Maillage et création de surface sous 3D Reshaper

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1 Maillage et création de surface sous 3D Reshaper
Licence pro MQ Metro : Cours Lycée Jean Mermoz Maillage et création de surface sous 3D Reshaper Nettoyage des points : Nettoyage dynamique Nettoyage par filtrage Maillage : Le maillage 3D L’erreur de déviation Différents maillages Lissage :

2 Introduction : Soit le nuage de points suivant qui représente le nuage de points issu du scan d’une reproduction de la Victoire de Samothrace. Ce fichier contient 1,8 millions de points.

3 1) Nettoyage des points :
Avant tout maillage, il faux nettoyer le nuage de points, c’est-à-dire supprimer le maximum de aberrants . Pour cela il existe deux méthodes suivant le type de nettoyage que l’on souhaite faire: Nettoyage dynamique Nettoyage par filtrage. Nettoyage dynamique : Il a pour but de supprimer des points sélectionnés par l’utilisateur. Cette fonction est utilisable une fois que le(s) nuage(s) a nettoyer est(sont) sélectionné(s). C’est la commande « Nuages/Nettoyer nuage boite dynamique »

4 Points à supprimer

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6 Nettoyage par filtrage
Il a pour but de supprimer des points trop loin de la surface théorique. Cette fonction est utilisable une fois que le(s) nuage(s) a nettoyer est(sont) sélectionné(s). C’est la commande « Nuages/ Filtrer, exploser » Deux possibilités : Ajustement de l’intensité (Curseur), suivant la valeur du curseur, on supprime plus ou moins de points (la valeur en % est donner dans la fenêtre et les points supprimer sont épaissi sur le modèle). Exploser avec un critère de distance: cette option explose le nuage de points en autant de nuages que nécessaire. Le logiciel sépare le nuage de points en plusieurs nuages de points dont la distance minimum est cette valeur. La distance entre deux points d’un même nuage est, quant à elle, inférieure à la valeur indiquée.

7 Ajustement de l’intensité :

8 Critère de distance: Remarque : les nuages de points sont classés du plus gros au plus petit.

9 2) Maillage: Afin de créer un nouveau maillage, 3DReshaper combine une ou deux étapes parmi les suivantes: La maillage 3D L’erreur de déviation Le maillage 3D : Cette étape permet de : Reconnaitre la forme à mailler, Choisir les points utiles du nuage, en éliminant les points bruités, Détecter les trous aux bons emplacements, et de les boucher si nécessaire. Cette fonction est utilisable une fois que le(s) nuage(s) a mailler est(sont) sélectionné(s). C’est la commande «Maillage/ Maillage 2D »

10 L’erreur de déviation (Erreur de corde):
C’est la distance entre la surface théorique et les différents plans des triangles Différents maillages : Maillage de tous les points : C’est un maillage par la méthode de Delaunay qui triangule tous les points sans filtrage. Cette méthode est longue et donne un résultat médiocre.

11 Le résultat est lourd, il y a 93333 triangles,.
La surface du modèle est bruitée. Le bruit composé des points qui, sans être aberrants, dévient légèrement de la surface théorique. L’ensemble de ces points crée une certaine ondulation qui nuit à la qualité de la surface. La forme des triangles n’est pas très harmonieuse, on peut trouver une différence de taille très importante entre deux triangles voisins.

12 Choix des « bons points » à mailler : critères géométrique et qualitatif
La problématique d’un bon maillage est de conserver seulement les points utiles et valides. Deux critères sont utilisés pour parvenir à ce but : Un critère géométrique : l’erreur de déviation (vu plus haut) Un critère de qualité : on ne conserve que les « meilleurs points ». C’est la réduction du bruit de la mesure: cela consiste à l’élimination des points situés au-dessus ou en-desssous de la surface théorique pour ne conserver que les points situés sur cette surface théorique.

13 Option Critère géométrique Critère de qualité 3 : Maillage en 2 étapes NON pour la phase 1 OUI pour la phase 2 OUI 2 : Echantillonnage régulier 1 : Pas de réduction de bruit, filtrage….. NON

14 Option 1 : Pas de réduction de bruit, filtrage uniquement par erreur de corde 3D :
Erreur de corde = Erreur de corde = 0.1 De larges triangles ont été construits dans les zones plates et des plus petits dans les zones de courbures. Sur le maillage avec une erreur de corde de 0.1, le résultat est décevant, il n’y a pas une grande différence avec le résultat du maillage de tous les points. En fait l ’explication est que l’erreur de déviation est inférieure au bruit de mesure.

15 Option 2 : Echantillonnage régulier:
On projette une grille sur le modèle réformée. Dans chaque élément de cette grille, 3D reshaper calcule une petite surface, et détermine le point le plus proche de cette surface, puis déclare ce point « représentatif » de l’élément à mailler. Ce point est donc conserver pour le maillage et devient un sommet du maillage. En général, le maillage réalisé grâce à cette technique comporte des triangles sensiblement de même taille, équivalent à l’échelle de la grille. Exemple : grille = 3.117mm

16 Option 3 : Maillage en deux étapes:
Licence pro MPCQ : Cours Lycée Jean Mermoz Le type de calcul est le même que pour l’option 2: la seule différence réside dans le faite que la taille par défaut des triangles est deux fois plus grande et que l’application lance automatiquement un second algorithme de calcul (annuler dans cette exemple) Exemple : grille = 6.234mm Conclusion Option 2 et 3 : Les zones plates sont moins perturbés avec des grands triangles: en effet, dans chaque élément de la grille projeté sur le modèle, il y a plus de points. Les trous sont bien déterminés mais les contours apparaissent irréguliers car il y a très peu de chance que les carreaux correspondent exactement aux contours. Année 2009/2010

17 Licence pro MPCQ : Cours
Détection des trous : Lycée Jean Mermoz Si on sélectionne l’option « Détection de trous », le logiciel tentera de détecter tous les trous. Il suffit d’indiquer la taille maximale des triangles à créer ( taille qui doit être inférieure à celle du plus petit trou à déceler) Année 2009/2010

18 Licence pro MPCQ : Cours
Lycée Jean Mermoz Si on sélectionne l’option « Essayer de garder uniquement le bord extérieur », le logiciel cherchera le bord contenant le plus de triangles et le considérera comme bord extérieur. S’il trouve d’autres contours, il les désignera comme trous et cherchera à les boucher. L’option « Essayer de créer un maillage clos » tentera de boucher tous les trous afin de générer un volume clos. Année 2009/2010

19 Lorsqu’on tape 12 dans le taille de la grille, on remarque que la taille des triangle pour les trous s’adapte. Le petit trou est bouché

20 Lorsqu’on tape 12 dans le taille de la grille, on remarque que la taille des triangle pour les trous s’adapte, mettons 100. Le petit et le grand trous sont bouchés

21 Lorsqu’on tape 12 dans le taille de la grille, on remarque que la taille des triangle pour les trous s’adapte, mettons 17. Le logiciel a détecter des trous inexistants. La distance de 17 est trop petite pour permettre la jonction dans tous les cas de deux points voisins représentatif de la grille. En général, on considère que la longueur des triangles autorisées doit être ≥ 1.8*l’intervalle de la grille.

22 Conclusion sur le maillage :
Le maillage à erreur de déviation 3D sans bruit est valable pour les nuages de faible densité ou issus de mesures très précises. La réduction de bruit est d’autant plus efficace que le nombre de points du nuage est important. L’utilisation de l’erreur de déviation lors de la première phase de maillage comble souvent les trous. Il est donc préconisé d’utiliser cette stratégie de maillage que pour les formes non trouées. En ce qui concerne la réduction du bruit, plus la taille des triangles est importante, plus la réduction de bruit est importante, d’un autre coté, les détails sont perdus. Plus les triangles sur les bord sont larges, plus les contours seront lissés correctement. On obtient généralement un bon résultat rapidement en choisissant « Echantillonnage régulier » et en conservant les paramètres par défaut. Le maillage en 2 phases rend possible l’optimisation du résultat par lancement automatique d’une seconde phase de maillage.

23 Amélioration de l’erreur de corde:
Cela correspond à la deuxième étape lors du maillage en 2 étapes. Elle peut aussi être faite à tous moment en sélectionnant, le nuage de point et le maillage à traiter puis en prenant la fonction « Maillage/Affinage à erreur de corde »

24 Deux méthodes possibles :
« Prendre directement les points du nuage » donnera les meilleurs résultats si votre nuage de point contient un petit nombre de points précis. « Interpoler de nouveaux points » donnera les meilleurs résultats si votre nuage contient un grand nombre de points ou si les points sont bruités (erreurs de mesure)

25 Prendre directement les points du nuage :
Erreur cordale sans réduction de bruit (tous les points): les points sont sélectionnés en fonction d'une erreur de déviation 3D. Entrez la valeur à utiliser (précision). Une faible valeur fournit un meilleur maillage des petits détails. N'entrez pas une valeur trop petite, car le temps de calcul risque d'être long pour un résultat lourd et décevant (points aberrants et bruit). Si vous entrez une valeur nulle, tous les points seront conservés. Erreur cordale avec les meilleurs points uniquement: seuls les points les moins bruités sont sélectionnés dans le nuage pour la création du maillage. Si cette option est sélectionnée, le bruit dans le maillage résultant est plus faible, mais le niveau de détails également.

26 Interpoler de nouveaux points:
Raffiner avec des points uniformément espacés: Les points ajoutés dans le maillage n'appartiennent pas au nuage de points, mais sont ajoutés de telle sorte que la distance entre deux sommets voisins soit inférieure à un "espace maxi". Les sommets du maillage sont déplacés pour que la surface soit calée au mieux par rapport au nuage de points.

27 Interpoler de nouveaux points:
Raffiner à erreur de corde: Ce type de raffinage n'utilise pas les points du nuage, mais interpole de nouveaux points, en se basant sur une estimation de la meilleure forme du maillage à créer. L'erreur de corde indiquée correspond à la déviation entre le maillage et la forme idéale approximée en tenant compte des courbures locales. La taille des triangles est calculée en fonction de la courbure locale afin d’obtenir l’erreur de déviation souhaitée. Les sommets du maillage sont déplacés pour que la surface soit calée au mieux par rapport au nuage de points. Le "nombre de triangles maxi" et la "taille minimum des triangles" sont des bornes pour éviter d’obtenir un résultat inexploitable, ou des temps de réponse très long en cas d’erreur cordale trop faible ou de nuage de point trop bruité.

28 Filtre de points aberrants : Cette option sert à éliminer les points situés trop loin du maillage. Vous devez indiquer le seuil de distance au-delà duquel les points sont considérés comme aberrants. Réorganisation locale: Cette option fournit un meilleur maillage des angles vifs ou des petits congés.

29 Gestion des trous: Etendre les bords libres: il s'agit d'un moyen d'ajuster les bords libres du polyèdre (lissage ou bouchage). Si vous ne souhaitez pas modifier les bords libres, choisissez l'option "Pas de modification des bords libres". Raffiner les bords :en choisissant cette option, vous obtiendrez des bords lissés et plus réguliers.

30 3) Le lissage : La dernière étape d’un maillage avant utilisation pour la rétro conception ou pour une inspection est le lissage. Cette fonction est utilisable une fois que le maillage à lisser est sélectionné. C’est la commande « Maillage/Lisser une surface » Il peut se faire de trois façons différentes: L’ajout de nouveaux points dans le maillage. Cette technique est réservée aux maillage possédant peu de facette, et l’opération ne modifie pas les coordonnées des sommets. La modification des coordonnées des sommets qui offre la possibilité de contrôler le déformation du maillage, La réorganisation des triangles en fonction d’une courbure (cette option ne modifie pas les coordonnées des sommets)

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Réorganisation : Lycée Jean Mermoz Cette option donne souvent un meilleur résultat pour les petits rayons, les filets, ou les angles vifs. Triangles pointus autorisés : cette option permet la création de triangles très "fins". Ces triangles améliorent la précision dans les zones à angles vifs. Reprendre le maillage de la pièce avec 2 étapes et 12 comme valeur de grille puis annuler l’étape 2. Curseur à 0 pour qu’on fasse juste une réorganisation !!!! On constate que la plupart des triangles qui coupaient la courbe on disparus pour être remplacé pare des triangles plus allongés mais les sommets sont rigoureusement les mêmes . Année 2009/2010

32 Licence pro MPCQ : Cours
Recalcul des sommets : Lycée Jean Mermoz Lissage suivant les normales : le lissage donne le meilleur aspect du(des) maillage(s) résultant(s). Si l’intensité de lissage est trop importante, les détails sont perdus Reprendre le maillage de la pièce avec 2 étapes et laisser les valeurs par défaut comme valeur de grille puis annuler l’étape 2. Curseur à 0 pour qu’on fasse juste une réorganisation !!!! Puis refaire un lissage avec Lissage normal et curseur à 2. On constate l’élimination du bruit de mesure. Les triangles sur les surfaces plates sont équilatéraux et les triangles sont étirés suivant la direction de courbure. Année 2009/2010

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Recalcul des sommets : Lycée Jean Mermoz Lissage avec contrôle de déviation : avec cette option, le lissage est limité par une déviation maximale. Même si l’intensité de lissage est importante, la maillage ne se déformera pas outre la valeur imposée par la déviation maxi. Reprendre le maillage de la pièce avec 2 étapes et laisser les valeurs par défaut comme valeur de grille puis annuler l’étape 2. Curseur à 0 pour qu’on fasse juste une réorganisation !!!! Puis refaire un lissage avec Lissage avec contrôle de déviation. Si le modèle contient des erreurs se trouvant au-delà de cette valeur, le bruit ne sera pas totalement éliminé. Année 2009/2010

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Nouveaux points: Licence pro MPCQ : Cours Lycée Jean Mermoz Si le nombre de sommets n'est pas suffisant et que vous souhaitez obtenir un lissage très précis tel que le "polissage" d'un maillage rugueux. De nouveaux points sont ajoutés dans le maillage, dans les zones où la densité des points n'est pas suffisante pour obtenir un angle entre les facettes compris entre les deux seuils renseignés (seuil mini en degrés et seuil maxi en degrés). Si vous placez le curseur de l'intensité de lissage sur 1, les coordonnées des sommets initiaux resteront inchangées. Seuil mini : De nouveaux points sont ajoutés dans les zones où l'angle entre les différentes facettes voisines est plus grand que cette valeur. Si la valeur entrée est trop petite, les sommets seront ajoutés partout et le nombre total de facettes sera multiplié. Attention : cette valeur ne signifie pas que cet angle est respecté partout après calcul. Seuil maxi : un angle entre facettes plus grand que cette valeur sera considéré comme un angle vif à préserver. Année 2009/2010

35 Exemple nouveaux points: La tête de Néfertiti
Licence pro MPCQ : Cours Lycée Jean Mermoz Mettez-vous en mode de représentation "Flat". Lancez la commande "Maillage / Lisser surface". Cochez l'option "Ajouter des points" et entrez des valeurs mini et maxi de 5° et 90°. Faites glisser l'intensité du curseur jusqu'à 1 pour éviter la modification des coordonnées des sommets originaux. Cliquez sur "OK".  Lancez à nouveau la commande "Maillage / Lisser surface". Cochez l'option "Ajouter des points" et entrez des valeurs mini et maxi de 5° et 90°. Faites glisser l'intensité du curseur jusqu'à 3. Cliquez sur "OK".  Année 2009/2010

36 Exemple nouveaux points: La tête de Néfertiti
Licence pro MPCQ : Cours Lycée Jean Mermoz Lancez à nouveau la commande "Maillage / Lisser surface". Cochez l'option "Ajouter des points" et entrez des valeurs mini et maxi de 5° et 90°. Faites glisser l'intensité du curseur jusqu'à 3. Cliquez sur "OK".  Année 2009/2010