L'invention concerne le domaine de la production de réplique virtuelle de bâtiment.

Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de numérisation de l'environnement intérieur d'une installation industrielle.

ETAT DE LA TECHNIQUE La préparation des opérations de maintenance à distance d'un bâtiment industriel, de type réacteur nucléaire notamment, demande d'accéder virtuellement à tous les détails dudit bâtiment industriel fermé. L'accès virtuel peut se faire par le biais d'une réplique virtuelle dudit bâtiment. Par réplique virtuelle, on définit un ensemble de documents numériques permettant de décrire la réalité de l'installation avec un haut niveau de détail et de conformité spécifié, par exemple pour une réplique virtuelle de maintenance : conforme aux besoins de la préparation des opérations de maintenance.

Actuellement, les données qui constituent une réplique virtuelle (plans, photographies et photographies panoramiques, scans laser et nuages de points, modèles 3D CAO) sont soit partielles en taille ou en type d'information, soit non suffisamment conformes entre elles ou à la réalité.

Ainsi, le besoin de préparation des opérations de maintenance est aujourd'hui satisfait partiellement.

En effet, ce besoin s'appuie actuellement sur : - Des campagnes de photographies panoramiques qui permettent des visites visuelles, cependant elles ne permettent pas d'analyse de la géométrie de l'installation.

- L'utilisation courante de plans de l'installation. Mais ces plans, même ceux rendus conformes à la réalité de l'installation, ne permettent pas la description tridimensionnelle des équipements et des encombrements.

- Des campagnes laser qui permettent de prendre des mesures 3D. Malheureusement, les propriétés des objets de l'installation (très brillants ou très sombres) impactent fortement la qualité de ces mesures. De plus, à l'échelle d'un bâtiment, les méthodes d'assemblage des stations laser atteignent leur limite.

Enfin, de nombreux usages (calcul de chemin, navigation à la première personne avec gestion de la physique de déplacement) nécessitent plus qu'un nuage de points 3D produit par le scan laser.

En conséquence, des modèles 3D, consistés de formes géométriques, sont parfois utilisés pour aider les opérations de maintenance. Le plus souvent, ces modèles sont des modèles de conception dont la conformité à la réalité de l'installation n'est pas qualifiée à la réalité du terrain.

Des modèles conformes à l'existant sont parfois construits ; ils se limitent le plus souvent à quelques dizaines ou centaines de mètres carrés, en raison de la complexité de la tâche de création de ce modèle 3D tel qu'existant.

Ainsi, bien que des technologies de numérisation existent et que leur diversité permette de répondre à différents besoins de la maintenance des centrales, les problèmes techniques et organisationnels que l'on rencontre pour leur mise en œuvre unifiée à l'échelle d'un bâtiment réacteur avec le niveau de précision exigé par la maintenance n'ont à ce jour pas été résolus.

Il existe donc un besoin pour permettre la création et la qualification qualité d'une réplique virtuelle détaillée et conforme à l'existant, à l'échelle d'un bâtiment industriel, en particulier du type réacteur nucléaire, comportant par exemple un diamètre d'au moins 50 m et au moins 10 étages. PRESENTATION DE L'INVENTION

Dans ce contexte, la présente invention a pour but de présenter de nouvelles fonctionnalités permettant de perfectionner l'état de la technique.

En particulier, un but de l'invention est de proposer un procédé standard de numérisation permettant d'obtenir une réplique virtuelle d'une installation industrielle composée de plusieurs types de données cohérentes et conformes à la réalité dans des plages d'exigences prédéfinies.

Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un procédé de numérisation de l'environnement intérieur d'une installation industrielle comprenant les étapes consistant à :

a) positionner une pluralité d'images panoramiques de l'installation industrielle en correspondance avec des plans 2D paliers de ladite installation, lesdits plans comprenant un ensemble d'éléments ;

b) par comparaison avec les images panoramiques correspondantes, vérifier l'existence et ajuster le positionnement d'une pluralité d'éléments structurants parmi l'ensemble d'éléments des plans 2D paliers ;

c) par comparaison avec des scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster la forme, le positionnement, de l'ensemble d'éléments des plans 2D paliers, et génération de plans 2D consolidés ;

d) par comparaison avec les scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster le nommage, la forme, le positionnement d'une pluralité d'éléments structurants parmi un ensemble d'éléments d'un modèle 3D, à partir des scans lasers 3D ;

e) par comparaison avec les scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster la forme, le positionnement de l'ensemble d'éléments du modèle 3D, et génération d'un modèle 3D consolidé ;

f) ajuster le positionnement et l'orientation des images panoramiques à partir des scans 3D ou du modèle 3D consolidé ;

g) vérifier les plans 2D consolidés et le modèle 3D consolidé, les vérifications comprenant les traitements configurés pour garantir un niveau d'exactitude, de :

i. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments du modèle 3D consolidé par superposition dudit modèle aux images panoramiques ;

ii. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments du modèle 3D consolidé par la superposition dudit modèle aux données du scan laser 3D ;

iii. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments du plan 2D consolidés par superposition desdits plans au modèle 3D.

Le procédé permet la modélisation de l'environnement extérieur et intérieur entier d'un bâtiment de grandes dimensions incluant les équipements de l'installation industrielle qui s'y trouve.

En raison d'aléas de terrain ou de besoins adaptés, les spécifications de numérisation sur le terrain peuvent évoluer et des données peuvent être absentes. La méthode, standardisée, permet pleinement de prendre en compte ces évolutions en adaptant les méthodes de traitement et d'inter-validation à différents types de répliques virtuelles et donc à différents besoins métiers. Le procédé permet la mise en œuvre d'une solution standardisée pour la création productive et la vérification détaillée d'une réplique virtuelle conforme et multi-données d'un bâtiment industriel qui satisfasse les besoins industriels de maintenance. Le procédé permet avantageusement la création de répliques de bâtiments réacteur nucléaires adaptées aux besoins d'agents de maintenance et ingénieries.

Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre au moins une des caractéristiques suivantes :

- l'ajustement du positionnement des étapes a) et b) est configuré pour garantir un premier niveau d'exactitude ;

- l'ajustement du positionnement des étapes d) et e) est configuré pour garantir un second niveau d'exactitude planimétrique et altimétrique ;

- la numérisation est effectuée sur l'ensemble de l'environnement intérieur de l'installation industrielle ;

- l'installation industrielle comporte un diamètre d'au moins 50 mètres et au moins 10 étages ; et

- l'installation industrielle est un bâtiment nucléaire.

La présente invention concerne également une maquette numérique de l'environnement intérieur d'une installation industrielle, notamment de bâtiments nucléaires, mise en œuvre par les étapes consistant à :

a) positionner une pluralité d'images panoramiques de l'installation industrielle en correspondance avec des plans 2D paliers de ladite installation, lesdits plans comprenant un ensemble d'éléments ;

b) par comparaison avec les images panoramiques correspondantes, vérifier l'existence et ajuster le positionnement d'une pluralité d'éléments structurants parmi l'ensemble d'éléments des plans 2D paliers ;

c) par comparaison avec des scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster la forme, le positionnement planimétrique et altimétrique, de l'ensemble d'éléments des plans 2D paliers, et génération de plans 2D consolidés ;

d) par comparaison avec les scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster le nommage, la forme, le positionnement d'une pluralité d'éléments structurants parmi un ensemble d'éléments d'un modèle 3D, à partir des scans lasers 3D ;

e) par comparaison avec les scans lasers 3D de l'installation, vérifier l'existence et ajuster la forme, le positionnement de l'ensemble d'éléments du modèle 3D, et génération d'un modèle 3D consolidé ;

f) ajuster le positionnement et l'orientation des images panoramiques à partir des scans 3D ou du modèle 3D consolidé ;

g) vérifier les plans 2D consolidés et le modèle 3D consolidé, les vérifications comprenant les traitements configurés pour garantir un niveau d'exactitude, de :

i. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments du modèle 3D consolidé par superposition dudit modèle aux images panoramiques ;

ii. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments du modèle 3D consolidé par la superposition dudit modèle aux données du scan laser 3D ; iii. détection d'erreurs de reconstruction d'éléments des plans 2D consolidés par superposition desdits plans au modèle 3D.

DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples et non limitatifs et sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement certaines étapes d'un procédé de numérisation de l'environnement intérieur d'une installation industrielle selon l'invention ; et

- la figure 2 représente schématiquement le détail d'une étape de vérification et d'inter-validation d'un procédé de numérisation de l'environnement intérieur d'une installation industrielle selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE

REALISATION DE L'INVENTION

Les figures 1 et 2 représentent certaines étapes d'un procédé de numérisation de l'environnement intérieur d'une installation industrielle permettant de produire une réplique virtuelle conforme et détaillée de ladite installation.

L'installation peut être en particulier du type réacteur nucléaire, comportant par exemple un diamètre d'au moins 50 mètres et au moins 10 étages.

En référence à la figure 1, la production des répliques virtuelles se décompose en 3 phases principales : - E10 : validation des mesures acquises sur le terrain dans le respect de spécifications techniques préétablies ;

- E20 : traitement des données acquises pour la production des données sources ; et

- E30 : production et inter-validation des données dans une séquence ordonnée d'opérations permettant la fabrication de la maquette virtuelle consolidée et conforme, et sa vérification. Cette troisième étape E30, peut-être décomposable en 7 phases unitaires sujettes à des vérifications unitaires à 2 niveaux.

En référence à la figure 1, on décrit ci-après les premières étapes E10 et E20. Validation et traitement des données de terrain (E10-E20)

Dans une étape E10, on procède à des étapes d'acquisition de données sur le terrain. Ainsi, de ces étapes peuvent être générées des données d'acquisition terrain 110, telles que des photos 111, des scans lasers 3D bruts 112, des données topographiques 113. Dans une étape suivante E20, à partir des données 111, par assemblage et reprojection, on génère des photos panoramiques 121.

Les données de scans bruts par laser 112, composées de nuages de points, peuvent être dans un premier temps filtrées, puis combinées avec les données topographiques 113, ainsi, les nuages de points des scans 112 sont positionnés et orientés. On génère en conséquence, des données de scan laser 3D 122 tel que construit (TQC), c'est-à-dire conforme à la réalité avec un certain niveau d'exactitude.

Validation et traitement des données de conception (E10)

Egalement, le procédé de numérisation prend en entrée des données de représentation de l'installation, telles qu'un modèle 3D 114, et des plans 2D 115, issues par exemple de bases de données 110'. Ces données sont dites « a priori ». En effet, celles- ci sont des modèles de conception de l'installation dont la conformité à la réalité de ladite installation n'est pas qualifiée. Le modèle 3D 114, et les plans 2D 115 peuvent consister en une représentation dite « par palier », la représentation décrivant les éléments (structure, équipement...) par étage.

Une liste de critères des données d'entrée pour leur utilisation dans le procédé de numérisation est détaillée dans la section « Annexe », ci-après dans la description.

Ensuite dans une étape E30, à partir des différentes données issues des phases d'acquisition terrain 110 et de conception 110', on procède à l'inter-validation de ces différentes données afin de consolider les différents modèles 2D 115 et 3D 114.

Mise en conformité et inter-validation des données (E30)

En référence, à la figure 2, on détaille ci-après certains

traitements de l'étape E30.

Dans une étape E31, on procède à un traitement de positionnement indicatif. Celui-ci consiste à positionner les points de vue des photographies panoramiques 121 sur des plans de l'installation 115, en utilisant des repères visuels tels que coins de murs, portes, etc. Les photographies panoramiques 121 sont traitées une à une.

Ensuite, dans une étape E32, un traitement consiste à vérifier grâce aux photographies panoramiques 121, et à modifier le cas échéant, l'existence et le positionnement indicatif des principaux éléments des plans a priori 115 de l'installation dans un logiciel de CAO (contours et noms des pièces, murs, escaliers, échelles). Le traitement est réalisé local par local.

Par la suite dans une étape E33, un traitement consiste à vérifier grâce aux scans laser 3D 122, et à modifier le cas échéant, l'existence, la forme et le positionnement fin planimétrique et a Iti m étriqué de l'ensemble des éléments de l'installation représentés dans les plans 115 (sols et équipements, en plus des éléments principaux). On génère ainsi des plans consolidés TQC 132.

Dans une étape E34, un traitement consiste à vérifier grâce aux nuages de points issus des scans laser 3D 122, et à modifier le cas échéant, l'existence, le nommage, la forme et le positionnement fin planimétrique et a Iti métrique des éléments structurants du génie civil de l'installation (voiles et sols béton) du modèle 3D 114.

Par la suite dans une étape E35, un traitement consiste à vérifier grâce aux nuages de points issus des scans laser 3D 122, et à modifier le cas échéant, l'existence, le nommage, la forme et le positionnement fin planimétrique et altimétrique de tous les objets immeubles de l'installation (équipements, plateformes et rambardes, supports, boîtiers, etc.) du modèle 3D 114.

On génère ainsi un modèle 3D consolidé TQC 131.

Dans une étape E36, on procède au positionnement fin des images panoramiques. Dans ce but, le traitement consiste à vérifier grâce soit aux scans laser 3D 122 soit au modèle 3D TQC 131, et à modifier le cas échéant, le positionnement et l'orientation fine des images panoramiques 121 par superposition par transparence. Ultérieurement, dans une étape E37, on procède à une étape de vérification croisée des différentes données d'entrées et générées. Ainsi, cette étape consiste à confronter plusieurs sources de données pour les mettre en conformité et garantir un niveau d'exactitude à la réalité. Cette étape comporte différents traitements, parmi lesquels on compte notamment :

i. La superposition des images panoramiques 121 et du modèle 3D TQC 131 pour détecter des oublis de reconstruction ;

ii. La superposition des nuages de points issus du scan laser 3D 122 et du reconstruit pour détecter des erreurs de reconstruction ; et

iii. La superposition des plans TQC 132 et du modèle 3D TQC 131 pour détecter des erreurs dans le dessin des plans TQC 132.

A l'issue des différents traitements de l'étape E30, on obtient ainsi des modèles 2D et 3D d'un bâtiment entier, garantissant un niveau d'exactitude à la réalité, et permettant la production d'une maquette virtuelle consolidée et conforme.

Une liste de critères pour la spécification et le contrôle qualité de la réplique virtuelle produite est détaillée dans la section « Annexe », ci-après dans la description. Ainsi, le procédé de numérisation permet notamment la création de répliques de bâtiments réacteur nucléaires adaptées aux besoins des agents de maintenance. Ce procédé est également applicable dans d'autres métiers de la maintenance de plusieurs bâtiments nucléaires autre que le bâtiment réacteur.

Le procédé de numérisation permet donc une adaptation aisée de procédés de numérisation à tout environnement intérieur encombré. C'est par exemple le cas d'un grand nombre d'usines (pétrolières, chimiques, pharmaceutiques, etc.), mais également de sites historiques dont la documentation est recherchée.

Ledit procédé est également particulièrement adapté à des environnements fortement bétonnés.

Avantageusement, le procédé de numérisation permet de produire des répliques virtuelles de tous les types de bâtiments nucléaires, afin d'offrir aux équipes du grand carénage plusieurs applications (visite virtuelle, plans de balisage radiologiques, colisage, etc.) grâce à une seule réplique virtuelle.

Annexe :

Liste de critères des données d'entrée pour leur utilisation

Type de

données Critères de spécification

Photographies

sources

Détail des éléments à photographier

Densité de stations photographiques selon le type de local

Emplacement des stations photographiques Résolution des photographies

Bruit de mesure

Rendu colorimétrique (balance des blancs et HDR)

Format des photographies

Nommage et arborescence des photos sources

Positions approximatives des stations photographiques

Scan laser

Détail des éléments à scanner

Densité de stations photographiques selon le type de local

Emplacement des stations laser

Structure de l'acquisition en blocs indépendants Résolution des scans laser

Facteur de « qualité de signal »

Disposition des cibles pour la consolidation

Disposition des cibles pour le référencement Formats des fichiers de scans laser Nommage et arborescence des scans laser

Positions approximatives des stations laser

Colorisation des scans

Topographie

Vérification ou ajustement d'un repère existant

Définition d'un nouveau repère

Etendue du réseau topographique

Dans le cas de la présence d'un repère topographique matérialisé

Dans le cas d'une absence de repère topographique matérialisé

Réseau topographique pour le référencement des scans laser

Autres levés de points de détails

Exigences de qualité sur le réseau topographique

Définition et contrôle du repère

Réseau topographique de base Levé des cibles de référencement

Levé de point de détails

Modèles 3D a

priori

Informations relatives aux données collectées Conservation des équipements complexes

Nommage des entités

Repère de travail

Plans a priori

Type des plans

Indice des plans

Repère des plans

Format des plans

Calques des plans

Éléments de dessin dans les plans

Source et validité

Etages et demi-étages

Cadre et repère : Titre, Orientation, Légende, Echelle

Éléments représentés

Liste de critères sur la réplique virtuelle produite pour la spécification et le contrôle qualité

Type de

données Critères de spécification

Photographies

Panoramiques

Qualité d'assemblage des photographies sources

Détermination de la verticale dans le panoramique

Projection sphérique du panoramique

Résolution du panoramique

Fusion et rendu colorimétrique

Format du panoramique

Nommage et arborescence

Orientation des photographies panoramiques

Scans laser

Tels Que

Construits

Qualité des scans laser

Filtrages automatiques de certains bruits de mesure

Nettoyage manuel d'autres bruits de mesure

Consolidation des scans laser

Référencement des scans laser

Formats de fichier des scans laser nettoyés et référencés

Nommage et arborescence des scans laser nettoyés et référencés

Positions et orientations finales des scans laser nettoyés et référencés

Modèle 3D Tel

Que Construit

Repère du modèle 3D

Niveaux de reconstruction détaillée, simplifiée et enveloppe

Niveaux de reconstruction en fonction des catégories d'objets

Niveaux de reconstruction et obstacles à la circulation

Formats des objets et exemples de méthodes de reconstruction

Contraintes de connexité

Contraintes de contact

Cas particulier des sols de génie civil

Cas particulier des voiles de génie civil

Géométries des équipements mobiles

Attributs, hiérarchisation

Hiérarchie de la scène

Nom et matériau par catégorie

Table des catégories, de leurs noms et des couleurs

Pour les objets béton

Pour les serrureries métalliques

Pour les autres objets métalliques

Pour les équipements

Cas des escaliers

Discrétisation des géométries

Format d'export pour post-traitement

Plans Tels

Que Construit

Plans restructurés

Plans par étage et étage intermédiaire

Préparation des plans

Calques et catégories d'objets

Liste des blocs à utiliser et représentation

Détail des étapes et règles de dessin

Précautions particulières

Nommage et format

Répartition des éléments des demi-étages, ou planchers intermédiaires

Mise en conformité des plans Niveaux de mise en conformité et tolérances par type d'éléments

Exigences de mise en conformité suivant données disponibles