Qu'est-ce que la numérisation 3D (Scan 3D)?

Conseils techniques

La numérisation 3D, ou plus couramment appelée le scan 3D, est un monde inconnu pour vous? Vous ne connaissez pas les avantages qu’il y aurait à utiliser ce service dans votre entreprise? Laissez-nous vous présenter brièvement ce qu’est pour nous la numérisation 3D et ses multiples possibilités.

La numérisation 3D est un procédé qui permet de mesurer des objets avec grande précision à l’aide d’un scanner 3D. Il faut savoir qu’il existe plusieurs types de scanners. Toutefois, il est possible de diviser ceux qui sont actuellement utilisés dans l’industrie en deux grandes catégories:

Les scanners 3D portables à très grande précision (courte portée)
Les scanners à balayage laser ou d’environnement (longue portée)

Scanner 3D portable à très grande précision (courte portée)

Le premier type de scanner 3D, soit le portable à très grande précision, est, comme son nom l’indique, un appareil qu’il est possible de transporter presque n’importe où, afin de réaliser avec très grande précision un scan 3D d’une pièce. L’appareil émet une source de lumière où des croix laser sont projetées sur la pièce à numériser, ce qui permet la création d’un maillage qui représente de manière très précise les surfaces de l’objet. La taille des pièces qu’il est possible de scanner peut être très petite ou très grande, en autant que la précision est recherchée.

Les types d’application pour le scanner 3D portable à très grande précision sont variés. Il peut être utilisé dans le cas de rétro-ingénierie, afin de reproduire de manière exacte une pièce existante, soit parce qu’elle est discontinuée, ou encore, un problème fréquent de nos jours, les délais de livraison pour obtenir la pièce voulue sont très longs. Il est possible également d’utiliser ce scanner dans le cas d’inspection de pièces, soit pour confirmer la fabrication avant l’installation en comparant le scan et le modèle, ou pour vérifier une planéité ou encore l’usure d’un objet. En résumé, la force du scan 3D portable est la reproduction précise de pièces qui sont difficiles à mesurer ou l’inspection d’un objet qui doit avoir une certaine précision.

Ce qu’il faut savoir sur le scan 3D avec scanner portable à très haute précision :

Les pièces doivent être propres et sèches pour effectuer le scan. Par exemple, si de la graisse ou une accumulation de poussière se trouvent sur l’objet, ces derniers se retrouveront scannés, ce qui enlèvera la précision voulue.
Des petits points réfléchissant autocollants seront collés sur l’objet. Cela permet au scanner de se repérer afin d’atteindre une très grande précision.
Il est mieux de prévoir un endroit au chaud pour effectuer les scans. Les points qui doivent être collés n’adhèrent pas sur des surfaces trop froides.
Si la pièce est volumineuse et impossible à manipuler à la main, il est préférable de l’installer sur des chevalets afin que le scan puisse être fait sur toute la pièce. Sinon, prévoir un équipement pour retourner celle-ci.
Certains scanners ne fonctionnent pas à l’extérieur, car ils fonctionnent à la lumière blanche (ce n’est pas notre cas).
Les équipements doivent être branchés pour fonctionner. Il faut donc prévoir une source de courant (nous possédons une génératrice si le courant n’est pas disponible).
Les fichiers devront être traités pour être utilisés. Le maillage de sortie est un fichier très volumineux et un logiciel doit être utilisé afin d’extraire les données du maillage (plans, cylindres, etc.). Nous conseillons à nos clients de nous laisser reproduire la pièce afin de leur fournir un fichier dans un format commun. Puisque nous avons l’expertise, c’est plus rapide et la qualité des données est assurée.

Le scanner 3D portable à très grande précision de HP Hydraulique

Chez FORCETECH CONSULTANTS, nous possédons un HANDYSCAN BLACK ELITE DE CREAFORM. C’est l’un des appareils les plus rapides et les plus précis sur le marché, avec une exactitude de 0,025 mm (0,0009 po). Nous possédons également le maxSHOT 3D, qui, utilisé avec le HandySCAN, permet de garder l’exactitude sur des objets volumineux.

Voici des exemples de projets qui ont été réalisés par notre équipe avec le HandySCAN :

Scan et modélisation 3D d’un accouplement rapide (« quick attach ») pour l’installation sur un nouvel équipement.
Scan et modélisation 3D d’une pale de mélangeur difficile à mesurer pour un procédé industriel.
Scan et modélisation 3D d’un bout de tuyauterie rigide avec des angles difficilement mesurables.
Scan 3D de revêtements d’usure pour vérification de l’épaisseur restante.
Scan et modélisation 3D d’un protecteur de vérin hydraulique pour fabrication puisque la pièce n’était pas disponible.
Numérisation 3D d’une cabine d’opérateur pour modifications.
Scan 3D d’un couvercle pour avoir précisément un patron de boulonnage.
Scan et modélisation 3D d’un palier de treuil discontinué.
Scan et modélisation 3D d’une turbine pour fabrication.
Scan 3D d’une assise de roulement d’excavatrice pour vérification de la planéité, selon les spécifications du fabricant.

Scanner 3D à balayage laser ou d’environnement (longue portée)

Le deuxième type de scanner, et le plus utilisé dans notre cas, est le scanner 3D à balayage laser. Ce scan est dit à longue portée, puisqu’il permet de faire des scans à grande échelle. L’appareil fonctionne en émettant des impulsions laser qui permettent de générer un nuage de points à chaque scan. La combinaison de l’ensemble des nuages de points reconstitue le volume de l’environnement sans contact. Ce type de scanner est utilisé pour de très grandes pièces, ainsi que pour des environnements complets, tels qu’une salle, une partie d’usine ou une cour extérieure, etc.

Les types d’application pour le scanner 3D longue portée sont nombreux. Dès qu’un équipement, une structure ou de la tuyauterie doivent être installés dans un emplacement existant, le scanner 3D à balayage laser est l’outil de prédilection. En ayant à disposition tout l’environnement existant, il est facile de planifier où seront installés les nouveaux équipements, tout en évitant les conflits potentiels. Il est également possible de faire du monitoring avec le scanner 3D longue portée. En prenant des scans sur une base régulière, il est possible de comparer l’évolution d’un tunnel, d’un réservoir ou d’un bâtiment dans l’espace par exemple. L’évaluation de volume est également très facile avec cet équipement, notamment pour l’évaluation de réserve de minerai.

Ce qu’il faut savoir sur le scan 3D avec scanner à balayage laser :

Ce scanner peut également être utilisé pour la reproduction de très grandes pièces dont la précision requise ne nécessite pas l’utilisation du scan à grande précision. Il est toutefois possible de combiner les données des deux types de scanners, afin d’avoir une précision accrue sur certaines parties des grandes pièces. Bref, avec les scans 3D, les possibilités sont quasi infinies.

Il est très facile de réaliser un scan d’environnement. Il ne devrait pas perturber les activités en cours, et si c’est le cas, cela ne sera que pour quelques minutes.
Peu de préparation est nécessaire avant ce type de scan. Cependant, il ne voit pas au travers des objets. Si, par exemple, des rideaux ou des gardes cachent l’endroit à numériser, il faut les retirer. Il faut également retirer les accumulations d’eau ou de poussière, car ce sera numérisé.
Il peut être utilisé tant à l’intérieur qu’à l’extérieur (vaut mieux ne pas avoir une pluie torrentielle cependant!), ainsi qu’à la clarté ou à la noirceur.
Ce scanner s’utilise avec un trépied et il faut un endroit pour le déposer.
Ce scanner peut également être utilisé à la verticale ou la « tête en bas », par exemple pour faire un scan à l’intérieur d’une chute.
Les données obtenues devront aussi être traitées dans un logiciel conçu à cet effet.
Le nuage de points traité peut être inséré dans des logiciels couramment utilisés en ingénierie, tels que Naviswork, Autocad et Inventor (produits Autodesk). Il est également possible de les visualiser avec un « viewer » gratuit pour les clients n’ayant pas accès à des logiciels compatibles.

Le scanner 3D à balayage laser de HP Hydraulique

Chez Forcetech Consultants, nous possédons un RTC 360 de Leica. Encore une fois, c’est l’un des appareils les plus performants et les plus rapides sur le marché actuellement. Avec un taux de mesure allant jusqu’à 2 millions de points par seconde, la création d’images HDR et la création d’un nuage de points en couleur peuvent être réalisés en seulement 2 à 3 minutes.

Il se repère automatiquement dans l’espace grâce à ces nombreuses caméras, créant ainsi les liens automatiquement entre les stations. L’utilisation de l’application de terrain permet également de voir en temps réel les données acquises par l’appareil. Le RTC 360 a une portée de 0,5 m à 130 m, ainsi qu’une précision variant de 2 mm à 6 mm selon la portée.

Nous avons également à notre disposition un système de perche avec contrepoids permettant de numériser à la verticale, ainsi qu’un trépied d’une hauteur allant jusqu’à 15 pieds. Ces équipements nous permettent d’effectuer des scans dans des endroits difficiles d’accès.

Voici quelques exemples de projets qui ont été réalisés par notre équipe avec le RTC 360 :

Scan et modélisation 3D d’un godet d’excavatrice Hitachi 5600 pour l’amélioration des revêtements d’usure.
Scan et modélisation 3D d’une structure afin d’y ajouter des passerelles.
Scan 3D d’un tunnel de manière périodique afin de contrôler l’affaissement de celui-ci.
Scan et modélisation 3D d’une chute et de son environnement afin de fournir des plans de fabrication pour son remplacement et son amélioration.
Scan 3D à la verticale d’un intérieur de chute afin de faire l’inventaire des revêtements d’usure.
Scan et modélisation 3D d’environ 50 tablettes pour acquisition rapide des mesures dans le but d’en faire l’analyse et la certification.
Scan 3D d’une carothèque afin de visualiser les options de réaménagement.
Scan 3D d’un pont roulant et d’un convoyeur afin d’évaluer les déformations de celui-ci.

HP Hydraulique offre des services de numérisation 3D pour vos projets d’ingénierie. N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’informations.