{"id":522,"date":"2020-09-04T15:41:15","date_gmt":"2020-09-04T13:41:15","guid":{"rendered":"https:\/\/edu.ge.ch\/site\/fabrication-numerique\/?p=522"},"modified":"2020-09-10T17:10:43","modified_gmt":"2020-09-10T15:10:43","slug":"scanner-3d-abordable-photogrammetrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/edu.ge.ch\/site\/fabrication-numerique\/2020\/09\/04\/scanner-3d-abordable-photogrammetrie\/","title":{"rendered":"Un scanner 3D abordable… la photogramm\u00e9trie."},"content":{"rendered":"

Prendre un objet r\u00e9el et le num\u00e9riser est le processus inverse de la fabrication num\u00e9rique… mais parfois, c’est juste un autre point de d\u00e9part pour fabriquer de nouveaux objets.<\/em><\/p>\n

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La Num\u00e9risation 3D (Scan 3D<\/em>), c’est quoi ?<\/h3>\n

Avant d’entrer dans les techniques (des outils et des limitations sp\u00e9cifiques), d\u00e9finissons un peu la num\u00e9risation 3D : c’est le fait de stocker num\u00e9riquement des informations sur la forme d’un objet r\u00e9el. Le r\u00e9sultat de la num\u00e9risation est g\u00e9n\u00e9ralement la m\u00e9morisation du positionnement dans l’espace (\u00ab\u00a0coordonn\u00e9es\u00a0\u00bb) d’un ensemble de points (\u00ab\u00a0un nuage de points\u00a0\u00bb ou \u00ab\u00a0point cloud<\/em>\u00ab\u00a0) et, n’est pas directement utilisable pour de la fabrication num\u00e9rique (il faut relier ces points pour cr\u00e9er des surfaces voir des volumes).<\/p>\n

Image Wikip\u00e9dia<\/figcaption><\/figure>\n

Tous les objets peuvent \u00eatre num\u00e9ris\u00e9s car il existe une multitude de technologie pour y parvenir. Si la surface ext\u00e9rieure d’un objet est la plus souvent num\u00e9ris\u00e9e, il est aussi possible de num\u00e9riser ses composants internes (c’est ce qui est r\u00e9alis\u00e9 en imagerie m\u00e9dicale avec le Scanner-X par exemple). Cependant toutes les techniques ne se valent pas et certains objets seront mieux num\u00e9ris\u00e9s par l’une ou par une autre. Des objets de toutes les tailles peuvent \u00eatre num\u00e9ris\u00e9s, d’organismes microscopiques \u00e0 un paysage entier, mais les technologies (et les algorithmes) utilis\u00e9s diff\u00e8rent fortement.<\/p>\n

Plusieurs algorithmes g\u00e9om\u00e9triques permettent de d\u00e9terminer les coordonn\u00e9es spatiales d’un point selon un r\u00e9f\u00e9rentiel, et le plus commun est la \u00ab\u00a0triangulation\u00a0\u00bb (voir l’article sur Wikip\u00e9dia<\/a>). De m\u00eame, plusieurs outils (voir l’article sur Wikip\u00e9dia<\/a>) permettent d’effectuer les mesures n\u00e9cessaires \u00e0 ces calculs, que ce soit avec un \u00ab\u00a0double capteur passif\u00a0\u00bb (comme nos yeux, qui nous permettent une vision en relief – voir l’article Wikip\u00e9dia sur la St\u00e9r\u00e9oscopie<\/a>) ou un \u00ab\u00a0seul capteur actif\u00a0\u00bb (comme pour les t\u00e9l\u00e9m\u00e8tres laser – voir l’article Wikip\u00e9dia sur les LIDAR<\/a>).<\/p>\n

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Pour quoi faire ?<\/h3>\n
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V\u00e9nus de Milo – MyMiniFactory<\/figcaption><\/figure>\n

Ces scans 3D ont de nombreuses utilit\u00e9s, que ce soit pour conserver virtuellement des objets uniques (comme le propose l’initiative \u00ab\u00a0Scan the World\u00a0\u00bb que l’on retrouve sur le site de MyMiniFactory<\/a>– image d’illustration<\/em>) o\u00f9 simplement comme pr\u00e9lude \u00e0 la fabrication num\u00e9rique en s\u00e9rie d’un mod\u00e8le con\u00e7u par des m\u00e9thodes non-num\u00e9riques (m\u00eame si cela tend \u00e0 se rar\u00e9fier dans l’industrie – voir l’article de 4Legend sur Bugatti<\/a>), sans oublier les applications topographiques ou plus ludique (pour de la r\u00e9alit\u00e9 virtuelle ou pour avoir son \u00ab\u00a0propre\u00a0\u00bb personnage<\/a>). Une des raisons de trouver un scanner 3D dans un FabLab, c’est la possibilit\u00e9 de reproduire une pi\u00e8ce (g\u00e9n\u00e9ralement plastique) endommag\u00e9e qui n’est plus produite, en vue de r\u00e9parer un objet (et pour l’occasion de discuter des notions de \u00ab\u00a0propri\u00e9t\u00e9 intellectuelle\u00a0\u00bb, de \u00ab\u00a0contrefa\u00e7on\u00a0\u00bb et \u00ab\u00a0d\u2019obsolescence\u00a0\u00bb avec les \u00e9l\u00e8ves), sans pour autant avoir de bonnes connaissances en CAO3D.<\/p>\n

Et avec mes \u00e9l\u00e8ves ?<\/h4>\n

Si le fait d’avoir un mod\u00e8le 3D de sa personne est tendance (voir une vid\u00e9o<\/a>), cela reste une application tr\u00e8s \u00ab\u00a0gadget\u00a0\u00bb de la num\u00e9risation 3D et assez difficile \u00e0 r\u00e9aliser sans un mat\u00e9riel sp\u00e9cifique. Par contre, sans \u00e9quipement particulier (autre qu’un appareil photo num\u00e9rique ou un smartphone), il est possible de num\u00e9riser de nombreux objets, notamment ses propres cr\u00e9ations en p\u00e2te \u00e0 modeler ou des objets de notre entourage (statue, peluche, chaise, etc).<\/p>\n

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Num\u00e9risation et impression 3D d’une fontaine r\u00e9alis\u00e9e par une enseignante du CO S\u00e9cheron.<\/figcaption><\/figure>\n
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Comment faire ?<\/h3>\n

Prendre les photos<\/h4>\n

Pour r\u00e9ussir une acquisition en photogramm\u00e9trie, il faut r\u00e9unir diff\u00e9rentes conditions sans quoi les logiciels ne parviendrons pas \u00e0 effectuer la reconstruction. Il n’est pas n\u00e9cessaire d’avoir un mat\u00e9riel de haute pr\u00e9cision et un simple smartphone convient parfaitement. Inutile \u00e9galement de mitrailler l’objet, une quarantaine de photos est g\u00e9n\u00e9ralement largement suffisant (comptez g\u00e9n\u00e9ralement une photo tous les 30\u00b0 d’angle environ).<\/p>\n

Les \u00e9l\u00e9ments les plus sensibles sont : une lumi\u00e8re homog\u00e8ne (ciel nuageux par exemple et surtout pas d’ombre), des photos nettes (l’utilisation d’un pied peut donc \u00eatre n\u00e9cessaire).<\/p>\n

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Ex\u00e9cuter le logiciel de photogramm\u00e9trie<\/h4>\n

Il existe de nombreux logiciels de photogramm\u00e9trie. Parmi les meilleures, il y a le logiciel libre MeshRoom<\/a>. Malheureusement ce logiciel (comme la plupart des autres) n\u00e9cessite une carte graphique nVidia, absente des ordinateurs p\u00e9dagogiques. Heureusement, il existe une solution, avec des logiciels libres plus anciens comme VisualSFM<\/a> (install\u00e9 au SEM Lab) ou MicMac<\/a>.<\/p>\n

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Et apr\u00e8s ?<\/h4>\n

Les logiciels de photogramm\u00e9trie g\u00e9n\u00e8rent habituellement un \u00ab\u00a0nuage de points\u00a0\u00bb (point cloud<\/em>). Parfois, la reconstruction est incompl\u00e8te et il faut en mener d’autres. Dans les deux cas, il sera donc n\u00e9cessaire d’utiliser un autre logiciel pour cr\u00e9er un v\u00e9ritable \u00ab\u00a0objet 3D\u00a0\u00bb (bas\u00e9 sur un maillage de polygones \/ mesh<\/em>) comme p. ex. le logiciel libre Meshlab<\/a> (install\u00e9 au SEM Lab).<\/p>\n

Maintenant que vous d\u00e9tenez votre objet 3D, vous pouvez l’imprimer (sur les imprimantes du SEM Lab), le modifier (avec un logiciel de CAO3D) ou encore l’utiliser dans un film d’animation ou une simulation en r\u00e9alit\u00e9 virtuelle.<\/p>\n

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Mod\u00e8les en terre cuite obtenus par estampage de moules en impression 3D, r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 partir de la num\u00e9risation, par les \u00e9l\u00e8ves, de sculptures.<\/figcaption><\/figure>\n

Et si cela ne fonctionne pas ?<\/h4>\n

Parfois, il n’est pas possible de num\u00e9riser l’objet par photogramm\u00e9trie. C’est le cas par exemple avec les objets transparents ou r\u00e9fl\u00e9chissant trop la lumi\u00e8re. Il faut alors recourir \u00e0 d’autres m\u00e9thodes. Notre partenaire, le SDG<\/a>, dispose d’un scanner de bureau \u00e0 lumi\u00e8re textur\u00e9e (ce qui ne marchera toujours pas sur les objets transparents…).<\/p>\n

De m\u00eame, scanner une personne (et tout ce qui est mobile) donne de tr\u00e8s mauvais r\u00e9sultat en photogramm\u00e9trie, \u00e0 moins de pouvoir prendre toutes les photos au m\u00eame moment (avec de tr\u00e8s nombreux appareils photos – voir un tutoriel<\/a>). Cela n’emp\u00eache pas les makers de d\u00e9tourner les diff\u00e9rents appareils \u00ab\u00a0grand public\u00a0\u00bb pour se scanner (vid\u00e9o ci-dessous).<\/p>\n