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12 équipements de réalité virtuelle

ELIANE KAN (T.C.A.) redaction@industrie-technologies.com
Autrefois réservés aux grands bureaux d'études, les outils de réalité virtuelle tendent à se développer. Objectif : la diminution des erreurs de conception et l'amélioration de la qualité des produits. L'investissement est rentable puisqu'il évite de multiplier les maquettes physiques, sachant que les services de marketing sont invités à collaborer au projet dès les premières esquisses. Mieux, une fois finalisée, la maquette virtuelle peut servir de support à la vente pour séduire les premiers clients.

L'utilisation de la réalité virtuelle (RV) à des fins de contrôle d'assemblage, d'études ergonomiques de postes et de validation de concepts se développe progressivement dans l'industrie manufacturière. Dans le sillage des constructeurs aéronautiques et automobiles tels que Dassault Aviation, EADS, PSA Peugeot Citroën ou encore Renault, les industriels cherchent à réduire drastiquement les délais et les coûts de conception. Sachant que la construction de prototypes réels ne démarrera qu'après validation de la maquette virtuelle.

Dans les bureaux d'études (BE), les utilisateurs n'hésitent plus à se coiffer d'un casque immersif ou de lunettes stéréoscopiques pour manipuler des objets virtuels à l'aide de gants numériques, voire parfois de bras à retour d'effort. Bien sûr, ces équipements nécessitent des logiciels spécifiques. Certains excellent sur le rendu ultraréaliste d'images de synthèse 3D interactives. À l'instar de Deltagen (Realtime Technology) ou de Patchwork3D (Lumiscaphe). Tous deux utilisent des données provenant de logiciels de CAO comme Catia V5. « Nous sommes capables de restituer l'aspect de presque tous les types de textures. Exceptés les matériaux multicouches ou à poils longs », explique Philippe Dieudonné, directeur des ventes chez Lumiscaphe qui a passé la barre du million d'euros de chiffres d'affaires en 2008 contre 786 000 euros en 2007.

De nouveaux éditeurs toujours plus dynamiques

Le marché se développe et stimule l'appétit d'autres concurrents comme l'éditeur américain Eon Reality. Avec son logiciel Eon Studio, ce nouvel acteur sur le marché français fait à la fois du rendu réaliste et du comportement dynamique. À l'instar d'ailleurs de son rival Vizard édité par son compatriote Worldviz, ou de 3DVia Virtools commercialisé par Dassault Systèmes. « Avec notre atelier logiciel, nos clients développent des applications RV spécifiques pour des managers qui veulent faire de la revue de projet ou tester des processus de production avec des opérateurs de chaîne », explique François Daudet, directeur des ventes 3DVIA Virtools. Lequel propose aussi des solutions immersives et collaboratives pour des bureaux d'études travaillant sur sites distants. Des fonctionnalités qui devraient être proposées dans l'environnement de Catia V6 de Dassault Systèmes.

Autre jeune adversaire de Virtools, le français Vertice ambitionne depuis sa création en 2002 de démocratiser les applications interactives et temps réel. Pour l'heure, il dispose de belles références. « Notre produit Nova sert aussi bien à de la simulation de forage de tunnels qu'à former des opérateurs sur Airbus », sourit Sébastien Callens, responsable marketing chez Vertice. Cette PME toulousaine voit ses efforts progressivement couronnés : son chiffre d'affaires est passé de 119 000 euros en 2007 à 191 000 euros en 2008.

Un marché de niche constitué de PME

Apparu il y a une vingtaine d'années, le marché des logiciels dédiés à la réalité virtuelle reste un marché de niche. Hormis quelques exceptions comme Barco ou Dassault Systèmes, son tissu est constitué de PME, tant du côté des intégrateurs que des éditeurs. Tels Haption, le leader français pour les bras haptiques (retour d'effort) ou Bionatics, champion dans sa catégorie des logiciels de modélisation 3D du territoire. Ou encore Techviz qui fournit un logiciel de visualisation des modèles 3D. Ce dernier tire profit du fait que bon nombre de BE préfèrent développer en interne leurs applications. Et ceci en s'appuyant sur leurs propres logiciels de CAO 3D tels que Pro Engineer de PTC (Parametric Technologies Corporation) ou encore Catia V5.

Or, l'affichage d'un modèle provenant d'une application CAO 3D sur un écran stéréoscopique n'est pas simple. « La conversion de la maquette numérique constitue une étape longue et compliquée », souligne Alexis Vartanian, le directeur technique de Techviz. Lequel a conçu un logiciel pour accélérer l'affichage 3D. Tout en permettant à l'ingénieur ou au technicien de travailler dans son environnement habituel. Comme Techviz Xl est certifié sur 150 applications différentes, il autorise de très nombreux périphériques de RV.

Les applications se démocratisent

Dans ce domaine, la panoplie est large. Citons, entre autres, les casques immersifs, les workbenchs, sortes de tables à dessin constitués d'un double écran pour travailler sur des maquettes simples. Sans oublier les cubes immersifs. Ici, parois, sol et plafonds sont habillés d'écrans de rétroprojection stéréoscopiques et synchronisés pour organiser des revues de projet à l'échelle 1. Les images projetées sont calculées en temps réel afin de respecter le point de vue de l'utilisateur.

Bien sûr, ces équipements hauts de gamme restent encore assez onéreux. Mais les applications de réalité virtuelle sont appelées à se développer. D'abord avec l'arrivée de caméras 3D grand public. Et de l'autre avec le développement des projecteurs stéréoscopiques dits actifs. Lesquels sont capables de transformer n'importe quelle salle de réunion en espace immersif. En revanche, ils réclament le port de lunettes spécifiques. Contrairement aux technologies dites passives qui réclament l'acquisition d'écrans spécifiques. « Pour autant, si l'on veut obtenir le meilleur rendu, il est nécessaire de combiner plusieurs projecteurs pour travailler la résolution de l'image, sa brillance et son ergonomie », avertit Éric Braux, le directeur des ventes de Barco France, fournisseur de projecteurs.

« La tendance dans l'industrie est de faire de la conception collaborative et interactive afin de réduire les risques d'erreur et d'incompréhension entre les différents services », observe à Bordeaux Christophe Chartier, le PDG d'Immersion, créée en 1994, un des rares intégrateurs à fournir clés en main des solutions de salles immersives. Ce dernier constate que la RV tend à gagner toutes les étapes de la production, depuis la conception jusqu'à la mise du produit sur le marché.

Pour simuler et valider les opérations d'assemblage

Cette évolution devrait intéresser les PME. Simon Richir, professeur aux Arts et Métiers ParisTech et directeur scientifique de Laval Virtual, un pôle majeur de réalité virtuelle en France, y travaille activement. « Dans le cadre d'un projet soutenu par l'État et les Pays de la Loire, notre équipe a développé un logiciel baptisé 3D Child destiné aux PME du Pôle enfant de Cholet », rapporte l'enseignant. Encore au stade de prototype, cet outil d'aide à la conception et à la vente va combler un manque entre la CAO et le passage au virtuel car il met en images des futurs produits dans des scènes virtuelles. « À titre d'exemple, l'équipe a récupéré la maquette de la Peugeot 407 SW qui a été allégée pour visualiser en situation des sièges de bébé et vérifier ainsi leur encombrement. »

Non contente de s'immiscer dans la conception des produits, la RV tend à remonter jusqu'au processus de fabrication afin de simuler et valider les opérations d'assemblage ou de maintenance. Dans ce cas, les industriels n'hésitent pas à utiliser des bras avec retour d'effort. « En les combinant à des écrans stéréoscopiques, les utilisateurs peuvent visualiser, ressentir et mieux comprendre les problèmes », résume Jérôme Perret, le directeur général d'Haption, le spécialiste des bras haptiques. Ce dernier réfléchit d'ailleurs sur l'amélioration du rendu afin de simuler notamment la dépose de joints de mastic pour l'assemblage des tôles. « Nous travaillons aussi à restituer la flexibilité des câbles afin d'en simuler la pose qui se fait aujourd'hui par tronçons, indique le directeur général d'Haption qui a noué un partenariat avec Dassault Systèmes. Nous fournissons un plug-in sur Delmia (la suite logicielle de Dassault Systèmes pour concevoir et simuler les processus de fabrication, NDLR) qui nous permet d'animer un mannequin en temps réel pour analyser un poste de travail. » Intérêt : si ce dernier touche un objet, la détection de collision est immédiatement prise en compte dans l'animation. Ce qui permet de gagner un temps précieux pour améliorer le processus de fabrication.

TICKET D'ENTRÉE

Passer à la conception virtuelle demande d'investir au minimum quelques dizaines de milliers d'euros.

Un budget conséquent mais rentable

La réalité virtuelle s'immisce dans toutes les étapes de développement du produit, depuis sa conception jusqu'à sa mise sur le marché. Dans certains bureaux d'études, les maquettes numériques sont injectées dans des applications 3D interactives qui permettent de tester le futur produit et de détecter ainsi les erreurs de conception à l'aide de casques immersifs. Ce type d'application nécessite un budget de plusieurs dizaines de milliers d'euros. Pour des revues de projet à l'échelle 1 avec des écrans et des projecteurs stéréoscopiques, les investissements nécessaires dépassent largement les 50 000 euros. Néanmoins, le travail collaboratif se traduit par des gains substantiels en termes de coûts et de délais de conception.

LE LOGICIEL LE PLUS CONVIVIAL

- EON STUDIO Avec Eon Studio, le logiciel de l'américain Eon Reality ne nécessite absolument aucune expérience de programmation. Une seule journée de formation suffit pour développer des applications 3D interactives. Après importation d'éléments 2D et 3D (il existe plus de 130 formats compatibles dont 55 en CAO), l'utilisateur peut créer différentes interactions dans la scène 3D, améliorer le photoréalisme, puis publier l'environnement interactif créé sur Internet, un ordinateur ou encore un système immersif de visualisation (projection 3D par exemple, cube, etc.). Les contenus interactifs s'affichent en un seul clic. L'éditeur, nouvellement implanté en France, est membre du consortium industriel partenaire du Centre de réalité virtuelle de Clermont-Ferrand qui compte parmi la quinzaine de centres de RV en France. - FICHE TECHNIQUE Bibliothèque comportant 250 fonctionnalités interactives que l'on relie entre elles grâce à une interface graphique conviviale. Affichage temps réel des scènes. Tourne sous Windows XP, Vista et Windows 7. Prix A partir de 2 000 euros.

LE LOGICIEL LE PLUS PUISSANT

- 3DVIA VIRTOOLS VERSION 5 3DVia Virtools est un atelier logiciel de développement intégré pour produire des applications 3D interactives. Destiné aux développeurs 3D et graphistes, son champ d'application s'étend de la publication des contenus du Web aux environnements immersifs en passant par l'intranet et les consoles de jeu. Il bénéficie d'interfaces de programmation graphique intuitive. Autre point fort : sa large capacité de déploiement. Depuis le desktop jusqu'aux périphériques de RV (casques immersifs, bras haptiques, écran auto-stéréoscopique...) en passant bien sûr par les consoles de jeu (Wii, Xbox). La version 5 de cette plate-forme complète le langage de script Virtools (VSL) par la prise en charge du langage de script Lua, très utilisé dans la communauté des développeurs RV. Autres améliorations : la prise en charge de la déformation et la manipulation plus aisée des objets. - FICHE TECHNIQUE Ce produit dispose d'une librairie de plus de 500 modules comportementaux directement utilisables. Trois modes de programmation sont proposés Schematic Virtools, Virtools Scripting Language (VSL) et 3DVIA Virtools SDK. Prix Sur demande.

LE LOGICIEL LE MOINS CHER

- NOVA Destiné aux bureaux d'études spécialisés notamment dans l'architecture, les boutiques et les galeries virtuelles, ce logiciel de Vertice est utilisé pour des applications 3D temps réel interactives concernantla simulation, la formation et la présentation de produits virtuels. Cet outil de création confère aux graphistes ou aux développeurs la possibilité de créer et visualiser un projet avec un rendu très réaliste. Certains industriels l'utilisent pour mettre en situation des produits virtuels préalablement conçus avec des logiciels d'animation comme 3DS Max d'Autodesk ou d'architecture comme Revit d'Autodesk. L'utilisateur dispose d'outils qui améliorent le rendu des scènes. Bien sûr, ces dernières peuvent être visualisées en mode immersif avec des équipements stéréoscopiques (casque, cave, écrans stéréoscopiques, etc. ). - FICHE TECHNIQUE Moteur temps réel développé en environnement .Net et basé sur DirectX. Livré avec des plug-in d'import et d'export pour 3DS Max et Revit d'Autodesk. Création de fichiers exécutables et pour le Web. Atelier de développement logiciel puissant pour le développement d'applications personnalisées. Prix A partir de 1 000 euros.

CATHERINE RAPTIS CHEF DE PROJET R-SCREEN CHEZ RENAULTRenault modernise la revue de projet

« Nous avons développé un visualiseur 3D baptisé R-Screen qui permet de tourner autour d'une voiture virtuelle à l'échelle 1, comme on le ferait autour d'un vrai véhicule. Grâce à ce dispositif, le spectateur peut découvrir un modèle sous toutes ses coutures, sans qu'il soit physiquement présent, avec un très haut niveau de réalisme et de façon naturelle. Les applications possibles sont nombreuses. Nous sommes en train d'installer ce dispositif à la direction du design industriel de Renault. L'idée est de permettre aux designers d'étudier le rendu d'un projet à l'aide d'une maquette virtuelle, c'est-à-dire sans à avoir à fabriquer autant de prototypes qu'aujourd'hui. De ce fait, ce R-Screen devrait permettre des gains de temps et d'argent. Nous envisageons aussi une utilisation événementielle de ce visualiseur sur des salons en montrant au public des véhicules de la gamme absents de l'événement. Ou pour présenter des concept cars, sans avoir à les déplacer. »

Plus de 4 milliards de dollars à l'horizon 2012

Selon divers cabinets d'analyse et des estimations d'Eon Reality, le marché global de la réalité virtuelle devrait représenter 4,3 milliards de dollars à l'horizon 2012. Reste que les études sont relativement floues et les estimations parcellaires. Pour sa part, Jon Peddie Research promet 800 millions de dollars au segment de la gestion des interactions 3D avec le consommateur, soit un dixième du marché de la conception assistée par ordinateur. Quant aux marchés des réunions et des mondes virtuels sur Internet, Wainhouse Researchers les estime à 1 milliard de dollars pour 2012 sur un total de 4,4 milliards de dollars pour le seul marché américain des solutions collaboratives en ligne. De son côté, le segment des serious games, notamment celui de la réalité virtuelle appliquée à la formation, et de l'apprentissage par la simulation 3D devrait peser 1,5 milliard de dollars en 2012, d'après un livre blanc d'Eon Reality. Enfin, le marché des solutions 3D immersives devrait atteindre, pour sa part, près de 1 milliard de dollars, toujours selon Eon Reality.

JÉRÔME DRECQ TECHNICIEN RÉALITÉ VIRTUELLE CHEZ AGCO, FABRICANT DE MACHINES AGRICOLESAgco réalise des tests virtuels grandeur nature

« Notre bureau d'études est équipé de Techviz XL, un logiciel de réalité virtuelle qui exploite en temps réel les données issues de notre logiciel CAO - il s'agit en l'occurrence de ProEngineer de PTC. Cet environnement nous permet de travailler en mode immersif à l'échelle 1. Nous pouvons contrôler ainsi l'accessibilité des commandes ou la visibilité directe des outils attachés à l'arrière du tracteur. Ces fonctionnalités sont difficilement réalisables dans une application de CAO classique. Pour travailler en mode immersif et interactif, chaque utilisateur prend place sur un vrai siège de tracteur, coiffé d'un casque stéréoscopique. Ce qui lui permet d'accéder aux commandes du véhicule virtuel. Des caméras de tracking infrarouge suivent chacun de ses membres équipés de capteurs et les restituent en temps réel sur un écran. Ce qui permet aux observateurs de voir également les interférences avec les commandes et de valider ou non le style du véhicule et ses différentes fonctions. »

4 INTÉGRATEURS

ANTYCIP SIMULATION SAS DONNÉES CLÉS Secteur d'intervention Industrie, centres de recherche, universités, musées, défense Partenaires techniques Techviz, Organic Motion, ART, Mersive Moyens en propre Tables tactiles, murs d'images, et systèmes complets de réalité virtuelle, logiciels (MyModels, Mybehaviours) Moyens humains Ingénieurs : 33 personnes basées en Europe Date de création 1996, acheté par STElectronics (Training et Simulation Systems) en 2003 RÉFÉRENCES CNRS, EADS, Dassault, Thales, IBM, DGA, DCNS... ww.antycipsimulation.com IMMERSION DONNÉES CLÉS Secteur d'intervention Industrie, recherche Partenaires techniques NVIDIA/Projectiondesign/Christie/Sony/Lumiscaphe/Dassault Systèmes/3DVIA Moyens en propre Brevets, produits propres, capacité à innover et à industrialiser Moyens humains 21 personnes en France, équipe pluridisciplinaire (ingénieurs, mécaniciens, cogniticiens, infographistes...) Date de création 1994 RÉFÉRENCES LVMH, PSA Peugeot Citroën, Renault, le CEA, IRIT, le Labri, l'armée de l'air française, EADS Astrium, Airbus, CS et Eurocopter http://www.immersion.fr/ OKTAL DONNÉES CLÉS Secteur d'intervention Pour les métiers du ferroviaire, de la défense, l'aéronautique et l'automobile. Partenaires techniques Fournisseur de systèmes de projection et de plates-formes dynamiques (simulation des mouvements) Moyens en propre Logiciel Scaner Studio, Scan Sim, et Ok Simrail Moyens humains 100 personnes Date de création 1989 RÉFÉRENCES Airbus, DGA, Dassault, RATP, Sagem, SNCF Fiat, Audi, PSA, Renault http://www.oktal.fr/ SGI Secteur d'intervention Industrie, éducation/recherche Partenaires techniques Barco, Sony Moyens en propre Infrastucture informatique et logiciels Moyens humains 4 ingénieurs Date de création 1988 RÉFÉRENCES PSA, Renault, Dassault Aviation, Centre d'essai en vol, CSTB, Inria, Audi, Mercedes, Volvo, Boeing, GM, Ford http://www.sgi.fr/index.shtml

4 LOGICIELS DE RÉALITÉ VIRTUELLE

LE PLUS PUISSANT DASSAULT SYSTÈMES 3DVIA Virtools CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Trois modes de programmation sont proposés : Schematic Virtools, Virtools Scripting Language (VSL) et 3DVIA Virtools SDK Domaines d'application Revues de design innovantes. Applications de formation. Configurateurs de ventes avancés. Campagnes marketing attractives Jeux vidéos multiplates-formes Profil de l'utilisateur Développeur 3D, graphiste Temps de formation et prérequis Formation de 3 à 7 jours en fonction des modules et thématiques. La connaissance des outils de conception 3D est un plus Prix non communiqué LES PLUS Interfaces de programmation graphique intuitive. Accès à des librairies additionnelles directement dans l'interface http://www.3ds.com/products/3dvia/3dvia-virtools/ LE PLUS CONVIVIAL EON REALITY EON Studio CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Bibliothèque comportant plus de 250 fonctions interactives. Le logiciel peut importer plus de 130 formats compatibles dont 55 CAO Domaines d'application Tous les secteurs et métiers de l'industrie manufacturière, transport, etc. Profil de l'utilisateur Nombreux profils d'utilisateurs Temps de formation et prérequis Temps de formation : 1 journée Prérequis : aucun 5 000 euros LES PLUS Photoréalisme, intégration sur différents supports de diffusion, simplicité et rapidité, compatibilité, réalisme physique/mécanique, Capacité d'intégration www.eonreality.com LE MOINS CHER VERTICE NOVA CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Moteur temps réel développé en .Net basé sur DirectX avec plugins d'export pour Autodesk 3DS Max et Revit Domaines d'application Achitecture, urbanisme, formations et présentations produits virtuelles, configurateurs, etc. Profil de l'utilisateur Pour tout graphiste et développeur dans les domaines d'application cités ci-dessus Temps de formation et prérequis Nova for 3DS Max :de 2 à 5 jours ; Nova SDK : 5 jours minimum si connaissances approfondies du langage .Net. DE 1 000 euros à 8 000 euros selon les produits LES PLUS Simplicité d'utilisation, interactivité, qualité graphique, extensibilité, formats multiples d'export, rendu serveur www.vertice.fr WORLDVIZ Vizard Professional VR Toolkit CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES API/C++/Python Domaines d'application Simulation et réalité virtuelle pour l'industrie aéronautique et automobile, la médecine, le calcul scientifique, etc. Profil de l'utilisateur Développeurs Temps de formation et prérequis 3 jours Single License Enterprise : 9 200 US$ LES PLUS Compatibilité avec les périphériques VR dont affichage sur cubes immersifs, mise à disposition d'avatars humains www.worldviz.com

4 PROJECTEURS 3D

BARCO Galaxy NW12 CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Luminosité 12 000 lm Résolution WUXGA 1920x1200 Applications vidéos 3D Stereo, travail collaboratif, design, revue de projet Fonction multicanale Natif : Stéréo Active, Steréo Active Infitec. Option : Stéréo Passive polarisée Fréquence d'horloge 270 MHz pixel clock Prix sur demande LES PLUS Multisource simultanée. Intégré pour un travail collaboratif mixant des sources stéréoscopique et monoscopique. Distorsion géométrique pour écran non plat Stabilité géométrique grâce à un refroidis-sement liquide http://www.barco.com/en/virtualreality/product/2097 CHRISTIE Mirage WU7 CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Luminosité 7 000 ANSI lumens Résolution WUXGA 1920x1200 (16:10) Applications vidéos Construction automobile, centres de recherche, universités, bureaux d'étude et de design, etc. Fonction multicanale Stéréoscopie active Fréquence d'horloge Jusqu'à 120 Hz (output), jusqu'a 60 Hz (input) Prix sur demande LES PLUS TriDLP, colorimétrie, stéréo active www.christiedigital.com/emaen DIGITAL PROJECTION INTERNATIONAL Titan 1080p Dual 3D CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Luminosité 9 000 lm Résolution 1080 p Applications vidéos Simulation pour le secteur médical, militaire,et scientifique. Téléconférence, etc.

Fonction multicanale Stéréoscopie active Fréquence d'horloge Horizontale 120 Hz Verticale 24 -85 Hz Prix sur demande LES PLUS Double canal numérique jusqu'à 120 Hz. Technologie ColorMax. www.digitalprojection.co.uk PROJECTION DESIGN F10 AS3D CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES Luminosité 2 000 lm Résolution 1400x1050 Applications vidéos Revue de projet, architecture, cave, design industriel, simulation, salons, événementiel, médecine Fonction multicanale Entrée Dual Head (double canal) numérique ou analogique jusqu'à 120 Hz (fps) G/D Fréquence d'horloge 96 et 120 Hz 15 000 euros HT LES PLUS Très compact, forte luminosité, haute résolution. Fonctionne aussi bien en 3D qu'en 2D avec Infrarouge ou DLP link. www.projectiondesign.com

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