Intermat: les nouveaux outils de mesure en route pour la numérisation des chantiers

La numérisation des chantiers est l’un des thèmes principaux à Intermat 2018. Cette notion recouvre toutes sortes de réalités, depuis le guidage automatique des engins, jusqu’à la traçabilité des ouvrages, en passant par le BIM, naturellement.

Quoi qu’il en soit, la numérisation commence par l’acquisition de données, en grande quantité, des masses de données, suivie de leur insertion dans les logiciels utilisés par les concepteurs, les entreprises et les contrôleurs. Deux spécialistes de cet exercice sont présents sur Intermat : Trimble et Leica Geosystems.

Deux avancées techniques principalement dopent les progrès de la numérisation des chantiers selon eux : le positionnement GPS et le scan 3D. Elles ne sont pas récentes, mais leur adoption croissante et leur croisement avec des outils logiciels aboutit à d’importants gains de productivité. Cet article se focalise sur le scan 3D.

Le scanner 3D Leica BLK360 de Leica Geosystems – le petit appareil noir à droite – associe prise de photos et recueil de nuages de points. Il coûte environ 16 000 € HT et fonctionne directement avec une suite logicielle d’Autodesk. ©PP

Pour les entreprises, les fabricants de matériel comme Leica Geosystems ont mis au point des scanners 3D capables de capturer des nuages de points des bâtiments et ouvrages, transformés en maquettes numériques 3D. Ensuite, les éditeurs de logiciels métier ont développé des softs capables de lire les maquettes numériques 3D, de concevoir et de dimensionner les ouvrages des corps d’état techniques (plomberie, chauffage, ventilation, …), puis de les implanter dans la maquette numérique. ©Trimble

Tout commence par le scan 3D

Selon Leica Geosystems et Trimble, sur un chantier, tout commence par l’acquisition de données grâce à un scan 3D. La numérisation laser 3D émet des millions de faisceaux laser et détecte l’emplacement précis des objets et des reliefs en calculant le temps de trajet aller-retour entre le scanner et l’objet.

Ce processus crée très rapidement plusieurs numérisations différentes du relief scanné, puis les assemble. Des millions de points – les fameux nuages de points – sont enregistrés, puis filtrés pour effacer un véhicule ou une personne qui se déplace à travers la zone scannée, par exemple. Ils sont ensuite épurés pour créer des représentations exactes à quelques millimètres près, mais suffisamment légères en poids informatique pour pouvoir être manipulées facilement par des logiciels pour générer un modèle 3D complet de la zone scannée.

Obtenu en quelques secondes de scan 3D, puis quelques minutes de traitement informatique, ce modèle 3D est extrêmement précis, aisément transférable et facilement partageable à travers toutes sortes d’outils logiciels. Ce processus est à comparer avec l’approche antérieure de la mesure au télémètre, affinée au mètre ruban, saisie dans des plans 2D, … qui pouvait prendre des jours sur site, puis des jours sur ordinateur pour constituer les plans, avec une précision parfois aléatoire qui devait ensuite être rectifiée sur chantier.

En phase chantier, pour l’implantation d’ouvrage précis, les menuiseries par exemple, il est nécessaire de comparer la réalité bâtie avec la maquette numérique de l’architecte. Plusieurs fabricants d’outils de mesure sélectroniques, dont Leica et Trimble, proposent des outils capables de constituer une maquette numérique à partir d’un nuage de points scannés sur site, puis de la comparer à la maquette 3D du projet. ©Trimble

A quoi sert le scan 3D ?

Le scan 3D est utilisé en construction neuve d’abord pour repérer l’environnement avant le début des travaux. Ensuite, durant le processus de construction, il est utilisé pour réconcilier des ouvrages construits avec différents degrés de précision.

Par exemple, le Pavillon 52, un bâtiment R+6 conçu par Rudy Ricciotti pour le Groupe Cardinal au cœur du Quartier Confluence à Lyon, est construit en béton, avec des dalles épaisses précontraintes en post-tension, ainsi que 16 km de mantilles pare-soleil en BFUHP (béton fibré ultra-haute performance) sur les façades, soit 450 mantilles, 4 800 lames en BFUHP, avec 6 rayons de courbures différents.

Le béton offre des tolérances de l’ordre de 2 à 3 cm. Tandis les mantilles sont fabriquées avec des tolérances inférieures à 1 cm. Il fallait donc vérifier que le gros-œuvre permettait de bien d’implanter les fixations de ces ouvrages aux emplacement prévus. IDBat, l’entreprise chargé des travaux, a fait appel à Perazio Engineering (38 Moirans).

La complexité de la façade du Pavillon 52, conçue avec 16 km de résille en béton fibré ultra-haute performance (BFUHP), a mis en relief l’un des atouts du scan 3D BIM : sa capacité à réconcilier rapidement et avec une grande précision, la réalité construite et la maquette 3D du projet. ©Groupe Cardinal

Perazio Engineering a effectué un relevé 3D du Pavillon 52 à l’aide d’un scanner Leica HDS 7000, piloté par le logiciel Leica Cyclone SCAN. Il a suffi de deux jours de scan sur site pour numériser tous les éléments du gros-œuvre béton en façades, au lieu d’un mois à 1 mois et demi de travail avec plan et mètre ruban sur site. ©Leica Geosystems

Réconcilier la maquette avec la réalité bâtie

Perazio Engineering a effectué un relevé 3D à l’aide d’un scanner Leica HDS 7000, piloté par le logiciel Leica Cyclone SCAN. Il a suffi de deux jours de scan sur site pour numériser tous les éléments du gros-œuvre béton en façades. Classiquement, en comparant des plans 2D en papier avec des mesures prises au mètre ruban, il aurait fallu 1 mois à 1 mois et demi de travail pour réaliser les mêmes relevés qu’à l’aide du Cyclone SCAN en 2 jours.

La réconciliation entre réalité et maquette numérique a été effectuée à l’aide du logiciel Trimble RealWorks. RealWorks lit directement des fichiers 3D au format ArchiCad. Chaque panneau de mantille BFUHP a été individuellement positionné dans la maquette ArchiCad. Le résultat était ensuite comparé à la maquette 3D issue du nuage de points scannés. Enfin, Perazio Engineering a guidé l’entreprise de gros-œuvre dans le petit nombre de rectifications du béton qui se sont avérées nécessaires.

En phase chantier, pour l’implantation d’ouvrage précis, les menuiseries par exemple, il est nécessaire de comparer la réalité bâtie avec la maquette numérique de l’architecte. Plusieurs fabricants d’outils de mesure électronique, dont Leica Geosystems et Trimble, proposent des outils capables de constituer une maquette numérique à partir d’un nuage de points scannés sur site, puis de la comparer à la maquette 3D du projet. ©Trimble

Gagner en productivité

L’apport du numérique dans les outils de pointage et de mesure permet de réconcilier facilement les plans et la réalité construite. Lorsqu’il s’agit d’implanter les marquages pour les percements nécessaires aux traversées de gaines et de canalisation, ou bien pour le scellement des supports pour chemins de câbles, etc., il faut réconcilier le plan et la réalité bâtie.

Trimble, éditeur de logiciels et fabricants d’appareils de mesures, a développé une offre alternative pour gagner du temps et de la précision. Premièrement, utilisation du logiciel Plancal Nova de Trimble, destiné à la conception de tous les lots techniques fluides : installations de ventilation, chauffage, climatisation, plomberie, évacuations et électricité.

Deuxièmement, Plancal Nova édite des quantitatifs détaillés, produit des dessins 3D, y compris des détails d’installation et place le tout dans la maquette numérique importée. Troisièmement, il faut implanter les marquages sur le chantier.

Pour les opérations d’urbanisme, de terrassement, pour les ouvrages d’art, pour l’inspection extérieure des bâtiments, des ponts, des barrages, … Leica Geosystems a développé un drone équipé d’un appareil photo/caméra. Il est doté d’un programme de pilotage automatique, assisté par une télécommande manuelle. Il sait prendre des photos, des clichés et envoyer les données dans des logiciels qui les transformeront en une cartographie des sites survolés. ©PP

Des gains de temps considérables

Trimble propose pour cela son ensemble Trimble MEP. Il se compose de la station d’agencement Trimble RTS 873, embarquant le logiciel Trimble Field Link, et une tablette puissante et durcie, conçue pour un emploi sans risque sur chantier. Les plans d’exécution, issus de Plancal Nova, sont chargés dans la tablette à l’aide de Trimble Field Link.

Ensuite, sur le chantier, on commence par placer la station RTS 873 dans le bâtiment. Grâce à son GPS, elle s’autolocalise. Connectée à la tablette, elle récupère les données de la maquette numérique et affine son placement. A partir de la tablette, l’opérateur commande la session de pointage. Pour chaque point identifié, la station envoie un faisceau laser vert avec une précision de 2 mm à 2 km de distance. Il ne reste plus qu’à tracer les points.

Le gain de temps est considérable. L’application la plus fructueuse du scan 3D se trouve naturellement en réhabilitation lourde. C’est même l’un des principaux outils de gains de productivité en réhabilitation. Il permet d’établir rapidement des plans, intérieurs et extérieurs, très précis des bâtiments existants. Le prochain article portera sur l’apport du positionnement GPS dans la numérisation des chantiers.