Qu’on le croie ou non, tous les créateurs de contenu travaillant seuls partagent le même problème : personne ne se trouve derrière la caméra. Le YouTubeur WhippetInTech a contourné ce problème en construisant une machine capable d’effectuer ce travail à sa place.
Le résultat ? Un bras robotisé sur mesure équipé de deux caméras, l’une pour enregistrer des séquences et l’autre pour le suivre dans la pièce grâce à une détection d’objets basée sur l’IA. Sa chaîne traite de conception CAO, d’usinage CNC et d’impression 3D, et la plupart de ses projets font appel aux trois.
Ce projet est issu d’une réalisation antérieure : un bras robotisé assemblé à partir de pièces récupérées sur de vieilles imprimantes 3D. Une fois ce mécanisme opérationnel, Leon a commencé à réfléchir à ce que le bras pourrait faire d’autre. Comme il filme seul ses vidéos, il a décidé qu’un caméraman robotisé serait l’étape suivante la plus utile.
Deux problèmes faisaient obstacle. Le premier était la stabilité. À certains angles, le bras d’origine retombait brusquement et certains de ses mouvements étaient saccadés, ce qui est loin d’être idéal pour des séquences stables. Le second était le poids, car le montage d’une caméra nécessitait une fixation dédiée capable de la maintenir solidement. Aucun de ces problèmes n’était suffisant pour abandonner l’idée, et Leon s’est attelé à reconcevoir le bras comme assistant de tournage autonome.
Reconstruire le bras pour des mouvements plus fluides
La première modification de Leon a consisté à remplacer le réducteur planétaire du bras par un réducteur harmonique, un type d’engrenage réputé pour son mouvement fluide et sans jeu. Son installation nécessitait de produire un nouvel accouplement. Il a d’abord essayé de fabriquer la pièce par moulage au sable, mais cette méthode ne pouvait pas atteindre la précision dont il avait besoin ; il l’a donc usinée sur une CNC.
Une fois le réducteur harmonique installé, le bras se déplaçait bien plus fluidement et pouvait porter une charge utile allant jusqu’à 1.25 kg. Cette limite a déterminé le reste de la réalisation. Tout ce que Leon fixerait à l’extrémité du bras devait être extrêmement léger, et le travail nécessitait deux caméras plutôt qu’une : l’une pour capturer les séquences et l’autre pour suivre sa position dans chaque prise.
Pour l’enregistrement, il a choisi la Sony QX10, une caméra compacte de type objectif qui pèse environ 130 g. Sa qualité d’image est modeste selon les standards actuels, mais sa taille et son poids la rendaient bien adaptée au bras. Le suivi était géré séparément par une caméra USB reliée à un Mac Mini exécutant You Only Look Once (YOLO), un modèle de détection d’objets en temps réel très utilisé.
Une fois entraîné à reconnaître Leon dans chaque image donnée, le système pouvait indiquer au bras où il se trouvait et le maintenir dans le cadre. Avec la mécanique et le logiciel en place, la dernière exigence était de monter la caméra Sony. Plutôt que de mesurer la caméra à la main, Leon a décidé de capturer numériquement sa forme. Il a pris environ cinquante photographies de la QX10 et les a traitées avec la fonctionnalité AI Photogrammetry d’ Artec Studio, qui reconstruit des modèles 3D à partir d’images ordinaires. Le maillage obtenu est devenu la référence pour concevoir une fixation en CAO.
« J’avais vu une vidéo promotionnelle montrant qu’Artec Studio pouvait désormais générer des modèles 3D à partir de photographies ordinaires. Cela m’a donné envie d’essayer moi-même cette fonctionnalité », a expliqué Leon. « Je dois admettre que le résultat m’a réellement surpris. Avec un objet de cette taille, je n’avais auparavant obtenu des résultats comparables qu’avec Artec Eva après un travail considérablement plus important. »
Transformer un maillage en géométrie CAO
Lorsqu’il capture des objets avec un scanner 3D portable, Leon doit généralement passer par plusieurs étapes de traitement dans Artec Studio, notamment l’alignement des scans, le filtrage du bruit, le recalage des données et le comblement des trous, avant d’obtenir un modèle complet et étanche. Le flux de travail de photogrammétrie automatise un grand nombre de ces étapes et laisse relativement peu d’opérations à effectuer manuellement par l’utilisateur.
Dans ce cas, le nettoyage a consisté à combler quelques trous et à supprimer la surface sur laquelle la caméra reposait lors de la capture. Leon a ensuite importé le modèle dans PTC Creo, où il l’a mis à l’échelle aux dimensions réelles de la caméra et l’a converti en géométrie CAO solide.
Modéliser à partir de mesures manuelles un objet arrondi et organique tel que la QX10 est possible, mais c’est lent et difficile à réaliser correctement. L’utilisation du maillage comme gabarit a rendu le processus considérablement plus précis.
Il a ensuite placé le modèle solide de la caméra dans un assemblage CAO du bras robotisé complet et conçu un boîtier autour de celui-ci, en veillant à ce que l’enveloppe s’adapte au matériel existant. Le boîtier a été imprimé en 3D en résine translucide afin de conférer à la machine une apparence légèrement futuriste. Équipée d’une LED rouge et d’une antenne Wi-Fi, la tête finie présente une ressemblance plus que fortuite avec HAL 9000, l’ordinateur de 2001: A Space Odyssey.
« Pour le point de montage de la caméra et le boîtier qui l’entoure, il était particulièrement important pour moi que la caméra s’intègre organiquement dans le design », a ajouté Leon. « Je ne voulais pas qu’elle donne l’impression qu’une caméra standard avait simplement été vissée sur le dessus d’une machine. C’était l’une des raisons pour lesquelles j’ai choisi cette caméra au design inhabituel. Sa forme me rappelle un œil technique, et elle a déjà quelque chose qui ressemble à un caractère propre. »
Une barrière d’accès réduite à la capture 3D
Une fois assemblé, le système a fonctionné comme prévu. Le bras suivait une trajectoire préprogrammée pendant l’enregistrement, et le modèle YOLO plaçait une boîte de suivi autour de Leon afin que la caméra puisse le suivre lorsqu’il se déplaçait dans la pièce. Depuis, il a présenté le projet à des collègues, moins comme une démonstration en faveur de la photogrammétrie que comme la preuve de l’accessibilité qu’a désormais atteinte la capture 3D.
« Presque tout le monde a accès à un smartphone ou à une caméra adaptée, ce qui signifie que des données 3D exploitables peuvent désormais être créées sans nécessiter immédiatement un scanner professionnel dédié », a conclu Leon. « Pour moi, les deux méthodes ne se remplacent pas complètement. Elles se complètent plutôt l’une l’autre. »
En pratique, cela signifie que chaque technique a sa place dans son flux de travail. Lorsque la précision dimensionnelle et des résultats contrôlés à l’échelle métrique sont essentiels, Artec Eva reste son outil privilégié. La photogrammétrie, en revanche, s’est distinguée par ses faibles exigences matérielles et sa facilité d’utilisation, ainsi que par la qualité obtenue sur un petit objet comme la QX10.
Leon souligne également une étape qui ralentit encore son travail. Au début de chaque projet, il doit décider si numériser un objet lui fera réellement gagner du temps par rapport au fait de le mesurer et de le modéliser directement en CAO. Un scan produit un maillage plutôt qu’un solide paramétrique, et la reconstruction de ce solide demeure une part importante du travail.
« Je pourrais imaginer de futurs outils assistés par IA – peut-être même développés par Artec – capables de convertir automatiquement un maillage numérisé en un modèle solide CAO propre et modifiable », a-t-il ajouté. « Ce serait extrêmement intéressant et pourrait accélérer considérablement l’ensemble du processus de rétro-ingénierie. »
Les développeurs de logiciels travaillent sur ce domaine depuis quelque temps, et Artec Studio gagne de nouvelles fonctions d’édition de maillage, de rétro-ingénierie et d’inspection à chaque version annuelle. À mesure que ces outils gagnent en maturité, l’écart entre un objet numérisé et une conception exploitable devrait continuer à se réduire, laissant davantage de place à l’expérimentation pour les ingénieurs et les makers comme Leon.
Les dernières réalisations de WhippetInTech peuvent être suivies sur YouTube : https://www.youtube.com/@LionInTech
AI Photogrammetry est disponible à la fois dans Artec Studio et Artec Studio Lite, une version simplifiée du logiciel.
