Stage 3A Ingénieur R&D Traitement et Recalage de Nuages de Points 3D Colorés H/F Ingeliance Technologies

Dans le cadre des activités de Recherche et Développement de l'équipe Procédés Industriels Innovants, vous participez au développement d'un système de mesure de barriques breveté.

Contexte du stage:

Actuellement, la détermination du volume d'une barrique est obtenue par épalage à l'eau. Cette technique consiste à peser la barrique vide, puis la remplir d'eau et la peser à nouveau. La différence entre les 2 pesées représente le volume de la barrique. Les deux inconvénients principaux de cette technique sont que l'eau utilisée est à chaque fois rejetée à l'égout et que le temps passé est important.

Dans une démarche d'innovation, un client tonnelier nous a sollicité afin de concevoir un nouveau moyen de mesure, innovant, précis, plus rapide et surtout respectueux de notre environnement.

Analyse de l'existant :

Pour mener à bien ce défi nous avons conçu et réalisé un système de mesure comme ci-dessous.

Ce prototype muni d'un plongeur rotatif, d'une caméra REALSENSE D435i et d'une lampe LED OSRAM, permet l'acquisition de 60 nuages de points colorés comprenant 8 millions de points colorés. (Voir ci-dessous).

X= l'axe plongeur.

Y= l'axe basculement caméra

Z= l'axe vision caméra

La caméra est montée sur un support articulé qui bascule entre +60° et -60° autour de Y et qui lui-même tourne autour d'un axe plongeur X sur 360° tous les 30°.

Le processus d'acquisition est le suivant :

- 12 clichés tous les 30° de 0° à 360° sur l'axe plongeur avec caméra basculée à 0°
- 12 clichés tous les 30° de 360° à 0° sur l'axe plongeur avec caméra basculée à 30°
- 12 clichés tous les 30° de 0° à 360° sur l'axe plongeur avec caméra basculée à 60°
- 12 clichés tous les 30° de 360° à 0° sur l'axe plongeur avec caméra basculée à -30°
- 12 clichés tous les 30° de 360° à 0° sur l'axe plongeur avec caméra basculée à -60°

L'algorithme développé entièrement par INGELIANCE Technologies sous Python et embarqué sur un automate PC BECKHOFF permet de reconstruire un maillage fermé pour en déduire son volume.

Problématique du stage :

Sur notre prototype nous avons des dispersions mécaniques et des défauts de positionnement angulaires dans les rotations plongeur et caméra qui sont beaucoup trop importantes. Ces dispersions ne permettre une reconstruction précise de la forme intérieure de la barrique à partir des seuls angles fournis par les codeurs des moteurs.

Une première amélioration a été apportée en utilisant l'algorithme ICP\_Coloré d'Open3D afin de recaler plus efficacement les 60 nuages de points. Nous observons cependant des « défauts » dans la reconstruction du maillage obtenu et donc surestimation du volume obtenu.

Proposition scientifique du stage :

L'objectif du stage est de proposer un algorithme permettant de reconstruire un maillage plus fidèle à la géométrie de l'intérieur de la barrique afin de déterminer son volume avec une précision de +/- 0.5L.

Un second objectif consiste à recréer une image 3D de l'intérieur de la barrique afin de pouvoir l'inspecter facilement après fabrication mais également de pouvoir stocker cette représentation de l'état intérieur lors de fabrication afin d'assurer la traçabilité de la barrique au cours de son cycle de vie.

Résultats attendus :

L'objectif est une reconstruction complète de l'intérieur d'une barrique (neuve ou occasion) pour en déduire son volume avec une précision de +/-0.5 L. La durée de la reconstruction ne devrait pas excéder 3min Max.

Les résultats obtenus à l'aide de l'algorithme proposé par le candidat seront comparés aux résultats obtenus par l'algorithme actuel (ICP coloré) et par une mesure à l'eau de la barrique mesurée.