FR3112412A1 - Procédé de génération d’une maquette numérique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de génération d’une maquette numérique tridimensionnelle d’un réseau de distribution électrique d’au moins une portion d’aéronef, comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données des étapes de :(a) génération d’une maquette numérique tridimensionnelle de la structure de ladite portion d’aéronef à partir d’un plan en perspective de ladite portion d’aéronef comprenant une représentation dudit réseau de distribution électrique ;(b) génération d’une cartographie du câblage électrique dans ladite portion d’aéronef à partir de la représentation du réseau de distribution électrique dans ledit plan en perspective de ladite portion d’aéronef et de données techniques descriptives de la structure de ladite portion d’aéronef et dudit câblage ;(c) Intégration de ladite cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique tridimensionnelle de ladite portion d’aéronef. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine général de la génération de maquettes numériques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les maquettes numériques permettent de concevoir, visualiser, mesurer, étudier, rapidement et d’une manière fiable la structure et les différents systèmes d’un aéronef.
On connait maintenant de nombreux aéronefs ayant entièrement été conçus à partir de maquettes numériques. Cependant, ces maquettes sont souvent la propriété du fabriquant et ne sont pas distribuées aux utilisateurs de l’aéronef. Etant entendu que par utilisateur on désigne les exploitants de l’aéronef qui sont en charge de sa maintenance. En sus, du fait de la longue durée de vie de certains aéronefs, il demeure des appareils (aéronefs) n’ayant jamais été conçu entièrement avec une maquette numérique.
Or, la maquette numérique apporte un réel confort ergonomique, un gain de rapidité et de fiabilité.
Notamment, il serait très utile à des équipes de maintenance de disposer de maquettes numériques intégrant les circuits de câblage électrique. Cela permettrait une meilleure compréhension de l’organisation électrique de l’aéronef. La représentation spatiale du câblage permettrait de pouvoir intervenir rapidement sur un point de défaillance.
On connait des logiciels intégrants des modèles géométriques simples pour créer une maquette numérique à partir d’un jeu de photos ou d’une cartographie. Cependant, le plus souvent, la maquette crée n’a qu’une valeur ludique ou indicative. Ainsi, il n’est pas possible de réellement se fier à la maquette créée pour, par exemple, apprécier la géométrie d’un agencement ou réaliser des mesures.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objectif de fournir un procédé de génération d’une maquette numérique d’un aéronef, qui représente de manière fiable la structure de l’aéronef et qui intègre de manière fiable le plan de câblage de l’aéronef.
Selon un premier aspect, l’invention propose un procédé de génération d’une maquette numérique tridimensionnelle d’un réseau de distribution électrique d’au moins une portion d’aéronef, comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données des étapes de :
(a) génération d’une maquette numérique tridimensionnelle de la structure de ladite portion d’aéronef à partir d’un plan en perspective de ladite portion d’aéronef comprenant une représentation dudit réseau de distribution électrique ;
(b) génération d’une cartographie du câblage électrique dans ladite portion d’aéronef à partir de la représentation du réseau de distribution électrique dans ledit plan en perspective de ladite portion d’aéronef et de données techniques descriptives de la structure de ladite portion d’aéronef et dudit câblage ;
(c) Intégration de ladite cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique tridimensionnelle de ladite portion d’aéronef.
L’étape (a) peut comprendre la détection d’un point de fuite dudit plan en perspective.
L’étape (c) peut comprendre une étape de vérification d’éléments de la cartographie du câblage.
L’étape de vérification des données peut comprendre une ou plusieurs requêtes à un opérateur.
Les étapes (a) et (b) peuvent comprendre l’utilisation d’un modèle d’interprétation pour générer la maquette numérique et la cartographie.
Les données techniques descriptives utilisées à l’étape (b) peuvent comprendre des chaines de caractères.
Les données techniques descriptives peuvent être acquises à partir d’un document technique.
Selon un autre aspect l’invention concerne un processeur comprenant des moyens de traitement adaptés pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur.
Selon un autre aspect l’invention concerne un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Principe général
Selon un premier aspect, l’invention propose un procédé de génération d’une maquette numérique tridimensionnelle d’un réseau de distribution électrique d’au moins une portion d’aéronef, comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données des étapes de :
(a) génération d’une maquette numérique tridimensionnelle de la structure de ladite portion d’aéronef à partir d’un plan en perspective de ladite portion d’aéronef comprenant une représentation dudit réseau de distribution électrique ;
(b) génération d’une cartographie du câblage électrique dans ladite portion d’aéronef à partir de la représentation du réseau de distribution électrique dans ledit plan en perspective de ladite portion d’aéronef et de données techniques descriptives de la structure de ladite portion d’aéronef et dudit câblage ;
(c) Intégration de ladite cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique tridimensionnelle de ladite portion d’aéronef.
D’une manière générale, le procédé peut être mis en œuvre en utilisant des outils connus d’acquisition et de modélisation.
Les étapes (a) et (b) peuvent être exécutées par un système apprenant tel qu’un algorithme génétique ou tel que des algorithmes basés sur les réseaux de neurones (machine learning, SNN, DNN…) .
On comprendra que l’on pourrait remplacer l’algorithme génétique par un autre algorithme d’apprentissage comme par exemple un réseau de neurones ou un algorithme à colonies de fourmis.
Etape de génération d’une maquette numérique
L’étape (a) peut commencer par l’acquisition d’un plan en perspective d’un aéronef, tel que représenté sur la figure 1.
Tel que représenté sur les figures 2 et 3, l’étape (a) de génération d’une maquette numérique peut comprendre une première phase de détection d’un point de fuite dudit plan en perspective.
Plus généralement, cette première phase comprend la détection des paramètres de perspective du plan, dont les points de fuite, mais aussi – par exemple – les axes principaux.
La détection des points de fuite et des axes principaux permet d’orienter et de reconstituer la perspective pour la transformer en un modèle tridimensionnel.
Ensuite, tel que cela est représenté sur les figures 4 à 6, l’étape (a) peut comprendre la détection de formes géométriques de base, telles que des sections de fuselage, des niveaux planchers, des enveloppes, etc.).
Plus précisément le système sait au préalable devant quel type de structure d’aéronef il se trouve (notamment car il s’agit de chapitres différents dans la documentation de l’aéronef) et réagit de manière différente selon la nature des plans qui lui sont proposés. Ainsi, sur un plan du fuselage, le système va chercher la section avant, les niveaux planchers, les enveloppes… Alors que sur un plan de voilure, le système va plutôt s’intéresser à sa silhouette, son orientation.
Les formes géométriques d’un fuselage, d’un niveau plancher et d’une enveloppe sont à la fois spécifiques et identiques sur la plupart des plans. Ainsi, en utilisant un système apprenant (ou un système à reconnaissance de formes), il est possible de paramétrer et d’exécuter simplement la recherche et la détection de ces formes.
Typiquement, la forme géométrique de base d’un fuselage est un cylindre à section variable.
Dans le cas où certains éléments ne sont pas reconnus, l’étape (a) peut comprendre une phase de reconstruction supervisée par un opérateur. En d’autres termes, les éléments non reconnus sont présentés à un opérateur qui les qualifie et les intègre manuellement dans la maquette numérique.
Etape (b) de génération d’une cartographie du câblage
Après l’étape (a), l’étape (b) comprend une phase de détection du réseau de distribution, tel que représenté sur les figures 8 et 9.
Comme indiqué précédemment, l’étape (b) consiste essentiellement en la génération d’une cartographie du câblage électrique dans ladite portion d’aéronef à partir de la représentation du réseau de distribution électrique dans ledit plan en perspective de ladite portion d’aéronef et de données techniques descriptives de la structure de ladite portion d’aéronef et dudit câblage. Il est précisé que les données techniques descriptives peuvent des schémas et des plans. Selon une autre disposition, les données techniques descriptives peuvent comprendre du texte, c’est-à-dire des chaines de caractères.
De même que pour la reconnaissance des formes géométriques des éléments structurels lors de l’étape (a), la détection du réseau de distribution repose sur la reconnaissance de motifs (i.e. de patterns) connus et préalablement enregistrés comme correspondants à un réseau de distribution. En cas d’échec cette étape peut comprendre une phase de reconstruction supervisée par un opérateur.
Là encore, l’utilisation d’un système apprenant est aisée car la représentation graphique de la plupart des éléments d’un réseau de distribution obéit à une norme internationale ou une convention au sein des métiers de la fabrication d’aéronef.
Comme indiqué précédemment, on utilise préférentiellement un algorithme génétique pour analyser le réseau de distribution
Plus précisément, le réseau de distribution est analysé en définissant le réseau de distribution comme un ensemble de liens sous la forme d'une arborescence libre non contrainte. Chaque lien logique du réseau est caractérisé par :
• Le morphotype du brin physique représentant le lien logique :
- axe principal (axe avion)
- axe secondaire (axe perpendiculaire)
- axe vertical
- courbure (définie par une série de points)
• Le support du brin physique dans le fuselage :
- surface (peau avion)
- volume (intérieur fuselage)
• Le niveau du brin physique dans le fuselage :
- haut (état en logique floue)
- plancher (état en logique floue)
- bas (état en logique floue)
Ensuite, le support et le niveau sont initialisés en fonction du morphotype et de règles de cheminement.
Par exemple, on considère qu’un axe secondaire est forcément au plancher dans le volume du fuselage. De même, on considère qu’une courbure est forcément à la surface du fuselage dans un quadrant (haut/bas/gauche/droite),
On procède ensuite à un parcours optimisé des schémas d'interprétation tridimensionnels (comme représentés sur les figures 11 et 12) les plus plausibles en s'inspirant d'une technique exploratoire basée sur les Algorithmes Génétiques :
• Le nombre de Générations dépend de la rapidité du système à obtenir un schéma cohérent (un maximum peut être fixé)
• Le nombre d'Individus est le reflet direct de la diversité d'une Génération (il se stabilise quand la Population devient homogène)
• L’Encodage défini la manière dont une Solution est portée par un Individu (liens logiques du réseau + caractéristiques des brins)
• Le Brassage correspond aux opérations génétiques classiques : Duplication, Croisement, Mutation (provoque un changement radical de Solution)
• L'Evaluation des Individus permet leur Sélection pour la Génération suivante (fonction fitness)
Il est ensuite possible de rechercher la convergence du système tel que le nombre d'incohérences dans les schémas diminue.
A chaque itération, on évalue la cohérence d'un schéma d'interprétation 3D sur l'ensemble des critères en confrontant 2 à 2 les brins en lien.
Deux actions sont alors possibles pour la génération suivante en cas d'incohérences :
• Remise en question de l'existence du lien
• Remise en question des caractéristiques du brin
En pratique, quelques adaptations complémentaires sont nécessaires pour assurer la convergence du système :
• L'estimation du support des brins s'appuie sur le morphotype, le niveau et l'alpha des courbures
• Les mutations depuis/vers les courbures sont proscrites (perception robuste et entropie forte)
• Les liens entre brins du même type sont autorisés (cas de fusion défaillante)
• Les mutations s'appliquent d'abord sur les liens puis sur les morphotypes
• Les individus ayant obtenus les meilleurs scores sont systématiquement dupliqués
• La sélection retient la meilleure moitié des individus pour la génération suivante
• En cas d'ambiguïté on génère tous les individus possibles et on cumule les incohérences.
Il se peut que certaines ambiguïtés demeurent notamment dans des zones du plan présentant une forte densité d’information ou présentant des incohérences de représentation.
Dans ce cas, l’étape (b) comprend une phase de reconstruction supervisée par ordinateur, comme représenté sur la figure 13. Cette étape consiste à soumettre les ambiguïtés à un opérateur, pour correction. Plus précisément, chaque fois qu’une reconstruction supervisée s’impose, dans le cas où les algorithmes de détection automatique retournent plusieurs résultats avec des niveaux de confiance proches, plusieurs alternatives sont proposées à l’opérateur qui fait alors un choix. A la manière d’un système apprenant, ce choix aura une incidence sur les itérations ultérieures.
Etape (c) d’intégration de la cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique
Comme indiqué précédemment, l’étape (c) comprend l’intégration de ladite cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique tridimensionnelle de ladite portion d’aéronef.
Plus précisément, on intègre la cartographie du câblage générée à l’étape (b) pour l’intégrer dans la maquette numérique générée à l’étape (a). Cette intégration est effectuée en tenant compte de l’orientation et d’éventuelles collisions entre le câblage et la matière de la structure. Pour cela on peut continuer à utiliser l’algorithme génétique, on peut aussi utiliser un outil de conception assisté par ordinateur doté d’un module d’assemblage et de détection de collision. Plus précisément, Dans l’étape (b), chaque fois qu’un plan est analysé, il en ressort un extrait de câblage qui va aider à établir la cartographie générale de câblage, mais il en ressort également la manière de projeter géométriquement les éléments du plan dans le repère 3D de l’avion (fig.8). On s’appuie sur un référentiel structurel propre à chaque aéronef, définissant la position précise de chaque cadres, lisses, nervures.
En sus, l’étape (c) peut comprendre une étape de vérification d’éléments de la cartographie du câblage.
La figure 14 présente un exemple de maquette obtenues à l’issue de l’étape (c).
Processeur
Selon un autre aspect, l’invention concerne un processeur comprenant des moyens de traitement adaptés pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention.
Produit programme d’ordinateur
Selon un autre aspect, l’invention concerne un Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur.
Moyen de stockage
Selon un autre aspect l’invention concerne un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’invention.
Claims (10)
- Procédé de génération d’une maquette numérique tridimensionnelle d’un réseau de distribution électrique d’au moins une portion d’aéronef, comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données des étapes de :
(a) génération d’une maquette numérique tridimensionnelle de la structure de ladite portion d’aéronef à partir d’un plan en perspective de ladite portion d’aéronef comprenant une représentation dudit réseau de distribution électrique ;
(b) génération d’une cartographie du câblage électrique dans ladite portion d’aéronef à partir de la représentation du réseau de distribution électrique dans ledit plan en perspective de ladite portion d’aéronef et de données techniques descriptives de la structure de ladite portion d’aéronef et dudit câblage ;
(c) Intégration de ladite cartographie du câblage électrique dans la maquette numérique tridimensionnelle de ladite portion d’aéronef. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (a) comprend la détection d’un point de fuite dudit plan en perspective.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’étape (c) comprend une étape de vérification d’éléments de la cartographie du câblage.
- Procédé selon la revendication 3 dans lequel l’étape de vérification des données comprend une ou plusieurs requêtes à un opérateur.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les étapes (a) et (b) comprennent l’utilisation d’un modèle d’interprétation pour générer la maquette numérique et la cartographie.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les données techniques descriptives utilisées à l’étape (b) comprennent des chaines de caractères.
- Procédé selon la revendication 6 dans lequel les données techniques descriptives sont acquises à partir d’un document technique.
- Processeur comprenant des moyens de traitement adaptés pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
- Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lorsqu’il est exécuté par un ordinateur.
- Moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 8.
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