Numérisation 3D d’Échantillons de Roches

Introduction

Dans le cadre d’un projet dédié à l’étude géologique et à l’analyse des matériaux naturels, CORUO a développé une solution logicielle avancée, basée sur son système NUAGE, pour la numérisation 3D d’échantillons de roches. Ce système innovant permet de capturer avec une grande précision la géométrie des échantillons, facilitant ainsi leur analyse, classification et exploitation scientifique.

Contexte de l’Application

L’analyse des propriétés physiques et géométriques des roches joue un rôle clé dans des domaines tels que la géologie, la pétrologie et l’ingénierie civile. La solution développée par CORUO permet de numériser rapidement des échantillons de différentes tailles, en capturant des détails structurels essentiels pour des études de porosité. La précision des mesures garantit des résultats fiables, indispensables pour des recherches approfondies.

Processus de Numérisation et Acquisition de Données

L’acquisition des données se fait à l’aide d’un capteur laser développé par CORUO capable de capturer jusqu’à 45 000 points par seconde. Le laser, émettant une ligne lumineuse, scanne la surface de l’échantillon, créant un nuage de points en 3D qui reproduit fidèlement la structure de la roche.

Le système est monté sur une machine à mesurer 3 axes Aberlink Axiom II, et utilise la tête indexée Renishaw PH10, permettant d’orienter le capteur sous différents angles pour capturer l’ensemble des faces de l’échantillon. L’étalonnage, réalisé à l’aide d’une sphère de référence, garantit une précision optimale avec un écart-type inférieur à 0,03 mm.

Logiciel NUAGE : Pilotage et Traitement des Données

Le logiciel NUAGE, développé par CORUO, joue un rôle central dans le processus de numérisation et d’analyse :

Visualisation 3D et 2D : L’interface graphique propose une vue 3D pour une manipulation intuitive des nuages de points (rotation, translation, zoom) et une vue 2D pour le contrôle en temps réel du profil capturé.

Programmation des Parcours de Scan : Chaque position du capteur (coordonnées X, Y, Z, angles A et B) peut être enregistrée pour automatiser la numérisation d’une série d’échantillons. La vitesse de déplacement et l’exposition du capteur s’ajustent en fonction des caractéristiques de la roche.

Exportation du maillage au format STL : Reconstruction 3D de l’échantillon, facilitant l’analyse volumique et la simulation numérique.

Les nuages de points peuvent être importés et analysés avec des logiciels spécialisés tels que Geomagic, Polyworks, 3D Reshaper, GOM Inspection ou CloudCompare.

Intégration avec un Robot pour la Numérisation en Série

Pour les campagnes de mesure à grande échelle, NUAGE a été couplé à un robot industriel, ici un modèle Universal Robot, permettant d’automatiser le positionnement des échantillons. La communication entre le logiciel et le robot utilise le protocole réseau via une adresse IP et un port dédié. Un simulateur intégré permet de tester les séquences avant la mise en production.

Technologies Employées

Capteur Laser : fréquence de capture jusqu’à 45 000 points/seconde

Logiciel de Pilotage : NUAGE, une réalisation CORUO utilisée dans d’autres applications de scan sur mesure

Interface Mécanique : Tête indexée Renishaw PH10 ou MIH pour des prises de vue sous différents angles

Communication Réseau : Protocole TCP/IP pour le pilotage du robot

Bénéfices de la Solution

✅ Numérisation rapide et précise des échantillons de roches, avec un écart-type inférieur à 0,03 mm
✅ Capture automatisée pour garantir la répétabilité des mesures sur de grandes séries d’échantillons
✅ Visualisation et manipulation intuitive des nuages de points en 3D et 2D
✅ Exportation des données dans des formats standards pour une analyse avancée avec des logiciels spécialisés
✅ Intégration avec un robot industriel pour un processus entièrement automatisé

Avec cette solution mise en place la première fois en 2011 et toujours en fonctionnement, CORUO met à la disposition des laboratoires de recherche et des industries un outil performant, capable d’accélérer les analyses tout en garantissant une précision et une fiabilité optimales. Cette application illustre le savoir-faire de CORUO en matière de numérisation 3D et de développement logiciel au service de la science et de l’industrie.