Brevet FR3026522A1 — publié le 20160401

- 1 - La présente invention concerne un procédé de numérisation et modélisation numérique d'objets réalisés en matériaux souples (cuirs, tissus, etc.) en 3D avec paramétrisation UV permettant leur représentation physiquement correcte en images de synthèse et la distinction entre leurs pièces constitutives. Elle est destinée à être utilisée dans les cycles industriels de conception de produits en matériaux souples en complément de la réalisation de maquettes physiques. Dans le domaine de la création de produits en matériaux souples, le cycle de conception repose sur la réalisation rapide de maquettes physiques à partir de patrons réalisés dans les matériaux finaux. Ces maquettes évoluent vers une version finale du produit au terme d'une 10 démarche essai-erreur impliquant la réalisation de nombreuses maquettes. Parmi les techniques actuelles, deux constituent des points d'entrée potentiels dans la filière numérique : - La modélisation en 3D des produits à l'aide de logiciels de CAO: la puissance des outils de CAO rend possible la modification rapide de la géométrie d'un modèle au cours du processus 15 de conception. L'acquisition de données 3D par des techniques de scan : le scan 3D permet l'obtention d'un nuage de points utilisable pour reconstituer la forme de l'objet. Cependant, l'utilisation de ces outils dans le domaine de la réalisation de produits en matériaux souples est problématique car : 20 Les outils de CAO permettent de modéliser des formes, mais pas de retranscrire le comportement des matériaux souples. Par exemple, reproduire de façon réaliste le tomber d'un textile est problématique. La plupart des outils CAO modélisent les surfaces à partir de NURBS qui peuvent être déformées plastiquement au cours de la mise au point d'un produit. Les matériaux souples ne peuvent subir de telles déformations sans être déchirés ou 25 découpés par endroits. La mise au point d'une géométrie dans la plupart des logiciels de CAO ne peut donc pas être retranscrite physiquement avec un matériau souple. La modélisation numérique ne fait de plus pas partie des compétences des créateurs dans ce domaine d'activité. La création de maquettes numériques de produits est ainsi fastidieuse et prend deux à dix fois plus de temps que la réalisation d'une maquette physique. 30 Les données obtenues par les techniques de scan 3D permettent de reconstituer la forme de l'objet, mais pas son patron 2D. En effet, le scan 3D ne permet pas d'identifier et séparer les différentes pièces qui constituent un produit numérisé. Il est également impossible d'obtenir une représentation planaire d'un produit car le scan 3D ne permet pas de discerner les plis dans les matériaux. La reconstruction de la trame UV des surfaces numérisées pour y 35 appliquer des textures dans un processus de conception ne peut ainsi être immédiate. - 2 - Le procédé de numérisation et de modélisation 3D des objets réalisés en matériaux souples inventé permet de remédier à ces inconvénients. Il consiste à numériser les objets réalisés dans des matériaux souples préalablement instrumentés. Le modèle numérique correspondant à la maquette physique en matériau instrumenté est obtenu par traitement algorithmique des informations numérisées, dont celles issues de l'instrumentation. L'instrumentation des matériaux consiste en l'apposition sur les deux faces des matériaux dans lesquels les pièces constitutives de l'objet sont découpées d'un système de grilles. Les grilles apposées sur les matériaux sont différentes pour toutes les pièces de l'objet et d'une face à l'autre d'une même pièce. Les lignes des grilles sont tracées avec des encres perceptibles dans le domaine spectral visible ou dans tout autre domaine spectral. Elles sont constituées de séquences de tirets de longueur, épaisseur, couleur et réponse spectrale variables encodant notamment les coordonnées U ou V dans le plan du matériau et le numéro de la pièce. Les lignes de même orientation sont espacées régulièrement. L'objet est numérisé au moyen des techniques de scan 3D existantes dans le domaine visible ou non avec une résolution suffisante pour distinguer les lignes, les tirets les constituant et obtenir les couleurs et réponses spectrales. Il est ensuite modélisé sous forme de surfaces maillées dans un logiciel de modélisation 3D. Une photographie couleur de l'objet est également effectuée. Les informations obtenues par le scan sont traitées au moyen d'un algorithme 20 qui redresse les lignes de façon à permettre la lecture des séquences de tirets. Un second algorithme lit les séquences de tirets et la photographie couleur et les interprète, puis calcule à partir des informations obtenues les coordonnées U et V de l'ensemble des sommets du maillage et les leur affecte. Les anomalies rencontrées sont signalées et une correction manuelle des informations est possible. 25 Un troisième algorithme reconstitue le patron 2D des pièces du modèle à partir des informations de coordonnées U et V des sommets du maillage. Les trous éventuels dans le patron découlant de l'occlusion de certaines surfaces lors de la numérisation sont reconstitués par un algorithme de construction topologique puis de relaxation du maillage 2D. L'instrumentation des matériaux consiste en l'apposition d'un système de grilles sur les 30 deux faces des matériaux dans lesquels les pièces constitutives de l'objet sont découpées. Les grilles apposées sur les matériaux sont différentes pour toutes les pièces de l'objet et d'une face à l'autre de chaque pièce. Chaque ligne d'une grille est constituée de séquences de tirets dont les longueurs sont dictées par les standards du code 128 pour les codes-barres. À titre d'exemple non limitatif, les 35 tirets employés pour former ces codes mesurent 1 mm de large. Les lignes successives - 3 - horizontales et verticales d'une grille sont constituées de séquences de tirets différentes. L'espacement entre les lignes horizontales est identique à celui entre les lignes verticales. Cet espacement est le même pour toutes les pièces de l'objet. Les séquences de tirets de chaque ligne encodent : Une coordonnée U ou V selon que la ligne est horizontale ou verticale sur le matériau ; Le numéro de la pièce de l'objet ; La référence du matériau. Ces informations sont obtenues suite à la numérisation par l'algorithme de lecture des codes-barres dans le code 128. Les encres utilisées pour tracer les lignes sur les matériaux sont visibles. À titre d'exemple non limitatif, les lignes horizontales correspondent à une coordonnée U et sont de couleur rouge et les lignes verticales à une coordonnée V et sont de couleur bleue. Il est possible d'utiliser une variante, dans laquelle les encres employées pour tracer les grilles sur les matériaux sont invisibles à l'oeil nu. À titre d'exemple non limitatif, les encres utilisées ont une réponse spectrale dans le domaine infrarouge ou ultraviolet. À titre d'exemple non limitatif, la maquette physique est scannée avec un scanner Artec EvaTM. L'invention est destinée à être utilisée dans les cycles industriels de conception de produits en matériaux souples en complément de la réalisation de maquettes physiques. Elle est 20 également exploitable par les points de vente d'articles en matériaux souples sur mesure pour obtenir le modèle numérique correspondant à l'article. REVENDICATIONS1) Procédé de numérisation et modélisation numérique d'objets réalisés en matériaux souples en 3D caractérisé en ce qu'il fait appel à une instrumentation des matériaux dans lesquels est réalisée une maquette physique, suivie de la numérisation de la dite maquette par 5 une technique de scan 3D dans le domaine visible ou non, de l'acquisition de son image en couleurs et du traitement des informations obtenues par un algorithme redressant les motifs de l'instrumentation pour l'identification de la pièce, de sa face recto ou verso et pour la lecture des coordonnées U et V de ses points dans le plan des matériaux, de l'affectation des coordonnées U et V aux sommets du maillage représentant l'objet numérisé dans un logiciel de modélisation 10 3D, et du calcul algorithmique d'un patron 2D de la maquette physique. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'instrumentation des matériaux souples consiste en l'apposition sur chaque face des matériaux de quadrillages dont les lignes sont composées de séquences de tirets d'épaisseur, tracées avec des encres possédant une réponse spectrale dans le domaine visible ou non et de couleur variable pour les encres visibles. 15 3) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les lignes de même orientation constituant le quadrillage d'une grille sont espacées régulièrement. 4) Procédé selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que les grilles apposées sur les matériaux sont différentes pour toutes les pièces de la maquette physique et d'une face à l'autre de chaque pièce, que ce soit par leur largeur, c'est-à-dire la largeur des tirets qui les 20 constituent, l'espacement entre leurs lignes, la réponse spectrale des encres et leur couleur quand les encres utilisées sont visibles. 5) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'affectation des coordonnées U et V dans le plan des matériaux souples aux sommets du maillage représentant l'objet numérisé est réalisée à l'aide d'un algorithme parmi les données d'entrée duquel figurent les 25 caractéristiques de l'instrumentation des matériaux, tout en laissant la possibilité d'effectuer des corrections manuelles aux valeurs des coordonnées attribuées à chaque point.