Lundi 19 octobre 2009, 14:41 | in Gadget Lab
Tags : 3D, écran tactile

Des écrans LCD dotés du sens du toucher

PhotoelasticTouch combine écran tactile, caméra et gomme transparente pour capter visuellement les pressions sur des objets.

Les tables tactiles sont déjà capables de repérer la troisième dimension. Elles seront désormais dotées du sens du toucher. Des chercheurs japonais* ont en effet développé un système qui « sent » les pressions exercées sur des objets tangibles à leur surface. Usages d’un tel système : les jeux vidéo ou la signalétique numérique. Il se compose d’une table tactile qui intègre une matière élastique transparente posée sur un écran LCD. Au dessus de laquelle est placée une caméra. L’ensemble a été baptisé PhotoelasticTouch. Il s’appuie sur la photoélasticité de la gomme transparente. C’est à dire que la lumière s’y propage dans une direction différente en fonction des pressions exercées. Il devient donc possible pour l’écran LCD d’obtenir un aperçu visuel de ces pressions tactiles.

Déterminer l’orientation et la puissance de la pression

Il distingue poussées, pincements, tractions, à-coups, etc. Puisque chacun aura un impact visuel différent. L’écran LCD est recouvert d’un filtre spécial qui empêche la caméra de capter la lumière que l’écran émet. Lorsqu’un utilisateur pince la gomme élastique sur l’écran, la zone déformée polarise la source de lumière qui traverse le filtre. La caméra capte cette lumière comme une région à forte densité. L’orientation et la puissance de la force de pression peut-être calculée en fonction de la position et de la taille de la région à forte densité. Les efforts précédents pour développer ce type de système nécessitaient l’emploi de marqueurs spéciaux qu’il fallait intégrer aux matériaux élastiques.

Toutes les formes sont possibles

Mais les chercheurs expliquent, dans des propos rapportés par le NewScientist, que cela posait quelques restrictions quant à la forme possible des objets. PhotoelasticTouch n’est pas soumis à ces contraintes et les objets élastiques peuvent adopter n’importe quelle forme. Les chercheurs ont d’ailleurs fait la démonstration de leur système en utilisant une gomme en forme de masque humain. En pinçant le visage élastique, il était possible d’interagir avec un visage dessiné sur la table LCD. Par exemple un pincement de la lèvre provoquait un froncement des sourcils du visage graphique.

* L’université d’Electro-Communications de Tokyo et l’Agence Japonaise pour la Science et la Technologie ont été impliquées dans le projet

Vendredi 1 mai 2009, 17:33 | in Brèves
Tags : 3D, lunettes

Les lunettes 3D de Nvidia GeForce 3D Vision : immersion et sensations décuplées

Les lunettes 3D de Nvidia GeForce 3D Vision : immersion et sensations décuplées

Mardi 7 avril 2009, 08:37 | in Technologies
Tags : 3D, CES2009, Z Corporation

L’impression 3D en couleur

Dans mon dernier rapport de visite du Consumer Electronics Show 2009, j’avais consacré deux pages aux solutions d’impression 3D (pages 135 et 136 du PDF) . J’y décrivais trois imprimantes “3D” sorties dans le courant de l’année 2008 ou sur le point de sortir et qui visaient à faire descendre le prix de ce genre de technologie destinée au prototypage d’objets pour l’industrie et la recherche :

- Desktop Factory qui cible un prix inférieur à $1000 sachant que leur premier modèle n’est toutefois pas encore commercialisé et qu’il démarrera plutôt dans les $5K. Son imprimante utilise une fibre plastique blanche déposée en couches. Elle peut-être ensuite peinte et/ou vernie. J’avais pu prendre en main des pièces produites lors de Capital Week en 2008 et leur aspect fibreux les destinaient clairement au prototypage.
- Alaris 30 Desktop 3D Printer de l’Israélien Objet qui utilise le “PolyJet Photopolymer Jetting” avec une résolution de 600dpi. Les résines utilisées peuvent être opaques, transparentes et même souples, ce qui apporte une plus grande flexibilité pour le prototypage que la Desktop Factory.
- Mcor Matrix qui utilise du papier A4 et une colle spéciale ! Intéressante. Les pièces ainsi fabriquées ne sont pas bien solides, mais le consommable est très bon marché.

Il se trouve que j’ai découvert récemment un peu par hasard qu’il existait une solution d’impression 3D en couleur à base de jet d’encre. Par le truchement de la société 3D Avenir que j’ai rencontré lors d’une intervention sur les technologies de la haute définition vidéo et photo chez un client. La société distribue les imprimantes 3D couleur de l’américain Z Corporation, visiblement uniques en leur genre. Elle existe depuis 1994 et emploie 160 personnes. Elle a été lancée au départ sur des travaux de recherche du MIT et commercialisé sa première imprimante 3D couleur en 2000. En 2005, ses imprimantes 3D couleur devenaient haute définition (avec la Z510), supportant 600 dpi dans toutes les directions et sur un format pouvant atteindre 25×35x20cm.

Ces imprimantes “3D couleur” permettent de réaliser des prototypes de pièces en couleur dans la masse. C’est tout bonnement extraordinaire si l’on n’y est pas habitué et je voulais partager cela avec vous. Le monde de la rematérialisation des objets numériques est assez fascinant !

Comment ça marche

Z Corp produit plusieurs modèles d’imprimantes. Ce sont de grosses babasses qui font plus d’un mètre de large, comme ci-dessous.

Leur principe de fonctionnement est le suivant (vidéo explicative ici) :

- Cela commence avec une panoplie logicielle qui récupère des modèles 3D provenant des principaux logiciels de CAO du marché comme AutoCAD, CATIA, 3ds MAX et SolidWorks. Ces logiciels vérifient que les modèles sont bien imprimables, permettent d’y ajouter des marques et ensuite de piloter les imprimantes 3D.
- Un plateau dans un bac est recouvert d’une couche d’un dixième de millimètre de poudre très fine. Une racleuse de précision s’assure que la couche est bien aplanie.

- Une imprimante à jet d’encre imprime une couche en couleur sur cette poudre. Elle correspond à une coupe du ou des objets à imprimer. L’impression utilise cinq têtes à jet d’encre pour les couleurs primaires soustractives (cyan, magenta, jaune, noir) ainsi que pour la transparence, le tout en 24 bits donc avec une gradation parfaite des couleurs. La partie de la poudre non imprimée reste en place autour de la couche du modèle, maintenant les objets en cours de création et sans nécessiter d’attaches ou de points d’appui.

- Le plateau descend ensuite d’un dixième de millimètre et est à nouveau recouvert d’une couche de poudre, et l’impression de la couche suivante peut alors intervenir. Le processus prend plusieurs heures à raison de une à deux heures par centimètre de hauteur. Un centimètre équivaut à une centaine de passages soit donc un peu moins d’une minute par couche.
- À la fin de l’impression, la poudre, qui n’est pas imprimée, mais est restée compacte, est enlevée des pièces imprimées par simple aspiration et nettoyage avec un pistolet à air comprimé. La poudre évacuée est recyclée pour être réutilisée à la prochaine impression.

Selon la poudre qui est utilisée, les pièces résultantes sont soit des prototypes solides classiques, soit souples (comme avec un élastomère), soit des moules résistants à la température pour de la fonderie de métaux non ferreux comme l’aluminium.

La récente Z-Printer 650 produit des modèles allant jusqu’à 25×38x20cm ce qui permet de prototyper des objets de belle dimension. Sachant qu’une impression peut fabriquer plusieurs pièces simultanément, qui auront été arrangées virtuellement, puis réellement, dans le bac d’impression.

Le résultat est impressionnant de réalisme. Voici un premier exemple d’objet ainsi imprimé en 3D. Il n’est évidemment pas fonctionnel, mais mécaniquement et physiquement ressemblant au produit fini. J’ai pu le manipuler et il avait été imprimé dans la masse. Il aurait pu être imprimé avec uniquement une coque. Dans ce cas, il aurait fallu y intégrer un petit trou qui aurait servi à évacuer la poudre à l’intérieur de la coque.

Voici un autre exemple, sachant qu’il n’a pas été imprimé avec chaque pièce détachée à part, mais – si j’ai bien compris – directement monté, la résolution étant suffisante pour bien séparer les pièces mécaniques de cet assemblage qui est donc fonctionnel et dont on pourra tester la cinématique complète. On peut aussi imprimer des coupes explicatives du fonctionnement interne d’objets complexes.

Et un autre exemple pour de l’architecture qui montre bien l’intérêt de cette technologie. Aucune autre solution ne permet de créer ce genre de modèle aussi rapidement. Avec une imprimante “monochrome”, il faudrait faire peindre le modèle et le résultat serait à la fois plus long à obtenir et certainement bien moins propre.

Les applications sont multiples. A commencer bien entendu par le prototypage de pièces mécaniques et d’objets divers, comme des chaussures Reebok souples. Mais aussi dans la santé pour créer des modèles 3D d’organes à opérer pour les chirurgiens avec os, vaisseaux et nerfs en couleur. L’imprimante permet aussi de créer des pièces impossibles à fabriquer de manière industrielle avec des enchevêtrements mécaniques tordus.

La poudre utilisée dans le processus d’impression est confinée dans l’enceinte de l’imprimante, y compris lors du processus de dégagement de celle qui n’est pas utilisée à la fin de l’impression. L’histoire ne dit pas si cette poudre ultra-fine présente des risques pour la santé des opérateurs, même protégés, de cette machine.

Ce que cela coute

Les imprimantes 3D couleur de Z corp sont au dessus des gammes de prix des imprimantes 3D monochrome évoquées dans le rapport CES. Elles se situent entre 18K€ et 52K€ selon les modèles qui se distinguent par la taille des objets que l’on peut créer. Le consommable est relativement abordable, un prototype pouvant revenir à quelques centaines d’Euros maximum à raison de 20 centimes d’Euros par centimètre cube.

Z Corp n’a pas la prétention à créer une solution pour le grand public comme Desktop Factory. Mais dans ses usages professionnels, la solution semble très compétitive pour les industriels concernés.

Scanner 3D

Z Corp conçoit et fabrique également un curieux scanner 3D à main à base de lasers qui permet de scanner toute sorte d’objet 3D et de l’injecter dans les logiciels. Il complète l’offre d’imprimantes 3D couleur. Le scanner utilise des pastilles réfléchissantes qui sont placées sur l’objet à scanner pour servir de repères. Il fonctionne de concert avec un PC sous Windows auquel il est connecté via une liaison Firewire. L’un des scanners fonctionne avec une résolution de 50 microns (0,05 mm). Ce scanner permet de capter des objets existants pour les modéliser, les modifier ensuite, et évidemment, les rematérialiser alors avec l’imprimante 3D couleur de la même marque.

Tout cela fait un peu “Star-Trek” car on n’est pas loin de la télétransportation d’objets !

D’autres solutions d’impression 3D

Il semble qu’il n’existe pas d’équivalent sur le marché en impression 3D couleur – à base de jet d’encre ou pas. Mais il existe des solutions professionnelles lourdes originales que voici pour l’impression 3D monochrome.

Chez l’américain Stratasys, on trouve les Fortus, des imprimantes 3D qui se distinguent des trois premières présentées au début de cet article : elles utilisent un dépôt de plastique en fusion (thermoplastique) et peuvent créer des prototypes de pièces mécaniques en plastique d’une solidité et d’une précision (0,025mm) qui semblent meilleures que toutes les autres imprimantes 3D ici présentées. Les plastiques peuvent être en couleur, mais une seule couleur à la fois par modèle. L’imprimante peut aussi servir à créer des pièces de production en petits volumes, évitant la fabrication couteuse de moules. On appelle cela le “DDM” pour Direct Digital Manufacturing. Leur volume peut aller jusqu’à 91×61x91cm). Il faut dire que le plus gros modèle d’imprimante fait 2,7 mètres de long et que plusieurs dizaines petites pièces mécaniques peuvent être imprimées simultanément.

Il existe aussi des techniques de stéréolithographie (SLA) comme chez 3D Systems qui utilise un laser, dans l’ultra-violet, pour polymériser un plastique liquide, couche par couche. Là encore, cela permet de produire des pièces de série en quantité moyenne. Sachant qu’il est aussi possible comme pour les machines de Z Corp de produire plusieurs pièces d’un coup.

Enfin, citons les imprimantes d’objets métalliques qui utilisent un laser pour faire fusionner une poudre de métal couche par couche dans un procédé que l’on peut comparer à celui de Z Corp : la poudre de métal est fusionnée par la chaleur du rayon laser alors qu’avec Z Corp, une poudre inerte est imprimée avec de l’encre qui colle la poudre. La technologie s’appelle le Direct Metal Laser-Sintering (DMLS) et on la trouve notamment chez e-Manufacturing Solutions (l’EOSINT M 270 ci-dessus), un constructeur allemand.

Le métal utilisé peut être de l’acier, du titane ou des alliages divers selon les applications. Comme pour les Fortus, ces machines peuvent servir à produire des pièces industrielles ou sur mesure en quantité limitée (exemple de carter de boite de vitesse ci-dessus). Elle concurrencent les procédés classiques d’usinage à commande numérique par enlèvement de matière qui ne permettent pas de fabriquer toutes les pièces d’un seul tenant. La technologie à base de fusion par laser présente en fait quatre applications proposées par ce constructeur : la création de pièces métalliques, la création de pièces en plastique, et la création de moules en sable pour la fonderie et enfin, de moules en métal pour la production de pièces de plastique en série. On peut les utiliser pour créer des prothèses métalliques sur mesure (exemple de prothèse du genou ci-dessous).

Il s’est vendu 700 machines de ce type dans le monde à ce jour selon son constructeur. On est évidemment très très loin du grand public et même des applications industrielles à grande échelle.

Dans le paquet, je n’ai pas identifié de constructeur français. La machine-outil n’a jamais été notre fort en France…

Applications grand public ?

Pourra-t-on un jour commander nos objets du quotidien sur Internet, les personnaliser puis les fabriquer chez soi, voire dans un commerce de proximité ? Cela pourrait sûrement réduire les coûts de transport et de stockage. Si cela n’est pas évident pour des objets produits par assemblage de pièces de caractéristiques différentes et de matériaux différents (plastique, métal, électronique), cette application pourrait voir le jour avec des objets plus simples comme les figurines dans les jeux, mais aussi pour la création de coques ou accessoires visibles personnalisés pour des objets grand public (mobiles, laptops, etc.). La technologie de Z Corp pourrait faire l’affaire en divisant son prix par plus de dix. On en est loin, mais c’est à surveiller de près !

Mardi 31 mars 2009, 09:25 | in Numérique
Tags : 3D, réalité augmentée, Sony, Total Immersion, Toyota, Virtuel

La réalité augmentée dans tous ses états !

Ce mixte entre virtuel et réel devient un sujet phare de ce début 2009. Pour en profiter, une caméra, un mobile ou un ordinateur doté d’une webcam suffisent. Alors accélération ?

Il y a peu, j’ai rendu visite pour L’Atelier à la société française Total Immersion créée il y a 10 ans, et maintenant l’un des deux leaders mondiaux de la réalité augmentée avec Metaio. L’occasion de faire le tour des nombreux usages possibles : spectacles interactifs comme celui du Futuroscope, bornes interactives dans les magasins permettant de voir virtuellement le produit dans sa boîte, simulations dans le domaine militaire, jeux virtuels avec une brochure papier ou un jeu de carte comme les Panini (notons que le papier redevient ainsi à la mode). Sans oublier essayage virtuel, reconnaissance de bâtiments avec des informations contextuelles sur mobile, intégration de nouveaux produits 3D dans la réalité, formation dans le domaine de l’automobile, évènements d’entreprises, ou télévision enrichie en temps réel. D’ailleurs, leurs vidéos montrent très bien ce panel. L’avantage, c’est que l’immersion réel / virtuel fonctionne bien mieux pour le cerveau humain que le simple virtuel. Et moins coûteux : un décor virtuel complet ultra réaliste est complexe et lourd à créer. Et non content d’être efficace, la réalité augmentée amuse et fascine. Faisons un tour d’autres exemples :

Sur console de jeu :

Le jeu aime sortir de l’écran : Eyepet est l’un des jeux qui devrait sortir sur PS3 tirant parti du « réel » du joueur. Et le mobile n’est pas en reste : côté jeu,int13 prépare Kweekies pour cet été sur smartphone.

Mobile : des services différents

ING vient de lancer aux Pays-Bas une application sur Google Android de localisation de son GAB le plus proche. Et sans logiciel à installer, cela existe ? Tout à fait, Total Immersion vient de lancer avec Alcatel-Lucent un système de reconnaissance d’image au travers du service de visioconférence avec la caméra. Une extension des QRcode et MobileTag enrichie et bien plus étendue, et ce, sans logiciel à télécharger.

Jusqu’au flash sur le web

Issu du travail d’un développeur Japonais, Flartoolkit est une librairie dérivée d’Artoolkit, un outil open source, permettant de faire de la réalité augmentée chez soi… en flash. J’ai eu le plaisir d’avoir été parmi les tout premiers à la découvrir, voir le très bon exemple de General Electrics. Ne nous y trompons pas, les possibilités techniques sont extrêmement réduites par ce biais.

Alors accélération ?

Du domaine artistique aux applications industrielles, à la formation ou au marketing, les exemples à forte valeur ajoutée se multiplient. En allant plus loin, les interfaces vues à TED rendent le corps humain interactif. Et l’interface de se déplacer pour être plus ergonomique, améliorant « l’usabilité » de notre quotidien.

Publié le 26 Février 2009

Une démo en vidéo du directeur général de Total Immersion, Greg Davis sur l’utilisation de la RA dans les domaines du jeu ou de la publicité…

Exemple de réalité augmentée chez Toyota :

Et chez Sony, avec l’EyePet (EyeToy et une Playstation)…

Samedi 7 février 2009, 03:04 | in Education
Tags : 3D, Paris

Lutèce reconstituée en 3D

La crypte archéologique du parvis de Notre-Dame vient d’ouvrir sa nouvelle exposition « Les grands monuments de Lutèce, premier projet urbain de Paris ».

Les visiteurs sont transportés dans le Paris Antique, au temps où la ville s’appelait Lutèce, une capitale régionale influencée par les modèles Romains.
Il est bien difficile aujourd’hui de se rendre compte de ce que pouvait être la ville à cette époque. Les seuls témoins encore debout, les thermes de Cluny et les arènes de Lutèce ne représentent qu’une très petite partie des grands bâtiments qui structuraient la ville autour de son axe principal qui est l’actuelle rue saint jacques. L’imagerie 3D vient appuyer le travail des chercheurs et des archéologues pour présenter au public, une Lutèce reconstituée, prête à livrer ses secrets. Des images très précises basées sur de nombreuses années de travail nous permettent de nous rendre compte de ce qui a disparu au fil du temps.

Le visiteur découvre dans cette exposition le projet urbain et les monuments, décrits et expliqués à travers 29 panneaux de textes, des documents d’archives, en particulier des photographies montrant les campagnes de fouilles anciennes et les cahiers de Théodore Vacquer qui était membre de l’administration parisienne et à qui l’on doit l’essentiel des découvertes archéologiques de Paris faites entre 1842 et 1895.
Une première initiative de valorisation du patrimoine archéologique de Lutèce par l’utilisation de la 3D avait été entreprise en 2003 par la Mission Recherche et Technologie du ministère de la Culture avec la création du site « Paris, ville antique »   www.paris.culture.fr
Les évolutions technologiques nous permettent aujourd’hui d’accéder à une reconstitution encore plus impressionnante qui nous emmènera peut être  dans l’avenir vers de nouvelles expériences de visite.

Pour plus d’informations, consultez le site d’un des infographiste 3D ayant participé au projet Archeo 3D

Photo du Temple du forum de Lutèce : © archéo3D