MAQUETTE NUMÉRIQUE À PARTIR D’UN NUAGE DE POINTS DIFFÉRENTES UTILISATIONS DU NUAGE DE POINTS
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TABLE DES MATIÈRES
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INTRODUCTION DE LA NOTICE .......................................................................................................... 1
TRAITEMENT ET VISUALISATION DE NUAGE DE POINTS ................................................... 11 1.1 Recap 360 Ultimate ............................................................................................................................ 1.2 Utilisation ........................................................................................................................................... 1.2.a Importation des projets ....................................................................................................... 1.2.b Recalage automatique ............................................................................................................. 1.2.c Recalage manuel ........................................................................................................................ 1.2.d Interface de l’espace de travail ................................................................................... 1.2.e Nettoyage ..................................................................................................................................... 1.2.f Les régions ................................................................................................................................ 1.2.g Exportation ................................................................................................................................ 1.2.h Décimation ..................................................................................................................................
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METHODES D’UTILISATION D’UN NUAGE DE POINTS POUR CRÉER UNE MAQUETTE NUMÉRIQUE 3D ..................................................................................................................... 23 2.1 ArchiCad .................................................................................................................................................. 2.1.a Présentation .............................................................................................................................. 2.1.b Le nuage de points comme référence .............................................................................. 2.1.c Importation des données ...................................................................................................... 2.1.d Paramètres d’affichage ........................................................................................................ 2.1.e Modélisation à partir d’un nuage de points ............................................................. 2.2 Rhinoceros ............................................................................................................................................... 2.2.a Présentation ............................................................................................................................. 2.2.b Préparations des fichiers .................................................................................................. 2.2.c Importation des données........................................................................................................ 2.2.d Création du maillage ............................................................................................................. 2.2.e Éditer le maillage ................................................................................................................. 2.2.f Sections et plans ................................................................................................................... 2.2.g Exportation du maillage ......................................................................................................
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.................................................................................................................................................... 2.3 Revit 2.3.a Présentation ................................................................................................................................. 2.3.b Importation des données ..................................................................................................... 2.3.c Utilisation ...............................................................................................................................
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2.4 Sketchup .................................................................................................................................................... 2.4.a Présentation ................................................................................................................................. 2.4.b Nuage de points comme référence ..................................................................................... 2.4.c Importation des données ...................................................................................................... 2.4.d Exploitation ............................................................................................................................... 2.4.e Plans coupes .............................................................................................................................
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INTRODUCTION DE LA NOTICE Vous trouverez dans cette notice quelques méthodes d’utilisation du nuage de points selon certains logiciels.
Infos
Les informations manière.
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apparaîtront
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TRAITEMENT ET VISUALISATION DE NUAGE DE POINTS
Dans ce chapitre vous trouverez un descriptif sur Recap 360 Ultimate, un logiciel permettant de traiter des nuages de points
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TRAITEMENT ET VISUALISATION Recap 360 Ultimate
Recap 360 ultimate est un logiciel développé par Autodesk permettant la visualisation et le traitement de nuage de points. Il est un bon substitue au logiciel Cyclone de Leica. Il est accessible et facile d’utilisation grâce à une interface synthétique. Malgré sa facilité d’utilisation il est néanmoins moins performant que cyclone. Cependant il n’est pas à négliger selon l’environnement scanné. Le travail peut être plus rapide. Tout de même un passage par Cyclone est nécessaire pour exporter les données brutes du scanner dans un format lisible par Recap. Format d’export de Cyclone vers Recap: .ptg .e57 .pts .ptx .txt .xyz
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Utilisation
1.2.a Importation des projets. Ouvrez Recap, Créez un nouveau projet. Nommez le dossier du nouveau projet puis importez votre ou vos nuages de points. Vous pouvez importer plusieurs scans. Une fonction de Recap va vous permettre d’assembler manuellement ou automatiquement les scans. Vous serez peut être à même de réessayer plusieurs fois. L’assemblage de scan n’étant pas aussi performant comparé à Cyclone. Durant l’importation vous pouvez utiliser la fonction d’assemblage (recaler). L’importation des fichiers peu prendre du temps. Cependant il est possible de recaler les scans durant l’importation.
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1.2.b Recalage automatique Si vous avez choisi l’option de recaler maintenant (il est possible de le faire par la suite aussi), cette nouvelle fenêtre apparaîtra (1) il s’agit de la progression d’importation et de recalage automatique. Il est conseillé de recaler de manière manuelle. Le recalage automatique à tendance à ne pas fonctionner. 1.2.c Recalage manuel
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Si vous souhaitez recaler de manière manuelle (ce qui est conseillé), appuyez sur recalage manuelle (1). Une nouvelle fenêtre apparaîtra (2). Celle ci est une visualisation des scans encore en importation. Appuyez sur OK et cliquez sur l’icône dans le carré bleu en bas pour poursuivre. Attendez la fin du chargement.
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Une nouvelle fenêtre apparait ou vous pouvez visualiser les deux scans côte à côte. Commence maintenant l’assemblage manuel. Pour cela , comme dans cyclone, il vous faut sélectionner 3 points homologues dans les deux scans. C’est à dire 3 points dans le scan 1 et 3 points dans le scan 2 qui se corresponde. Il n’est pas nécessaire d’être précis. Choisissez des surface planes et différentes (des plans différents si possible). Vous pouvez vous aider des cibles noires et blanches si vous en avez utilisé durant vos scans. Cependant assurez vous que c’est cibles soient bien visibles (pas de cible scannée sur le coté).
Lors d’une première utilisation un récapitulatif vous sera exposé.
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Sélectionnez les points dans un ordres précis. ex: Assemblage scan A et scan A’ Vous devez sélectionner 3 points homologues Points 1 avec 1’, 2 avec 2’ et 3 avec 3’ Dans le logiciel les points apparaissent sous forme de cibles verte bleu et rouge. Pour assembler, sélectionnez le point 1 dans le scan A puis le point 1’ dans le scan A’. ainsi de suite. Lorsque vous avez 3 points homologues une cible en bas apparait et vous indique si les données sont suffisantes pour recaler. Cette cible doit devenir verte.
Il est parfois impossible d’avoir la cible verte. Dans ces cas là, lorsqu’elle est jaune vous pouvez aussi recaler. Mais l’assemblage ne sera pas parfait.
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1.2.d interface de l’espace de travail
L’interface de Recap est très synthétique et intuitif. Le menu à gauche de la fenêtre est essentiellement des menus de navigation, d’affichage et d’enregistrement, importation, exportation, option, etc. La barre d’outils en bas de la fenêtre va vous permettre d’éditer le nuage de points: sélection manuelle, par plan, mesure de distance, etc. Le menu en bas a droite est le navigateur de projet. Il se pressente sous forme d’une liste avec: les scans du projet si il y a eu un assemblage, les régions (voir 1.2.f) et les annotations.
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1.2.e Nettoyage Dans Recap vous pouvez sélectionner et supprimer des points. Pour cela il vous suffit de sélectionner une zone à l’aide de la souris (sélection rectangulaire ou lasso). Vous pouvez ensuite supprimer les points sélectionnés. 1.2.f Les régions Vous pouvez aussi créer des régions. Ce sont des calques qui vous permettent d’afficher ou dés-afficher des zones de points. Tout d’abord allez dans le navigateur de projet en bas à droite et créez une région en appuyant sur le + . Vous pouvez renommer la région. Ensuite sélectionnez des zones de points à mettre dans une région. Il s’agit généralement des points correspondant à des objets types comme le sol , murs, poteau etc. Il existe deux manière différentes.
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La Première, manuelle. Comme pour la suppression de points, sélectionnez une zone à la souris. Lorsque la zone est faites, dans la barre d’outils en bas de la fenêtre sélectionnez la région où placer ces points. La deuxième manière est bien utile. Elle permet de sélectionner tous les points appartenant à un même plan défini par trois points avec une tolérance que vous définissez.
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Pour cela sélectionnez Plan dans la barre d’outils en bas de la fenêtre. Sélectionnez trois points au sol par exemple.(1) Appuyez sur entrée. Les points sélectionnés apparaissent en blanc.(2) Vous pouvez désormais les placer dans une région. Vous pouvez masquer les régions pour mieux travailler par la suite.
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1.2.g Exportation Après avoir fini votre traitement du nuage vous pouvez exporter pour maintenant l’exploiter dans un logiciel de modélisation numérique. Dans le menu de gauche sélectionnez Exporter. Choisissez le format d’exportation: .rcp .rcs .pts .e57 .pcg 1.2.h Décimation Si vous voulez décimer le nuage de points (réduire la densité de points) il vous faut exporter en .rcs. Au moment de l’exportation vous pouvez ouvrir un menu représenté par une roue crantée et décider d’affiner la grille en définissant l’espacement entre deux points. Vous pouvez maintenant exporter.
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MÉTHODES D’UTILISATION D’UN NUAGE DE POINTS POUR CRÉER UNE MAQUETTE NUMÉRIQUE 3D
Dans ce chapitre vous trouverez comment utiliser un nuage de points pour obtenir une modélisation selon différents logiciels.
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2.1
NUAGE DE POINTS ET MODÉLISATION Archicad
2.1.a Présentation ArchiCad est un logiciel d’architecture édité par la société Graphisoft, qui permet de créer un modèle en 3D d’un bâtiment puis de créer divers documents nécessaires à sa construction (plan, perspective, etc.). Ce logiciel permet de gérer autour d’une maquette numérique 3D tous les documents entrant dans les compétences d’un architecte tout au long du cycle de production d’un projet architectural: plans, détails, perspectives, imagerie de synthèse, métrés. Il est possible d’utiliser un nuage de points pour créer cette maquette numérique 3D. Avant toutes utilisations il vous faut un fichier de points au format .e57 ou .xyz pour ArchiCad.
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2.1.b Le nuage de points comme référence Les projets de rénovation commencent généralement par un relevé qui prend du temps impliquant de prendre des mesures et ensuite de créer un modèle. Maintenant les scanners 3D de dernière génération peuvent produire des nuages de points contenant la géométrie du projet dans tous ses détails. ArchiCAD peut visualiser certains formats courants des nuages de points. Cette fonctionnalité réduit grandement le temps passé pour les relevés. Comme l’outil Trace d’ArchiCad le nuage de points va vous servir de référence en plan (coupe, etc.)pour modéliser votre scène mais aussi en 3D. Vous pouvez donc modéliser en plan, coupes, élévations et en perspective en ayant une précision non négligeable.
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2.1.c Importation des données. Ouvrez ArchiCad, Créez un nouveau projet. Assurez vous d’avoir un fichier au format .e57 ou .xyz pour le nuage de points. Importez le nuage de points: fichier fichier spécial de points
importer nuage
Ouvrez votre fichier. Le logiciel va convertir le nuage de points en objet ArchiCad qui sera présent dans votre bibliothèque sous le même nom. Ouvrez la bibliothèque d’objet et placez le. Votre nuage de point apparaîtra en plan, coupe, élévations et 3D mais pas forcement de la bonne manière. Il est donc nécessaire de modifier certains paramètres d’affichage.
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2.1.d Paramètres d’affichage. Avant tout, replacez votre nuage de points au bon niveau dans l’étage 0 (en coupe). Vous remarquerez que le nuage de points n’apparaît que sur son étage d’implantation. Il faut donc changer les paramètres d’affichage pour qu’il apparaissent à tous les étage et selon l’altitude de l’étage. Entrez dans les options de l’objet (Ctrl+B ou Cmd+B). Dans l’onglet Plan et Coupe, allez dans Afficher Étages et sélectionnez Tous les étages appropriés. Maintenant lorsque vous changez d’étage, le nuage de points apparaît sur tous les niveaux.
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2.1.e Modélisation à partir du nuage de points Créez un nouveau calque sur lequel vous placerez l’objet «nuage de points». Modélisez votre scène sur Archicad comme d’ordinaire en utilisant l’accrochage automatique des points du nuage.
Mur créé sur archicad
En dessinant grâce à cette référence vous obtiendrez une maquette numérique 3D très proche de la réalité. Ci-contre le résultat d’une modélisation de l’ENSAN à l’aide d’un nuage de points.
Nuage plan
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de
points
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en
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2.2
Rhinoceros
2.2.a Présentation Rhinoceros 3D est un logiciel de Conception assistée par ordinateur utilisé par exemple dans le milieu de l’architecture ou du design industriel, développé par Robert McNeel & Associates. Il sert essentiellement à concevoir des formes complexes. Rhino est un mailleur puissant pour la conversion de fichiers ou pour la visualisation. Il contient de nombreuses options d’affichage notamment sur les maillages et permet l’édition et la modification de ces maillages. Il est possible grâce à Rhino de créer un maillage à partir d’un nuage de points
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2.2.b Préparation des fichiers Avant de commencer l’importation il est nécessaire de préparer vos fichiers. Rhino étant performant pour créer un maillage à partir d’un nuage de point il est cependant limité par la capacité de votre machine. En effet les calculs demandes d’importantes ressources. Il vous faut donc des fichiers de nuages de points décimés*. Cependant plus vous réduisez votre nuage de points moins votre modélisation sera précise. Il vous faudra donc plusieurs essais pour obtenir un maillage convainquant.
* Décimer = Réduire la densité de points dans le nuage de points.
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Cependant vous pouvez tout de même préalablement découper votre nuage de points comme un puzzle, créer le maillage puis les assembler. C’est une méthode efficace lorsque vous n’avez pas les ressources nécessaire pour les calculs.
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2.2.c Importation des données Ouvrez Rhino et importer votre nuage de points. Fichier
importation
Le logiciel peut lire différents formats. Les plus courants étant le .xyz, .txt. L’importation peut prendre temps selon le fichier.
un
certain
Dans Rhino la visualisation du nuage de point n’est pas très appropriée. Vous pouvez manipuler le nuage de points comme un objet mais que vous ne pouvez pas l’éditer. Cependant vous pouvez dégrouper le nuage mais cela n’est pas conseillé. Cela va demander énormément de ressources et ce n’est pas utile si vous avez déjà nettoyé votre fichier préalablement.
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2.2.d Création du maillage
Vous pouvez désormais créer le maillage à partir de ce nuage. Dans la barre de commande (en haut de la fenêtre) tapez MaillageAPartirDePoints. Appuyez sur entrée. Sélectionnez votre nuage de points. Appuyez sur entrée puis une deuxième fois. Cette étape va prendre un certain le temps que le logiciel calcul les surfaces à créer.
Les calculs peuvent durer plus d’une heure.
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Après le temps de calcul vous obtenez un maillage. Placez le nuage de points dans un nouveau calque et masquez-le. Cela évitera d’utiliser des ressources de votre machine inutilement. Enregistrez bien votre fichier. Rhino peut cessez de fonctionner à cause des calculs. Vous aurez surement à refaire les calculs avec plusieurs fichiers pour obtenir un modèle utilisable.
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1 fichier peu décimé: modèle pas parfait mais exploitable. 2 fichier moyennement décimé: modèle fidèle en apparence mais pas exploitable.
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2.2.e Éditer le maillage Il vous sera parfois nécessaire d’éditer votre maillage pour supprimer des éléments. Pour cela sélectionnez votre maillage et appuyez sur F10. Vous êtes dans le mode édition du maillage. Vous pouvez modifier/supprimer les points, les arrêtes et les surfaces. C’est notamment utile lorsque qu’il faut supprimer des surfaces vitrées qui ne corresponde jamais à la réalité. Vous pouvez aussi «remplir» les trous du maillage dans ce mode. Dans la barre de commande tapez RemplirTrouMaillage. Sélectionnez une arrête du trou. Un maillage va se créer automatiquement.
Maillage imparfait à cause du vitrage Suppression du maillage
Attention il est impossible d’activer les points sur un maillage ou des nuages de points (F10) lorsqu’ils possèdent plus d’ un million de sommets. C’est pourquoi il est utile d’utiliser la «méthode du puzzle».
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2.2.f Sections et plans Grâce à ce maillage il vous est possible de créer des sections et plans précis en filaire. Dans la barre de commande tapez Section Sélectionnez le maillage. Appuyez sur Entrée. Tracez un segment de section en plan pour faire une coupe et/ou en élévation pour faire un plan. La section se présente sous forme d’une ou plusieurs curves. Vous pour Vous vous
pouvez la placer sur un autre calque dés-afficher le maillage. pouvez l’exporter dans le format que souhaitez.
La section sera surement à retravailler en fonction de la densité de votre nuage de points
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2.2.g Exportation du maillage Si vous souhaitez importer votre modèle 3d dans un autre logiciel vous pouvez l’exporter. Vous n’avez pas besoin d’exporter votre nuage de point avec. Il est possible de travailler/réparer le maillage sur d’autres logiciels comme Blender mais il est conseillé de rester sur Rhino puis exporter le modèle fini. Pour exporter tapez dans la barre commande Exporter puis sélectionnez maillage et appuyez sur Entrée.
de le
Il est généralement conseillé d’enregistrer en .obj qui est lu par la plupart des logiciels de 3D. Vous pouvez évidemment exporter dans un autre format.
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2.3
Revit
2.3.a Présentation
Revit est un logiciel de CAO édité par Autodesk, tourné vers la modélisation des données du bâtiment (BIM). C’est un logiciel multi-métiers destiné aux professionnels du BTP (architectes, ingénieurs, techniciens et entrepreneurs,etc.). Il permet l’intégration d’un nuage de points facilitant la modélisation d’une scène
Tout comme ArchiCad le nuage de points sert de référence pour la modélisation.
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2.3.b Importation des données Pour pouvoir importer un nuage de points sur Revit il vous faut passer tout d’abord sur le Logiciel Recap 360 Ultimate (voir 1.1). Il vous faut exporter au format .pcg pour que Revit puisse lire le fichier. La première chose que vous pourrez effectuer est une navigation dans le nuage de points. 2.3.c Utilisation Sur n’importe quelle type de vues vous pouvez couper le modèle afin de visualiser l’intérieur de la geométrie. (1) Vous pouvez par la suite vous appuyez sur ce nuage de points comme une référence pour modéliser votre scène à l’aide des outils de modélisation de Revit. Vous pouvez ainsi reconstituer la géométrie existante.(2) Pour mieux travailler vous pouvez afficher et désafficher le nuage de points.
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Source: Emmanuel Di Giacomo
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2.4
Sketchup
2.4.a Présentation
Trimble SketchUp est un logiciel de modélisation 3D, d’animation et de cartographie orienté vers l’architecture développé par Last Software (racheté par Google). Ce logiciel se caractérise par des outils simples (rotation, extrusion, déplacement, etc.), qui en font un logiciel de 3D très différent des modeleurs 3D classiques. Il est possible d’utiliser un nuage de point pour redessiner une scène.
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2.4.b Le nuage de points comme référence Tout comme ArchiCad (voir 2.1), le nuage de points va vous servir de référence pour redessiner votre scène. Vous utiliserez le magnétisme des points pour retracer des plans utile à votre modélisation. 2.4.c Importation des données. Avant d’importer votre nuage de points il vous faut préalablement l’exporter en format .dxf (avec Cyclone ou Recap 360 ultimate) Ouvrez sketchup Fichier Importer
dxf
Fichier avec faible densité de points. Comme pour les autres logiciel plus votre nuage de points est dense plus le logiciel aura du mal à l’exploiter.
Le nuage de points apparait sous forme d’objet placé dans un calque.
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2.4.d Exploitation Comme mentionné précédemment (2.3.b) vous pouvez exploiter le nuage de points en utilisant les fonctionnalités du logiciel. Certains outils vous permettront de redessiner des surfaces ,les extruder etc. Il est possible de créer un maillage à partir de points grâce à des pluggins. Cette méthode peut être longue et imprécise. Il donc conseillé d’utiliser des logiciels plus adéquate comme ArchiCad ou Rhino.
2.4.e Plans coupes Vous pouvez utiliser le nuage de points pour produire des coupes et plans. Cependant la visualisation n’est pas la plus adapté pour ce type de manipulation. Il nécessite un travail supplémentaire par la suite.
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Sketchup permet de bien visualiser le nuage de points mais il est plus difficile de travailler dessus.
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Réalisé par Adrien MINÉ, Étudiant en Master 2 «Architecture Modélisation Environnement» (A.M.E.) à l’École Nationale Supérieure d’Architecture de Nancy, Dans le cadre d’un stage-recherche mené au Centre de Recherche en Architecture et Ingénierie (MAP-CRAI), Sous la direction d’Olivier MALCURAT, enseignant et architecte D.P.L.G. Avril 2016
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