Academic literature on the topic 'Maquette 3D'

Characteristic example of the Balkan architecture of the 19th century, consists the "Tower house" which is found in the region of Epirus and Western Macedonia, Greece. Nowadays, the only information about these heritage buildings could be abstracted by the architectural designs on hand and the model – Tower that is being displayed in the Folklore Museum of the Municipality of Kozani, Greece, as a maquette. The current work generates a scaled 3D digital model of the "Tower house", by using photogrammetry techniques applied on the model-maquette that is being displayed in the Museum exhibits.

<p><strong>Abstract.</strong> Museums perform various tasks such as collecting, cataloguing and preserving the cultural heritage (CH). In addition, they have an institutional task, which is to disseminate the heritage, discovering the most efficient tools to tell how a monument to the origin could have looked. In this process of knowledge and dissemination, digital technologies play an important role. In fact, they allow building a digital archive in which virtual copies of found objects are available to scholars for more or less in-depth analysis. Digital archives of this type also allow the dissemination of scientific data, constituting, if published, databases accessible everywhere. The role of the digital archive is also to preserve the characteristics of the finds, which are often already deteriorated, without worsening the situation through their continuous manipulation or movement. Of course, the construction of digital copies must be done in the most rigorous way so as to guarantee scholars the truthfulness of the data being analysed, and building procedures as standardized as possible to allow their use even by unskilled personnel. Moreover, museums have the very complex task of communicating the heritage, which envisages two steps: reconstruction and communication. The first phase, reconstruction, is a very complex operation, especially in the archaeological field, where there are few documents and the hypotheses are based on principles of similarity. Since no direct reference is available, the reconstruction takes place through comparison with similar objects from the same period, the same area and with the same function. Communication, then, has the task of disseminating the results and the hypotheses made, with the most appropriate tools. 3D printing allows to build three-dimensional models of reality, and therefore immediately comprehensible, even of complex forms, not always achievable with the traditional tools of modelling tools. This article describes this complex process, and its application to the funerary aediculae monument at the Museo Archeologico di Mantova, on the occasion of the refurbishment of the museum and its exhibits. In this experience, the use of new technologies is being investigated in combination with more traditional methods of representation, the maquette, but not less effective.</p>

Actually geometrics’ science offers new opportunities and interesting applications in the field of Cultural Heritage. These applications are strictly related to preservation, restoration but even to cataloging and reproducing a monument that no longer has its original integrity. The possibility of obtaining 3D data, of such a model close to reality, enables us to realize studies that sometimes are too complex or impossible. The paper will describe the study of a monumental arch, the Arco dei Gavi, built in Verona during the I sec. A.C., that was destroyed in 1805 by the Napoleonic army, and its wooden model that was realized in 1813 and it has a very important role concerning the monument’s reconstruction. The purpose is to realize two threedimensional models which can be comparable to each other, two models with recognizable differences, similarities and discontinuities about shapes and single elements that compose the monument. It should also be noted that some original parts of the monument have not been relocated but are badly preserved in a museum: the 3D digital model helps to identify these parts in their original location. The main steps of the work can be summarized in: collecting the historical documentation of Arco dei Gavi and its representations; identifying proper instruments (laser scanning and photogrammetric hardware and software); surveying the Arch and its wooden model; identifying a unique and shared reference system; comparing both digital models related to the same scale; choosing a three-dimensional representation to emphasize the results; reallocation of outstanding pieces (virtual anastylosis).

La chartreuse de Villeneuve-lès-Avignon (Gard), fondée au XIVème siècle par le pape Innocent VI, a subi de nombreux bouleversements tout au long de son existence, à l'image de son église. Construite en plusieurs temps, elle a atteint son apogée au XVIIIème siècle, avant d'être vendue puis divisée en lots et occupée par la population pauvre locale. Le XXème siècle marque sa renaissance à travers les expropriations et les restaurations. Elle est aujourd'hui un site touristique et un lieu de résidence pour artistes. Dans le cadre du programme 3D[Monuments] piloté par le Ministère de la Culture et de la Communication, l'église a été le théâtre de campagnes de relevés numériques et photographiques visant à reconstruire en 3D son état actuel. Une restitution hypothétique de son état postrévolutionnaire, basée sur les nombreuses et diverses sources documentaires, a également été proposée. Une base de données contenant la documentation liée aux objets 3D a été mise en place. L'élaboration de la maquette 3D a conduit l'équipe à s'interroger sur la fiabilité des informations transmises par les sources documentaires. La chartreuse a ainsi été choisie comme terrain d'expérimentation privilégié pour l'étude de l'incertitude des données documentaires réalisée dans le cadre d'une thèse de doctorat.

<p><strong>Abstract.</strong> Movable heritage preserved in our museums are an invaluable evidence of our past. In order to properly respond to the need of 3D documentation of these significant assets, in the last few years both range-based and image-based solutions have been developed by researchers operating in the framework of Geomatics with a special focus on reaching a high level of detail and on texture radiometric quality, taking into consideration the intrinsic fragility of these kinds of objects which during the survey require a contactless approach. During the presented research a collection of architectural models representing ancient Nubian temples from “Museo Egizio di Torino” had been digitalized using different techniques; in particular, the wooden maquette of the temple of El-Hilla has been acquired using a new structured light handheld laser scanner, the Stonex F6 SR, and applying a close-range photogrammetric approach. In this paper a comparison between the two approaches is proposed as regards acquisition workflow, final results and suitability as regards digitisation of objects belonging to movable heritage and museum collections.</p>

The design of an E segment, executive, midsize sedan car was chosen to fill a gap in the market of the Ford brand and to achieve the goal of innovation looking towards the future. Ford has not owned an E-segment flagship sports sedan for years, since the historic 1960s Falcon. Starting from the latter assumption and considering that the major car manufacturers are currently investing heavily in E-segment cars, it is important to design a new model, which has been called the Eagle. This model proposed here is to fill the gap between Ford and other companies that are already producing sport cars for the electric sector and to complete Ford’s proposal. The presented methodology is based on SDE, on which many design tools are implemented, such as Quality Function Deployment (QFD), Benchmarking (BM), and Top Flop Analysis (TPA). A market analysis follows in order to identify the major competitors and their key characteristics considering style and technology. The results are used to design an innovative car. Based on the most developed stylistic trends, the vehicle is first sketched and then drawn in the 2D and 3D environments for prototyping. This result leads to the possibility of 3D printing the actual model as a maquette using the Fused Deposition Modelling (FDM) technology and testing it in different configurations in Augmented Reality (AR). These two final applications unveil the possibilities of Industry 4.0 as enrichment for SDE and in general rapid prototyping.

This paper problematises the dominance of global north perspectives in landscape architectural education, in South Africa where there are urgent calls to decolonise education and make visible indigenous and vernacular meaning-making practices. In grappling with these concerns, this research finds resonance with a multimodal social semiotic approach that acknowledges the interest, agency and resourcefulness of students as meaning-makers in both accessing and challenging dominant educational discourses. This research involves a case study of a design project in a first-year landscape architectural studio. The project requires students to choose a narrative and to represent it as a spatial model: a scaled, 3D maquette of a spatial experience that could be installed in a public park. This practitioner reflection closely analyses the spatial model of one student, Malibongwe, focusing on his interest in meaning-making; the innovative meaning-making practices and diverse resources he draws on; and his expression of spatial signifiers of the Black experiences portrayed in his narrative. This reflection shows how Malibongwe’s narrative is not only reproduced in the spatial model, it is remade: the transformation of resources into three-dimensional spatial form results in new understandings and the production of new meanings.

In this work, a structured design method, the Stylistic Design Engineering (SDE), is applied for the construction of a new minivan car, in particular a new city car, which we will call FIAT 600 Omega. The SDE, or Stylistic Design Engineering, is a structured engineering method for carrying out automotive design projects. The SDE method consists of six different phases: (1) Analysis of stylistic trends; (2) Sketches; (3) 2D Computer Aided Design (CAD) drawings; (4) 3D CAD models; (5) Rendering; (6) Solid stylistic model (also called style maquette). This project deals with the external redesign of the Fiat 600 multiple, a small minivan which was very successful in the 1950s and 1960s. SDE is a methodology consisting of various technologies and design methodologies that will be further explained in detail, such as the Pininfarina method, the Quality Function Deployment (QFD) method, Benchmarking (BM), and Top Flop Analysis (TPA). The work was organized according to the different phases. Initially, the Fiat style was studied, in particular the style of the FIAT 600 MULTI PURPOUSE VEHICLE (MPV). This step is essential to better understand the characteristics of the brand and also the main characteristics carried out over the decades. Then we moved on to the freehand sketching phase, based on what we learned in the previous phase of the study. When a satisfactory shape was found for the new car, by analyzing and discarding the different proposals of the various types of style, we proceeded to the evaluation of the proportions and dimensions through two-dimensional drawings and finally we obtained the three-dimensional shape of the new car thanks to 3D CAD software and rendering software. Many advantages in the industrial world SDE takes together with its development. In fact, until the early 2000s, car design and styling was considered quite a craft activity, not a technical or scientific one, mostly based on the great capability of famous car designers and masters, just like Giugiaro, Zagato, Bertone, Pininfarina, Stephenson, Bangle, etc. Then, thanks to the industrial activity of Eng. Lorenzo Ramacciotti, former CEO of Pininfarina Spa and Mechanical Engineer, and also thanks to the academic studies developed at ALMA MATER STUDIORUM University of Bologna, SDE became the object of attention, because it is able to systematize the car design process and reduce costs. With SDE, a good design research or an industrial product development team can complete a car design project, also without the presence of a mentor. Car Design Process finally becomes with SDE a scientific method; Car Design becomes with SDE an industrial method. Industrial needs are nice products made in a short time; SDE is structured to attend these issues. Industrial challenges follow innovation, in shape and functionality; SDE is able to recognize innovation. Industrial benefits can be reached with SDE, ensuring beautiful aesthetic projects are realized systematically and with low costs.

Le recours au dessin d'ingénierie est une pratique industrielle courante en développement de produits mécaniques, notamment pour l'échange et l'archivage des données techniques, le papier étant le moyen traditionnellement utilisé. Cette pratique tend toutefois à évoluer au profit de méthodes basées sur l'utilisation d'outils informatiques pour la création, la diffusion et la conservation de données impliquées dans le processus de développement de produits aéronautiques, dont les cycles de vies peuvent dépasser les 70 ans. 11 est de ce fait nécessaire de redéfinir la manière de conserver ces données, dans un contexte où les dessins d'ingénierie traditionnels tendent à être remplacés par la maquette numérique 3D annotée. Ce mémoire traite de la problématique de l'archivage à long terme de la maquette numérique 3D annotée, qui porte donc des tolérances géométriques et dimensionnelles, ainsi que d'autres notes et spécifications, dans le respect des exigences de l'industrie aéronautique, notamment celles de natures réglementaires et légales. On s'attache en premier lieu à cerner les exigences de l'industrie aéronautique relativement à l'archivage à long terme de la maquette numérique 3D annotée. Nous répertorions ensuite des altematives de solutions. On identifie le type d'approche théorique guidant le choix d'un modèle conceptuel de système d'archivage électronique long terme. On doit ensuite retenir, parmi les alternatives proposées, un fomiat d'archivage susceptible de garantir la préservation de l'intégrité du modèle 3D annoté (géométrie, tolérances et autres métadonnées) ainsi que sa pérennité. L'évaluation de PDF 3D PRC comme format d'archivage possible est effectuée à l'aide d'un échanfillon de 185 modèles 3D CATIA V5 (pièces et assemblages) fournis par les partenaires industriels du projet. Cette évaluation est guidée par un ensemble de critères, soit le transfert adéquat de la géométrie évaluée exacte, des annotations 3D, des vues et captures et du positionnement des pièces dans l'assemblage. Les résultats montrent que la préservation de la géométrie exacte s'effectue avec succès lorsqu'il s'agit de transférer les modèles CATIA V5 vers PDF 3D PRC. Concernant le transfert des annotations 3D, on observe une dégradation de leur affichage. Cette problématique peut toutefois être solutionnée en procédant, d'abord, à la conversion du modèle natif vers STEP, puis ensuite vers PDF 3D PRC. Au vu des outils actuels, le fomiat PDF 3D PRC se présente comme une solution potentielle à l'archivage long terme des modèles 3D annotés de pièces. Cependant, cette solution n'est, actuellement, pas satisfaisante pour l'archivage des assemblages. La prafique du dessin 2D devra, donc, être maintenue à court terme dans le cas des assemblages.

La maquette numérique de bâtiment est un outil nouveau et en plein essor dans les métiers de la construction. Elle centralise les informations et facilite la communication entre les acteurs : évaluation des coûts, simulations physiques, présentations virtuelles, suivis de travaux, etc. Si une maquette numérique est désormais utilisée pour les grands chantiers de bâtiments nouveaux, il n'en existe pas en revanche pour la plupart des bâtiments déjà construits. Or, avec le vieillissement du parc immobilier et le développement du marché de la rénovation, la maquette numérique serait une aide considérable pour des bâtiments anciens. Des techniques de reconstruction plus ou moins automatique ont été développées ces dernières années, à base de mesures laser ou de photogrammétrie. Les lasers, précis et denses, sont chers mais restent abordables pour les industriels, tandis que la photogrammétrie, souvent moins précise et moins fiable dans les zones uniformes (p.ex. les murs), est beaucoup plus bon marché. Mais la plupart des approches s'arrêtent à la reconstruction de surfaces, sans produire de maquettes numériques. À la géométrie doit cependant s'ajouter des informations sémantiques décrivant les éléments de la scène. L'objectif de cette thèse est de fournir un cadre de reconstruction de maquettes numériques, à la fois en ce qui concerne la géométrie et la sémantique, à partir de nuages de points. Pour cela, plusieurs étapes sont proposées. Elles s'inscrivent dans un processus d'enrichissement des données, depuis les points jusqu'à la maquette numérique finale. Dans un premier temps, un estimateur de normales pour les nuages de points est défini. Basé sur une transformée de Hough robuste, il permet de retrouver correctement les normales, y compris dans les zones anguleuses et s'adapte à l'anisotropie des données. Dans un second temps, des primitives géométriques sont extraites du nuage de points avec leur normales. Afin d'identifier les primitives identiques existantes en cas de sur-segmentation, nous développons un critère statistique robuste et général pour l'identification de formes, ne requérant qu'une fonction distance entre points et formes. Ensuite, une surface planaire par morceaux est reconstruite. Des hypothèses de plans pour les zones visibles et les parties cachées sont générées et insérées dans un arrangement. La surface est extraite avec une nouvelle régularisation sur le nombre de coins et la longueur des arêtes. L'utilisation d'une formulation linéaire permet, après relaxation continue, d'extraire efficacement une surface proche de l'optimum. Enfin, nous proposons une approche basée sur des grammaires attribuées avec contraintes pour l'enrichissement sémantique de modèles 3D. Cette méthode est bottom-up : nous partons des données pour construire des objets de complexité croissante. La possible explosion combinatoire est gérée efficacement via l'introduction d'opérateurs maximaux et d'un ordre pour l'instanciation des variables
The interest for digital models in the building industry is growing rapidly. These centralize all the information concerning the building and facilitate communication between the players of construction : cost evaluation, physical simulations, virtual presentations, building lifecycle management, site supervision, etc. Although building models now tend to be used for large projects of new constructions, there is no such models for existing building. In particular, old buildings do not enjoy digital 3D model and information whereas they would benefit the most from them, e.g., to plan cost-effective renovation that achieves good thermal performance. Such 3D models are reconstructed from the real building. Lately a number of automatic reconstruction methods have been developed either from laser or photogrammetric data. Lasers are precise and produce dense point clouds. Their price have greatly reduced in the past few years, making them affordable for industries. Photogrammetry, often less precise and failing in uniform regions (e.g. bare walls), is a lot cheaper than the lasers. However most approaches only reconstruct a surface from point clouds, not a semantically rich building model. A building information model is the alliance of a geometry and a semantics for the scene elements. The main objective of this thesis is to define a framework for digital model production regarding both geometry and semantic, using point clouds as an entry. The reconstruction process is divided in four parts, gradually enriching information, from the points to the final digital mockup. First, we define a normal estimator for unstructured point clouds based on a robust Hough transform. It allows to estimate accurate normals, even near sharp edges and corners, and deals with the anisotropy inherent to laser scans. Then, primitives such as planes are extracted from the point cloud. To avoid over-segmentation issues, we develop a general and robust statistical criterion for shape merging. It only requires a distance function from points to shapes. A piecewise-planar surface is then reconstructed. Planes hypothesis for visible and hidden parts of the scene are inserted in a 3D plane arrangement. Cells of the arrangement are labelled full or empty using a new regularization on corner count and edge length. A linear formulation allow us to efficiently solve this labelling problem with a continuous relaxation. Finally, we propose an approach based on constrained attribute grammars for 3D model semantization. This method is entirely bottom-up. We prevent the possible combinatorial explosion by introducing maximal operators and an order on variable instantiation

La construction montre un retard de productivité par rapport à l’industrie. Pour y remédier, le monde de la construction met en place le processus BIM (Building Information Modeling). Celui-ci repose sur l’utilisation d’une maquette numérique 3D, reproduction du bâtiment, contenant toutes les informations nécessaires à sa réalisation. Cependant, les ingénieurs ont remonté des difficultés dans l’utilisation du BIM. La maquette contient énormément d’éléments provenant de plusieurs intervenants. Le côté collaboratif de la réalisation d’un bâtiment n’est pas pris en considération, les éléments ne sont pas classés par corps de métier, tous les corps de métier travaillent sur la même maquette. Le processus BIM propose la même méthode de travail aux différents types de métiers de la construction. Cette thèse propose une méthodologie d’interaction adaptée aux maquettes numériques de bâtiments. Le but est d’offrir un environnement adapté à tout type de métier du bâtiment tout en respectant des procédés de conception actuelle. Ce travail propose une étude sur la visualisation des connaissances métiers ainsi qu’une interaction avec des dispositifs immersifs pour la construction. Dans un premier temps, ce manuscrit propose d’étudier la classification des divers éléments d’une maquette BIM en utilisant l’apprentissage automatique, assister la visualisation des données en utilisant les modèles de saillance et une interface reposant sur la collaboration. Dans un second temps, deux salles de réalité virtuelle dédiées à la construction seront décrites. Plusieurs applications immersives développées seront présentées
The construction show a lack of efficiency to compare to other industries. This is explained by the insufficiency to computerize the design of building. In answer, the world of architecture set up a new process called BIM (Building Information Modeling). This process is based on a3D virtual mock up containing every information needed for the construction. During the implementation of this process, difficulties of interaction has been noted by the BIM users.BIM models are hard to observe and manage, explained by the fact that these models contain a large amount of information. Moreover, the collaborative idea of the BIM is not considered in the actual method. BIM process proposes the same scheme for all the construction profile. This thesis proposes an adapted methodology of interaction for the inspection of architectural projects, using artificial intelligence tools or more particularly virtual reality technologies. The purpose is to offer an adapted environment, considering the profile of each BIM user, while keeping the actual design method. Firstly, this document describes the creation of virtual reality rooms dedicated to the construction. Secondly, it deals with the development of algorithms allowing the classification of components from BIM model, an adaptive system of visualization and a process to handle the model. These development are based on the consideration of the profile of the user, the trade of the user

La création d'une maquette numérique d'un bâtiment existant nécessite le relevé du bâtiment. Le scanner laser terrestre est largement utilisé pour atteindre cet objectif. Il permet d'obtenir la géométrie des objets sous forme de nuages de points. Il fournit une grande quantité de données précises de manière très rapide et avec un niveau élevé de détails. Malheureusement, le passage du nuage de points à la maquette numérique reste actuellement largement manuel en raison du volume important de données et des processus qui sont difficiles à automatiser. Cette démarche est chronophage et source d'erreurs. Un défi majeur aujourd'hui est donc d'automatiser le processus menant à la reconstruction 3D de bâtiments existants à partir de nuages de points. L'objectif de cette thèse est de développer une chaîne de traitements permettant d'extraire automatiquement le maximum d'informations du nuage de points d'un bâtiment en vue d'intégrer le résultat dans un logiciel de BIM
The creation of an as-built BIM requires the acquisition of the as-is conditions of existing buildings. Terrestrial laser scanning (TLS) is widely used to achieve this goal. Indeed, laser scanners permit to collect information about object geometry in form of point clouds. They provide a large amount of accurate data in a very fast way and with a high level of details. Unfortunately, the scan-to-BIM process remains currently largely a manual process because of the huge amount of data and because of processes, which are difficult to automate. It is time consuming and error-prone. A key challenge today is thus to automate the process leading to 3D reconstruction of existing buildings from point clouds. The aim of this thesis is to develop a processing chain to extract the maximum amount of information from a building point cloud in order to integrate the result in a BIM software

Le nouveau moteur cryogénique de l'étage supérieur du nouveau lanceur Ariane présente la particularité d'être plusieurs fois réallumable, une fois la mise en orbite du lanceur. Le réallumage d'un moteur est particulièrement difficile durant les conditions de vol spatial. Ce moteur est composé d'un dôme LOX alimenté en oxygène liquide (LOX) qui est approvisionné par une vanne à boisseau positionnée en entrée d'une canne d'alimentation. Le mélange liquide / gaz formé dans le dôme LOX est injecté dans la chambre de combustion à travers des injecteurs reliant le dôme à la chambre. En conséquence, la distribution de l'écoulement diphasique en sortie des injecteurs revêt une importance particulière en terme d'allumage, de l'ouverture à la fermeture de cette vanne. La prise en compte de ces conditions de vol est primordiale pour qualifier le moteur. Cependant ces conditions ne peuvent pas être reproduites de façon représentative au cours d’essais au sol. Dans le cadre de ces études, un programme de recherche a été mis en place par le CNES (Centre National d'Études Spatiales) et SAFRAN Snecma pour étudier le remplissage du dôme LOX, via des études expérimentales et numériques. L'objectif est de connaître les conditions aux limites en sortie des injecteurs qui sont déterminantes pour appréhender la phase d'allumage dans la chambre de combustion. Des expériences ont été menées au LEGI (Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels) avec des fluides de substitution (de l'eau et de l'air), sans transfert de masse et de chaleur, sur la maquette du dôme d’alimentation d'un moteur de fusée. Les travaux présentés, menés à l'IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse), tentent de reproduire les expériences réalisées à l'aide de simulations numériques 3D incompressibles diphasiques. La géométrie du domaine de calcul est représentative de la maquette expérimentale, qui est composée d'une canne d'alimentation, d'un dôme, d'un allumeur et d'un grand nombre d'injecteurs. Le but de cette étude est de démontrer la faisabilité d'un calcul 3D instationnaire diphasique du remplissage du dôme oxygène du moteur-fusée avec le code industriel NEPTUNE_CFD, en prenant en compte la géométrie réelle et les phénomènes physiques prépondérants. La comparaison des prédictions avec les résultats expérimentaux est réalisée afin d'évaluer la capacité du code à prédire l'écoulement à l'aide des modèles de fermeture disponibles. Enfin, plusieurs études de sensibilité sur les modèles de fermeture sont menées pour estimer leur influence sur les résultats des simulations. Un travail important a été effectué pour imposer les mêmes conditions d'entrée que dans les expériences. Des études ont également été conduites sur un injecteur isolé
New generation cryogenic upper-stage rocket engines are planned to be restartable during the orbit mission. The re-ignition of the engine is particularly difficult in space flight conditions. The engine contains a LOX dome fed with liquid oxygen (LOX) supplied by a bushel valve through a pipe. The gas / liquid mixture forming in the dome is injected into the combustion chamber through a number of injectors. Therefore the two-phase flow distribution at injectors outlet carries a real importance in terms of the ignition from the opening to the closing phases of the main valve. These flight conditions are of paramount importance, however, they are truly difficult to reproduce by experimental ground tests. In the framework of these studies, a research program set up by CNES (the French Space Agency) and SAFRAN Snecma, tries to study the LOX dome filling, through experiments and numerical studies. The aim is to identify the phenomena at sake to know the limit conditions at injectors, which will determine the ignition stage in the combustion chamber. Experiments are carried out at LEGI (Geophysical and Industrial Flows Laboratory in Grenoble) with substitution fluids (air and water), without heat and mass transfer on a rocket engine mockup. The work presented here, conducted at IMFT (Fluid Mechanics Institute in Toulouse), intends to reproduce the experimental results using incompressible two-phase flow simulations. The geometry used is representative of the experimental mockup composed of a feeding pipe, a dome, an igniter pipe and injectors. The aim of this study is to demonstrate the feasibility of a 3D unsteady two-phase flow calculation with the industrial code NEPTUNE_CFD, to simulate the LOX dome filling of the rocket engine, by taking into account the real geometry and the preponderant physical phenomena. The comparison of the predictions with the experimental results is carried out in order to estimate the code capability to predict the flow behavior, according to available closure laws. Finally, several sensitivity studies on the closure laws have been conducted to assess their influence on the numerical results. An important work has been carried out to obtain the proper inlet conditions to be imposed in the code in coherence with the experiments. Studies have equally been conducted on an isolated injector

La variabilité des températures de surface résultant du couplage entre transferts énergétiques et radiatifs au sein des couverts induit une forte anisotropie directionnelle des mesures dans l'infrarouge thermique (IRT). Une approche de modélisation de l'anisotropie directionnelle sur des couverts à géométrie complexe est décrite. Elle repose sur la combinaison de maquettes informatiques 3D fournissant l'information sur les éléments vus par le capteur et de modèles de transfert calculant les températures des facettes. L'agrégation des luminances élémentaires permet alors de calculer la température de surface directionnelle, puis l'anisotropie par différence avec la température au nadir. Deux cas de couverts sont traités : un couvert forestier de pin maritime (Landes de Gascogne) et un milieu urbain (centre ville de Toulouse étudié dans le cadre du projet CAPITOUL). Pour le couvert forestier une maquette simplifiée concentrant le feuillage au sein de cylindres opaques est associée à un modèle paramétrique de hot spot destiné à reproduire les effets de micro-structure liés aux aiguilles et à leur agencement dans l'espace. Le modèle de transfert MuSICA (INRA) fournit les températures élémentaires des houppiers et de la strate herbacée du sous-bois. Pour le milieu urbain, le modèle SOLENE (CERMA Nantes) étendu à l'IRT et le modèle TEB (Météo France) ont été combinés avec la maquette 3D de Toulouse afin de simuler l'anisotropie en conditions diurnes et nocturnes. Les simulations de l'anisotropie directionnelle sont comparées à des mesures aéroportées. En conditions diurnes les effets de hot spot sont bien restitués, malgré une sous-estimation d'environ 15%, tandis que l'anisotropie directionnelle nocturne sur le milieu urbain est correctement simulée. Les résultats sont discutés et des perspectives d'améliorations proposées
The variability of the surface temperatures resulting from the coupling between energy and radiative transfers within canopies is prone to induce a strong directional anisotropy of measurements in the thermal infrared (TIR). A modelling approach developed for complex canopies is described. It is based on the combination of 3D models providing the information about the distribution of the elements of the canopy seen by the sensor, with transfer models computing the surface temperatures of the facets. The aggregation of radiances allows one to derive the directional temperature and the anisotropy by subtracting the nadir temperature. Two canopies are studied: a stand of maritime pine (in Landes de Gascogne, SW France) and a urban area (Toulouse city studied in the framework of the CAPITOUL experiment). For the forest canopy, a simplified 3D model concentrating all the foliage within cylinders is associated to a parametric model of hot spot which allows one to take into account the microscale effects related to needles and to their spatial distribution. The MuSICA model (developed at INRA) provides the temperatures of the crowns and herbaceous underneath layer at the ground. For the urban canopy, the SOLENE model (developed at CERMA, Nantes ) and the TEB model (developed at Météo France) are combined with the 3D model of Toulouse to simulate the TIR anisotropy both in daytime and nightime conditions. The simulations are compared against airborne measurements of anisotropy. For daytime conditions, the hot spot effects are satisfactorily reproduced with however a 15% underestimation, while the nightime directional anisotropy over the urban canopy is correctly simulated. The results are discussed and improvements proposed

Les techniques de la réalité virtuelle constituent de nouveaux outils pour les métiers de la conception de produits manufacturés et offrent des gains en terme d'innovation, de temps et d'argent. L'enjeu industriel est l'intégration de ces techniques dans le cycle de conception du produit. Ces techniques doivent ainsi s'interfacer avec les différents corps de métiers et pouvoir être en phase avec le rythme des mises à jour des modèles numériques. La problématique technologique posée est relative à la gestion des données géométriques produites par les bureaux d'études en conception assistée par ordinateur. Ces données sont exhaustives, très nombreuses et ne sont pas manipulables dans un dispositif de réalité virtuelle en raison des contraintes de temps de calcul. Une maquette numérique, possédant une quantité d'informations maîtrisée et dédiée à la réalité virtuelle, est alors nécessaire. Ces travaux ont pour objectif d'apporter des méthodes et outils permettant l'utilisation des techniques de l'immersion virtuelle par les métiers du design automobile. Une chaîne de conversion, simplification et optimisation des données en fonction des critères des métiers du design automobile est proposée pour la création d'une maquette numérique dédiée à l'immersion virtuelle. La gestion en temps réel des données de cette maquette numérique est effectuée en fonction de critères de visualisation de la scène dans un contexte d'immersion virtuelle.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte du développement d'outils numériques innovants au service de ce qui est communément désigné par Usine du Futur. Nos travaux de recherche ont été menés dans le cadre du laboratoire de recherche commun "Inspection 4.0" entre IMT Mines Albi/ICA et la Sté DIOTA spécialisée dans le développement d'outils numériques pour l'Industrie 4.0. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement de systèmes exploitant des images 2D ou des nuages de points 3D pour l'inspection automatique d'assemblages mécaniques aéronautiques complexes (typiquement un moteur d'avion). Nous disposons du modèle CAO de l'assemblage (aussi désigné par maquette numérique) et il s'agit de vérifier que l'assemblage a été correctement assemblé, i.e que tous les éléments constituant l'assemblage sont présents, dans la bonne position et à la bonne place. La maquette numérique sert de référence. Nous avons développé deux scénarios d'inspection qui exploitent les moyens d'inspection développés par DIOTA : (1) un scénario basé sur une tablette équipée d'une caméra, portée par un opérateur pour un contrôle interactif temps-réel, (2) un scénario basé sur un robot équipé de capteurs (deux caméras et un scanner 3D) pour un contrôle totalement automatique. Dans les deux scénarios, une caméra dite de localisation fournit en temps-réel la pose entre le modèle CAO et les capteurs mis en œuvre (ce qui permet de relier directement la maquette numérique 3D avec les images 2D ou les nuages de points 3D analysés). Nous avons d'abord développé des méthodes d'inspection 2D, basées uniquement sur l'analyse d'images 2D puis, pour certains types d'inspection qui ne pouvaient pas être réalisés à partir d'images 2D (typiquement nécessitant la mesure de distances 3D), nous avons développé des méthodes d'inspection 3D basées sur l'analyse de nuages de points 3D. Pour l'inspection 3D de câbles électriques présents au sein de l'assemblage, nous avons proposé une méthode originale de segmentation 3D des câbles. Nous avons aussi traité la problématique de choix automatique de point de vue qui permet de positionner le capteur d'inspection dans une position d'observation optimale. Les méthodes développées ont été validées sur de nombreux cas industriels. Certains des algorithmes d’inspection développés durant cette thèse ont été intégrés dans le logiciel DIOTA Inspect© et sont utilisés quotidiennement chez les clients de DIOTA pour réaliser des inspections sur site industriel
This thesis makes part of a research aimed towards innovative digital tools for the service of what is commonly referred to as Factory of the Future. Our work was conducted in the scope of the joint research laboratory "Inspection 4.0" founded by IMT Mines Albi/ICA and the company DIOTA specialized in the development of numerical tools for Industry 4.0. In the thesis, we were interested in the development of systems exploiting 2D images or (and) 3D point clouds for the automatic inspection of complex aeronautical mechanical assemblies (typically an aircraft engine). The CAD (Computer Aided Design) model of the assembly is at our disposal and our task is to verify that the assembly has been correctly assembled, i.e. that all the elements constituting the assembly are present in the right position and at the right place. The CAD model serves as a reference. We have developed two inspection scenarios that exploit the inspection systems designed and implemented by DIOTA: (1) a scenario based on a tablet equipped with a camera, carried by a human operator for real-time interactive control, (2) a scenario based on a robot equipped with sensors (two cameras and a 3D scanner) for fully automatic control. In both scenarios, a so-called localisation camera provides in real-time the pose between the CAD model and the sensors (which allows to directly link the 3D digital model with the 2D images or the 3D point clouds analysed). We first developed 2D inspection methods, based solely on the analysis of 2D images. Then, for certain types of inspection that could not be performed by using 2D images only (typically requiring the measurement of 3D distances), we developed 3D inspection methods based on the analysis of 3D point clouds. For the 3D inspection of electrical cables, we proposed an original method for segmenting a cable within a point cloud. We have also tackled the problem of automatic selection of best view point, which allows the inspection sensor to be placed in an optimal observation position. The developed methods have been validated on many industrial cases. Some of the inspection algorithms developed during this thesis have been integrated into the DIOTA Inspect© software and are used daily by DIOTA's customers to perform inspections on industrial sites

La présente thèse se construit sur deux problématiques principales : la première porte sur l'amélioration des techniques d'étude liées à la restitution des navires antiques, conséquence d'un renouvellement des outils de travail, notamment par l'usage intensif de l'informatique, la seconde est liée à la production d'informations supplémentaires sur les qualités nautiques et la capacité commerciale des navires restitués, à travers l'apport des analyses physiques tirées des modèles virtuels. Ce programme est ici appliqué à quatre épaves : une épave grecque archaïque du VIème s. av. J.-C., Jules-Verne 7, deux épaves romaines du Ier s. ap. J.-C., Napoli A et Napoli C et enfin une épave plus tardive, du Vème s. ap. J.-C., Dramont E. Pour chaque épave restituée, l'étude se décompose en deux parties distinctes mais étroitement interdépendantes : une ou plusieurs hypothèses de restitution sont tout d'abord définies sur la base rigoureuse des vestiges conservés et de différents éléments de comparaison (iconographiques, ethnologiques, sources littéraires). Par la suite, c'est une analyse simple de certaines caractéristiques physiques de la restitution qui est entreprise en s'intéressant à ses divers enfoncements, à la répartition des poids et des volumes ou encore à sa stabilité transversale. L'intérêt particulier porté aux caractéristiques des carènes restituées permet ensuite, d'ébaucher dans les grandes lignes le programme ainsi que l'espace de navigation des navires originaux. Il s'agit grace à cette approche spécifique de s'intéresser au navire antique en tant que système fonctionnel, mais aussi et surtout en tant qu'outil principal et vecteur du commerce maritime
This thesis is built around two main subjects: the first pertains to the question of improving the technics of study related to the reconstitution of ancient ships following a renewal of in tools utilized for the task. The second subject is linked to the production of additional information on the nautical qualities and the sailing capabilities of the hypothetical reconstituted ships based on the analysis of virtual models. We applied this program to four wrecks: a Greek wreck from the archaic period dated to the VIth c. B.C., Jules-Verne 7, two Roman wrecks from the Ist c. A.D., Napoli A and Napoli C, and finally to a late roman period wreck from the Vth c. A.D., Dramont E. For each wreck, the study is divided into two separate sections that are closely related and interdependent. First, we sought to define one or more valid hypotheses based rigorously on the remains preserved and on various elements of comparison (iconographic and ethnographic parallels, literary sources). Thereafter, we planned a simple analysis of some physical characteristics of the reconstituted ship focusing on its various draughts, displacements and transversal stability according to different distributions of weights and volumes. This focus on the characteristics of the hypotheses of reconstitution allows us, to some extent, to outline in broad terms the utilization programs and the navigational areas of the original ships. We intend in this way to focus on the ship as a functional system, but also and especially as the main vector of ancient maritime trade in the Mediterranean