Dans de nombreux secteurs de l’économie traditionnelle, on assiste à un processus de digitalisation de l’activité, au sens où les approches et les outils habituels sont concurrencés par des processus et des logiciels inspirés du monde du numérique et de l’Internet.

Dans le secteur du Bâtiment et des Travaux Publics, cette digitalisation s’incarne notamment dans le BIM, Building Information Modeling, ou modélisation des données du bâtiment. Il s’agit d’un ensemble de processus, de technologies et de méthodes numériques utilisées depuis la conception jusqu’à l’utilisation au quotidien d’un bâtiment. Dans ce contexte, même les outils habituels de numérisation 3D se voient défiés par des outils plus légers et plus abordables, qui donnent accès à des solutions performantes au plus grand nombre des professionnels.

La numérisation 3D

Cela consiste à réaliser une capture en 3D d’un objet ou d’un de ses détails. Dans le secteur du bâtiment, on peut par exemple souhaiter réaliser une maquette numérique d’une pièce à l’aide d’un scanner. Les données brutes provenant du scanner arrivent sous forme de nuage de points ou de maillage, et peuvent si besoin être utilisées dans un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur spécialisé dans le bâtiment (comme Revit, ArchiCad, VectorWorks, Sketchup, et d’autres). Un cas d’usage typique est celui d’un architecte qui, dans le cadre d’un projet de rénovation, souhaite utiliser le nuage de points à la fois comme un état des lieux de la pièce avant rénovation, et comme une entrée pour concevoir la maquette numérique du projet. Ci-dessous, le nuage de points brut (à gauche) et son retraitement sous forme de maquette 3D par un architecte de l’atelier Choiseul.

Résultat d’un processus de numérisation : le nuage de points (à gauche), que l’architecte peut transformer en maquette numérique (à droite)

Les types de scanners utilisés

Les types de scanners existants peuvent être segmentés en fonction de la technologie utilisée. Parmi les techniques usuelles, on citera la photogrammétrie, la lumière structurée, le temps de vol et la triangulation.  

Le principe de la photogrammétrie est celui de la vision stéréoscopique de l’oeil humain : voir un objet sous deux points de vue légèrement différents permet de reconstituer le relief. Pour ce faire, il suffit d’un appareil photo et un logiciel dédié à la reconstruction 3D de l’objet en comparant les différents points de vue. La photogrammétrie est donc une solution d’entrée particulièrement abordable dans le domaine de la modélisation 3D, mais elle n’est pas très adaptée à la numérisation en intérieur : par cette méthode, il est en effet plus difficile et moins performant de numériser une pièce qui vous entoure, qu’un objet autour duquel vous pouvez tourner pour réaliser différentes prises de vues.

La technique de la lumière structurée, qui doit se baser sur des capteurs actifs (émettant un signal), consiste à projeter un motif géométrique sur l’objet à numériser, puis de capter et mesurer la déformation du motif géométrique afin d’accéder au relief.

La technique du temps de vol est utilisée par les solutions de télédétection par laser, aussi nommées Lidar (LIght Detection And Ranging), ou par infrarouge ; elle mesure une distance entre le scanner et le point visé par le laser, en se basant sur le temps mis par la lumière à faire l’aller-retour. Dans la majorité des cas, leur mode d’utilisation nécessite de les poser à un endroit, les laisser numériser à 360° tout ce qu’elles ont en visibilité directe, puis les déplacer, recommencer l’opération, etc. Chaque pose dure environ une dizaine de minutes. Il existe certes des exceptions, comme le Zeb-Revo de Geoslam, qui est légère et dispose d’un système de suivi des déplacements ; mais cette solution est une des seules dans la famille des Lidar.

Enfin, la triangulation consiste à capter avec une caméra le point où un faisceau laser touche l’objet, puis de reconstituer les coordonnées de ce point. De la même façon que pour la photogrammétrie, c’est une technique assez peu adaptée à la numérisation indoor.

Le tableau ci-dessous présente plusieurs exemples de scanners Lidar et à lumière structurée, avec quelques spécifications techniques et un ordre de grandeur de leur prix public :

Technologie

Scanner

Précision

Poids

Tarif

Lidar

Geosystems Leica P50

3 mm

12,25 kg

100 000 €

Lidar

Artec Ray

0,7 mm à 15 m de distance

5,74 kg

50 000 €

Lidar

Faro Focus 350

1 mm

5,2 kg

50 000 €

Lidar

Trimble TX 8

2 mm

10,7 kg

26 000 €

Lidar

Geosystems Leica BLK360

7 mm à 20 m

1 kg

16 000 €

Lumière structurée

Faro Freestyle 3DX

1 mm à 1 m

0,98 kg

10 000 €

Lumière structurée

DotProduct DPI-8X

1 mm

1,36 kg

5 000 €

Lumière structurée

S3D Capture

5 mm

0,7 kg

500 €

Comparatif de quelques scanners Lidar et à lumière structurée

On constate que les scanners Lidar ne sont généralement pas portables, du fait non seulement de leur poids et de leur encombrement, mais aussi de la procédure d’acquisition associée. Leur prix les réserve également à une part restreinte des professionnels, puisqu’ils s’échelonnent entre 16 000 et plus de 100 000 €. D’où l’intérêt de l’arrivée sur le marché, depuis quelques années, de scanners plus légers et plus abordables, basés sur des technologies de lumière structurée. Leurs avantages résident dans un coût d’achat extrêmement réduit (de deux à deux cents fois moins chers que les scanners Lidar), une maniabilité et une portabilité excellentes, permettant ainsi de scanner partout où les Lidar ne peuvent pas scanner, ainsi qu’une grande facilité d’usage.

De ce fait, il est  vraisemblable que ce type de scanners portables ait vocation à se généraliser, produisant ainsi plusieurs effets positifs sur la communauté de la numérisation :

  • De plus en plus de professionnels du bâtiment auront accès à ces approches numériques adaptables et performantes, amenant l’ensemble du secteur à basculer progressivement vers des approches BIM ;
  • Et ce, d’autant plus que les scanners portables ne constituent pas une concurrence frontale, mais plutôt un complément aux scanners Lidar ;
  • Du fait de l’adaptabilité de ces solutions et du nombre potentiellement élevé de leurs utilisateurs, de nouveaux usages verront le jour, au-delà de la seule numérisation à laquelle sont restreints les scanners Lidar haut de gamme. On peut notamment imaginer les utiliser pour la réception d’un chantier ou pour le suivi quotidien des bâtiments des grands bailleurs sociaux.   

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