Reportage technique: numérisation d'une statue par scanner 3D et copie en réduction

Nouvelles technologies et Patrimoine: nous mettons la rétro-conception et le prototypage rapide au service  des oeuvres d'art.

 Dans un but de sauvegarde, la Confrérie des Royés de Notre-Dame du Saint-Cordon de Valenciennes nous a demandé de procéder à une prise d'empreinte numérique de la satue de Notre Dame, une sculpture en bois polychrome et dorée à la feuille, datant du tout début du 19e siècle et mesurant 1,25m de haut. Cette année, le millénaire de la procession en l'honneur de Notre-Dame du Saint-Cordon ou Tour du Saint-Cordon sera l'occasion de nombreuses festivités. Plus d'informations sur la statue, son histoire, le pélerinage ou les festivités sur le site de la Confrérie des Royés: http://notre-dame-de.valenciennes.fr/index.php?lng=fr
 

La numérisation d'oeuvre d'art par scanner 3D permet la prise d'une empreinte numérique à distance, sans contact avec l'objet à archiver mais également la réalisation de copie(s) grandeur nature ou avec un changement d'échelle et la création d'objets dérivés correspondant en tout point à l'original.

Etant équipés d'un scanner 3D mobile, nous pouvons venir sur place numériser vos oeuvres d'art fragiles ou difficilement déplaçables (statues, sculptures, pièces de musée, ...), que vous souhaitiez un simple archivage, une reproduction grandeur nature ou avec un changement d'échelle. Les copies peuvent être réalisées dans une large gamme de matériaux. Nous étudions avec vous les solutions les mieux adaptées à votre projet. Contact

Préparation de l'objet à numériser: si nécessaire, l'objet est maté avec une poudre minérale très fine (objets transparents, sombres ou brillants). La statue étant dorée à la feuille d'or véritable, un poudrage n'a pas été nécessaire ici et c'est heureux puisqu'elle venait d'être nettoyée par un restaurateur d'oeuvre d'art! Il faut ensuite placer des points de repère qui permettront d'assembler les différentes prises de données avec précision.

On utilise dans ce but un papier collant transparent mat repositionnable qui ne cause pas d'interférence dans les prises de données du scanner et s'enlève sans causer de dégât.

Pour chaque prise de données, le scanner commence par prendre une photo de la zone à numériser puis il balaie par lumière laser la surface de la sculpture et enregistre les informations obtenues sous forme de nuage de points dans un fichier numérique. Le nombre de prises nécessaires à la numérisation complète dépend de la taille et de la complexité de l'objet à numériser. Mais toute la surface doit avoir été balayée au moins une fois sinon, il restera des « trous » lors de la reconstruction virtuelle. Il faut donc soit tourner l'objet si c'est possible soit déplacer le scanner entre chaque prise.
Une fois toutes les données enregistrées, le travail sur l'original est terminé: on peut enlever les repères et le nettoyer si un poudrage a été nécessaire. Pourtant, les données obtenues sont encore loin d'être utilisables.

Numérisation en cours

En effet, on ne dispose encore que d'une série de données sans rapport spatial les unes avec les autres. Il faut donc reconstruire le volume de l'objet virtuel à partir des différentes « coques » fournies par le scanner.

 Les différentes prises de données sont d'abord alignées une à une à la main avec le maximum de précision dans le logiciel de numérisation et c'est là que les points de repère (visibles grâce à la superposition de la photo et du nuage de points par le logiciel) sont appréciables.

L'ajustement est ensuite recalculé avec exactitude par l'ordinateur grâce à un algorythme mathématique. Les données sont alors nettoyées à la main une à une pour enlever « le bruit » ou données fausses inévitables lors du balayage par le scanner: surfaces irrégulières à la distance limite de prise de donnée, aberrations provoquées par une ombre, une poussière, un reflet, une vibration.... Enfin, le fichier aligné et nettoyé correctement peut être assemblé ce qui aura pour effet de supprimer les parties qui se recouvrent et de souder les différentes prises de données entre elles. Pour un sujet de grande dimension, scanné en haute définition comme celui-ci, l'assemblage doit être fait en plusieurs fois pour éviter au logiciel des calculs trop lourds.
On vérifie dans un logiciel spécifique l'intégrité du maillage obtenu (même les ordinateurs font parfois des erreurs!) et on obtient ainsi un maillage unique fermé. Une fois enregistré au format .stl il peut encore être modifié ou usiné directement par un procédé de CFAO.

Ci-dessous, fichier .stl terminé de la sculpture numérisée avec exemple de rendu d'une vue en perspective et vue de détail du maillage du visage.

 

Pour l'obtention d'une statuette miniature, nous avons transféré le fichier .stl mis à l'échelle chez Sirris qui a réalisé la matérialisation en appliquant le procédé de stéréolithographie haute définition.

L'exemplaire ainsi obtenu en résine époxyde est en tout point semblable à l'original et la richesse des détails n'a aucunement souffert de la réduction de taille. D'autres techniques de CFAO telles que le frittage ou la stratoconception entre autres permettent d'arriver à un résultat équivalent mais en l'occurence, le procédé stéréolithographique était le mieux adapté à notre demande et correspond en tout point à notre attente.

original

master en réduction (bombé à la peinture blanche pour une meilleure lisiblilité des formes)

Ce master peut à présent être dupliqué et tiré en série dans une large gamme de matériaux si on en prend une empreinte en élastomère silicone.

moule et matrice à moules

exemple de pièce pouvant être tirée en série: statuette artisanale peinte à la main

numérisation d'une sculpture de gargouille et copie en métal

  Usinage en relief par fraiseuse à commande numérique

Restauration d'une statue polychrome

Cadeaux d'art - CFAO

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