Sep
11
2014

La rétro-ingénierie appliquée aux violons

retro-ingenierie-de-violon-au-scanner-laser-3d-faro-1732-carlos-bernouli-violinQuelle est donc votre réaction lorsque 20 violons des années 1730 débarquent au beau milieu d’une ville ? Vous essayez de comprendre comment ces instruments peuvent offrir une sonorité si supérieure aux autres. Au fil des années et aujourd’hui encore, nombreux sont ceux qui essaient de comprendre les mécanismes qui font que, malgré des modes de construction apparemment identiques, certains violons offrent une qualité indiscutablement supérieure.

Si de nombreux éléments entrent en jeu, le plus évident est bien évidemment la forme même de l’instrument. Mais d’autres éléments y contribuent, tels que l’essence de bois utilisée, le grain du bois, sa densité, son taux d’humidité lors de la réalisation, etc. Revenons maintenant à la forme : collecter ce type de données s’avère particulièrement difficile. Nul doute que personne ne veut se risquer à toucher ce type de violons, pouvant excéder les 2 millions de dollars, avec un instrument mécanique qui pourrait en endommager la finition.

Alors comment s’y prendre ? Il suffit de le numériser avec un laser grâce à une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) portable équipée d’un Laser Line Probe (LLP). Le bras de mesure FARO ScanArm ainsi formé vous permet de collecter un nuage de points du contour externe du violon à une précision d’environ .003” sans aucun contact avec l’instrument. Il faut compter environ 45 minutes pour numériser entièrement chaque violon. La plupart du temps a été consacré à inspecter le nuage de points pour détecter d’éventuels trous dans les données et les combler, le cas échéant. Le temps effectif de numérisation de la majorité de la surface externe oscillait entre 10 et 15 minutes. Une petite partie de ce temps était consacrée à effacer les données complémentaires du support maintenant les violons en place. Tout ce qui est numérisé par le laser est collecté par les caméras puis ajouté aux nuages de points. Une fois satisfaits des données collectées, nous les enregistrions sous forme de fichier.

Cela a donc permis de gérer l’acquisition de données externes, mais comme c’est le cas pour une future construction, il est également essentiel de modéliser l’intérieur du violon. Le découper n’étant naturellement pas envisageable, il n’y avait finalement pas grand-chose à faire. Nous avons eu la chance qu’une IRM soit disponible dans l’hôpital local, puisque cette technique produit un nuage de points tout à fait similaire à ce que le LLP produit pour les surfaces externes. Si la précision d’une IRM reste inférieure à celle du LLP, celle-ci s’est avérée tout à fait suffisante pour l’application considérée. Les violons étaient positionnés sur un coussin souple sur la table qui accueille normalement les patients. Il n’a suffit que d’environ 10 minutes pour que l’IRM cartographie entièrement l’intérieur d’un violon. Ces données ont alors été exportées vers un fichier pour une utilisation ultérieure.

Rétro-ingénierie de violons anciens réalisée avec le bras de mesure avec scanner laser 3D intégré de FARO À partir du moment où les données avaient été collectées pour l’intérieur et l’extérieur de chaque violon, le moment était venu de consolider les données de sorte à générer un modèle complet. Nous avons tout d’abord chargé les données LLP dans le logiciel ayant collecté les informations LLP, puis .igs nous a ensuite permis d’importer les fichiers de données IRM. Les données IRM comportaient également des informations sur la forme extérieure du violon, et c’est donc sur ces données que nous nous sommes appuyés pour lancer le processus d’alignement des deux fichiers. Nous avons tout d’abord effectué un alignement par rapport au style des paires de points, puis nous avons demandé à l’ordinateur d’effectuer une analyse de correspondance optimale et de faire réellement converger les deux nuages de données. Une fois les données alignées, nous les avons enregistrées en un seul et même ensemble de données. Nous étions alors en mesure d’analyser et de manipuler le nuage de points pour générer à partir de cela un modèle CAO en 3D, utilisable dans la quasi-totalité des systèmes CAO.

Sans trop rentrer dans les détails, ce fichier CAO nous permettait alors d’envoyer les informations à un logiciel FAO pour générer des parcours-outils pour des machines CNC, permettant alors de découper le fond et la table de la caisse de chaque violon tels qu’ils étaient usinés autrefois. Je crois me rappeler que les éclisses étaient relativement identiques et donc le travail se focalisait essentiellement sur le fond et la table. Une fois l’ensemble des pièces usinées, le luthier devait alors assembler le violon en espérant qu’il produirait le même son que l’instrument qu’il essayait de reproduire à l’identique.

Fiche technique du bras de mesure avec scanner 3D FARO Edge ScanArm HD

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