Recueil Technique

           Cahier des charges fonctionnel :

             Le projet, comme il nous a été présenté par nos clients, doit répondre à des instructions bien précises. 

            En grandes lignes, voici les caractéristiques que notre scanner 3D doit comprendre :

•   Le scanner doit être capable de scanner un objet de dimensions maximales : 50x50x30 cm

• La précision du scanner doit être égale à 0.5mm

•  L’alimentation doit se faire sous une prise de 220V /50Hz

•  Le coût du projet ne doit pas dépasser les 20 000 dirhams

• Le système doit être capable de numériser la moitié de l’objet sans avoir à déplacer ce dernier.

• L’interface entre l’utilisateur, le scanner et le logiciel doit être simple et intuitive.

• Le scanner doit être capable de détecter les creux à la surface des objets.

• Le temps de transmission entre la caméra et l’image doit être minimal. 

• Le scanner devrait supporter des objets pesant jusqu'à 10Kg

  Ci joint - en bas de page - le cahier des charges fonctionnel détaillant les différentes fonctions de notre système.

Solution adoptée:    

Dans le but de répondre à toutes ces exigences, nous avons opté pour un scanner par triangulation qui utilise un laser et un appareil photo pour situer chaque point et ainsi former le nuage de points souhaité. 

 Pour balayer toute la partie apparente d’un objet, notre scanner doit disposer d'un plateau tournant capable de porter l’objet à scanner, en plus d’un bras pivotant autour du plateau. L’ensemble {Laser, Appareil photo} doit être fixé sur le bras pivotant. Les dimensions du bras, du plateau ainsi que la position du laser et appareil photo ont  toutes été déterminées en fonction de la précision et des dimensions de l’objet,précisées dans le cahier des charges.

Il est également juste de mentionner que la prise de nombreuses photos nécessitant un éclairage contrôlé, le système comporte donc également des rideaux qui permettent d'assurer un environnement totalement sombre que nous éclairons – à l’intérieur- de manière homogène et contrôlée.

 Vue d'ensemble:                    

    La représentation globale ainsi qu'une vue en coupe du système sont représentés ci-dessous : 

           Matériel utilisé:  

            Comme expliqué avant, le bras et le plateau doivent tourner, d'où l'utilisation de deux servomoteurs, ainsi que la caméra et le laser cités précédemment. L'ensemble est commandé par une carte micro-contrôleur.

              -  La caméra que nous avons choisie est la SONY ALPHA ILCE-5000 , qui possède un Kit de développement SDK permettant son pilotage et elle offre le meilleur rapport qualité-prix possible.

-  Puisqu'il nous faut un laser plan, d'une ouverture d'au moins 120° à un prix raisonnable, nous avons choisi le Red Laser Line 650nm 5mW

- Pour éclairer l'objet à scanner, nous avons choisi d'utiliser les fils de LED LAM-3528-120-WW

- En nous basant sur un calcul des couples nécessaires, nous avons choisi les servomoteurs suivants :

              * Le Servomoteur Dynamixel MX-28T pour le bras :

                         * Et le Servomoteur Dynamixel MX-12W pour le plateau:

                   - Pour commander l'ensemble de notre système, nous avons choisi d'utiliser la carte micro-contrôleur Arduino-Mega 

                 - Tenant compte du mode de communication des servomoteurs Dynamixel, il nous faut utiliser  le Buffer-chip 74LS241

Partie Electronique:  

       Ci-dessous, les schémas synoptiques et électriques qui traduisent le fonctionnement électrique de notre système.

                                                                                                                                                          Schéma synoptique

                                                                                                                                                                        Schéma electrique

  Partie Informatique:  

        Il faut être capable de contrôler l'appareil photo,  réaliser le traitement des images et enfin construire l’objet final.

        Pour cela, plusieurs possibilités de mouvement du bras et du plateau ont été étudiées et celle qui répond le plus à notre cahier des charges est présentée ci-dessous :

      La construction de l’objet s’effectuera en utilisant le logiciel MATLAB selon les étapes suivantes :

                       Etape 1 : Le programme effectuera les étapes nécessaires pour exprimer les coordonnées des points dans le repère de base.

                       Etape 2 : Suppression des points qui n’appartiennent pas à l’objet. 

                       Etape 3 : Reconstruction de l’objet

                   Ci-joint le document  "Conception et Modèle Mathématique et Développement Informatique", pour plus de détails.