Introduction

Creaform est présent partout dans le monde, et son siège est situé à côté de Québec City au Canada. Leur premier produit est un scanner 3D portable baptisé le HandySCAN qui sera présenté en 2005. Il est à l’époque vendu avec un logiciel appelé VXscan.

La mission de Creaform est de développer et produire des solutions de scanning 3D et de mesure destinées aux professionnels. Grâce à son expertise et à son large portfolio de produits, Creaform accompagne ses clients pour créer, simuler, vérifier et collaborer en 3D.

Le 29 Octobre 2013 – AMETEK, Inc. (NYSE: AME) annonce le rachat de Creaform pour environ 120 millions de dollars. En 2013, Creaform avait un CA annuel d’environ 52 millions de dollars.

La gamme de scanners 3D industriels portables Creaform est constituée de 4 produits différents. Le HandySCAN, le HandyPROBE, le MetraSCAN et le MaxSHOT.

Creaform propose aussi des scanners 3D portables plus abordables avec la gamme Go!SCAN constitué du Go!SCAN 50 et du Go!Scan 20.

Aujourd’hui, nous réalisons un essai de la solution de scan 3D portable la plus puissante et performante de chez Creaform, le MetraSCAN 750. Le MetraSCAN 750 est un capteur de mesure optique (Optical CMM, acronyme pour Coordinate Measuring Machine). Ce scanner 3D fait partie d’un système complet modulable qui inclut le capteur C-Track.

A la découverte du Creaform MetraSCAN 750 dans les locaux Creaform – AMETEK de Tokyo, Japon

Nous avons été invités par les équipes de Creaform de Tokyo à visiter leurs locaux, avec l’opportunité de pouvoir tester nous mêmes les dernières versions de leurs scanners 3D portables les plus connus : le MetraSCAN 750, le HandySCAN 700 et le Go!SCAN 50. Cet essai et article se focalise sur le modèle le plus récent et performant de la gamme, le MetraSCAN 750.

Le Creaform MetraSCAN 750 est une solution complète de scan 3D de précision. Elle est constituée de plusieurs éléments, et la configuration minimale inclut le C-Track (gros capteur horizontal dans le coin de la pièce), le C-Track Controller (le boitier noir sur la chaise) et le MetraSCAN 750 lui-même (le scanner 3D portable posé sur la table).

Le système peut être configuré en ajoutant le capteur HandyPROBE (également visible sur la table). La barre verticale tenue par l’opérateur est la référence qui permet de calibrer le C-Track.

Le capteur C-Track est utilisé par le système afin de positionner en 3D le MetraSCAN ou la HandyPROBE. Il est également capable de donner en temps réel la position 3D de la pièce dans l’espace, lorsque celle-ci est équipée de marqueurs (le cas d’usage recommandé).

Cet appareil est appelé le C-Track Controller. Il s’agit d’un ordinateur industriel qui permet de synchroniser tous les différents éléments de la solution de mesure 3D, dont le C-Track, HandyPROBE et MetraSCAN font partie. Il est assez lourd mais très silencieux.

Le MetraSCAN 750 est le capteur optique au coeur de système de mesure. Au centre du produit est positionnée la poignée de prise en main. Celle-ci est entourée d’une structure en cage qui supporte les réflecteurs optiques, utilisés par le C-Track pour localiser le MetraSCAN. Le MetraSCAN 750 utilise la technologie de scan 3D par triangulation laser. Au-dessus de la poignée se trouvent plusieurs boutons multifonctions très pratiques, qui permettent d’effectuer les actions suivantes :

1/ Lancer les commandes Smart Control (une interface qui contient les principales fonctions de scan 3D du logiciel).

2/ Piloter l’affichage en 3D sur le logiciel, baptisé 3D Display Control. Cela permet d’utiliser le MetraSCAN comme une souris 3D (un peu comme une manette de Nintendo Wii). Cela peut sembler un gadget mais en réalité cette capacité est extrêmement pratique puisque l’opérateur peut ainsi manipuler son modèle 3D sans lâcher le capteur, ce qui permet de gagner un temps précieux et de naviguer intuitivement dans le résultat d’un scan 3D.

Les principales évolutions du Creaform MetraSCAN 750 par rapport à son prédécesseur :

• 1.5x plus précis
• 12x plus rapide avec 7 croix laser
• 25% plus léger (1.38kg)
• Scan en 3D de tout type de matériau, y compris noir, blanc, multi-couleur et surfaces réfléchissantes
• Grand volume de mesure de 16.6 m³
• Design renforcé
• Boutons multi-function pour des interactions intuitives avec le logiciel

Le Creaform MetraSCAN est disponible dans une version moins chère qui s’appelle le MetraSCAN 350. Celui-ci est plus lent et ne propose que 3 croix laser (contre 7 plus un faisceau laser pour le MetraSCAN 750).

La HandyPROBE est un capteur de mesure additionnel qui fonctionne par contact. Il est possible d’acheter uniquement une combinaison HandyPROBE et sytème C-Track system, ou d’acquérir la HandyPROBE et complément d’un MetraSCAN.

La HandyPROBE permet d’effectuer des mesures de grande précision. Le capteur pèse seulement 0.5 kg et se tient facilement en main (voir photo ci-dessus). Le MetraSCAN et la HandyPROBE ont tous deux reçu un Red Dot Design award en 2016 pour la qualité de leur design.

Synthèse des caractéristiques du Creaform MetraSCAN 750

Packaging

Le Creaform MetraSCAN et le C-Track sont emballés dans des valises de transport rigides, en plastique résistant très solide. A l’intérieur, elles sont équipées de mousse protectrice épaisse.

Processus de calibration

Ces scanners 3D industriels requièrent un processus de calibration spécifique. Celui-ci est assez long et en plusieurs étapes, mais pour les utilisateurs de scanners 3D (y compris matériel de bureau à lumière structurée) rien d’inhabituel.

Le premier élément à calibrer est le C-Track. Ce process s’effectue grâce à la grande barre verticale tenue par l’opérateur.

Dans une seconde étape, le C-Track doit être calibré directement avec le MetraSCAN 750. Le processus s’apparente un peu à un jeu vidéo, et le capteur doit être positionné et orienté à plusieurs endroits de la zone de scan 3D (de 16.6 m3 maximum).

Enfin, le capteur MetraSCAN 750 lui-même doit être calibré, un processus qui s’effectue grâce à un plateau éclairé par marqueurs LED.

Chaque étape de calibration (3 au total) prend environ 5 minutes.

Essai du Creaform MetraSCAN 750

Pour cette prise en main de leur matériel, les équipes de Creaform ont effectué sous nos yeux les différentes étapes nécessaires à la calibration du système. Nous avons ensuite essayé nous mêmes le MetraSCAN 750 et réalisé plusieurs scans 3D sur différents objets.

Le MetraSCAN 750 est un produit solide très bien fini. Pour un produit industriel, son design est très réussi et sa prise en main facile. Avec un poids de 1.38 kg il est confortable à manipuler à une main par sa poignée. La poignée est cependant adaptée aux grandes mains et il est conseillé de le tenir près du corps pour éviter au bras de fatiguer après une longue période d’utilisation.

Les boutons multifonction sont accessibles avec le pouce, mais les manipuler requiert de relâcher la main qui tient la poignée, une manipulation qui n’est possible que si on tient le capteur avec son autre main. Il existe d’ailleurs une petite tige sous le MetraSCAN spécialement conçue pour faciliter ces interactions bimanuelles.

La structure en forme de cage qui entoure la poignée supporte les reflecteurs utilisés pour le tracking du MetraSCAN par le C-Track et il ne faut pas l’utiliser sous peine de la déformer, même très légèrement, ce qui nuirait à la précision du système.

Cas d’usage de rétro-ingénierie

Pour notre premier test, les équipes de Creaform ont préparé une grosse pièce à scanner en 3D. Celle-ci a été équipée de plusieurs marqueurs sur sa surface. Il est possible d’utiliser le MetraSCAN sans ces marqueurs mais la performance est alors dégradée, et certains modes du T-Track ne sont plus disponibles, notamment la capacité à repositionner la pièce en cours de scan 3D.

Cette pièce metallique de grandes dimensions fait partie d’une jonction transmission-embrayage de Ford. Nous avons pu réaliser son scan 3D complet, et pu comparer dans le logiciel VXElements le résultat avec le fichier de CAO original.

Après avoir réalisé le scan 3D complet de la pièce, le logiciel Creaform VXElements peut utiliser une fonction spécifique qui mesure les déviations entre la référence (le fichier 3D CAO) et la pièce réelle (le scan 3D). Le logiciel du MetraSCAN est capable de produire en temps réel un maillage 3D très précis. Les scans 3D sont automatiquement fusionnés entre eux.

Même en cas de pause dans le processus de scan 3D ou lorsque la pièce est déplacée (pour atteindre une partie difficile par exemple) le logiciel recalcule tout seul les transformations a appliquer et reprend directement la création du fichier 3D là où il avait été interrompu. Le logiciel est également capable de raffiner un modèle 3D progressivement lorsque l’opérateur insiste sur une zone complexe.

Le MetraSCAN 750 peut fonctionner selon deux modes différents appelés « cross grid » et « single beam ». Les rayons lasers visibles à l’oeil sont en réalité un seul point déplacé très vite, ce qui créée une ligne par persistance rétinienne. Le MetraSCAN 750 dispose de 7 croix laser simultanément, le MetraSCAN 350 de 3 seulement.

Le mode « cross grid » permet de capturer rapidement la géométrie 3D de l’objet à scanner en 3D. Le mode « single beam » qui projette un unique faisceau laser est lui utilisé pour le scan 3D de grande précision, avec sa capacité à aller acquérir les données des endroits les plus complexes, tels que des failles ou cavités.

Le MetraSCAN se connecte à un ordinateur via un port USB 3, avec un adaptateur Ethernet – USB 3 fourni par Creaform. L’ordinateur portable utilisé lors de ce test est un modèle généralement fourni par Creaform à ses clients.

Il s’agit d’une machine performante équipée de Windows 7 OS 64 bits, 32 Gb de RAM et une carte graphique haut de gamme Nvidia Quadro K1100M. Windows 10 n’est pas encore officiellement supporté par Creaform mais plusieurs de leurs clients l’utilisent d’ores et déjà avec succès.

Cas d’usage de scan 3D avancés

Après le cas d’usage en rétro-ingénierie, nous avons voulu pousser le MetraSCAN 750 dans ses retranchements, avec deux scans 3D extrêmement complexes.

Le premier a été effectué avec une chaise à pieds en aluminium. En utilisant le mode des 7 croix laser, l’opérateur a pu réaliser un scan 3D de cette structure fine, réfléchissante et « flottante » sans soucis. Pour les habitués du scan 3D, c’est vraiment une prouesse impressionnante.

Nous avons ensuite pu tester un autre cas complexe, la capture de deux objets aux propriétés physiques très différentes. La boite noire est mate et légèrement rugueuse, tandis que la souris blanche est lisse et réfléchissante.

Les résultats sont une fois de plus impressionnant. Sans aucune préparation spécifique, le mesh généré est dense et détaillé, ce qui a été rendu possible par l’utilisation d’un mode HDR dans VXElements. Celui-ci permet de faire varier les paramètres d’éclairage du capteur (un peu comme l’ISO d’un appareil photo). En manipulant deux valeurs il devient possible d’optimiser simultanément la capture d’objets blancs et noirs.

Conclusion

L’avis d’Aniwaa

Le MetraSCAN 750 est un système complet de scan 3D conçu pour des cas d’usage industriels variés. C’est la première fois que nous testons un scanner 3D aussi performant. L’expérience utilisateur du Creaform MetraSCAN 750 est excellente, avec un logiciel rapide et un capteur portable ergonomique.

Nous avons particulièrement apprécié les boutons multi-fonctions qui permettent des interactions naturelles en 3D, et donnent l’impression de manipuler le MetraSCAN comme une manette de Wii. La calibration du système complet est chronophage mais reste dans les standards raisonnables des scanners 3D du marché. Une fois le système installé dans un environnement spécifique (chaîne de montage, atelier…) celui-ci ne nécessite pas d’être recalibré.

En ce qui concerne les performances de scan 3D à proprement parler, le MetraSCAN 750 est tout simplement notre nouveau standard de comparaison, de loin la machine la plus précise et flexible que nous ayons pu tester. Il est excellent pour tous les cas d’usage. Il reste cependant très encombrant (le système complet) et très cher, ce qui le cantonne à une utilisation industrielle.