Cration et fabrication d'un galbe (TypeArt) partir d'une image numrise avec un logiciel de CAO.

Etudiants :Adrien JEANAlize MANUGUERRALaurne SCHUHLERDavid-Laurent TAN

Projet de Physique P6-3STPI/P6-3/2011 45-1

Enseignant-responsable du projet :Patrick BOURGEOIS

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Date de remise du rapport : 18/06/11

Rfrence du projet : STPI/P6-3/2011 45

Intitul du projet : Cration et fabrication d'un galbe (TypeArt) partir d'une image numrise avec un logiciel de CAO (Conception Assiste par Ordinateur).

Type de projet : Le projet est du type conception et exprimental.

Objectifs du projet :

Le but de ce projet est de raliser un galbe partir d'une image numrise l'aide du logiciel Type3 , logiciel de production par gravure (FAO : Fabrication Assiste par Ordinateur). Pour cela, nous avions pour objectif de trouver une image traiter avec le logiciel et ensuite de pouvoir raliser une maquette du galbe dsir.

Mots-clefs du projet :

Galbe : Courbe harmonieuse d'un corps ou d'un objet.

INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE ROUENDpartement Sciences et Techniques Pour lIngnieur

BP 8 avenue de l'Universit - 76801 Saint Etienne du Rouvray - tl : +33(0) 2 32 95 66 21 - fax : +33(0) 2 32 95 66 31

TABLE DES MATIRES

1. Introduction ......................................................................................................................... 6

2. Mthodologie / Organisation du travail ................................................................................ 7

2.1. La rpartition du travail .................................................................................................. 7

2.2. Organigramme des tches ............................................................................................ 7

3. Prsentation des logiciels utiliss ........................................................................................ 8

3.1. Type 3 ............................................................................................................................ 8

3.2. Solidworks ..................................................................................................................... 8

4. Travail ralis et rsultats .................................................................................................... 9

4.1. L'importation et traitement de l'image avec Type ART ................................................... 9

4.2. La conception sous Solidworks .................................................................................... 11

4.2.1. Le choix de Solidworks ........................................................................................ 11

4.2.2. La conception ....................................................................................................... 11

4.2.3. Les problmes rencontrs .................................................................................... 15

4.3. Assemblage et Usinage ............................................................................................... 16

5. Conclusions et perspectives .............................................................................................. 18

5.1. Conclusions sur le travail ralis ................................................................................. 18

5.2. Conclusions sur lapport personnel de cet E.C. Projet ................................................. 18

5.3. Perspectives pour la poursuite de ce projet ................................................................. 18

6. Bibliographie ..................................................................................................................... 19

NOTATIONS, ACRONYMES

CAO: Conception Assiste par Ordinateur

CFAO : Conception et Fabrication Assiste par Ordinateur

FAO : Fabrication Assiste par Ordinateur

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1. INTRODUCTION

Dans le cadre de notre formation dingnieur INSA, il nous est demand au 4me semestre du cycle STPI de raliser un projet de physique par groupes de 5 6 tudiants. Parmi les sujets proposs par les professeurs, nous avons choisi la ralisation d'un galbe partir d'une image numrise grce des logiciels de CAO.

Initialement, nous tions 2 groupes (n45 et n47) travaillant sur des projets similaires. Sous les conseils de M. Bourgeois, nous avons dcid de former des sous-groupes selon les critres sur lesquels nous voulions travailler. En effet, nous avions le choix de l'objet partir duquel nous pouvions raliser des galbes.

En ce qui nous concerne, nous avons form un groupe de 4 pour ne pas tre limits dans le choix de la pice usiner. Notre choix s'est port vers la ralisation de 3 prototypes de pices de monnaie l'effigie de l'INSA, qui pourraient tre utiliss l'avenir au sein de l'cole.

Nous les avons par la suite conus sur un autre logiciel de CAO : Solidworks, et nous les avons imports dans Type3 afin de pouvoir raliser les galbes avant d'usiner. Il faut savoir que le travail ralis sous Solidworks est utilisable avec Type3. Cela condition de l'enregistrer sous un certain format que nous vous prsenterons dans la suite du dossier.

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2. MTHODOLOGIE / ORGANISATION DU TRAVAIL

2.1. La rpartition du travail

Au cours des premires semaines, nous avons commenc nous familiariser avec le logiciel Type3 par le biais de petits exercices proposs par M. Bourgeois. Puis, il a fallu se mettre d'accord sur le thme de notre projet avant d'entamer sa ralisation.

En ce qui nous concerne, nous avons choisi de raliser des pices de monnaie l'effigie de l'INSA de Rouen. Dans un premier temps, il a fallu dcider des images qui allaient apparatre sur les faces de chaque pice. Une fois les images trouves, nous nous sommes tout simplement rparti leur ralisation. Adrien et David se sont charg des numros indiquant la somme, prsents sur le ct pile des pices, ainsi que de la premire image destine apparatre sur le ct face d'une pice : la forme en sextant vue du ciel du btiment Magellan. Laurne et Alize se sont penches sur les 2 autres images respectivement disposes sur les 2 cts face des pices restantes, c'est--dire le logo de l'INSA et le profil du btiment Magellan.

Ds le dbut du projet, nous avons pris la dcision de concevoir les modles usiner sous un autre logiciel de CAO qui est Solidworks, car nous le matrisions davantage que Type3. De plus, c'tait pour nous l'occasion de rutiliser les connaissances acquises dans l'UV de CTI3. Il suffisait alors par la suite d'importer notre travail sur Type3 pour assembler le tout et le prparer l'usinage.

Il faut savoir que la conception sous Type3 est aussi possible mais elle est plus contraignante car le logiciel est plutt destin traiter des images directement importes.

2.2. Organigramme des tches

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3. PRSENTATION DES LOGICIELS UTILISS

3.1. Type 3

TypeEdit (ou Type3), la solution logicielle universelle de CFAO artistique pour les utilisateurs de machines Commande Numrique, est maintenant disponible en versions spcifiques pour satisfaire les besoins des Bijoutiers, Graveurs et Moulistes. En tant que solution intgre, TypeEdit propose de puissants modules pour la CFAO 2D, 2.5D et 3D. Le module graphique 2D permet de crer de nouveaux designs tout comme il permet de modifier des images ou des dessins imports. Ses outils et assistants avancs permettent de manipuler et de donner leffet dsir vos crations.

Avec TypeArt, le module 3D artistique pour la sculpture et la gravure, vous pouvez crer des designs complexes grce des outils intuitifs. Cette interface conviviale vous encourage librer votre imagination. Le module de FAO TypeEdit incorpore des stratgies dusinage qui ont fait leurs preuves pour offrir aux utilisateurs un usinage dune efficacit et dune qualit ingales. TypeEdit bnficie des fonctions les plus avances dans le monde de la cration graphique et de lusinage en plusieurs dimensions. Des modules intuitifs lui permettent de sadapter finement aux besoins de chaque utilisateur.

Que ce soit une gravure simple, des lettres sur une plaque, une gravure 3D sur une mdaille ou le placement dun logo sur une forme gauche, ce logiciel unique est la seule solution dont vous ayez besoin.

3.2. Solidworks

Solidworks est un modeleur 3D utilisant la conception paramtrique. Il gnre 3 types de fichiers relatifs trois concepts de base : la pice, l'assemblage et la mise en plan. Ces fichiers sont en relation. Toute modification quelque niveau que ce soit est rpercute vers tous les fichiers concerns.

Un dossier complet contenant l'ensemble des relatifs un mme systme constitue une maquette numrique. De nombreux logiciels viennent complter l'diteur SolidWorks. Des utilitaires orients mtiers (tlerie, bois, BTP...), mais aussi des applications de simulation mcanique ou d'image de synthse travaillent partir des lments de la maquette virtuelle.

Solidworks fournit aux ingnieurs, concepteurs et autres professionnels de la cration les outils ncessaires la conception de produits d'une qualit exceptionnelle.

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4. TRAVAIL RALIS ET RSULTATS

4.1. L'importation et traitement de l'image avec Type ART

Une fois le thme dfini, savoir la ralisation de pices de monnaie l'effigie de l'INSA de Rouen, il nous a donc fallu choisir les symboles qui allaient composer les faces de nos pices. Aprs rflexion du groupe, nous nous sommes tourns vers une composition cohrente intgrant sur le ct pile des pices le chiffre et sur le ct face les symboles Insaens (logo INSA, reprsentations du btiment Magellan).

Notre objectif a t de crer des fausses pices de monnaie les plus ralistes et probables possible, et pouvant tre produites. Nous nous sommes inspirs par exemple des soires tudiantes organises par le Bureau des Elves, dans lesquelles les tickets qui servent acheter des consommations pourraient tre remplacs par ce systme montaire fictif.

Pour la conception plusieurs choix se sont prsents nous concernant les logiciels utiliser, savoir Solidworks et TypeArt. Dans cette partie, nous nous intresserons la ralisation du logo INSA sur le ct face d'une pice, reproduit avec le logiciel TypeArt.

La premire tape a consist rechercher une image nette sur Internet afin de calquer facilement son contour. Pour la conception du logo INSA, nous avons commenc par utiliser la fonction du logiciel qui permet de vectoriser les traits principaux de l'image. Cependant, le trac obtenu n'tait pas satisfaisant car pas assez prcis comme on peut le voir sur l'image ci dessous.

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Les angles n'tant plus respects, et les traits tant dforms nous avons ralis que nous allions devoir rattraper une grande partie du logo en rajustant chaque trait. Pour cela nous avons utilis les outils du logiciel.

En effet, l'outil spline nous a permis de retracer proprement les formes rondes gauche du logo. De plus, les cts des formes rectangulaires n'taient plus parallles et le logiciel a permis de corriger ce dfaut. Cette mthode tant trop fastidieuse et chronophage, nous avons rflchi d'autres solutions.

Nous dsirions obtenir un rsultat parfait afin que la machine d'usinage puisse graver sans difficult notre logo sur la pice. Nous avons donc dcid d'abandonner cette mthode et de calquer nous-mme le logo par des formes gomtriques prdfinies dans le logiciel. Concernant le texte ROUEN situ en dessous, il nous est apparu plus simple de le taper directement en utilisant une police semblable celle du logo.

Cette mthode nous a permis de reproduire de manire efficace notre logo.

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4.2. La conception sous Solidworks

4.2.1. Le choix de Solidworks

L'utilisation de Solidworks pour la ralisation des autres figures tait totalement approprie et mme conseille. En effet, les connaissances acquises durant notre formation, et spcialement grce l'UV CTI-3 nous ont permis de consolider les bases intgres au lyce pour ceux qui ont suivi la spcialit Sciences de l'Ingnieur, mais aussi de raliser des projets plus compliqus l'aide de Solidworks (Exemple: Reconstitution des machines de Lonard de Vinci). Nous tions dans la capacit de raliser prcisment ce type de travail.

4.2.2. La conception

C'est dans un soucis de ralisme, et dans le but de concevoir un produit fini dans une ligne cohrente, c'est--dire de crer trois pices de 1,2 et 5 euros Insaens , que nous avons voulu donner une structure semblable chaque pice.

Pour raliser des pices sous Solidworks, il faut tout d'abord raliser l'esquisse de la pice, en d'autres termes c'est le trac des contours des diffrents lments qui constituent l'objet, qui peut se faire dans diffrents plans et en plusieurs tapes. La conception de toutes les pices, sauf celle du logo INSA, a suivi un procd semblable.

La premire tape consiste donc raliser l'esquisse du modle en utilisant tout simplement, les outils de trac de lignes, de cercles selon le design souhait.

Une fois ce trac ralis, la seconde tape permet de donner du volume et d'obtenir la pice en 3D, ce que permettent les fonctions d'extrusion et d'enlvement de matire. Lors des crations de volume, l'utilisation de la fonction de dpouille a t indispensable, c'est--dire qu'on a donn un angle d'extrusion (voir 4.2.3).

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4.2.2.1. Les deux cts pile et face

Nous avons choisi de crer, dans un premier temps, le motif commun de chaque ct pile et celui de chaque ct face, que l'on diffrencie par l'inscription de la devise Insaenne sur la premire A taille humaine, l'chelle du monde et par la mention Insa Rouen P6-3 - 2011 sur l'autre, et sur lesquels allaient ensuite s'inscrire les diffrents lments tels que les chiffres ou les symboles.

4.2.2.2 Les chiffres

Ensuite, nous avons dcid de composer chaque ct pile du chiffre 1, 2 ou 5. Ces chiffres ont t crs selon deux mthodes. Pour le chiffre 1, on s'est inspir d'une image trouv sur le web que l'on a retrac. Pour les deux autres, on est rest dans le mme thme toil mais cette fois-ci en esquissant directement un texte dans Solidworks avec le choix d'une certaine police. Puis grce la fonction dissoudre le texte de l'esquisse on a pu traiter le chiffre comme de simples splines et raliser les modifications souhaites.

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4.2.2.3 Le btiment Magellan (vue arienne)

Pour terminer, le dernier lment conu sous Solidworks a t le btiment Magellan reprsentant un sextant en vue arienne, qui est vraiment considr comme le symbole du site de l'INSA de Rouen. C'est tout simplement en copiant une image arienne du btiment que la modlisation a pu tre ralise.

4.2.2.4 Le btiment Magellan (Profil)

En ce qui concerne la ralisation du profil du btiment Magellan, celle-ci a pos un peu plus de problmes que prvu. En effet, nous avons d au fur et mesure s'adapter aux problmes qui se prsentaient nous et nous avons du naviguer entre les deux logiciels Solidworks et TypeArt.

De la mme faon que pour le logo, nous avons cherch une photo qui nous servirait de modle. Puis nous avons test la mme mthode de vectorisation vu prcdemment, mais une fois de plus nous n'avons pas t satisfaits du rsultat. Comme on peut le voir ci-dessous, une partie des traits tait manquante et ceux obtenus n'taient pas droits. Nous en avons dduit que la photo n'tait pas approprie pour effectuer une vectorisation car elle n'tait pas assez contraste.

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Le seul moyen d'arriver nos fins tait alors de tracer la main les contours du btiment sous Solidworks, ce qui nous a permis de copier au mieux le profil dsir, pour ensuite l'importer sur le logiciel TypeArt.

Il nous a suffit d'utiliser les outils splines et droites pour obtenir un rsultat satisfaisant. Cependant, il n'a pas t ais de rester fidle l'image originale du fait de la forme particulire du btiment.

Cependant, au moment d'importer l'image dans TypeArt pour l'intgrer la face d'une pice, nous avons eu la surprise de constater que le logiciel ne la prenait pas en charge malgr le format adapt. Aprs plusieurs essais d'importation en .igs ou d'autres formats, cela ne fonctionnait toujours pas. TypeArt ne reconnaissait pas l'esquisse ralis. On a donc compris, que seuls les profils volumiques taient reconnus aprs importation.

Nous avons alors pris la dcision de retracer le profil sur TypeArt l'aide de l'esquisse dj ralise sur SolidWorks, dans le but d'avoir une image au format compatible avec TypeArt.

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4.2.3. Les problmes rencontrs

Avant mme de commencer la conception de nos pices, une premire question s'est pose au sujet de la compatibilit du logiciel TypeEdit avec Solidworks. En effet, tout ce qui allait tre cr partir de Solidworks devait pouvoir tre lu sans erreur dans TypeEdit. Heureusement, Solidworks donne la possibilit d'enregistrer les objets raliss sous de multiples formats qui permettent d'tre ouverts par d'autres logiciels. Pour TypeEdit, l'enregistrement s'est donc fait pour un type de fichier avec comme extension .IGS .

Au dpart, sur de simples dessins, nous avons effectu quelques tests. Nous avons essay d'importer directement une esquisse parce que nous voulions, par la suite, donner simplement un galbe sur TypeEdit mais nous nous sommes rendu compte que cela ne fonctionnait pas. Nous avons ensuite donn une forme 3D ces esquisses. Nous obtenions donc la forme volumique sur Solidworks qui, une fois importe ne donnait toujours aucun rsultat sur TypeEdit. Le logiciel ne distinguait donc aucun volume.

Ainsi, la solution a t d'extruder chaque esquisse dessine, avec une dpouille. Cela signifie qu'au moment de donner du volume au dessin sous Solidworks, au lieu d'extruder verticalement, on donne un angle trs petit (par exemple 0,1), ce qui permet une fois l'importation de la pice faite sur TypeEdit d'avoir exactement la pice galbe.

D'autre part, la question du dimensionnement des lments s'est avr moins compliqu que ce que l'on pensait. En effet, il nous a simplement fallu raliser les pices et ce qui les composait de faon proportionnelle sans se proccuper des dimensions relles. Ceci s'explique par l'utilisation de TypeEdit dans la phase finale de notre projet, car une fois les pices importes dans ce logiciel, il suffit simplement de dplacer les objets l o on le souhaite. On peut redonner des dimensions fixes ou mme simplement slectionner les objets indpendamment les uns des autres et les redimensionner avec la souris en conservant les proportions.

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4.3. Assemblage et Usinage

Une fois les images importes la dernire tape consistait donc usiner. Pour cela, c'est dans le logiciel Type3 que nous trouvons la fonction qui nous permet de raliser les rglages faire avant de les donner la machine. C'est dans la partie CAM que nous devions dfinir les principales caractristiques de l'usinage qui sont par exemple la prcision, le type de foret utilis, la profondeur...

Caractristiques de la gravure

Ensuite le logiciel nous gnre une simulation de l'usinage et on peut aussi obtenir un rendu raliste final de l'usinage. La fonction d'usinage qui nous permet cela s'appelle TypeArt .

Mais nous avons pu remarquer que pour l'usinage des types lettre , la prcision n'tait pas trs grande. La solution pour nous tait donc d'utiliser une autre fonction que TypeArt qui est Gravure .

Vous pouvez ainsi voir que la prcision de la gravure est plutt nette.

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Nous avons rencontr de nombreux problmes lors de l'usinage partir des images importes. En effet, il y a de nombreux plans qui apparaissent cause de la cration de la dpouille sous Solidworks. L'ide de base tait de donner du volume directement sous Soliworks et lors de l'importation dans Type3 de lancer les paramtres de l'usinage.

De plus nous avons constat que la prcision de l'usinage des lettres nous imposait d'utiliser la fonction gravure en plus, juste pour les critures.

Et enfin, sur une mme image il se peut que l'utilisation d'une fonction supplmentaire soit ncessaire. On remarque que l'importation est possible mais que le travail effectuer ensuite n'est pas forcment facile. Il faut donc bien faire attention lors de la conception avant l'importation.

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5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

5.1. Conclusions sur le travail ralis

Au sein de l'UV projet P6-3, il nous a t demand de travailler en petit groupe sur la ralisation d'un galbe par CAO. Ce projet, nous a permis d'en savoir un peu plus sur la ralisation des esquisses de pices jusqu' leur usinage et aussi de dcouvrir le logiciel Type3 pour tous les membres de notre groupe. En effet, avant ce projet aucun membre du groupe n'aurait pu donner une dfinition exacte d'un galbe . Ainsi nous avons pu acqurir de nouvelles connaissances en logiciel de conception, plus particulirement sur Solidworks, car comme on l'a dit prcdemment, nous l'utilisions en mme temps pour l'UV de CTI3.

Nous sommes plutt satisfaits du travail ralis au cours de ce projet, en effet tous les objectifs que nous nous tions imposs au dbut de l'EC ont t raliss. Nanmoins nous avons rencontr plusieurs problme de compatibilit entre les diffrentes versions des logiciels : nous n'avions pas assez d'ordinateurs pour tous les lves donc nous devions aller dans une autre salle informatique pour avancer mais les logiciels avaient des versions plus rcentes ce qui rendait impossible le travail sur les diffrents postes bien que ce soit le mme logiciel.

5.2. Conclusions sur lapport personnel de cet E.C. Projet

Le point important de ce projet a t le travail en groupe, afin de raliser tout ce qui nous tait demand. Mais le projet avait aussi pour finalit un rapport crit et une restitution orale afin d'expliquer les rsultats de notre projet. Le fait de devoir rendre un dossier dans un dlai imparti nous a amen planifier chacun nos travaux, qu'ils soient individuels ou en petit groupe.

En conclusion, nous avons pu remarquer qu'il tait important de bien se rpartir les tches, qu'il fallait une bonne entente et une bonne coute au sein du groupe afin de ne pas handicaper les autres membres ou prendre du retard ventuel. Le travail en groupe a t le point central dans notre travail pour le projet P6-3 et cela nous a permis d'acqurir encore un peu plus d'exprience du travail en quipe car il est fort probable que nous soyons amens travailler en quipe dans notre futur carrire professionnelle. En effet, les relations humaines sont trs importantes au sein d'une quipe et une bonne entente entre coquipiers sont propices un travail efficace.

5.3. Perspectives pour la poursuite de ce projet

Le seul regret que nous avons propos de ce projet est que nous n'avions pas eu assez de temps pour dcouvrir toute l'tendue des capacits du logiciel type3. En effet, cause de nos objectifs, nous avions pour seul but la ralisation complte de notre produit alors que ce logiciel permet de faire normment de choses.

Il serait trs intressant de dcouvrir un peu plus le logiciel Type3 avant de poursuivre ce projet. Il pourra donner une perspective aux tudiants sur les dmarches de la conception jusqu lusinage dun produit.

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6. BIBLIOGRAPHIE

Valide la date du 18/06/2011 :

[1] lien internet : http://www.type3.com/EN/home/home_us.php

[2] lien internet : http://www.solidworks.fr/sw/products/cad-software-3d-design.htm

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1. Introduction2. Mthodologie / Organisation du travail2.1. La rpartition du travail2.2. Organigramme des tches

3. PRSENTATION DES LOGICIELS UTILISS3.1. Type 33.2. Solidworks

4. Travail ralis et rsultats4.1. L'importation et traitement de l'image avec Type ART4.2. La conception sous Solidworks4.2.1. Le choix de Solidworks4.2.2. La conception4.2.3. Les problmes rencontrs

4.3. Assemblage et Usinage

5. Conclusions et perspectives5.1. Conclusions sur le travail ralis5.2. Conclusions sur lapport personnel de cet E.C. Projet5.3. Perspectives pour la poursuite de ce projet

6. Bibliographie