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53. (FR3066283) DISPOSITIF DE PRISE DE VUES D'UN OBJET POUR EN RECONSTITUER L'ENVELOPPE EN 3D
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de prise de vues d’un objet pour en reconstituer l’enveloppe en 3D.
Etat de la technique
Il existe actuellement différents dispositifs de prise de vues d’un objet pour en reconstituer par photogramétrie son enveloppe. L’enveloppe de l’objet est la surface géométrique qui épouse la forme de l’objet permettant d’utiliser ces données pour réaliser matériellement une enveloppe, par exemple par impression 3D.
Il existe ainsi dans le domaine médical, des scanners morphologiques portatifs qui font tourner l’appareil de prise de vues autour de l’objet à photographier pour acquérir la surface de l’objet, par exemple un membre tel qu’un bras, une jambe, une articulation, pour réaliser une orthèse. Mais cet appareil demande un minimum de quelques plusieurs dizaines de minutes pour la numérisation. Ils ont également l’inconvénient d’être encombrants et surtout de ne pas permettre la capture instantanée de l’objet à scanner.
Ces scanners se présentent sous la forme de cabines difficiles à déplacer et d’un coût important.
But de l’invention
La présente invention a pour but de développer un dispositif de prise de vues d’un objet permettant l’acquisition rapide des données de l’objet pour reconstituer l’enveloppe de l’objet et utiliser les données pour réaliser l’enveloppe par une technique de moulage telle que l’impression 3D.
Exposé et avantages de l’invention A cet effet l’invention a pour objet un dispositif de prise de vues d’un objet pour reconstituer l’image en 3D de l’enveloppe de l’objet, dispositif caractérisé en ce qu’il comprend : une structure annulaire entourant un point-objet destiné à recevoir l’objet à analyser, la structure annulaire étant formée par l’assemblage de modules tubulaires, chaque module tubulaire logeant une caméra et son circuit d’exploitation, l’axe de visée de la caméra étant orienté vers le point-objet, le câblage des caméras des modules passant dans la structure annulaire formée par l’assemblage des modules pour rejoindre l’unité centrale de traitement des images fournies par les caméras et reconstituer en 3D l’image de l’enveloppe de l’objet.
Le dispositif de prise de vue selon l’invention permet d’obtenir une définition très précise de l’objet dont on veut reconstituer l’image pour en former l’enveloppe. Ce dispositif est très simple et transportable. Il forme un ensemble autonome, à l’alimentation électrique près. La prise de vue est très rapide puisque pratiquement instantanée pour toutes les vues, ce qui garantit la concordance des images avec l’objet. Il n’est pas nécessaire d’immobiliser longtemps l’objet puisque la prise de vue est quasiment instantanée.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la structure annulaire est une structure torique circulaire et les modules tubulaires sont des segments de cette structure torique, terminés par des extrémités dont les côtés sont situés dans des plans radiaux de la structure torique. Cette structure annulaire torique formée des modules tubulaires permet une fabrication très simple puisque tous les modules sont identiques, sauf le module qui sert à la fixation de la structure annulaire sur le support.
La réalisation de cette structure annulaire avec son câblage et son assemblage mécanique est très simple.
De façon avantageuse, pour simplifier l’assemblage et avoir des modules identiques sur toute la structure annulaire, ceux-ci ont des côtés d’extrémités de forme complémentaires pour permettre l’emboîtage des modules successifs.
Suivant une caractéristique avantageuse, l’un des côtés du module est occupé par une « grille faisant office de support pour la carte d’exploitation et de surface d’appui pour la sangle de serrage ».
Cette grille de rigidification est située pratiquement dans le plan d’assemblage de deux modules de sorte que tous les plans d’assemblage des extrémités des modules, par exemple par l’emmanchement de leur forme complémentaire, est ainsi rigidifié. Cela rigidifie la zone d’assemblage. De façon particulièrement avantageuse, la grille de rigidification est formée de nervures dont l’une est parallèle à l’axe de l’anneau torique et délimite avec la paroi du module un passage formant une nervure d’appui pour une sangle d’assemblage traversant tous les modules emboîtés et s’appuyant à l’état tendu sur ses nervures d’appui. Comme les nervures d’appui font partie des grilles, l’ensemble est parfaitement tenu et rigide puisque les efforts sont reçus par la grille et appliqués à l’emmanchement.
On a ainsi des efforts centripètes dirigés vers le centre de l’anneau et des efforts périphériques maintenant les modules réunis formant un anneau rigide.
Suivant une autre caractéristique, le fond du module comporte un support avec un orifice pour recevoir la caméra associée au module.
La grille selon l’invention laisse également un espace libre pour le passage des câbles d’alimentation et de transmission des signaux entre les caméras des modules successifs. Le câblage des modules se fait avantageusement en série par des connecteurs associés à chaque module.
Le montage du dispositif de prise de vue est une opération très simple consistant à faire passer la sangle et les câbles dans les différents modules posés à plat, sans les emmancher les uns dans les autres puis lorsque la sangle et les câbles sont passés et que les connections sont réalisées d’un module à l’autre, on resserre la sangle et on emboîte successivement les modules pour finalement tendre la sangle et pour obtenir la structure annulaire torique rigide.
En cas d’intervention sur un module défaillant, il suffit de desserrer la sangle pour déboîter le module complètement ou par une extrémité et intervenir sur le ou les composants défectueux, c’est-à-dire la caméra ou la plaque du circuit d’exploitation associée à la caméra pour les remplacer et cela sans avoir à extraire le module de la structure ni enlever la sangle.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de réalisation d’un dispositif de prise de vues d’un objet représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue de face schématique d’un mode de réalisation du dispositif de prise de vues, la figure 2 est une vue de dessus d’un module de la structure annulaire du dispositif de prise de vues, la figure 3 est une vue en coupe selon le plan II-II du module de la figure 2, la figure 4 est une vue isométrique du module de la figure 2, la figure 5 est une vue en section radiale du module de la figure 2, la figure 6 est une vue de face du module de la figure 2, la figure 7 est un schéma d’un module équipé et installé dans un montage en anneau, la figure 8 est une vue en perspective de la caméra et de son support pour un module de la structure annulaire.
Description d’un mode de réalisation de l’invention
Selon la figure 1, l’invention a pour objet un dispositif de prise de vues 100 d’un objet OB pour en reconstituer l’enveloppe en 3D par photogramétrie.
Le dispositif 100 se compose d’une structure annulaire 1 de prise de vues portée par un support 2 et d’une unité centrale 3 de traitement des images prises pour reconstituer l’enveloppe 3D de l’objet OB. Le fichier de données de l’enveloppe est ensuite utilisé pour créer l’enveloppe de l’objet par une imprimante 3D.
La structure 1 en forme d’anneau torique entoure le point-objet 4 où est placé l’objet OB dont on veut reconstituer l’image en 3D de l’enveloppe. La structure annulaire 1, de préférence circulaire, creuse est composée de l’assemblage de modules tubulaires 10, identiques, réunis les uns aux autres par leurs extrémités.
Chaque module 10 est équipé d’une caméra 11 dont l’axe de visée AV est tourné vers le point-objet 4 une fois les modules 10 assemblés sous la forme de la structure annulaire 1. L’assemblage des modules 10 pour former la structure annulaire 1 se fait par les bords de forme complémentaire des modules. Ainsi, les modules 10 sont réunis par des liaisons mécaniques, c'est-à-dire des liaisons par la forme qui permettent le montage/démontage simple de la structure annulaire pour les interventions techniques sur l’équipement des modules. Le module 10’ au-dessus du support 2 peut être un module plus grand que les autres et faire corps au moins en partie avec le support pour faciliter le passage des câbles d’alimentation et le cas échéant des câbles de transmission des données par une ouverture facilement accessible dans le module 10’ à partir du support 2.
Dans le cas d’une structure annulaire 1 circulaire, l’axe de visée AV des modules est dirigé vers le centre de la structure annulaire qui est le point-objet 4.
Le point-objet 4 est un point ou une surface géométrique, matérialisés ou non. Ce point de repère permet de positionner l’objet OB pour une prise de vues. Le point-objet 4 peut être un point matérialisé par l’intersection de deux ou trois faisceaux lumineux. Il peut également s’agir d’un appui situé au-delà du plan de visée des caméras, pour ne pas gêner la prise de vues pour tenir ou immobiliser l’extrémité de l’objet OB pendant le temps très court de la prise de vues.
Le dispositif de prise de vues 100 décrit ci-dessus fonctionne par le déclenchement simultané des caméras 11 des modules 10 pour avoir des images simultanées de l’objet OB qui peut être un objet susceptible de bouger même légèrement, bien qu’en appui. La vitesse de prise de vues est choisie pour tenir compte de cette légère mobilité éventuelle de l’objet OB. L’objet OB de la prise de vues peut être par exemple un membre du corps humain tel qu’une main, un bras ou un pied dont on veut reconstituer l’enveloppe pour fabriquer une orthèse ou plus généralement un objet que l’on veut entourer par exemple d’une enveloppe protectrice telle qu’une coque pour son maintien, son transport, son stockage, voire son utilisation régulière.
La figure 2 est une vue de côté d’un module 10 de l’anneau torique 1, mettant en évidence son rayon intérieur RI et son rayon extérieur R2 ainsi que la ligne II-II correspondant au plan de coupe de la figure 3. Ce plan de coupe est perpendiculaire au plan radial passant par le premier côté 101 du module.
La figure 3 montre les éléments intérieurs du module 10 réalisé de préférence sous la forme d’une pièce moulée ou imprimée en 3D en matière plastique. Le premier bord 101 du module a un décrochement périphérique et son second bord 102 a une gorge périphérique de forme complémentaire à celle du décrochement d’emboîtement. Ces deux bords 101, 102 sont situés dans des plans radiaux, le premier bord 101 étant avec son plan radial perpendiculaire au plan de la figure 3 et le second bord 102 étant incliné comme le montre la vue de côté de la figure 2 de sorte qu’il est représenté par une ellipse et non un segment de droite.
Le fond 103 du module est occupé par l’emplacement 105 pour la caméra. Le premier côté 101 est bordé par une structure en forme de grille 104 avec le relief tourné vers l’intérieur du module, la surface plane étant dans le plan du bord du premier côté 101. L’emplacement 105 est perpendiculaire à la direction radiale passant par un orifice 106 orienté radialement et des éléments de maintien en forme de glissières 107 pour recevoir la plaque portant la caméra de façon que l’optique de la caméra soit située face à l’orifice 106.
La plaque qui porte la caméra est engagée dans les glissières 107 du support et le câble de liaison de la caméra est relié au circuit d’exploitation porté par la structure en forme de grille 104 du premier côté 101.
La structure 104 du côté 101 forme un raidisseur de module 10 complété par une double nervure longitudinale 108.
La figure 4 est une vue isométrique du module 10 selon les figures 2 et 3 mettant en évidence sa section elliptique de petit axe radial dans le sens de la hauteur du module ; le grand axe de la section elliptique est perpendiculaire au petit axe et se trouve ainsi dans le sens de la largeur de l’anneau torique. Les figures 3 et 4 mettent en évidence le support 105 de la caméra avec son orifice 106 pour l’optique orientée suivant l’axe radial et les glissières latérales 107 pour la plaque de la caméra. La plaque du circuit d’exploitation se fixe à la structure en forme de grille 104 située dans le plan du premier côté. La structure 104 renforce la forme d’enveloppe tubulaire de section torique laissant une partie libre 109 au-delà des deux nervures longitudinales 108 reliées à cette structure 104. La partie 109 laissée libre permet le passage des câbles des différents circuits d’exploitation des modules 10 pour rejoindre l’unité centrale 3 logée dans le support 2.
La figure 5 est une vue en coupe du module 10 près du plan radial du premier côté 101 montrant la structure en forme de grille 104 avec ses nervures 1041-1044 en relief côté intérieur du module 10. L’ouverture 110 entre la nervure 1041 et la paroi du module 10 permet le passage d’une sangle non représentée, traverse l’ouverture 110 de tous les modules 10 pour les maintenir réunis. La sangle tendue s’appuie sur les nervures d’appui 1041 et forme le cerclage de l’anneau torique. Ce cerclage réalise ainsi un anneau torique rigide.
La figure 6 est une vue extérieure du premier côté 101 du module 10 en position retournée par rapport à sa position représentée à la figure 5 ; il laisse apparaître la surface extérieure lisse de la structure 104 ainsi que l’orifice 106 pour l’optique de la caméra 11.
La figure 7 est une vue schématique d’un module 10 équipé de la caméra 11 installée sur le support 105 et dont la carte d’exploitation 12 est portée par la grille 104 non détaillée. Le passage de câbles 13 des différentes cartes 12 des modules 10 se fait par la partie libre 109.
La figure 8 est une vue en perspective d’une caméra 11 avec sa plaque 111 et son câble 112 pour être reliée au circuit d’exploitation 12. La plaque 111 se loge entre les glissières 107 du support 105. L’assemblage du dispositif de prise de vue 100 et en particulier de sa structure annulaire 1 se fait, par exemple, à plat en faisant passer la sangle d’assemblage et les câbles à travers tous les modules 10 jusqu’au module 10’, sans que les modules ne soient d’abord réunis mécaniquement par emboîtage.
Ensuite, il suffit d’emmancher les modules successivement et de tendre la sangle d’assemblage pour maintenir la structure annulaire 1, torique, assemblée. Les branchements se font ensuite avec le support 2.
Les connexions d’alimentation et de commande se font, par exemple, selon un montage en série, d’un module à l’autre par des connecteurs au démontage.
Les modules 10 sont de préférence préparés et déjà équipés des caméras 11 et de leur carte d’exploitation 12, si bien que l’assemblage se limite à des opérations très simples.
Les interventions sur le module 10 défaillant pour remplacer tel ou tel composant se font tout aussi simplement par le desserrage de la sangle d’assemblage et le déboîtement au moins partiel d’un ou plusieurs modules pour accéder au module défaillant. Il suffit alors de désemboîter l’un des deux modules 10 pour accéder à la caméra 11 ou à la carte d’exploitation 12 sans pour autant avoir à démonter le module 10 pour remplacer le composant 11, 12 défectueux. La sangle reste passée dans le module 10 concerné. Après le remplacement il suffit de réemboîter et de resserrer la sangle pour rétablir l’anneau torique rigide.
NOMENCLATURE 100 Dispositif de prise de vues 1 Structure annulaire/ structure torique 10 Module 101 Premier côté 102 Second côté 103 Fond 104 Structure en forme de grille 105 Support pour la caméra 106 Orifice 107 Glissière 108 Nervure longitudinale 109 Partie libre 11 Caméra 12 Carte d’exploitation 13 Passage des câbles 2 Support 3 Unité centrale 4 Point-objet OB Objet AV Axe de visée