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Vous avez sûrement entendu par le scan 3D ! Cet outil révolutionnaire a beaucoup évolué suscitant ainsi un intérêt de plus en plus croissant dans tous les domaines. Savez-vous déjà que le développement rapide de cette technologie de pointe a permis d’améliorer d’une manière considérable voire exponentielle une multitude de processus dans des nombreux secteurs. D’ailleurs, Il existe plusieurs types de scanners 3D sur le marché, qui grâce à leurs avantages innombrables, répondent aux différents besoins et s’adressent par conséquent aux différents utilisateurs.

Alors qu’est ce que le scan 3D ? Quels sont les types de cette technologie ? Quelles sont ses utilisations ?

Qu’est-ce que le scan 3D ?

Le scan 3D est brièvement un processus permettant d’analyser un objet physique afin de collecter toutes les données relatives à sa forme et à son apparence pour créer par la suite la représentation tridimensionnelle de cet objet à partir de zéro à l’aide d’un logiciel de modélisation 3D ou d’un processus de numérisation

Quels sont les types de cette technologie ?

Il existe différents types de scanners 3D sur le marché, qui répondent à différents besoins et s’adressent par conséquent à différents utilisateurs.

Technologie de scan 3D par triangulation laser

Cette technologie consiste à projeter un rayon laser sur l’objet à scanner et à étudier sa trajectoire en fonction de la déviation de ce rayon. En échantillonnant suffisamment des points de la surface, le scanner 3D est capable d’en déduire précisément la surface scannée en 3D.

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Le schéma de la triangulation laser

Avantages : Les principaux avantages de cette technologie sont sa bonne résolution et sa haute précision.
Inconvénients : L’inconvénient majeur de ce type de scan 3D est l’extrême sensibilité du laser aux propriétés physiques de la surface à scanner. Par exemple, les surfaces très brillantes ou transparentes sont particulièrement problématiques.

Technologie de scan 3D par lumière structurée

Ce type de scan 3D consiste à la projection d’une lumière structurée généralement blanche ou bleue dont les caractéristiques sont connues (comme une grille régulière, vagues, points régulièrement espacés …) sur la surface à scanner en 3D. En captant les déformations de la lumière et en calculant le déplacement subi par le motif, le scanner 3D est capable d’en déduire les propriétés de la surface.

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Le schéma du scan 3D par la lumière structurée

Ce type d’appareil, tout comme le scanner laser, fonctionne sur des courtes distances et peut être tenu à la main ou monté sur un trépied.

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Scanner à lumière structurée Scanner portable à lumière structurée

Technologie de scan 3D photogrammétrie (photographie)

La photogrammétrie une technologie de scan 3d servant à la reconstitution d’une surface en 3 dimensions à partir moyennant l’analyse des images issues de photos ou de vidéos tout en se basant sur la fusion entre les algorithmes de vision informatique et le calcul géométrique.

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Capture 3D obtenue par photo-grammétrie (source https://methodesbtp.com)

Avantages : les principaux avantages de la photogrammétrie sont sa  bonne précision, sa rapidité d’acquisition et sa capacité de fonctionner avec tout type d’objet y compris les environnements photographiés du ciel.
Inconvénients : La sensibilité de la photogrammétrie à la qualité des photographies et le temps de calcul nécessaire pour créer la surface 3D.

Technologie de scan 3D par contact

Le scan 3D par contact dont certaines configurations sont appelées Machines à Mesurer Tridimensionnelle (MMT), implique qu’une partie du scanner 3D touche la surface de l’objet à scanner et en déduit les informations de la surface pour créer ensuite un scan 3D. Cette opération s’effectue grâce à un capteur de contact, également appelé palpeur ou encore sonde, relié au scanner 3D et généralement relié encore à une structure (un bras robotisé par exemple) capable d’enregistrer ses déformations pour atteindre la surface à scanner. Cette technique peut servir au contrôle qualité des pièces qui viennent d’être fabriquées ou pendant l’opération de maintenance.

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Technologie de scan3D par contact

Avantages : les principaux avantages de cette technique sont sa  bonne précision, et sa capacité à scanner en 3D des surfaces réfléchissantes ou transparentes.
Inconvénients : Cette technique est lente et inadéquate avec les objets organiques et très complexes.

Technologie de scan 3D par impulsion laser

La technologie de scan 3D par impulsion laser connue aussi sous le nom de scan 3D par temps de vol ou encore Lidar, est basée sur le calcul de la durée mise par un laser pour toucher la surface à scanner et revenir sur un capteur. La vitesse de la lumière étant très précisément connue, il est possible de calculer la distance qui sépare le scanner 3D des différents points de la surface devant être scannée en 3D.

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Sanner LIDAR utilisé pour scanner des bâtiments. (Image source Wikipedia.org)

Pour des bons résultats, il est recommandé de calculer le temps mis par le laser pour effectuer l’aller retour, avec une précision de l’ordre de la picoseconde (0.000000001 seconde !).

Avantages : La possibilité de scanner en 3D des grands objets et environnements. 
Inconvénients : L’inconvénient majeur de ce type de scanner 3D est leur lenteur.

Quelles sont les utilisations des scanners 3D?

Le scan 3D est à nos jours plus populaires que jamais. D’ailleurs, des multiples secteurs ont intégré avec succès cette technologie polyvalente à leurs workflow grâce à ses avantages innombrables. Citons à titre d’exemple :

Design & Génie industriel

En raison de leur capacité à acquérir rapidement et précisément les données requises et à augmenter la productivité, Les scanners 3D innovants sont utilisés davantage dans le domaine du design, du génie et de la fabrication industrielle. D’ailleurs, ils ont remplacé les méthodes manuelles de prise de mesure qui peuvent être très onéreuses et chronophages permettant ainsi d’accélérer sensiblement le workflow, et d’éviter les erreurs coûteuses.

Développement de produit

La numérisation 3D devient essentielle pour n’importe quel acteur du développement de produits puisque elles donnent aux industriels la possibilité de créer les meilleurs produits avec la meilleure qualité, à coûts réduits et à court laps de temps et elles lui apportent en plus la capacité de répondre rapidement à n’importe quelle étape de dépannage ou de l’approbation, tout en effectuant des inspections et en comparant les données numérisées avec le modèle 3D de référence .

Médecine

L’intégration du scan 3D dans des nombreuses procédures médicales a vraiment révolutionné la médecine et entraîné des améliorations très remarquables dans ce secteur.

À titre d’exemple, cette technologie de pointe simplifie grandement l’obtention et la comparaison de données pré- et post-opératoires précises en donnant ainsi aux professionnels de la santé la possibilité de réaliser un scan corporel complet rapidement et d’une façon simple et d’utiliser ensuite les données acquises pour mener des recherches et observer les changements se produisant au fil du temps dans les mesures corporelles.

Le scan 3D permet aussi de créer des solutions médicales sur mesure tels que des corsets, des implants, des prothèses et même des fauteuil roulant. Il suffit d’acquérir les données requises avec un scanner 3D, de les traiter dans un logiciel 3D spécialisé, puis de les envoyer à une imprimante 3D.

Médecine légale

Grâce à leur facilité de transport, à leur fiabilité et à leur précision, les technologies de scanner 3D avancées sont très appréciées et deviennent de plus en plus populaires dans la médecine légale. Elles sont éprouvées extrêmement plus puissantes que les méthodes traditionnelles de collecte des données utilisés dans ce secteur, notamment la photographie, les mètres-ruban, etc. Elles servent par exemple à la numérisation d’une scène de crime complète ou de ses différentes parties avant la collecte officielle des preuves. Et elles sont également utilisées pour la numérisation des épreuves elles-mêmes et la création des simulations.

La reconstruction des accidents de la route

Avec ces technologies de numérisation 3D, les scénarios des accidents peuvent être reconstruits d’une manière rapide, détaillée et extrêmement transparente ce qui apporte des précieux renseignements pour les affaires juridiques pour déterminer leurs origines et garantir la justice.

Archéologie & Conservation du patrimoine

Les technologies du scanner 3D trouvent leurs applications également dans le domaine de l’archéologie et la conservation du patrimoine en redonnant vie à l’histoire moyennant la création des répliques numériques hautement précises des divers artefacts, et en rendant possible la reconstruction des objet à partir d’un fragment trouvé lors de fouilles.

Domaine de construction

Étant plus fiables qu’une approche manuelle, les technologies de scanner 3D permettent de simplifier les projets de constructions et d’éviter les erreurs pouvant y avoir lieu. Ces technologies participent aussi aux réductions des charges allouées à la main d’œuvre et ceci en minimisant le besoin aux ressources employés. D’ailleurs, selon une étude, Cette démarche réduit de 70% les risques des surcoûts dans le secteur des bâtiments.

Art & Design

Ces technologies permettent aussi les artistes et les designers talentueux de transformer leurs rêves à une réalité d’une façon originale et spectaculaire. En fait, elles leurs donnent la possibilité de créer des effets spéciaux époustouflants, de développer des applications de réalité virtuelle et même de confectionner une magnifique robe de soirée.

Conclusion

En guise de conclusion, il n’y a donc rien de surprenant dans le développement prononcé qu’a réalisé cette immense technologie de pointe extraordinaire. Elle s’intègre pratiquement dans tous les domaines en lui ramenant des multiples avantages notamment la précision, l’augmentation de la productivité et le gain de temps.

 

 


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