Introduction

On peut affirmer sans risque que la capture 3D n’est plus une technologie de niche. Des géants de la technologie comme Nvidia et Apple intègrent cette technologie dans un nombre croissant de produits de consommation.

Le paysage de la capture 3D professionnelle n’est pas en reste, avec des fabricants tels que SHINING 3D qui sont des moteurs de l’innovation et de la rentabilité de ce marché.

Nous avons été invités à mettre à l’épreuve leur scanner portable compact de qualité métrologique, le FreeScan Combo. Destiné aux professionnels des secteurs exigeants qui nécessitent des mesures précises, cet appareil promet d’être compact, précis et polyvalent.

Notre spécialiste de la numérisation 3D, Pierre-Antoine, a reçu un FreeScan Combo et un ordinateur portable à son bureau de Bordeaux pour effectuer son huitième test de scanner 3D SHINING, assisté par deux membres de l’équipe d’Aniwaa.
Voyons si le Combo, dernier né de la célèbre gamme FreeScan, tient ses promesses.

Caractéristiques techniques

Avant de nous plonger dans les tests, prenons le temps de passer en revue les caractéristiques techniques du Combo.

Design

Avec un poids de 620 g et une hauteur de 193 mm, le Combo est remarquablement compact. Ce format compact offre quatre avantages clés : un transport facile, moins de fatigue pendant les sessions de numérisation prolongées et un meilleur accès aux zones difficiles à atteindre sur les pièces complexes.

Une fois connecté, le câble (environ 300 g) ajoute une quantité notable de poids par rapport au scanner lui-même.

Le scanner est doté de boutons de commande judicieusement placés qui permettent de passer facilement d’un mode de capture à l’autre et de contrôler le zoom, le tout sans avoir à retourner à l’ordinateur.

La sécurité a également été prise en compte, avec des tampons en caoutchouc sur tous les côtés pour éviter les glissements et une base non plate qui décourage avec subtilité les positions risquées.

Sur le plan esthétique, le scanner se distingue par l’élégance de son design, que nous avons trouvé très plaisant.

Le seul inconvénient que nous ayons relevé est l’absence d’une prise confortable pour la main. Le scanner doit être « pincé » du bout des doigts, ce qui peut entraîner une fatigue de la main lors de sessions de numérisation prolongées.

Technologie

Le FreeScan Combo est doté de deux technologies de capture 3D différentes : le Laser et la Lumière invisible.

Pour les tâches de numérisation complexes, la technologie Laser est votre meilleur atout dans le Combo. Il projette des lignes laser bleues et offre trois modes de capture spécifiques :

1. 26 lignes laser bleues (13 croix) pour une numérisation 3D rapide et une capture efficace des objets de grande taille.
2. 7 lignes parallèles pour capturer plus de détails.
3. Une seule ligne laser bleue pour les détails extrêmement fins, tels que les rainures profondes, les poches ou les trous.

Pour les numérisations qui ne nécessitent pas un niveau de détail élevé ou qui doivent être effectuées rapidement, la Lumière invisible est l’option la plus appropriée. Ce mode utilise la lumière infrarouge VCSEL.

Résolution et Précision

Le Combo offre une précision volumétrique et une résolution de qualité métrologique impressionnantes avec ses deux technologies. En mode Laser, il atteint une précision volumétrique maximale de 0,02 + 0,033 mm/m et une résolution maximale de 0,05 mm. En mode Lumière invisible, le scanner offre une précision volumétrique maximale de 0,05 + 0,1 mm/m et une résolution maximale de 0,1 mm.

Connectivité

Comme la plupart des scanners 3D portables, le Combo doit être connecté à un ordinateur et à une prise électrique. SHINING 3D a eu la judicieuse idée de fusionner le câble USB-3 et le câble d’alimentation en un seul câble, ce qui simplifie l’installation.p.

Pour la configuration requise, le logiciel du Combo nécessite un système robuste pour un fonctionnement fluide. SHINING 3D recommande :

OS : Win10/11 64 bit
Carte graphique : NVIDIA GTX/RTX series, GeForce RTX 3060 ou mieux
Mémoire vidéo : ≥6 Go
Processeur : I7-10700
Mémoire vive : ≥32 GB

On nous a prêté un PC encore plus puissant :

OS : Windows 11 64 bit
Carte graphique : NVIDIA RTX 4070 ou mieux
Mémoire vidéo : 8 Go
Processeur : I9-13900H 2,60 GHz
Mémoire vive : 64 Go

La configuration minimale recommandée par SHINING 3D devrait suffire pour capturer et post-traiter des scans dans n’importe quel logiciel de conception ou d’inspection 3D.

Prix

Le Combo est proposé pour un prix de départ de 18 000 €, il vient avec une mallette de transport, le logiciel Solid Edge SHINING 3D Edition et le logiciel de numérisation FreeScan. Un FreeScan Combo RED BUNDLE incluant Geomagic Essentials, une puissante solution de numérisation vers la CAO, est également disponible.

SHINING 3D a également lancé récemment une offre rétro-ingénierie qui combine FreeScan Combo et le logiciel QUICKSURFACE à un prix compétitif. Plus d’informations ici.

Déballage et Premières impressions

Le Combo est arrivé dans une mallette robuste, qui nous a impressionnés par sa qualité. Malgré sa dureté, la mallette est relativement compacte et se glisse dans un grand sac à dos, ce qui est parfait pour les tâches de numérisation sur site. De la conception générale aux mécanismes de verrouillage, tout reflète une impression de solidité et de haut de gamme.

Et ce n’est pas qu’une question d’apparence : la mallette est certifiée IP67, ce qui garantit une résistance totale à la poussière et une protection contre l’immersion temporaire dans l’eau.

À l’intérieur de l’étui, tous les espaces de rangement sont bien pensés.
Le scanner et les accessoires sont faciles (et satisfaisants !) à sortir et à ranger.

Mise en route

La mise en route du logiciel FreeScan Combo est très simple : il suffit de brancher la clé USB de licence sur l’ordinateur pour l’activer. Notez que cela utilise un emplacement USB, donc si vous prévoyez d’utiliser le scanner, la clé USB et une souris simultanément, vous aurez besoin d’au moins trois emplacements USB, voire d’un hub USB.

L’installation du scanner est un jeu d’enfant : il suffit de le connecter à l’ordinateur et à une prise de courant, de lancer le logiciel et de procéder à la calibration. Le processus de calibration proprement dit est rapide et même ludique : notre expert l’a terminé en une minute environ, tandis que notre testeur novice a mis moins de cinq minutes.

Au total, nous étions prêts à commencer à capturer en moins de 10 minutes.

Tests en Pratique

Nous avons rigoureusement testé le FreeScan Combo sur des dizaines de pièces pour cet examen. Dans l’ensemble, nous avons été satisfaits, voire impressionnés, par les résultats.

Examinons quelques-uns des scans spécifiques que nous avons effectués :

Objet 1 : Tube en PA 12 GF

Taille de la pièce : Petite (<10 cm).

Difficulté de la pièce : Difficile (textures complexes, petits détails, la plupart des pièces dans des cavités).

Nous avons commencé nos tests avec un modèle délicat : une petite pièce imprimée en 3D (SLS), sombre et mate, avec des détails complexes. Compte tenu de sa forme, de sa couleur et de sa taille complexes, cette pièce ne se prêtait pas à la numérisation par lumière structurée. Cependant, elle représentait un défi intéressant pour la technologie laser, en particulier pour évaluer comment le mode ligne unique pouvait capturer ses détails complexes.

Capture

Conditions de capture : Bonnes.

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm).

Projets : 4.

Durée de capture : ~25 minutes.

Nous avons réussi à obtenir un excellent résultat en moins de 30 minutes en alignant quatre projets différents. Le Combo a même réussi à capturer les très petites écritures externes.

Objet 2 : La mallette du FreeScan Combo

Taille de la pièce : Moyenne (>10 cm, <1m).

Difficulté de la pièce : Moyenne (textures complexes, géométrie simple mais répétitive, quelques cavités).

Nous avons choisi de tester le mode extérieur du Laser en utilisant le boîtier du FreeScan, une pièce qui ne poserait généralement pas de problème à un scanner aussi sophistiqué.

Le véritable obstacle ici est l’environnement extérieur, plutôt que l’objet scanné. La lumière du soleil interfère avec la lumière émise par le scanner, ce qui rend la capture par laser difficile et la capture par lumière infrarouge très difficile.

Capture

Conditions de capture : Très difficiles

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm) – mode extérieur

Projets : 4

Durée de capture : ~20 minutes

Nous avons obtenu des résultats satisfaisants en moins de 20 minutes en alignant trois projets distincts. La capture réussie de cette partie à la lumière du soleil souligne l’utilité du mode extérieur du scanner.

Objet 3 : Chauffe-eau et tuyaux montés sur un vieux mur de pierre

Taille de la pièce : Grande (>1m).

Difficulté de la pièce : Difficile (pièces brillantes et mates, beaucoup de pièces avec des géométries complexes).

Cette scène est dans un environnement difficile, à savoir un sous-sol faiblement éclairé, et présente un mélange de composants métalliques complexes et de composants en plastique mat. Elle est représentative de divers cas d’utilisation : mesure précise d’un chauffe-eau, travaux de maintenance ou rétroconception de petites pièces de tuyauterie. La conception compacte du Combo s’est avérée très utile pour accéder aux zones difficiles d’accès.

Capture 1

Conditions de capture : difficiles

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm)

Projets : 1

Durée de capture : ~10 minutes

Dans ce scénario, les trois modes laser se sont révélés hautement complémentaires, chacun excellant à capturer des composants spécifiques. Nous avons rapidement obtenu un modèle détaillé avec une perte de tracking minimale. Il faut noter que la fonction d’éclairage automatique a bien fonctionné dans notre sous-sol peu éclairé.

En mode ligne unique, nous avons constaté quelques gels d’écran, mais ils étaient gérables.

Conseil de pro : si vous changez de mode, vous devrez réactiver manuellement la luminosité automatique.

Nous avons réussi à mesurer la hauteur du chauffage et des tuyaux et avons pu isoler des détails spécifiques dans le modèle. Le modèle obtenu est suffisamment détaillé pour permettre d’effectuer des tâches telles que de la rétroconception ou du contrôle de qualité.

Capture 2

Conditions de capture : difficiles

Mode : Lumière invisible – grands objets – alignement des marqueurs

Durée de la capture : ~5 minutes

Nous avons ensuite testé la scène en utilisant le mode Lumière invisible et avons été agréablement surpris par ses performances. Nous avons rapidement obtenu un modèle de haute qualité du mur, du chauffage et même des petits composants de la tuyauterie, nettement plus rapidement qu’en utilisant le mode laser.

Nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux technologies sur le chauffe-eau et avons trouvé des mesures presque identiques pour la hauteur. Pour des applications plus exigeantes comme la rétro-ingénierie d’un des tubes, la qualité fournie par le mode laser serait mieux adaptée.

Objet 5 : Repose-mains

Taille de la pièce : Moyenne (>10 cm, <1m)

Difficulté de la pièce : Très difficile (à la fois brillant et réfléchissant)

Pour ce test, nous avons décidé de mettre à l’épreuve les capacités du scanner. Ce repose-mains représente pratiquement le pire scénario pour un scanner 3D : il est composé d’un matériau sombre et absorbant et recouvert d’une surface transparente et réfléchissante. Il nous a fourni une excellente occasion de tester le mode réfléchissant du scanner.

Capture

Conditions de capture : Bonnes

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm) – mode réfléchissant

Durée de capture : ~20 minutes

Le scanner a automatiquement réglé le niveau d’éclairage sur 0, ce qui était logique compte tenu des conditions. L’activation du mode réfléchissant nous a permis de gagner du temps. Bien que les résultats ne soient pas parfaits, nous avons réussi à obtenir un modèle suffisamment détaillé en 20 minutes environ, adapté à un travail ultérieur dans un logiciel de rétro-ingénierie. Alors que nous pensions initialement que cette pièce serait impossible à scanner sans l’aide d’un spray, nous avons été réellement impressionnés.

Objet 5 : Souris d’ordinateur

Taille de la pièce : Moyenne (>10 cm, <1m)

Difficulté de la pièce : Difficile (matériau de couleur absorbante, quelques détails complexes)

Capture

Conditions de capture : Bonnes

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm)

Projets : 3

Durée de capture : ~30 minutes

Nous avons choisi d’utiliser le spray AESUB sur la souris Logitech Master MX pour matifier ses surfaces en caoutchouc brillantes et sombres, afin d’obtenir des résultats de numérisation optimaux avec le FreeScan Combo. La souris elle-même est un objet complexe, doté de plusieurs boutons, de détails complexes et d’un effet polygonal texturé sur les côtés.

Nous avons effectué trois numérisations détaillées, chacune dans le cadre de son propre projet. Nous avons constaté que la suppression des informations dupliquées dans des zones spécifiques, comme la roue latérale, permettait d’obtenir un excellent alignement et une grande richesse de détails avec un minimum d’artefacts.

Pour cette numérisation, nous avons poussé le scanner jusqu’à ses limites en utilisant le niveau le plus élevé des paramètres de capture des détails – 0,1 mm – et nous nous sommes même aventurés dans le mode de détail élevé réglé sur 0,2 mm. Dans l’ensemble, les résultats ont été impressionnants.

Objet 6: Statue d’hippopotame

Taille de la pièce : Moyenne (>10 cm, <1m)

Difficulté de la pièce : Moyenne (matériau de couleur absorbante, quelques détails complexes)

Conditions de capture : Bonnes

Nous avons ensuite décidé de tester cette statue d’hippopotame en utilisant les méthodes de capture au Laser et à la Lumière invisible. Nous nous attendons à ce que la méthode laser fonctionne bien. Cependant, la lumière invisible avec alignement géométrique pourrait rencontrer quelques difficultés avec ces zones plates. Nous allons essayer les deux méthodes pour voir comment elles se comparent.

Nous avons trouvé qu’il était facile de numériser cette pièce en utilisant le mode Laser, alors que la Lumière invisible a posé un peu plus de problèmes. Comme prévu, l’alignement de la géométrie en mode Lumière invisible a demandé un effort supplémentaire et nous avons été confrontés à quelques problèmes de suivi. En fin de compte, le mode Laser s’est avéré à la fois plus rapide et plus précis.

Objet 7 : Perceuse électrique

Taille de la pièce : Moyenne (>10 cm, <1m)

Difficulté de la pièce : Moyenne (matériau de couleur absorbante, quelques détails complexes)

La perceuse présentait un défi intéressant pour la numérisation 3D. À première vue, sa forme extérieure peut sembler simple, mais elle est en fait remplie de rainures et de détails complexes. De plus, la tête rotative de la perceuse nous a obligés à travailler rapidement pour éviter tout mouvement indésirable pendant la numérisation.

Capture

Conditions de capture : Bonnes

Mode : Laser – très haute résolution (0,2 mm)

Projets : 4

Durée du capture : ~30 minutes.

Nous avons réalisé le scan avec quatre projets distincts : un pour chaque côté de la perceuse, un pour les détails de la poignée et un dernier pour capturer la tête. Pour obtenir des résultats rapides sur un côté, nous avons utilisé le spray AESUB et les avons scannés en moins de 5 minutes en utilisant le mode croix. Sur l’autre face, où nous n’avons pas utilisé d’AESUB, nous avons alterné les modes lignes parallèles et ligne unique pour obtenir les meilleurs résultats. Tout au long du processus, nous avons utilisé le mode haute-précision à 0,2 mm pour nous assurer de capturer tous les détails de la perceuse.

Nos observations

Workflow et Logiciel

Choix d’une technologie de capture

La première étape de toute capture est de sélectionner le mode Laser ou Lumière invisible. Ces deux technologies ne peuvent pas être combinées dans un même projet. Il est donc essentiel de choisir le bon mode pour obtenir les résultats les plus précis et les plus efficaces.

Voici un guide pratique pour choisir entre le mode laser et le mode lumière structurée :
Si votre objet présente des formes complexes ou des textures délicates, comme des surfaces réfléchissantes ou absorbantes, le mode Laser est la meilleure optoin. Mais préparez-vous à un processus d’installation et de numérisation plus lent. La Lumière structurée, en revanche, est généralement plus rapide et ne nécessite souvent pas la mise en place de marqueurs. Gardez cela à l’esprit lorsque vous choisirez la meilleure approche de numérisation pour votre projet.

Selon le type d’alignement choisi, vous obtiendrez deux procédures de travail différentes avec le scanner.

Numérisation avec alignement par marqueurs

Lorsque vous utilisez l’alignement basé sur les marqueurs, chaque côté de l’objet que vous numérisez a besoin de son propre fichier de projet. Cela signifie que si vous numérisez un objet sous plusieurs angles, vous devrez créer un projet distinct pour chaque point de vue. Après avoir capturé tous les côtés, vous devrez aligner ces projets individuels dans un modèle 3D unifié. Cela ajoute quelques étapes au processus, mais garantit une plus grande précision du modèle final.

Conseil de pro : pour obtenir des résultats optimaux, éliminez les zones de numérisation imparfaites. Surcharger une zone avec les les données de plusieurs numérisations peut en dégrader la qualité. Concentrez-vous sur la capture des données les plus précises pour votre modèle et essayez de ne pas trop avoir de chevauchement entre les projets.

Capture avec alignement par la géométrie

Lors de l’utilisation de l’alignement par géométrie (exclusif au mode Lumière Invisible), la capture de plusieurs côtés de l’objet est fluidifiée. Il suffit de mettre en pause la numérisation, de faire pivoter l’objet et de la reprendre. Cette approche permet de gagner du temps par rapport à la mise en place de plusieurs projets pour chaque face.

En mode d’alignement géométrique, le traitement des objets plats ou planaires peut s’avérer étonnamment délicat. Alors que l’on pourrait penser que ces formes simples sont idéales pour la numérisation en Lumière invisible, le système a souvent du mal à identifier des caractéristiques distinctes pour un alignement précis.

Expérience avec le logiciel

Capture: Laser

Nous avons trouvé que l’interface de numérisation fonctionnait bien en mode laser.
Même un novice a pu effectuer une numérisation de base après seulement 10 minutes de formation.

Les différents modes – 26 lignes, 7 lignes et une seule ligne – offrent une boîte à outils polyvalente pour répondre aux différents besoins des projets.

Pour notre projet de chauffage, le mode 26 lignes a permis de capturer des zones plus larges, tandis que les modes 7 lignes et ligne unique ont fourni des détails de haute qualité.

Le mode « Fine Detail » est un ajout précieux, qui permet d’effacer les données dans des zones spécifiques et de les recapturer avec une qualité améliorée. Il s’est avéré utile lorsque nous voulions revenir sur de minuscules détails après avoir capturé des données satisfaisantes pour le reste de la pièce.

Notez que le passage d’un mode laser à l’autre peut affecter la distance de balayage idéale en raison de la modification du champ de vision (FoV), ce qui peut surprendre au début.

En mode laser, le réglage de la luminosité est simple et rapide, qu’il soit manuel ou automatique. Une luminosité plus élevée est utile dans les zones sombres, mais peut ajouter du « bruit » qui devra être enlevé en post-traitement.

Capture: Lumière invisible

La capture par Lumière invisible était à la hauteur de son pendant Laser. La perte de suivi était minime lorsque nous utilisions des objets bien adaptés à ce mode. L’affichage de la qualité des données par code couleur – rouge pour les données incomplètes, jaune/orange pour les données correctes et vert pour les données de haute qualité – s’est avéré particulièrement utile.

Les points où les différentes séquences de capture se rejoignent, ou « coutures », ne sont pas apparents pendant le processus de capture. Cependant, ils deviennent visibles plus tard dans le modèle 3D.

Alignement

Nous avons également trouvé que le module d’alignement fonctionnait très bien.
Dans la plupart des cas, la fonction d’alignement automatique du logiciel a parfaitement fonctionné et nous n’avons pas eu à intervenir. Dans quelques cas (avec les pièces les plus complexes), nous avons dû utiliser la fonction d’alignement manuel, qui s’est avérée tout aussi efficace, puisqu’elle ne nécessitait que le réglage manuel de 3 ou 4 points, ce qui prenait quelques secondes.

Pendant l’alignement, les pièces sont regroupées et alignées les unes avec les autres, projet par projet. À chaque itération, les spécificités du groupe sont prises en compte pour s’aligner sur le suivant.

Plus vous alignez de projets, mieux l’alignement automatique fonctionne !

Post-traitement

Le logiciel du Combo offre une palette d’outils de post-traitement qui permettent d’affiner facilement les données de numérisation, qu’il s’agisse d’éliminer le bruit, de supprimer les détails superflus ou de combler les « trous » dans le maillage.

Comme pour l’alignement, pour le remplissage des trous, le remplissage automatique a bien fonctionné dans la plupart des cas, et lorsque cela s’est avéré nécessaire, le remplissage manuel des trous s’est avéré utile.

L’algorithme de simplification du maillage est une autre fonctionnalité remarquable : rapide et efficace, il peut diviser la taille des fichiers par 10 avec une perte de qualité minimale.

Enfin, l’exportation de vos résultats est un jeu d’enfant. D’un simple clic, vous pouvez envoyer vos données directement à QUICKSURFACE ou à d’autres suites logicielles majeures telles que Geomagic de 3D Systems (incluse dans le package) ou Verisurf. C’est incroyablement pratique.

Pros and Cons

Conclusion

Nous avons mis le FreeScan Combo à l’épreuve sur un large éventail de pièces, y compris des pièces difficiles, et les résultats ont été constamment bons, voire franchement impressionnants pour les plus grandes d’entre elles. La plupart des scans, réalisés en 30 minutes ou moins, ont répondu aux exigences d’applications de haut niveau telles que l’ingénierie inverse et le contrôle qualité.

Le Combo est doté de deux technologies et de quatre modes distincts, ce qui en fait un outil polyvalent pour traiter divers objets et scénarios. Sa taille compacte et sa conception légère sont également des avantages notables, idéales pour les longues sessions de numérisation ou le travail sur site, bien qu’une prise pour la main plus optimale serait souhaitable.

Le logiciel et le processus de calibrage sont conviviaux, permettant même aux débutants d’effectuer rapidement des tâches avancées. Nous avons particulièrement apprécié le guidage par code couleur en mode lumière invisible et nous aimerions voir plus de fonctionnalités de ce type, en particulier dans l’interface de numérisation Laser.

En résumé, le FreeScan Combo tient ses promesses en termes de précision, de polyvalence et de compacité. Il offre un excellent rapport qualité-prix, en fournissant des performances de qualité métrologique à un prix agressif. C’est un appareil qui se démarque dans la nouvelle génération de scanners de SHINING 3D, et nous sommes impatients de voir ce que le fabricant va proposer à l’avenir.