éléments finis sur un maillage déterminé (3) à partir du fichier de données initial (13). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fichier de données final est un fichier de points issus du maillage obtenu après mise en oeuvre de la méthode des éléments finis. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les points issus du maillage sont les sommets des mailles du maillage.