Article paru en juillet 2007Réalité virtuelle : la détection de collision gagne en réalisme
Le moteur de détection de collisions développé par le CEA/List détermine en temps réel des distances minimales entre pièces de formes complexes. Il permet ainsi aux concepteurs d'effectuer de manière réaliste des simulations mécaniques interactives. Intégré à Catia, il est d'ores et déjà disponible.
Dans le monde de la conception industrielle, détecter des collisions permet de vérifier que des pièces peuvent être montées sur un ensemble (ou démontées) compte tenu de leur encombrement, de l'espace disponible et des trajectoires possibles. La CAO et la réalité virtuelle vérifient cet aspect sans maquette physique, mais avec des limitations fortes :
"La plupart des moteurs de détection de collision prennent un instantané d'une phase de montage et vérifient par calcul géométrique que des pièces ne se superposent pas, ce qui ne se produit jamais dans la réalité, explique Xavier Merlhiot, du List. En d'autres termes, ils constatent après coup qu'une situation simulée était impossible."
L'ambition du laboratoire a été de gagner en réalisme, autour de deux choix majeurs : un logiciel temps réel interactif (le concepteur simule le montage de la pièce avec une interface haptique et constate de lui-même si "ça passe" ou non) et surtout, un calcul axé sur des situations possibles (des distance minimales locales positives, voire nulles entre pièces) plutôt que sur un constat d'impossibilité a posteriori (pénétrations).
Le moteur, LMD++ n'utilise pas les formules mathématiques de description continue des pièces : il discrétise ces dernières en centaines de milliers de triangles, avec un niveau d'approximation géométrique parfaitement connu. Le concepteur peut aussi paramétrer un maillage plus dense (millions de triangles) s'il souhaite des calculs de distances très fins, quitte à renoncer dans ce cas au temps réel.
Développé au départ pour Renault, PSA et Dassault Aviation, l'outil s'avère formidablement réaliste. Ainsi, le temps réel permet de vérifier la faisabilité d'un montage (ou d'en tester différents scénarios) tout en calculant la durée exacte de l'opération ; les dimensions des pièces peuvent être "gonflées"par un simple paramétrage pour tenir compte des tolérances dimensionnelles de fabrication.
Les informaticiens du List ont veillé à alléger la tâche des concepteurs. Sans aucun traitement manuel, les éléments de la scène peuvent être gérés selon leur topologie par des modèles volumiques (une pièce de fonderie), surfaciques (une tôle) ou linéiques (un câble).
Plus important encore, LMD++ peut réaliser des simulations sur des pièces dont le modèle CAO présente des défauts (enveloppe non fermée par exemple), sans imposer au concepteur des corrections fastidieuses et souvent prématurées. Bien entendu, ces défauts lui sont signalés ; mais s'il les juge sans impact sur la simulation, il peut lancer le programme.
Robuste et tourné vers une utilisation quotidienne, ce nouvel outil couplé à un solveur de mouvements (développé par le List et qui calcule les efforts de contact) est déjà intégré dans un "plug-in" de Catia V5 commercialisé par Haption. Le produit actuel gère des pièces rigides. Fin 2007, une nouvelle version prendra aussi en compte les pièces déformables.
