Bernard Morineau Jean-Pierre Clairand Passage d’une maquette numérique à un modèle de réalité virtuelle manipulable sur Internet Nous allons vous présenter notre projet qui a pour thème , le passage d’une maquette numérique de Conception assistée par ordinateur à un modèle de réalité virtuelle manipulable sur internet. Nous avons choisi ce thème en raison de son aspect novateur, en effet les applications dans le monde industriel son nombreuses et peu mise en œuvre à ce jour. d’autre part le domaine de l’image n’étant abordé que très succinctement dans la formation, celui-ci nous apporte une ouverture supplémentaire. Enfin il nous a parut important de nous positionner dans un contexte de conduite de projet sur un domaine ou nous n’avions aucune compétence particulières au préalable. Bernard Morineau Jean-Pierre Clairand DUTIL 12

Plan de la soutenance Présentation du projet. Environnement Athanor. Transformation de la maquette. Intégration dans Athanor. Bilan. Je vais maintenant vous présenter notre projet, je vous parlerai ensuite de l’environnement athanor puis Bernard Morineau vous présentera le cœur de notre étude ,la partie recherche et développement concernant la transformation de la maquette ,à la suite de quoi je vous parlerai de l’intégration dans athanor et nous conclurons par un bilan de notre travail pour finir nous serons à votre disposition pour répondre à toutes vos questions.

Le contexte du projet Le monde Performanse: Industriel Athanor Maîtrise de la CAO Gestion de la connaissance ????????? Performanse: Spécialisé dans la gestion des compétences Athanor Serveur de connaissance Ce projet à été initié par Monsieur Jacques phillipé de la société Performanse, il part d’un constat . Le monde industriel maîtrise depuis plusieurs décennies la domaine de la CAO Mais beaucoup d’entreprise sont aujourd’hui confrontée au problème de la gestion de la connaissance durant le cycle de vie du produit, en particulier pour la formation et la maintenance, se rajoute à ceci la disparité des sites et la diversité des outils . D’un autre côté, la société Performanse Spécialisée dans la conception d’outils et de méthodes de travail appliqués à la gestion des compétences. Editeur d’un serveur de connaissance Athanor et intégrant dans cette outils un volet réalité virtuelle.

Le thème et les objectifs De la maquette numérique CAO à un modèle de réalité virtuelle VRML Thème objectifs Méthode de transcription Preuve de faisabilité Analyse fonctionnelle Référentiel temps Dans ce contexte notre projet va consister à réaliser le Passage d’une maquette numérique CAO à un modèle de réalité virtuelle manipulable sous le navigateur d’Athanor. Nous devons être en mesure à la fin de nos travaux de présenter d’un part une méthode de transcription qui mettra en évidence la faisabilité et d’autre part une analyse fonctionnelle des étapes d’intégration sous Athanor, celle-ci permettant d’établir un référentiel pour l’établissement de future cahier des charges. Pour ceci nous avons recensé un certain nombre points clés : Pour Transcription de format Extraction de la structure organique Découpage élémentaire du modèle Diminution des volumes de fichiers Pour l’ Etude fonctionnelle d’intégration sous Athanor connaissance du produit. Manipulation sur un cas concret. Nous avons maintenant fini la présentation et allons passer l’environnement et les moyens.

Présentation d’Athanor Les concepts La structure L’architecture Nous allons ici nous attacher à décrire les concepts, la structure puis l’architecture d’ Athanor

Transfert d’expertise Les concepts Transfert d’expertise Simulation et apprentissage Aide au diagnostic S.I.A.D Capitaliser les Retours D’expérience Mémoriser des Règles D’expertise Enregistrer les pratiques d’un domaine Intégrer les bases D’incident Athanor est un outil de gestion de connaissance que l’on peut classer dans les SIAD, il permet de Capitaliser les retours d’expérience Intégrer des bases d’incidents Mémoriser des règles d’expertise Enregistrer les meilleur pratique d’un domaine Ses domaines d’application sont très étendu , nous citerons à titre d’exemple: Le transfert d’expertise. La simulation et l’apprentissage. L’aide au diagnostic. Nous allons maintenant nous intéresser à la structure d’Athanor

Structure du serveur de connaissance ATHANOR Livelink Gédéon G.E.D Module Interface Catia 3D Studio Maquette numérique Module Interface PROJET CAO VRML APACHE PERL PROLOG B.D.C PEDAGOGIQUE VISUALISATION 3D ORGANIQUE EXPERTISE CONFIGURATION DIAGNOSTIC HISTORIQUE La structure de cette application est complètement modulaire, c’est un avantage indéniable lorsque l’ on voit la rapidité d’évolution des technologies. Nous avons tout d’abord un noyau constitué d’une base de connaisance et de serveur moteurs que nous détaillerons par la suite. Autour de ce noyau ont été implémenté un certain nombre de modules avec des fonctionnalitées bien précises: Expertise Configuration Diagnostic Visualisation 3D Pédagogique Historique Organique En complément, nous avons des modules interface permettant d’intégrer des données de différentes origines. GED Connaissance fonctionnelle « en projet » En enfin le module Modèle numérique sujet d’étude de notre projet. Après cette représentation structurelle , nous allons maintenant aborder l’architecture. Arbre de défaillance Connaissance Fonctionelle Module Interface

Architecture client/serveur Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3 Serveur Prolog Base de connaissances Serveur Apache Client 1 Navigateur et plug-in VRML Client 2 Client 3 Fichiers base de référence Fichiers éléments de connaissance VRML Demande de page Page HTML/VRML Applet Java Scripts CGI en Prolog Modules Java en Perl Athanor à été conçu selon le modèle clent serveur à trois niveau avec un client léger et standart ce qui rend l’application particulièrement bien adapté au mode d’entreprise étendue. Nous allons voir ici les différents niveaux de l’architecture Au niveau 1 le client local ou distant comprenant 1 navigateur et le plug-in VRLM Au niveau 2 le serveur web apache c’est le passage obligé entre les données et les client. Au niveau 3 nous trouvons la base de connaissance et le serveur prolog qui constituent la majeur partie du SIAD c’est le cœur de l’application. Nous pouvons remarquer qu’un certain nombres de modules composent l’interface entre les deux serveurs et qu’il sont écrit dans divers langages en effet nous allons trouver du Java, du perl et du prolog. Cette diversité de langage , loin d’être un handicap montre l’évolutivité du système. La présentation d’Athanor étant maintenant terminé, nous allons maintenant entrer dans l’univers VRML Premier texte en lecture soutenue 7 minutes.

Transformation de la maquette langage VRML Visualisation Pour l’intégrer dans Athanor Structure organique de la maquette Transcription éclairage Cœur de notre projet : transformer la maquette numérique pour l’intégrer dans Athanor 2 grandes étapes : la transformer en VRML Récupérer sa structure organique Pour cela, il faut connaître le langage VRML Utiliser des outils pour le visualiser D’autres outils pour faire la transcription en VRML Ensuite, nous allons chercher la structure organique de la maquette Essayer d’améliorer l’éclairage En extraire les différentes pièces Les relier et se déplacer dans la maquette Extraction des pièces Navigation et liens

Le langage VRML Pour faire nos manipulations sur la maquette, nous avons commencé par apprendre le langage VRML avec un tutoriel récupéré sur Internet . Le format VRML est composé de nœuds servant à décrire des formes, des matières, des lumières, des points de vue. Nous les présentons en détail dans notre rapport. Il peut être écrit avec un simple éditeur de texte comme NotePad. VrmlPad permet de voir en plus la structure du code source spécifique à ce langage.

Navigateur Cortona Vrml Pour visualiser le VRML, il faut des outils spécifiques. Cortona Vrml est un plug-in pour Netscape ou Internet Explorer. Il permet de voyager dans le monde en réalité virtuelle. Mais il ne respecte pas la frontière des objets.

Navigateur Cosmoplayer Cosmoplayer est un autre plug-in, mais pour Internet Explorer uniquement. Il est plus réaliste pour naviguer dans le monde VRML.

Visualisateur 3D View Le visualisateur 3D View permet de lire différents formats 3D dont le VRML. Il permet aussi de transcrire un autre format en VRML. Mais ses possibilités sont limitées (problème de transcription des couleurs) et le fichier généré est pauvre en informations.

Modeleur 3D Studio Max 3D Studio Max est un outil très performant qui permet de fabriquer des scènes en 3D et les transcrire en VRML. Nous n’avons pas su le maîtriser car nous n’avons pas réussi à transformer notre maquette en VRML de manière satisfaisante.

Transcripteur PolyTrans PolyTrans est un outil spécialisé dans la transcription de formats 3D. Il peut convertir en VRML un grand nombre de formats de modeleurs de CAO. La structure du code généré est plus riche quand on l ’analyse avec VrmlPad.

Maquettes en VRML Voici le résultat en VRML avec le moteur v8 : Il y a un problème d’éclairage : il faut valider la lumière frontale sinon tout est noir. On voit beaucoup moins bien la maquette en VRML que sous les différents outils. On constate la suppression d’un polygone sur 5 due à la version d’évaluation.

Maquettes en VRML Voici le résultat avec le moteur en ligne sans chercher à l’orienter vers la lumière frontale. Or la taille des fichiers en VRML est importante, plus de 20 Mégaoctets. Sur la machine que nous avions à l’école, il était impossible de l’orienter correctement car le temps de réaction était trop long.

Lumières sous PolyTrans Nous avons cherché a améliorer les éclairages. Il y a un onglet Light sous PolyTrans qui permet de gérer les lumières Par défaut, il y a la lumière ambiante avec une de type « point light » et trois de type « spot light »

Lumières sous PolyTrans Ici, nous avons supprimé la lumière n° 3, ce qui fait que la vue de face n’est plus éclairée En revanche, nous avons augmenté l’intensité de la lumière n°1, ce qui rend la vue Camera01 très lumineuse. L’export en VRML de cet éclairage n’a pas d’effet visible, et, si on ne positionne pas la « head light », le résultat est encore tout noir.

Meilleure visibilité Pourtant, les modifications sont bien présentes dans le fichier VRML. Nous avons augmenter leur intensité, l’effet est négligeable. Nous n’avons pas compris pourquoi, nous avons abandonné et cherché une autre solution qui consiste à faire émettre la lumière par l’objet lui-même en modifiant le paramètre emissiveColor du langage VRML **** Voici le résultat sur cette maquette

Meilleure visibilité Et sur l’autre maquette. Avec un effet fluo, nous avons amélioré la visibilité des maquettes en VRML. A défaut de pouvoir jouer avec les éclairages.

Structure de la maquette Nous avons récupéré les maquettes en VRML. Nous devons aussi récupérer la structure avec chacune des pièces. Sous PolyTrans, nous pouvons voir la liste des pièces sous forme d’arbre. ***** La maquette contient bien une structure qui relie les pièces entre elles.

Structure de la maquette Il est possible de masquer les pièces. Les pièces grisées ne sont plus visibles et laissent apparaître les pièces internes. Seules les pièces non cachées sont exportées en VRML.

Export des pièces en VRML Il est donc possible d’isoler les pièces de notre maquette numérique et de les placer dans un fichier VRML. Sachant que le moteur contient environ 80 pièces différentes, cette opération sera assez fastidieuse.

Analyse du fichier VRML exporté Nous avons vu que la maquette au format CAO est structurée Cette structure se retrouve-t-elle dans le fichier VRML ? Avec VrmlPad, nous retrouvons cette arborescence. ***** Voici le nœud correspondant au moteur complet avec son nom Voici les nœuds correspondant à chacune des pièces avec leur nom Nous pouvons constater que le nom des différents se trouve dans un nœud de type Transform avec leur nom. Pour afficher cette structure, il suffit d’isoler ces informations du fichier VRML. Nous avons choisi l ’outil awk, le langage Perl aurait aussi permis de le faire, mais nous ne le connaissions pas.

Affichage de la structure organique Avec un script Unix contenant un programme awk, nous avons extrait la structure organique du moteur en ligne Sur cette image, nous n’en montrons qu’une partie L’affichage a été simplifié au maximum, une simple indentation permet de distinguer les générations

Extraction des pièces bougies culasse soupapes moteur carter pistons Nous avons vu comment extraire les pièces une à une de notre maquette. Pouvons nous rendre cette procédure automatique avec un script ? bielles vilbrequin cylindres

Extraction des pièces Examinons la structure du fichier VRML avec VrmlPad ****** Cet ensemble représente l’objet principal qu’est la maquette du moteur Cet ensemble représente est la pièce que nous allons isoler Nous avons développé l’arborescence de cette pièce et masqué celle des autres pièces Supprimons toutes les autres pièces Ce qui est entre l’objet principal et la pièce désirée Et l’objet principal pour que la pièce puisse le remplacer Ceci fonctionne bien pour certaines pièces. Mais pas pour toutes. Tout simplement parce que plusieurs pièces peuvent être fabriquées avec la même matière. Et elle n’est défini que sur la première pièce. Nous avons dû développé 3 scripts imbriqués Un qui recherche la définition des matières Un qui extrait les pièces avec le procédé que nous venons de décrire, en ajoutant la définition des matières si elle est externe Un qui récupère la liste des pièces pour faire ces opérations avec toutes les pièces

Extraction des pièces Voilà le résultat sur l’embiellage du moteur en ligne qui peut lui-même être décomposé à nouveau

Navigation et liens bougies culasse soupapes moteur carter pistons Nous avons les pièces, nous devons pouvoir les relier à la vue d’ensemble pour l’ouvrir quand on clique dessus Pour cela nous pouvons mettre un nœud Anchor pour chacune des pièces dans la vue générale. Chacun de ces noeud défini un lien vers le fichier contenant la vue de la pièce. Mais comment visualiser une pièce interne de la maquette pour cliquer dessus ? vilbrequin cylindres bielles

Mécanique Automobile Allons voir dans la Revue Technique Automobile utilisée par les mécaniciens des garages automobile <Présentation de la revue> ****** Pour voir la disposition des pièces mécaniques les unes par rapport aux autres, les mécaniciens utilisent des vues éclatées Ici, c’est l’embrayage d’une BX Citroën Alors, pourquoi ne pas en faire autant avec notre maquette ?

Vue éclatée Réfléchissons sur une petite maquette représentant un bras de robot Elle est composée de 8 pièces Il suffit de diminuer la taille de chacune des pièces Or chaque pièce est dans un nœud de type Transform qui contient un facteur d’échelle, il suffit d’agir sur celui-ci Nous avons écrit une autre script pour cela

Vue éclatée Et voici l’effet obtenu sur la maquette du moteur V8 Ici, la taille des pièces a été divisée par 2

Vue éclatée Et sur le moteur en ligne Il maintenant être possible de se faufiler entre les pièces pour les voir de plus près Un autre script permet d’ajouter les liens avec les différentes pièces Il suffit de cliquer sur la pièces pour voir sa vue détaillée

Enchaînement des vues Vue d’ensemble Vue éclatée Vue détaillée Ouverture de la vue d’ensemble Click  vue éclatée Navigation dans la vue éclatée Choix d’une pièce Click  vue détaillée de la pièce Possibilité de revenir sur la vue éclatée pour choisir une autre pièce Vue détaillée

Vue d’ensemble Voici l’effet visuel avec le moteur en ligne Je clique

Vue éclatée Voici la vue éclatée Je clique sur la pièce centrale

Vue détaillée Voici la vue détaillée Il est même possible de revenir en arrière pour choisir une autre pièce

Lien vers la vue éclatée Bilan des opérations Structure organique Maquette numérique Transcription en VRML Vues détaillées Extraction des pièces Meilleure visibilité Lien vers la vue éclatée Vue d’ensemble Transcription en VRML Extraction de l’arborescence Amélioration de la lumière Décomposition de la maquette Ajout des liens vers les pièces Fabrication de la vue éclatée Lien vers la vue éclatée Liens vers les pièces Vue éclatée

Intégration dans Athanor Transcription et traitements VRML Intégration manuelle dans Athanor Maquette numérique Polytrans Programmes Awk Modèle de réalité virtuelle ATHANOR Nous allons ici aborder les différentes phases d’un intégration à partir de la maquette du bras de robot, la manipulation portant sur le moteur n’ayant put aboutir en raison du manque de puissance de notre machine de test. En premier lieu nous verrons la transcription et le traitement des fichiers vrml Puis les différentes phases de manipulations sous athanor. Ces manipulation ont pour objectif de servir de référentiel à la société perfomanse lors de l’établissement de futures propositions commerciales. Il est à noter que nous travaillons ici sur une maquette extrêment simple de 9 objets. Modèle de réalité virtuelle

Transcription et traitements VRML Moteur 69 objets 9 mn 30 s 2 mn 2 mn Nous allons maintenant voir les étapes et le temps de chaque partie. La première partie porte sur la transcription et le traitement des fichiers vrml Transcription de la maquette CAO Extraction de la structure organique Amélioration de la lumière Création de l’ensemble des fichiers pièce Ajout des liens vers les différentes pièces Création d’une vue éclatée Edition manuelle du lien du fichier général vers le fichier vue éclaté 15 s 10 s 15 s 15 s Temps en minutes (Total 14 mn 25 s)

Intégration manuelle dans athanor Robot 9 objets La seconde partie portant sur les manipulations sous athanor. Nous pouvons constater que l’ échelle de temps à changé nous sommes passé de la minute à l’heure Il faut tout d’abord créer le système Renseigner le module organique Puis le moudules expertise avec Les familles de panne Et les résolution de panne. L’intégration dans athanor de la maquette du bras de robot aura pris 137.5 minutes au total dont 135 pour l’intégration manuelle. C’est ici qu’il va falloir travailler car cette partie se fera par l’expert, il faudra donc alléger les tâche que nous venons de citer. Nous avons vu l’ensemble du processus, je vous propose maintenant de faire un bilan.

Les travaux effectués Méthode de transcription Transcripteur Preuve de faisabilité Transcripteur Programmes AWK Analyse fonctionnelle Référentiel temps Liste des étapes temps Maquette numérique Maquette globale vrml Structure organique pièces Vue éclatée Tout d’abord nous allons voir les travaux réalisés, puis nous parlerons des évolutions futures. Afin de tester la faisabilité nous devions réaliser une méthode de transcription: Cette objectif est atteint avec grâce à l’utilisation du logiciel polytrans et la réalisation de srcipts Unix et awk. D’autre part il nous a été demandé d’établir un référentiel temps au travers d’une analyse fonctionnelle. Nous avons donc procédé à une intégration de bras de robot qui nous a permis de lister les différentes étapes et d’établir une base des temps.

Les évolutions futures Finalisation du module Diminuer la taille des fichiers Faire varier le niveaux de détail Utiliser le langage PERL Automatisation de l’insertion dans Athanor Réaliser une Interface pour l’expert Cependant les travaux ne doivent pas s’arrêter ici En effet il reste à finaliser le module afin d’automatiser l’insertion dans athanor, En raison des compétence nécéssaire, cette insertion devant être réalisé par un expert du domaine et devra comprendre une interface de sélection des objets pertinants. D’autre part, il nous semble que le vrlm devra être remplacé par Java 3D parce qu’il semble percer comme standard et qu’il est plus adapté l’interactivité demandé par une interface de sélection. Notre présentation est maintenant terminé, nous sommes à votre disposition pour répondre à vos questions.